1. GİRİŞ
Günümüzde tüketiciye sunulan gıdalar pek çok kimyasal madde içermektedir. Bu kimyasalların çoğu gıdaların doğal bileşeni iken, gıda işleme sırasında gıdaya istenilerek katılan ve ya bulaşan bazı maddeler de bulunmaktadır. Örneğin; gıdalara istenilerek katılan maddelerin tarihsel altyapısı incelendiğinde, tuz ve odun tütsüsü bilinen en eski yöntemler olarak karşımıza çıkmaktadır. M.Ö. 3000 yıllarında et ürünlerini kürlemede tuzdan yaralanıldığı, M.Ö. 900 yıllarında ise tuz ve odun tütsüsünün gıda saklama yöntemleri olarak kullanıldıkları görülmektedir. M.Ö. 50. yüz yılda tuz, odun tütsüsü ve baharatlardan lezzet verici olarak yararlanılmış, gıda boyaları ise 3500 yıl kadar önce Mısırlılar tarafından renklendirici amaçla kullanılmıştır. 20. yüzyılda gıda üretiminin artması ile gıda katkı maddelerinin kullanımında da önemli artışlar olmuştur (Altuğ, 2001).
20. yüzyıl her konuda olduğu gibi gıda sanayinde de çok önemli gelişmelerin yaşandığı bir dönemdir. Dünya nüfusunun hızlı artışı, insanların hayat standartlarını yükseltme eğilimi ve hızlı şehirleşme, hazır yiyeceklere talebi arttırmış, özellikle ileri gitmiş ve gelişmekte olan ülkelerde, çok önemli gelişimlere neden olmuştur. Böylece, işlenmiş gıda ürünleri son derece çeşitlenmiş ve üretimlerinde kullanılan gıda katkı maddelerinin sayıları da hızla artmıştır. Günümüzde 2000’den fazla katkı maddesinin kullanımı söz konusudur (Çakmakçı ve Çelik, 2000).
İnsanlık tarihi ile kullanıma başlandığı söylenebilecek katkı maddelerinin tarihsel gelişmelerinin iki etki ile şekillendiği anlaşılmaktadır. Birincisi, gelişen teknolojiye paralel olarak gıda saklama yöntemlerinin de geliştirilmesine duyulan gereksinim; ikincisi ise, tüketici gözünde gıdanın mevcut kalitesini daha iyi olarak algılanmasını sağlamaktır (Altuğ, 2001).
Katkı maddesi terimi latince “katmak” anlamındaki “addere” kelimesinden türetilmiştir. Gıda katkıları genel anlamda, tek başına gıda niteliği taşımayan ancak gıdalara üretim, işleme, depolama veya ambalajlama gibi aşamalarda katılan madde ve ya karışımları olarak ifade edilmektedir.
Gıda katkı maddeleri ile ilgili yapılan tanımlamalar çok çeşitli olup, bazıları şu şeklidedir:
Dünya Sağlık Örgütü ve Gıda Tarım Örgütünün ortak çalışmaları ile oluşturulmuş uluslararası Gıda Kodeks Komisyonu tarafından belirlenen tanım şöyledir: Gıda Katkı Maddesi “ Tek başına gıda olarak kullanılmayan ve gıdanın tipik bir bileşeni olmayan, besleyici değeri olsun ve ya olmasın, imalat, işleme, hazırlama, uygulama, paketleme, ambalajlama, taşıma, muhafaza ve depolama aşamalarında, gıdalara teknolojik amaçla katılan ya da bu gıdaların içinde ve ya ürünlerinde doğrudan ve dolaylı olarak bir bileşeni haline gelen ve ya bunların karakteristiklerini değiştiren maddeler” şeklindedir (Altuğ, 2001).
Türk Gıda Katkı Maddeleri Yönetmeliği, gıda katkı maddelerini “ Normal şartlarda tek başına gıda olarak tüketilmeyen ve ya tipik gıda ana bileşeni olarak kullanılmayan, tek başına besleyici değeri olan ya da olmayan ve gıdanın üretilmesi, işlenmesi, hazırlanması, ambalajlanması, taşınması, depolanması sırasında teknolojik amaçla ve ya beklenen sonucu elde etmek için yan ürüne doğrudan ve ya dolaylı olarak ve bilinerek katılan maddeler” olarak tanımlanmıştır (Çakmakçı ve Çelik, 2000).
Gıda katkı maddelerinin kullanımlarında dikkat edilmesi gereken belli başlı bazı hususlar bulunmaktadır. Bunlar;
• Yalnızca izin verilen gıdalarda kullanılmalı,
• Kullanılan madde belirlenmiş olan maksimum dozu aşmamalı, • Katıldığı gıda kusursuz olmalı,
• Ambalaj ve ya etiket üzerinde gıdaya katıldığı açıkça belirtilmeli, (Üstün, 2001) • Hangi amaçla kullanılırsa kullanılsın, insan sağlığına zararlı olamamalı,
• Katıldığı gıdanın besin değerine zarar vermemeli,
• Katılmak istenen katkı maddesinin spesifikasyonu hakkında bilgiler bulunmalı, • Kantitatif analizini yapabilecek analiz yöntem ve teknikleri ile bu kontrol
hizmetlerini yürütecek kurumlar bulunmalı, • Mevzuatlardaki yasal limitlere uygun olmalı,
• Katıldığı gıdaya homojen bir şekilde dağıtılmış olmalı (Çakmakçı ve Çelik, 2000; Üstün, 2001).
Gıda Maddelerine çeşitli amaçlar doğrultusunda katılan katkı maddelerinin genel sınıflandırılması ise;
• Asitliği düzenleyiciler • Topaklanmayı önleyiciler • Antioksidanlar ve sinerjistler • Tat ve koku maddeleri • Tatlandırıcılar • Renklendiriciler • Emülgatörler • Emülsifiyer tuzlar • Enzimler • Starterler • Aroma arttırıcılar • Modifiye nişastalar • Antimikrobiyal maddeler • Stabilizatörler • Jelleştiriciler • Çözücü ve taşıyıcı solventler • Kaplama maddeleri • Diğerleri şeklindedir (Üstün, 2001).
Tatlılık, insanlarda en önemli tat alma duyularından biri olup, gıdanın daha fazla tüketilmesinde rol oynamaktadır. Tüketilecek gıda maddesinin beğenisinin kazanılmasında önemli bir kriter olup, gıdanın tüketim miktarına doğrudan etki etmektedir. Bu nedenle tarih öncesi dönemde balın keşfedilmesinden bu yana tatlılaştırıcı maddelerin tükettiğimiz gıdalara katıldığını görmekteyiz (Şeftalioğlu, 1989).
Gıda maddesine şeker tadı vermek amacıyla katılan her türlü maddeye tatlandırıcı denmektedir (Demirci, 2001; Çakmakçı ve Çelik, 2000).
Tatlandırıcı maddeler, elde edildikleri kaynaklara göre doğal ve yapay olarak iki gruba ayrılmaktadır. Bu maddeler; hiç şeker tadı olmayan bir gıda maddesini
tatlılaştırmak, az olan şeker tadını kuvvetlendirmek ve işleme sırasında kaybolan şeker tadını yapıya tekrar kazandırmak amacıyla katılırlar (Çakmakçı ve Çelik, 2000; Üstün, 2001; Demirci, 2001; Şeftalioğlu, 1989).
Gıdalarda katkı maddesi olarak kullanılması düşünülen bir tatlandırıcının taşıması gereken nitelikler şu şekilde olmalıdır;
• Sakkaroza benzer tat ve fonksiyonel özelliklere sahip olmalıdır. • Tatlılık eşdeğeri bazında düşük kalori vermelidir.
• Diş çürümelerine neden olmamalıdır.
• Vücutta normal olarak metabolize olmalı veya değişmeden atılmalıdır. • Alerjik, mutajenik, kanserojenik veya diğer toksik etkileri bulunmamalıdır. • Kimyasal ve termal stabilitesi olamalıdır.
• Gıdanın diğer ingrediyenleri ile uyum sağlayabilmelidir.
• Diğer tatlandırıcılar ile ekonomik olarak rekabet edebilmelidir (Altuğ, 2001; Demirci, 2001).
Doğal tatlandırıcılar, karbonhidrat grubu içerisinde yer alan maddelerdir. Bunların gıdalara katılma amaçları ne olursa olsun, gıda katkı maddesi olarak önemleri büyüktür. Teknolojisine uygun olarak kullanıldıkları takdirde, hiçbir olumsuz etkileri ve kullanılma miktarlarında toksikolojik açıdan bir sınırlama bulunmamaktadır (Çakmakçı ve Çelik, 2000).
Doğal tatlandırıcılar genel olarak enerji veren tatlandırıcılardır. Enerji içeren tatlandırıcılar sakkaroz, glikoz, fruktoz, mısır şurubu, maltoz, maltodekstrin, dekstroz, bal; şeker alkolleri; sorbitol, mannitol, ksilitol, maltitol, eritriyol, laktitol, izomalt ve diğer şeker alkollerinden hidrolize edilmiş nişasta hidrolizatı olarak sınıflandırılabilirler (Alphan, 2000).
Şeker ve şekerli gıdaların tüketimlerindeki hızlı artış, bazı sağlık sorunlarının ortaya çıkmasına neden olmuştur. Diş çürümelerindeki artışlara, obeziteye sebep oldukları, ayrıca doğal şekerlerin kan şekerini ve serum trigliseritlerini arttırdığı ve diyabetli hastalarda zararlı oldukları belirlenmiştir. Bütün gelişmelerin sonucunda yapay tatlandırıcıların kullanımına yönelim olmuştur. Kalori vermeyen ya da kan şekerini yükseltmeyen, fakat şeker tadında olan maddelere “yapay tatlandırıcılar” denir (Çakmakçı ve Çelik, 2000).
Sakkaroza alternatif olarak kullanılan yapay tatlandırıcıların kullanılmasını zorunlu kılan pek çok neden vardır. Bunlar sırasıyla şöyle özetlenebilir;
• Yiyecek ve içeceklerde tüketicinin tercih haklarını genişleterek isteğe bağlı yada zorunlu olarak kalori, karbonhidrat veya spesifik şeker kullanımını kontrol etmek,
• Vücut ağırlığının kontrol edilmesi ya da azaltılmasına yardımcı olmak,
• Diyabetlilere ve özel sağlık sorunlarından dolayı şeker tüketimi kısıtlanmış kişilere diyetlerinde yardımcı olmak,
• Diş çürümelerini kontrol etmek,
• Şeker üretiminin kısıtlı olduğu dönemlerde (örneğin; I. ve II. Dünya Savaşları sırasında) istenilen tatlılığın sağlanmasına yardımcı olmak (Şeftalioğlu, 1989). Günümüzde, ülkemizde ticari olarak en çok kullanılan yapay tatlandırıcıların başında Sakarin, Siklamat, Asesulfam-K, Aspartam ve Neohesperidin DC gelmektedir (Çakmakçı ve Çelik, 2000; Karaali vd., 1999). En eski yoğun tatlandırıcılar olan sakarin ve siklamatın toksikolojik çalışmalarda yüksek dozlar kullanıldığında bir takım sağlık sorunları ile ilişkilendirilmeleri, bu iki tatlandırıcının popülerliğini yitirmelerine neden olmuş, bunlara alternatif olarak Aspartam ve Asesulfam –K geliştirilerek diabetik kişilerin günlük gereksiniminin yanı sıra, diyet ürünlerinin üretiminde de ihtiyacı karşılamak üzere gıda sanayiinde kullanılmaya başlanmıştır (Karaali vd., 1999).
Ülkemizde kullanımına izin verilen yoğun tatlandırıcılar Asesulfam-K, Aspartam, Siklamik asit ve sakarin ve bunların sodyum, potasyum ve kalsiyum tuzları, Thaumatin ve Neohesperidin DC’dir. Bu maddeler için Avrupa Birliği ve Türk Gıda Kodeksi yönetmeliğince izin verilen maksimum kullanım oranları Çizelge 1. 1.‘de özetlenmiştir ( Karaali vd., 1999; Anon., 2004a).
Çizelge 1. 1. Tatlandırıcıların Avrupa Birliğince Belirlenen Maksimum Kullanım Dozları (Anon., 2004a).
Ürün Aspartam E951 Asesulfam-K E950 Siklamat E952 Sakarin E954 Neohesperidin DC E959 Thaumatin E957 Meşrubat mg/l 600 350 400 80 30 - Süt içeceği mg/kg 600 350 400 80 50 - Tatlılar mg/kg 1000 350 250 100 50 - Şekerlemeler mg/kg 1000-6000 500-2000 500-1500 300-1200 50-400 50 Fırın ürünleri mg/kg 600 350 400 80 30 -
Araştırmanın temel öğesi olan aspartam yapay tatlandırılar içinde tek organik yapıya sahip olan tatlandırıcıdır. İki amino asit fenilalanin ve aspartik asitin metil esterinden meydana gelmiş olan aspartam protein yapısında, düşük kalorili bir tatlandırıcıdır. Sahip olduğu organik yapısı nedeniyle vücutta tamamen metabolize olabilmektedir. Diğer yapay tatlandırıcılar arasında şekere en yakın tat profiline sahip olan aspartam, şekerden yaklaşık 200 kez daha tatlıdır.
Dört farklı yapay tatlandırıcı ve şeker ile hazırlanmış çözeltilerle yapılan kör tat panellerinde, Aspartam ve sekerin tat profillerinin birbirine çok yakın olduğu belirlenmiştir. Tat panellerinin yapımı sırasında birçok insan şeker ve aspartam ile tatlandırılmış olan ürünler arasındaki farkı net olarak algılayamamıştır. Testlerin birinde yapılan tat panelinde aspartam ve şeker ile tatlandırılmış olan ürünlerin hangisinin içinde şeker olduğu sorusunun yanıtına, % 57 ‘si aspartamı göstererek cevap vermiştir (Anon., 2004a).
Aspartamın diğer yapay tatlandırıcılara göre avantajları şöyle sıralanabilir: • Şeker tadındadır.
• Sonradan gelen acı tada sahip değildir.
• Protein yapıtaşı amino asitlerden meydana gelmektedir. • Vücutta doğal yoldan metabolize olmaktadır.
• 100 ‘den fazla ülkede kullanım onayına sahiptir.
• Şekerden 200 kat daha fazla tatlıdır. • Düşük kalorili bir tatlandırıcıdır.
• Doğal ve yapay tatlandırıcılar ile kombine halde kullanılabilmektedir.
• Meşrubat, tablet tatlandırıcılar, şekerleme ve süt ürünleri gibi çok çeşitli gıda formulasyonlarında kullanılabilmektedir.
• Gıda bileşenleri ile reaksiyona girmemektedir. • Diş çürümelerine neden olamamaktadır.
• Laktasif etkili değildir (Şeftalioğlu, 1989; Anon., 2004a).
Aspartamın yukarıda belirtilen bütün avantajlarının yanı sıra en önemli üstünlüğü tat kalitesinin kusursuz olması, duyusal açıdan sakkarozun tadına çok benzeyen bir tada sahip olması ve tadım sonrası ağızda bitter, metalik veya kimyasal tat bırakmamasıdır (Şeftalioğlu, 1989).
Duyusal olarak şekerin tat profiline en yakın olan aspartamın, FDA tarafından kullanılabileceği yerler şu şekilde belirtilmiştir: Karbonatlı gazlı içecekler, içecek tozları, balonlu sakızlar, naneli nefes açıcılar, önceden tatlandırılmış çay ve kahveler, süt yoğurt dondurma karışımları, puding ve jöle gibi kuru karışımlar, kurutulmuş ürünler, çiğnenebilen vitaminler ve tablet tipi tatlandırıcılardır (Küçükkömürler, 1996).
Çeşitli ürünler için yapılan çalışmalarla aspartamın, stabil olduğu pH, sıcaklık ve rutubet koşulları saptanmaya çalışılarak ürünlerin depolanabileceği en uzun süre her ürün için ayrı ayrı ortaya konmaya çalışılmaktadır. Yapılan bu çalışmada gerek diyet ve diyetetik amaçla gerekse şekerden kaynaklanan maliyeti dürmek amacıyla hazırlanmış olan, soğuk olarak tüketilen ve tatlandırıcı olarak % 100 aspartam kullanılarak hazırlanmış olan meyve aromalı içeceklerin farklı pH ve sıcaklıklardaki depolama süresi boyunca aspartam stabilitesi incelenmeye çalışılmıştır. Depolama süresince belirli periyotlarla tekrarlanan aspartamın miktar ölçüm analizleriyle, üründeki aspartam kayıpları analitik olarak ortaya konulmaya çalışılmıştır.
Çalışmanın amacı, farklı depolama süre ve koşullarının aspartamın stabilitesine ve dolayısıyla ürünlerinin tatlılık derecesi üzerindeki etkisinin belirlenmesiyle, ülkemizde son günlerde güncelleşen diyetetik ve diyabetik gıdaların üretiminde ve saklanmasında karşılaşılan teknolojik sorunlara çözüm bularak, sanayiye bu konuda yardımcı olmak, doğal şeker alımı kısıtlanmış tüketiciler için yeni ürünlerin geliştirilmesine katkıda
bulunmak ve bu konuda bilimsel araştırma yapan kurum ve kişilerin gelecekteki çalışmalarına ışık tutmaktır.
2. LİTERATÜR ÖZETİ
Aspartam ilk olarak 1965 yılında G.D. Searle Labaratuarlarında kimyager James M. Schlatter tarafından bulunmuştur. 1960’ lı yıllarda önce Searle araştırma labaratuarında ülser için uygulanabilecek gastrointestinal bir salgı olan gastrin gibi bir inhibitörün eldesine yönelik bir proje yürütmekteydi. Gastrin‘in tetrapeptid terminal C’u bioassay için standart olarak Trp-Met-Asp-Phe-NH2’ye gereksinim duyuluyordu ve aspartam (Asp-Phe-Ome) bu sentezin bir ara ürünüydü. 1965 Aralık ayında J.M. Schlatter hidrojenlenerek korunan dipeptid esteri rekristalize etmekteydi. Bu işlem sırasında Schlatter aspartil fenilalanini metanol ile ısıtırken karışım patlayarak şişenin dışına çıkmış ve karışımın bir kısmı patlama sırasında Schlatter’in eline bulaşmıştı. Schlatter farkında olmadan parmağını yaladığında çok kuvvetli bir tatlılık hissetmişti. Bu tatlılığın bileşikten kaynaklanabileceği düşüncesiyle ellerini yıkadıktan sonra dipeptid esterinin toksik olmayacağını düşünerek tekrar bileşiğin tadına bakmış ve bu bileşiğin parmağını ilk yaladığı zaman hissettiği tatta olduğunu fark etmiştir (Şeftalioğlu, 1989). Bu buluş 1966’da yayınlanmış olmasına rağmen tatlandırıcı özelliğinden hiç bahsedilmemiştir (Anon., 1996 a).
Aspartamın 1965 yılında J.M. Schlatter tarafından tesadüfen keşfinin ardından, 1974 yılında FDA tarafından A.B.D’de pazarlama yetkisi verilmiştir. Ancak birkaç ay sonra bu pazarlama izni, deneysel çalışmalar sırasında bileşik ve metabolitlerinin beyin üzerindeki toksik ve kanserojenik etkisinin yeterince değerlendirilmemiş olması nedeniyle durdurulmuştur. Deney hayvanları üzerindeki çalışma ve yeni bilgilerin incelenmesini müteakip, FDA bu ürünün 1981 yılında katı gıdalarda kullanılması amacıyla pazarlama yetkisine izin vermiştir. Söz konusu izin, 1983 yılında aspartamın alkolsüz içeceklerde kullanımında da geçerli olmuş ve 1996 yılında genel bir tatlandırıcı olarak kullanılmaya izin verilmiştir.
Aspartamın güvenilirliği FAO / WHO, JECFA, Bilimsel Gıda Komitesi (Scientific Committee on Food) gibi birçok örgüt tarafından da değerlendirilmiştir (Anon., 2004 c).
JECFA tarafından aspartam için ADI (Acceptable Daily Intake) değeri vücut ağırlığı başına 40 mg/kg olarak belirlenmiştir. Avrupa Birliği (AB) direktifleri ile de gıdalara katılmasına izin verilen aspartamın, günümüzde ülkemizin de içinde bulunduğu 90 kadar ülkede kullanımına izin verilirken, bu tatlandırıcı Doğu ve Batı Avrupa, ABD, Kanada, Güney Amerika, Avustralya ve Japonya’da çok yaygın olarak kullanılmaktadır (Altuğ, 2001).
1996 yılında Birleşik Devletlerdeki beyin tümörü vakalarındaki artışla aspartam arasında bir bağlantı olabileceği ileri sürülmüş ve aspartam tüketimi ile sağlıklı insanların karşılaşacağı muhtemel risk faktörü üzerinde tartışmalar yeniden alevlenmiştir. Bu iddialar arasında aspartamın tüketimi ile multiple skleroz, lupus erythematosus, Gulf War Sendromu, beyin tümörleri, epileptik felç, diabet komplikasyonları gibi ciddi rahatsızlıklar ve yan etkilerin görüldüğü yer almıştır (Anon., 2004c).
Soffritti vd. (2005) aspartamın lenf ve kan kanseri üzerinde etkisini incelemek üzere yaptıkları çalışmada, her grupta 100-150’şer adet denekler dişi ve erkek grubu olmak üzere 8 haftalık Sprague-Dawley cinsi fareleri 100.000; 50.000; 10.000; 2.000; 400; 80 ve 0 ppm konsantrasyonlarında aspartam ile beslemişlerdir ve bu uygulama farelerin spontan ölümlerine kadar devam etmiştir. Aspartamın dişi farelerde doz artışına bağlı olarak, lenf ve kan kanserine yol açtığını ileri sürülmüş, ancak herhangi bir kötü huylu beyin tümörüne neden olduğunu gösteren istatistiki bilgiler elde edilememiştir. Araştırma sonuçlarına göre en düşük dozaj olan 80 ppm’lik uygulamalarda lenf ve kan kanserinde % 62’lik artış gözlenmiş ve bu artışın aspartamın parçalanma ürünü olan, metanolün formaldehit ve formik asite metabolize olmasından kaynaklandığını ileri sürmüşlerdir.
Aspartamın güvenilirliği ile ilgili yapılan bu çalışma NIEHS (National Institued of Environmental and Health Sciences) bünyesindeki Amerikan US-Government Toxicology Initiative tarafından doğruluğu kabul edilmemiş ve yapılan bu çalışmada kendi ismini referans olarak kullandırtmamıştır. Çünkü yapılmış olan bu çalışmada kullanılan dozajlar, FDA tarafından insanların kullanmasına izin vermiş olduğu 40 mg/ kg vücüt ağırlığı ADI değerinin 100-200 katı üzerinde kalmaktadır.
Vücut ağırlığı üzerinden belirlenmiş olan bu değer, farelerin vücut ağırlıkları göze alındığında izin verilen limitlerin çok çok üzerinde kalmıştır (Anon., 2005).
Bunlara rağmen NTP (National Toxicology Programme), eleştirilen bir çalışma dahi olsa, Ramazzini fonu tarafından yapılan bu çalışmaya kayıtsız kalmamış, Amerikan hükümetinin sponsorluğunda, neticeleri bir de kendisi test etmek amacıyla, fareler üzerinde benzer dozları kullanarak üç ayrı çalışma daha yapmıştır. Yapılan tüm bu çalışmaların hepsinden çıkan ortak karar, Aspartam kullanımı ile kanserojen aktiviteler arasında hiçbir bağlantı bulunamadığıdır (Anon., 2005).
SCF (The European Commision’s Scientific Committee on Food), 2002 yılında bilimsel araştırmalar konferans sunumları ve abstract’lardan oluşan 500’ün üzerindeki belgeyi incelemek suretiyle aspartamın güvenilirliği ile ilgili yeniden bir çalışma yapmış ve bunun neticesinde Aspartamın güvenilirliğini onaylayarak aspartam ile ilgili belirlenmiş olan ADI değeri için revizyonun gerekmediğini belirtmiştir (Anon., 2002 b).
Aspartam ile ilgili, aşırı miktarda alımından sonra, beyin hasarına, tümörlere neden olduğu konusundaki endişeler yüksek dozda yapılan klinik araştırmalar sonucu giderilmiştir. Aspartamın bilinen hiçbir yan etkisi yoktur. Sağlıklı yetişkinler, iki yaşından büyük çocuklar, gebeler, emziren kadınlar ve diabetli hastalar için sağlıklı, emin olduğu ve rahatlıkla kullanılabileceği FDA tarafından belirtilmiştir. Aspartam iki yaşından küçük çocuklarda ancak minimal dozlarda kullanılabileceği bildirilmiştir (Doğan ve Boroğlu, 2000).
Son zamanlarda aspartamın baş dönmesi, baş ağrısı, menstürel düzensizlik gibi, çeşitli semptomlara yol açtığı bildirilmiştir. 50 mg/kg/gün aspartam alımının, hayvanlarda ve insanlarda herhangi bir toksik etkiye sebep olmadığı bildirilmiştir. Normal kullanımlarda bu miktarlara ulaşmak çok zordur (Doğan ve Boroğlu, 2000).
2. 1. Aspartamın Kimyasal Yapısı ve Özellikleri
Aspartam, L-aspartik asit ve L-fenilalanin amino asitlerinden oluşan aspartil dipeptidinin metil esteridir (Doğan, 1997). Beyaz, kokusuz, kristal toz görünümünde ve tatlıdır. Suda hemen hemen tamamen, alkolde kısmen çözünebilir. (Maisons, 2002; Anon., 2004 a).
Kimyasal ismi: N-L-α- Aspartyl-L-Fenilalanin-I-Methyl Ester (3-amino-N (α-carbomethoxy-phenethyl)-suc-cinamic acid) Kimyasal formülü: C14H18N2O5
Yapısal formülü:
Şekil 2.1. Aspartamın yapısal formülü (Walters, 2001). Molekül ağırlığı: 294,31
İzoelektrik nokta: pH 5,2 ‘dir.
Dalton ve rotasyon derecesi:1 M HCl içinde [α]D22 = 2,3o’dir (Anym., 2002).
Yoğunluk: 0,15-0,40 g/ml Erime noktası: 196oC
Bozulma sıcaklığı: 215oC olarak ifade edilmektedir (Şeftalioğlu, 1989).
Ana safsızlık (yaklaşık %2) diketopiperazin olup, aspartamın parçalanma ürünüdür ve tatlandırma özelliği yoktur (Maisons, 2002).
Aspartamın çözünürlüğü sıcaklık ve pH’ya bağlıdır. Aspartam 25oC’de suda kolaylıkla çözünür. Metanol içerisinde çok az çözünürken, etanol, kloroform ve heptan içerisinde çözünemez. Aspartamın nötr pH’da çözünürlüğü, pH 3-4 arasındaki çözünürlüğünün yarısı kadardır. Maksimum çözünürlük pH 2,2’de (20 mg/ml, 25oC’de) ve minimum çözünürlük pH 5,2 (pHi)’de (13,5 mg/ml, 25oC’de) gözlenmiştir (Küçükkömürler, 1996; Maisons, 2002).
Şekil 2.3. Aspartamın sudaki çözünürlüğü (Anon., 2004 a).
Tüm ürünlerde yeterli çözünürlük özelliğine sahip olan aspartam, meşrubat gibi sıvı uygulamalarda tipik konsantrasyonu % 0,01 ile % 0,02 oranlarındadır. Sudaki çözünürlüğü 20oC de yaklaşık % 1 ve 50oC de %2’dir. Aspartam yağda ve alkolde çözünmez. (Anon., 2004 a)
Aspartam ticari olarak toz, granül ve ince granül olarak üç farklı formda bulunmaktadır. Aspartamın tüm formları aynı çözünürlük özelliğine sahip olmasına karşın, toz formdaki aspartam granül formadaki aspartamdan daha hızlı çözünmektedir. Koşullara bağlı olarak çözünme süresi 5-30 dak. arasında değişmektedir. Karıştırma ve sıcaklık artışı (60oC’ye kadar) çözünürlüğü hızlandırır. Aspartamın asit çözeltileri içerisinde çözündürülmesi çözünürlük hızını önemli ölçüde arttırmaktadır. Örneğin; 20oC’de, %5 sitrik asit çözeltisinde aspartam çözünürlüğü yaklaşık % 4 ve % 20 sitrik asit çözeltisinde ise çözünürlük yaklaşık %10’dur (Şekil 2.4.) (Anon., 2004 a).
Sıcaklık oC Aspartamın sudaki çözünürlüğü
% Sitrik asit oranı
Şekil 2.4. Aspartamın sitrik asit çözeltisi içindeki çözünürlüğü (Anon., 2004 a) Sıcaklık ve asit konsantrasyonuna bağlı olarak hazırlanacak stok çözeltiler, önemli miktarda bir kayıp gözlenmeden gün boyu veya daha uzun süre depolanabilir. Örneğin; 15oC’de % 6 sitrik asit çözeltisinde 24 saatten fazla bekletilen % 5’lik aspartam çözeltisinin, %0,5’den az miktarı degredasyona uğramaktadır (Anon., 2004 a).
Aspartam sakkarozdan yaklaşık 200 kez daha güçlü bir tatlandırıcıdır. Ancak aspartamın tatlılık potansiyeli uygulamaya ve aspartam konsantrasyonuna göre değişkenlik gösterebilmektedir. Düşük konsantrasyondaki aspartam miktarı ile yüksek tatlılık potansiyeline ulaşılmaktadır (Şekil 2.5) (Anym., 2004 a).
Şekil 2.5. Alkolsüz içeceklerde aspartam tatlılık potansiyeli (Anon., 2004 a).
Aspartamın sudaki konsantrasyonuna karşılık tatlılık değeri Şekil 2.6’da gösterilmiştir. Denklem her konsantrasyon için tatlılık eşdeğerinin hesaplanmasında
Sitrik asit çözeltisi içinde aspartam çözünürlüğü
(Sıcaklık = 20oC )
Alkolsüz İçeceklerde Aspartamın Tatlılık Potansiyeli
T a tl ıl ık P o ta n si y el i Düşük konsantrasyonda aspartam ile daha yüksek tatlılık potansiyeline ulaşılmaktadır.
yardımcı olmaktadır. R birimi % sakkaroz eşdeğeri, C birimi milyonda birlik kısmı ifade eder (Walters, 2001).
Şekil 2.6. Aspartam konsantrasyonu ve tatlılık eşdeğeri (Walters, 2001).
Aspartam oldukça sulandırılmış bir çözeltide yoğun bir tat verir. Tatlılık potansiyeli değişik tip çözeltilerde sakarinden 400 kat daha fazla olabilir. Bu şekilde gıdanın kalori değeri % 95‘e kadar azaltılabilmektedir (Küçükkömürler, 1996). Sert şekerlemeler ve gazlı içeceklerde sakkaroza eşdeğerde kullanılan aspartam çok daha fazla tatlılık vermektedir. Aspartam kuvvetli tatlılaştırıcı etkisinin yanı sıra aromayı arttırıcı ve hissedilen tadın ağızda uzun süre kalmasını sağlayıcı bir özelliği vardır (Şeftalioğlu, 1989). Özellikle limon, portakal, greyfurt gibi meyvelerle birlikte kullanıldığında, sinerjik etkisi nedeniyle doğal tattan daha fazla etkili olabilmektedir (Küçükkömürler, 1996; Şeftalioğlu, 1989). Bu etki doğal aromalarda, yapay aromalara oranla daha belirgin olarak görülmektedir (Şeftalioğlu, 1989). Aspartamın sinerjik etkisi dekstroz karışımlarında % 35’e ulaşmaktadır. Aspartam tadı naringin, alüminyum ve potasyum tuzları ile uzatılabilmektedir (Küçükkömürler, 1996).
Şeftalioğlu (1989)’nun belirttiği üzere, Homler (1984)’e göre bazı uygulamalarda aspartamın aromayı arttırıcı etkisi bir dezavantaj olabilmektedir. Örneğin; bitter kakao ile aspartam kullanıldığında, aspartam kakaonun acılığını arttırmaktadır. Ancak farklı alkalizasyon uygulanan kakaoların kullanılmasıyla
Konsantrasyon (ppm) % S u k ro z E şd eğ er i
ürünlerde acılık artışının bir sorun oluşturmasının engellenebileceği belirtilmektedir. Aspartamın alkali ortamlarda (örneğin kakaolu ürünlerde) meydana getirdiği acımsı tadı önleyebilmek amacıyla, aspartam çeşitli ürünlerde % 0,01-0,06 yada değişik oranlarda kullanılabilmektedir (Küçükkömürler, 1996; Doğan, 1997).
Aspartamın yapısını oluşturan amino asitlerden L-aspartik asit beyaz kristal veya kristal toz, kokusuz ve asidik tada sahip; suda kısmen çözünebilir, etanol ve dietil eterde hemen hemen hiç çözünmez. L-fenilalanin amino asidi ise, beyaz kristal veya kristal toz, kokusuz veya hafif karakteristik kokuda ve kısmen acı tada sahip; formik asitte kolayca çözünebilir, suda tedbirli çözünebilir ve etanolde hemen hemen hiç çözünmez(Anon., 2003).
Küçükkömürler (1996)’in belirttiği üzere Mazur raporunda, aspartik asit ve L-fenilalanin yalnız başlarına tatlı olmamalarına rağmen, L-aspartik asidin bir kısmının tatlı tadın oluşmasında önemli bir fonksiyonu olduğunu belirtmektedir.
Aspartik asit ve fenilalanin yerine diğer amino asitlerin kullanılması üzerine yapılan bir araştırmada, aspartik asidin elzem olduğu fakat fenilalanin yerine tirozin kullanılabileceği bulunmuştur. Ancak bu şekilde elde edilen aspartyltyrosine methyl esterinin tatlılık potansiyelinin 50 olduğu belirlenmiştir (Şeftalioğlu, 1989).
Aspartam yapısında yer alan amino asitlerden aspartik asit hafif ekşi ve tatsızdır, buna karşın yapısındaki diğer aminoasit fenilalanin ise acı tattadır. Bu iki aminoasidin özellikleri birleştiğinde ve fenilalaninin karboksil grubu metilester ile değiştiğinde sonuçtaki ürünün sakkaroza benzer bir tatlılık verdiği bildirilmektedir (Şeftalioğlu, 1989).
2. 2. Aspartamın Metabolizması ve Parçalanma Ürünleri
Aspartam vücutta aynen proteinler gibi metabolize edilmekte olup, diğer amino asitler gibi 1 g’ı 4 kcal sağlar (Şeftalioğlu, 1989; Walters, 2001). Aspartam şekerden yaklaşık 180-200 kez daha tatlı olduğu için, istenen tatlılık seviyesine ulaşmak için ihtiyaç duyulan aspartam miktarı, gerekli olan şeker miktarının %1’i kadardır. Böylece
kalorinin %99,4’üne ikame edilmiş olmaktadır (Walters, 2001). Sonuç olarak aspartamın verdiği kalori son derece az ve önemsizdir (Şeftalioğlu, 1989).
Aspartamın yapısını oluşturan L-fenilalanin ve L-aspartik asit, insan diyetinde günlük olarak tüketilen birçok gıdada doğal olarak bulunmaktadır ve bu amino asitleri içeren et, peynir, balık, sebzeler, meyve suları ve anne sütünde mevcut olan amino asitler ile aynı yolla metabolize olmaktadır (Anon., 2004 a)
Laboratuar hayvanları ve insanlar üzerinde yapılan çalışmalarda aspartam gastrointestinal sistemde metanol, aspartik asit ve fenilalanine metabolize olmaktadır. Ağırlık üzerinden aspartam % 50 fenilalanin, % 40 aspartik asit ve % 10 metanolden oluşmaktadır. Metabolizma bağırsak lumeninde ve enterositler içinde meydana gelmektedir. Düşük oranlardaki aspartam (% 10-12 oranındaki tüketimi) metabolize olmadan absorbe edilebileceği bildirilmiş olmakla birlikte bu sonuçlar onay gerektirmektedir (Anon., 2004 a; Walters, 2001; Küçükkömürler, 1996; Maisons, 2002).
Aspartamın parçalanma (metabolizma) ürünleri Şekil 2.7’de görülmektedir.
2. 2. 1. Aspartik asit
“Aspartat“ olarak da adlandırılır. Tüm proteinlerin yapıtaşını oluşturan amino asit olarak doğada bulunur. Esansiyel olmayan amino asit olarak sınıflandırılır, yani vücutta sentezlenebildiği için diyetle vücuda alınması zorunlu olmayan amino asitlerdendir. Aspartik asit üre sentezindeki ve beyindeki bir nörotransmiter olarak yeni DNA’ların sentezinde önemlidir. Bu nedenle vücut içerisindeki seviyesi dikkatle düzenlenir. Eğer vücut daha fazla aspartik aside ihtiyaç duyuyor ise; enerji metabolizmasının trikarboksilik asit döngüsünden (Krebs Döngüsü) oksaloasetat kullanarak daha fazla aspartik asit üretir. Eğer vücutta aspartik asit fazlalığı var ise, fazlalık trikarboksilik asit döngüsüne giren fumarata çevirir ve enerji sağlar (Walters, 2001).
Aspartamın aspartik aside transformasyonu herhangi bir nörotoksik etkiye neden olmamaktadır. Özellikle bu amino asidin kan-beyin bariyerinin ortasındaki transport sisteminin karakteristik özelliğinden dolayı, bu bariyer aspartik asidin kana karışımını ilerleterek beyinde birikimini önlemektedir. İnsanlarda, aspartik asidin plazma seviyesi, aspartamın 34 mg/kg vücut ağırlığı dozunda ağız yoluyla alınması ile önemli ölçüde artmaktadır (Maisons, 2002; Küçükkömürler, 1996).
Aspartik asidin hipotalamik lezyonları teşvik edici özelliğinden dolayı en düşük etkili günlük doz 650 mg/kg’dır. Ancak aspartamlı içecekelerin plazma aspartik asit konsantrasyonu üzerinde etkili olmadığı saptanmıştır (Küçükkömürler, 1996).
2.2.2. Fenilalanin
Aspartam metabolize olurken % 50’si fenilalanine dönüşmektedir (Küçükkömürler, 1996). Fenilalaninin bir kısmı sindirim sisteminde CO2 şeklinde dışarı atılır, büyük bir kısmı ise aminoasit havuzunda toplanarak protein sentezine katkıda bulunur (Maisons, 2002). Esansiyel bir amino asit olan fenilalanin özellikle tirozin
amino asidinin ve birçok proteinin yapıtaşıdır (Kavas, 2003). Tirozin beyin nörotransmiterlerinden depomin ve neopinefrine öncü olarak görev yapmaktadır. Fenilalanin tirozin yolu ile beyin fonksiyonları üzerinde etkili olabilir. Bu yol ile tirozin, lösin, isolösin, valin, triptofan (LNNA= Large Nötral Amino Asitler), histidin ve methionin beyin içerisinde taşınmaktadır. Bu nötral amino asitlerin her biri birbirini tamamlayarak beyin içine transfer olurlar. Kan plazmasındaki fenilalanin yükselmesi ile birlikte LNAA da yükselir (Küçükkömürler, 1996).
Özellikle şizofrenik bulgularda dopamin ve noradrenalin üzerinde önemle durulmuş ve fenilalanin ile tirozinin şizofrenide hiperdopaminerjik aktivasyon nedeni ile olaya dolaylı katıldıkları tespit edilmiştir. Ayrıca, parkinson ve motor nöron hastalığı gibi hastalıkarda fenilalanin düzeylerinde belirgin artışlar olduğu ve bu tip rahatsızlıklarda fenilalanin metabolizmasında bozukluklar bulunduğu tespit edilmiştir. Günümüzde L-fenilalanin sıklıkla depresyon tedavisinde kullanılmakta, nörotransmiterlerin üretiminde rol almakta ve özellikle bu nörotrasnmiterlerden norepinefrin üretimi gerçekleşerek hafızaya, öğrenme kapasitesine de yardımcı olmaktadır. Ayrıca amino asidin, merkezi sinir sistemindeki etkisi ile depresyonu önlediği, migren ağrılarını azalttığı belirlenmiştir. Fenilalaninin DL formunun ise; mental dikkati arttırdığı ve Parkinson hastalarında kullanıldığı bilinmektedir (Kavas, 2003).
Normalin üstünde dozaja maruz kalınması durumunda, kandaki standart fenilalanin konsantrasyonu fenilalanin hastalığına sahip çocuklarda olası bir yan etkiye neden olduğuna ulaşılamamıştır. Bunun da ötesinde tekrarlayan aspartam dozunun alımında kanda fenilalanin birikimine yol açmamıştır (Maisons, 2002).
Maisons (2002)’ın belirttiği üzere, Maher vd. (1986, 1987)’ne göre fenilalaninin beyne ulaşma kabiliyeti, fenilalaninin aspartam tüketimi veya diyetle alınan protein sindirimine göre farklılık gösterir. Kan – beyin bariyerinde sonuçlanan fenilalanin ve diğer aminoasitler arasında bir rekabet söz konusu olabilir. Bu da yemekte alınan proteinden daha ziyade, aspartam tüketimi beyindeki fenilalanin artışından sorumlu olabilir. Bu görüş, fenilalanin hidroksilaz eksikliği olan insanlarda ve epilepsi gibi sinir hastalıklarına sahip bireylerde olası risklere neden olabilir. Bu son nokta, aspartam tüketimi beyinde fenilalanin absorbsiyonunu arttırarak, kateşoleminen veya seratonin
sentezine etki edebilir ve ispazmoz (katılma)’lara neden olabileceğini belirten Wurtman (1985) tarafından da desteklenmiştir.
Aspartamın yapı taşlarından biri olan fenilalanin esansiyel bir amino asittir. Bu nedenle, fenilalanin insan vücudu tarafından üretilememektedir ve mutlaka diyetle birlikte alınması gerekmektedir. Bununla birlikte aspartam, fenilalanini metabolize edemeyen fenilketonurili hastalar için sakıncalıdır (Doğan ve Boroğlu, 2000). Fenilalanin hidrofobik bir amino asittir. Fenilalanin, tyrosin ve bazı nörotransmiterlerin sentezinde kullanılmaktadır. Bu amino asidin aşırı miktarları fumarat ve acetoacetate’a dönüştürülmektedir.
Fenilketonüri hastaları; 12.000-15.000’de 1 kişiyi etkileyen ciddi bir metabolik bozukluk olan fenulketonuri rahatsızlığı olan kişilerdir. Eğer hastalık tedavi edilmezse zihinsel rahatsızlıklara yol açabilmektedir. Olması gerektiği gibi metabolize edilemeyen fenilalanin, fenil ketonlara dönüşür ve ürinde birikir. Sonuçta, sinir sisteminde ciddi hasarlara yol açmaktadır. Fenilketonuri rahatsızlığının sebebi, fenilalanini tyrosin’e çeviren fenilalanin hidroksilaz enziminin vücuttaki eksikliğidir (Warkentin, 2004;
Küçükkömürler, 1996). Bu durum “klasik fenilketonuri” olarak adlandırılır (Warkentin, 2004). Bu
enzimin yetersizliği sonucu kan dolaşımında fenilalanin ve fenil-pürüvat konsantrasyonları artmaktadır (Küçükkömürler, 1996).
Aşırı fenilalanin, fenilketon olarak adlandırılan anormal ürünlere metabolize olmaktadır. Fenilalanin ve fenilketonların düzeylerinin artışı, yaşamın ilk 3-6 haftasında beyinde belirlenemeyen ve geri dönüşümü olmayan hasara yol açmaktadır. Fenilketonuri hastalığı bulunanlarda deride anormallik (egzema gibi) aşırı pigmentasyon ve ışığa karşı hassasiyet belirtileri görülmektedir. Fenilketonuri hastaları dikkatli bir diyet uygulamak zorunda ve alacakları muhtemel fenilalanine dikkat etmelidir. Aspartamın temel yapı taşlarından birinin fenilalanin olması nedeniyle, fenilketonuri hastalarının aspartam kullanması yasaklanmıştır (Warkentin, 2004).
Yeni doğmuş bebeklerde pre-hidroksilaz aktivitesine bakılarak fenilketonuri olup olmadığı saptanabilir. Bu enzimin eksikliğinin saptanması durumunda diyetteki fenilalanin düzeyi sınırlı tutularak gelişim üzerindeki olumsuz etkileri önlenebilir (Küçükkömürler, 1996). Fenilkenoturili çocuklar için önerilen en yüksek doz aspartam
480 µmol/l’dir. ADI 22 mg/kg olarak belirtilmektedri. Ancak normal bir diyetle alınan fenilalanin miktarı 50-100 mg/kg’dır (Küçükkömürler, 1996).
Normal diyette yer alan bazı önemli gıda maddelerinin fenilalanin içeriği göz önüne alındığında aspartamdan gelen fenilalaninin çok düşük düzeyde olduğu anlaşılacaktır. Örneğin;
50 gramlık bir yumurta 343 mg fenilalanin,
245 gramlık bir fincan süt 403 mg fenilalanin,
85 gramlık bir hamburger 819 mg fenilalanin,
24 gramlık bir dilim ekmek 112 mg fenilalanin,
85,7 gramlık derisiz tavuk 1034 mg fenilalanin
300 ml 1 kutu gazlı meşrubat (%100 aspartamlı) 112 mg fenilalanin
220 ml domates suyu 45 mg fenilalanin
115 gram muz 49 mg fenilalanin
içerirken, 50 mg aspartam sadece 25 mg fenilalanin içermektedir. Yine aspartam kullanılarak üretilen bir vitamin tabletinde 4 mg aspartam bulunmakta ve bu tablet sadece 2 mg fenilalanin içermektedir (Şeftalioğlu, 1989; Anon., 2004 a).
Bu konudaki çalışmalar günümüzde de devam etmektedir. Pek çok araştırıcı tarafından aspartamın fenilketonuriler için ilave risk meydana getirmediği saptanmış olmasına rağmen, fenilketonurilere aspartam kullanmaları önerilmemektedir (Şeftalioğlu, 1989). Bu nedenle, aspartam kullanılarak tatlandırılmış ürünlerin etiketlerinde “Fenilalanin ihtiva eder” uyarısı yer almak zorundadır (Anon., 2002 a).
2. 2. 3. Metanol
Metanol aspartamın ağırlık üzerinden yaklaşık % 10’unu oluşturur (Anym., 2002; Şeftalioğlu, 1989). Aspartamın metabolizması sırasında metil grubu metanole dönüşür (Küçükkömürler, 1996). Metanol formaldehit, formik asit ve CO2’e metabolize olmaktadır (Maisons, 2002) .
Metanol ve yıkım ürünlerinin vücutta fazla birikmesi toksik özellik gösterebilmektedir. Ancak yüksek dozda (200 mg/kg) aspartam alımını takiben kan metanol düzeyinde önemli bir artış görülmemiştir. Aspartamlı bir içecek tüketimi sonucunda oluşan metanol miktarı aynı hacimdeki meyve suyundan azdır (Küçükkömürler, 1996; Şeftalioğlu, 1989). Bir litre meyve veya sebze suyu yaklaşık 200 -280 mg metanol içerirken, bir litre aspartam içeren “diyet” içecek yaklaşık 48 mg metanol içermektedir. Bu da; doğal gıdalarla alınan metanol miktarının, gıda katkı maddesi olarak aspartam vasıtasıyla alınan metanol miktarından çok daha düşük olduğunu göstermektedir. İnsanlarda vücut ağırlığı başına 200-500 mg/kg metanol sindirimi, kanda format birikimi, görme ve merkezi sinir sisteminde toksik etkilere neden olmaktadır. Bu dozajlar aspartam ile alınabilecek maksimum metanol dozundan 100 kat daha fazladır. Çizelge 2. 1.’de bir kutu diyet içecekten alabileceğiniz metanol miktarı ve aynı hacimdeki bazı meyve sularında bulunan metanol miktarlarını göstermektedir (Walters, 2001).
Çizelge 2.1. Bazı meyve sularının metanol içerikleri. Diyet içecek (350 ml) 0,024 g
Portakal suyu 0,018 g
Elma suyu 0,021 g
Üzüm suyu 0,046 g
Domates suyu 0,085 g
Metanol aspartamın metabolize olması sırasında oluşabildiği gibi aspartamlı sıvı karışımların beklemesi sırasında da oluşabilmektedir (Küçükkömürler, 1996).
Maisons (2002)’ın belirttiği üzere, Trocho vd. metanol içeren aspartamın, karaciğerde stabil olan DNA ve protein türevlerine neden olduğu belirtilmiştir. Bu araştırmacılara göre, aspartamın düzenli tüketiminden sonra, bu protein türevlerinin birikimi uzun zamanda toksik ve kanserojenik problemler oluşturabilmektedir. Aspartamın yüksek dozajlarda alınması, farelerde hiçbir zaman karaciğer kanserine neden olmamıştır. Bu gerçeğin yanında Trocho’nun çalışmaları protein ve DNA’larda bulunan bir radyoaktivite tanımlamamaktadır. Sonuç olarak, proteinlerin üzerinde
formaldehit türevlerinin oluşumu ve in vivo şartlarda aspartamdan nükleik asitlerin oluşumu ispatlanmak üzere durmuştur.
Maksimum metanol ADI 5 mg/kg olarak belirlenmiştir. Bunun ancak 100 katı toksik olabilmektedir. Aspartam sindirimini takiben metanol zehirlenmesinin gelişmesi imkansızdır (Küçükkömürler, 1996). Bu nedenlerle, FDA yapılan araştırmalar sonucunda “Aspartamın sindirimi ile ortaya çıkan metanol miktarının sağlık açısından sorun oluşturmadığına karar vermiştir” (Şeftalioğlu, 1989).
2.2.4. Diketopiperazin (DKP)
Aspartamın yapısında yer alan başlıca safsızlık maddesi, tatlılık özelliği bulunmayan ve aspartamın degredasyon ürünü olan diketopiperazindir (yaklaşık % 2’si) (Anon., 2004 c). Bir dipeptit olan aspartam kolaylıkla hidrolize olabilir. Bu hidroliz kimyasal olabildiği gibi, mikrobiyal yıkım sonucunda da gerçekleşebilir. Fenilalanin metil esterleri arası veya iki amino asit (fenilalanin, aspartik asit) arasındaki peptit bağının hidrolizi sonucunda tatlılık kaybı oluşur. Bu şekilde aspartamın paçalanması sonucunda diketopiperazin oluşur (Küçükkömürler, 1996).
Aspartamın degredasyon ürünü olan DKP toksisitesi laboratuar hayvanları üzerinde çalışılmıştır. Fareler üzerinde yapılan uzun dönem çalışması ile, 100 güvenlik faktörüne bölünerek elde edilen sonuçlara göre; DKP’in insanlar için günlük kabul edilebilir alım miktarı (ADI); 750 mg/kg vücüt ağırlığı/gün seviyesinde hiçbir etki gözlenilmemiş olmasına dayanarak, 7,5 mg/kg vücut ağırlığı olarak belirlenmiştir (Maisons, 2002).
Özetlenecek olursa; aspartam, aspartik asit ve fenilalanin amino asitlerinin metil esterinden oluşmaktadır. Amino asitler protein blokları yapısındadır. Aspartik asit ve fenilalanin et, tahıl ve süt ürünleri gibi protein içeren gıda maddelerinde doğal olarak da bulunmaktadır. Metil ester yapı ise meyve, sebze ve bunların sularında doğal olarak bulunmaktadır. Aspartam vücutta sindirimi sırasında aspartik asit, fenilalanin ve metanol olmak üzere 3 temel bileşenine parçalanmakta ve bu bileşenler kana karışıp
vücudun normal işleyişinde kullanılmaktadır. Aspartam ve kompenentleri vücutta birikim yapmamaktadır. Ayrıca bu kompenentlerin miktarları diğer besinler ile alınan miktarlarına kıyasla daha düşük seviyededir. Örneğin, yağsız süt %100 aspartam ile tatlandırılmış bir diyet içeceğe kıyasla 6 kat daha fazla fenilalanin ve 13 kez daha fazla aspartik asit sağlamaktadır. Aynı şekilde, domates suyu da aspartam ile hazırlanmış bir içeceğe kıyasla yaklaşık olarak 6 kat daha fazla metanol sağlamaktadır (Anon., 2004 b).
Aspartamın stabilitesi zaman, sıcaklık, pH ve su aktivitesine bağlı olarak değişmektedir (Anon., 2004 c; Maisons, 2002; Doğan ve Buroğlu, 2000).
Aspartam kuru koşullarda oldukça stabil olup, 105oC’de 100 saatlik bir ısı uygulamasından sonra yaklaşık % 5’lik bir kayıp gözlenmektedir. 120oC’de 80 saatlik bir uygulama sonrası ise kayıp % 50’den daha az olmaktadır (Anon., 2004 c; Maisons, 2002). Sıcaklığın 150oC’ye çıkması halinde 1 gün sonunda bileşiğin tamamen diketopiperazine dönüştüğü bilinmektedir (Doğan, 1997). Bu yüzden toz miks grubu uygulamalarda yada tablet formunda hem üretim prosesi boyunca hem de ürünün raf ömrü boyunca stabilite son derece iyidir.
Nemin bulunmadığı şartlarda aspartam saf formunda birkaç yıl depolanabilir. Minimum raf ömrü 5 yıldır. Nem ve depolama göz önüne alındığında 30oC’de % 70 nisbi nemde 6 ay depolama sonunda aspartamda bozulma tespit edilmiştir. Bunun yanı sıra 20oC’de % 40 nisbi nemde 1 yıl depolandığında % 2’den daha az bozulma olduğu gözlenmiştir. (Doğan ve Buroğlu, 2000)
Aspartam sulu çözelti halinde 30-80oC sıcaklıkta depolandığında hızla diketopiperazine degrade olmaktadır. Bu nedenle yüksek sıcaklık uygulanan gıdalarda kullanımı uygun olmamaktadır. Oda sıcaklığında aspartam stabilitesi 3,4-5,0 pH aralığında iyi olup, maksimum stabilite 4,2’te gözlenmektedir. pH 3,4’ün altında dipeptiti yapı hidrolize olmakta ve pH 5,0’in üzerinde diketopiperazin oluşumu ile kristalizasyon meydana gelmektedir. Sonuçta, her iki durumda da tatlılıkta azalmaya neden olan bir transformasyon gerçekleşmektedir (Anon., 2004 c; Maisons, 2002).
Sıcaklık ve pH aspartam degredasyonunu teşvik eden major etkenler olmasına rağmen, reaktif çözgenler de aspartam stabilitesini etkilemektedir. Tampon tuz çözeltileri aspartamın degredasyonunu katalize etmektedir. Bunun dışında yüksek
sıcaklıklarda aspartamın, maillard reaksiyonu yoluyla şekeri indirgemeye yöneldiği görülmüştür (Wetzel ve Bell, 1997).
Aspartamın alkali pH değerine sahip sıvı sistemlerde kullanımı tavsiye edilmez. Sıvı sistemlerde en iyi sonuçları elde etmek için, aspartam stabilitesinin korunması açısından uygun pH seviyeleri ve kontrollü depolama sıcaklıkları önemlidir. UHT, HTST ve sıcak dolum paketlemede etkin bir şekilde kullanılmaktadır. Ortam içerisindeki asitlik durumunda raf ömrü etkilenir. Fosforik asit içeren sistem en kısa raf ömrüne sahiptir. LTLT pastörizasyon işleminde kayıp % 3’den daha az, HTST işleminde bu oran % 1 in altındadır. UHT yöntem işlemede aspartam kaybı ihmal edilebilecek düzeyde kalmaktadır (Doğan ve Buroğlu, 2000). Çizelge 2. 2. ’de ısıl işlemde aspartamın stabilitesi görülmektedir.
Depolama zamanı, sıcaklık ve pH’ya bağlı olarak sadece aspartam tatlılığını kaybetmez, ayrıca gıda ürününün raf ömrü de azalır. Bu nedenle aspartam ve parçalanma ürünlerinin kararlılığı diyet ve diyabetik gıdaların kalite kontrolü için oldukça önemlidir. (Demiralay ve Özkan, 2004)
Çizelge 2. 2. Sıcak işlemde aspartam stabilitesi (Anon., 2004 a; Doğan ve Buroğlu, 2000).
pH Aspartam kayıpları (%)
UHT 15 sn/121oC-135oC 2,5-3,5 0,5-1,5
Uzun süreli pastörizasyon 15 dk. / 80oC 2,6-4,2 2,0-4,0
HTST 15 sn./72oC 3,5 <1
Sıcak dolum 88oC 3,5 3-6
Konserve kutulama 90oC, 20 dk 3,8 < 5
2. 3. Aspartamın Gıda Sanayinde Kullanım Alanları
FDA tarafından belirlenen aspartamın kullanım alanları çok geniştir. Karbonatlı gazlı içecekler, içecek tozları, balonlu cikletler, naneli nefes açıcılar, önceden tatlandırılmış
çay ve kahveler, süt, yoğurt, dondurma karışımları, puding ve jöle gibi kuru karışımlar, kurutulmuş ürünler çiğnenebilen vitaminler ve tablet tipi tatlandırıcılarda kullanımına izin verilmiştir (Küçükkömürler, 1996). Aşağıda bir çok gıdada başarı ile kullanılabilen tatlandırıcı aspartamın bazı gıda ürünlerindeki uygulama koşullarına yer verilmiştir.
2. 3. 1. Meşrubatlar
Aspartam sekere en yakın tat profiline sahip olmasının yanı sıra özellikle narenciye kökenli ürünlerde olmak üzere, birçok aromanın algılanmasını ön plana çıkartma özelliğine sahiptir (Anon., 2004 a).
Meşrubat üretim sırasında toz aspartam veya granül formdaki aspartam asit ilavesinden sonra direkt ve indirekt olarak ilave edilir. Granül formda bulunan aspartam, toz ürünlerin yanı sıra özellikle sıvı ürünlere yönelik uygulamalarda her geçen gün artan bir oranda kullanılmakta ve dolayısıyla çok daha fazla tercih edilmektedir (Anon., 2004 a).
Granül formdaki aspartam kullanımı sayesinde, hem personelde toz aspartam kullanımıyla, boğaz ve genizde uzun süre kalan tatlılık şikayeti ortadan kaldırılmakta, hem de uçuşarak çevreye yayılan toz aspartam zerreciklerinin yol açtığı küçük miktarda da olsa, imalattaki aspartam kayıpları da engellenebilmektedir. Granül aspartamın çözünme süresi toz aspartama oranla daha uzun olmakla birlikte kullanılan ekipman ve sıcaklığa bağlı olarak 5-30 dakika arasında değişmektedir (Anon., 2004 a).
2. 3. 2. Süt Ürünleri
Yoğurt, Milkshake gibi ürünleri de içeren bir çok süt ürünleri için aspartam kullanımı uygundur. Şekere ikame olarak kullanılan aspartam ile birlikte süt içeriğinin arttırılması ürünün besin değerini de arttırmaktadır (Anon., 2004 a).
2. 3. 3. Yoğurt
Set yoğurt üretiminde aspartam ilavesi fermentasyondan önce pastörizasyondan sonra gerçekleştirilir. Fermentasyon süresince proteaz aktivitesi nedeniyle aspartamda kısmi degredasyon görülebilir. Fermentasyon süresine ve kullanılan starter kültüre bağlı olarak % 5-35 kayıp gözlenebilir. Meyveli yoğurt üretiminde aspartam genellikle fermentasyondan sonra, kullanıma hazır meyve konsantreleri ile kombine edilerek veya ayrı ayrı ilave edilir. Son üründeki aspartam miktarı 350-600 mg/kg olmalıdır. Yoğurt için belirlenen standart ram ömrü boyunca (4-6 hafta) aspartam stabilitesini korumaktadır (Anon., 2004 a).
2. 3. 4. Dondurulmuş Tatlılar
Dondurulmuş tatlılarda foksiyonel karakterleri ve tatlılıkları göz önüne alınarak genellikle sakkaroz kullanılmıştır. Hacim verici şeker alkolleri ve ya polidekstrozlar ile birlikte kullanılan aspartam ile elde edilen ürünler aspartamın yoğun ve doğala yakın tatlılık potansiyeli sayesinde, orijinal yapıda ürünler elde edilebilmektedir. Ürünlerde şeker ile elde edilen hacim ve yoğunluğu sağlayabilmek için kullanılan hacim verici ajanların seçimi dondurma çeşidi, katı madde miktarı, arzu edilen kalori ve yağ azaltılması göz önünde bulundurularak yapılmaktadır. Genellikle bazı şeker alkolleri ve polidekstrozların kombinasyonu tercih edilir. Optimum tatlılık potansiyelini elde etmek için formulasyonda yer alan aspartam oranının %0,06-0,10 arasında olması gereklidir. Süt içeren dondurulmuş tatlıların gerektirdiği ısıl işlem prosesi, HTST yönteminin uygulanmasıyla aspartam, stabilitesini % 90’dan fazla koruyacaktır. Aspartam kullanılarak üretilen dondurulmuş ürünlerin raf ömrü ise şeker ile elde edilmiş ürünlerin raf ömrü ile aynı süreyi ifade eder (Anon., 2004 a).
2. 3. 5. Şekerleme
Sert ve yumuşak şekerler, sakız ve çikolata gibi tüm ürünlerin aspartam içeren formulasyonları, vücut sağlığı, diş sağlığı ve besin değeri nedeniyle birçok tüketicinin arzu ettiği şekersiz ürünler haline getirilebilir. Önerilen Aspartam kullanım miktarı şekerlerde % 0,1-0,25 oranındadır. Kesikli proseslerde aspartam, sitrik asit veya dolgu maddeleri (isomalt, laktitol, maltitol, ksilitol) ile birlikte prosesin en son aşamasında aromalar ve renklendiriciler ile birlikte ilave edilir. Sürekli proseslerde ise sitrik asit ile birlikte çözündürülmüş aspartam ölçüm yöntemi ile pişirilmiş şeker kitlesine ilave edilir. “Aspartam Ultrafine” ve isomalt, laktitol, maltitol, polidekstroz gibi dolgu maddeleri kombinasyonu ile birlikte hazırlanarak mükemmel çikolata ürünleri elde edilebilir. 10 µm’den küçük partikül boyutuna sahip olan “Aspartame Ultrafine” ile üretilmiş çikolata düzgün ağız hissi oluşturmaktadır. Aspartam kayıplarını minimize etmek için, aspartam, konçlamanın bitiminden hemen önce aromalar ve vanilin ile birlikte ilave edilmelidir (Anon., 2004 a).
2. 3. 6. Sakız
Sakız teknolojisi gereği üretiminde toz aspartam önerilmektedir. Spesifik çözünürlüğü nedeniyle sakıza ağızda uzun süreli tatlılık sağlayaran aspartam kullanılarak hazırlanmış ürünler tüketici tarafından da öncelikli olarak tercih edilmektedir. Sakız formulasyonlarında genellikle % 0,2-0,3 oranlarında aspartam kullanılmaktadır. Genellikle yoğurma işleminin sonunda en son hammadde ilave edildikten sonra ürüne eklenilmesi önerilmektedir. Aspartam kullanılarak hazırlanmış olan sakız formulasyonlarında şeker yerine ikame edebilecek dolgu maddeleri olarak sorbitol, maltitol, ksilitol, isomalt veya diğer şeker alkolleri kullanılabilir (Anon., 2004 a)
2. 4. Aspartam ve Diğer Tatlandırıcıların Stabilitesi
Kullanım alanı çok geniş olan aspartamın, kullanımı sırasında ortaya çıkan en önemli sorun sulu çözeltilerde ve ürünlerde sıcaklık, su oranı ve pH’ya bağlı olarak stabilitesini kaybederek, tatsız bileşiklere dönüşmesidir (Şeftalioğlu, 1989)
Günümüze kadar yapılan toksikolojik çalışmalar sonucunda FDA tarafından aspartamın pek çok gıda maddesinde kullanımına izin verilmiştir. Konu ile ilgili otoritelerce güvenilir olarak kabul edilen aspartamın fiziksel ve kimyasal niteliklerine ilişkin özelliklerini yansıtan bazı literatür bilgilerine değinilecektir.
Lotz vd. (1992) aspartam, asesulfam-K ve bunların karışımının meyveli yoğurtta fermentasyon, üretim ve depolama (3 hafta soğutma) sırasındaki stabilitelerini incelemiştir. Tatlandırıcılar (%10 sakkaroz, 600 ppm asesulfam, 200 ppm asesulfam + 200 ppm aspartam, 600 ppm aspartam, 160 ppm asesulfam + 160 ppm aspartam+ % 1 fruktoz, 145 ppm asesulfam+ 145 ppm aspartam + % 0,99 fruktoz), aşılamadan hemen sonra süte eklenmiş ve fermentasyona alınmıştır (34oC’de ve pH 4,8 oluncaya kadar, yaklaşık 8 saat inkübasyon, takiben bir gece 10-12oC’ye soğutma). Tatlandırıcı içermeyen gerekli miktardaki meyve preperatı fermentasyon sonunda (pH 4,2-4,3) yoğurda ilave edilmiştir. Sonuçlar; meyveli yoğutta gerek fermentasyon öncesi oluşumları tetikleme, gerekse asitlendirilmesi süreci içesinde tatlandırıcılardan kaynaklanan herhangi bir sapma göstermemiştir. Asesulfam -K ve aspartam konsantrasyonlarının HPLC analizleri; asesulfam-K’nın yoğurt fermentasyonu ve depolanma sırasında stabil bir tatlılık sağladığını, buna karşılık fermentasyon sırasında eklenen aspartamın yaklaşık olarak %40’ının degrade olduğunu ortaya koymuştur. Depolama sırasında tatlandırıcıların konsantrasyonunda önemli bir değişim görülmemiştir.
Woo ve Nam (1996) sıcaklık ve pH’nın aspartamın termal stabilitesi üzerine yaptıkları bir araştırmada, 60-100oC ve pH 3-7 değerleri arasında aspartam stabiltesi incelemişlerdir. Sıcaklık artışıyla birlikte, termal degredasyon için 20,77 kcal/mol aktivasyon enerjisinde aspartam degradasyonu da hızla arttığı belirlenmiştir. Aspartamın parçalanması ile birlikte, termal degradasyon ürünleri (diketopiperazin ve alfa-aspartilfenilalanin) de hızla artmıştır. Aspartam solüsyonlarının ilk 3 saatlik ısıtma
ve daha yüksek sıcaklıklara doğru çıktıkça hızla pH’nın düştüğü gözlenmiştir. En düşük aspartam stabilitesi pH 7’de ve en iyi aspartam stabilitesi ise pH 4’de olduğu belirlenmiştir.
Bell ve Labuza (1994)’nın yaptıkları çalışmada farklı tampon tuzları, tampon konsantreleri ve vanilya aroması içeren ticari olarak sterilize edilmiş yağsız sütlü içeceklerde mevcut aspartamın stabilitesi incelemiştir. Tampon tuzları olarak sitrat (0,00017, 0,008 veya 0,016 M) ve fosfat (0,008, 0,016 M) kullanılmıştır. Ayrıca bu içeceklerde pH (6,39-6,66) ve depolama sıcaklığının (4 veya 30oC) aspartam stabilitesi üzerine etkisi de araştırılmıştır. pH ve depolama sıcaklığının, aspartam içeren sütlü tatlı içeceklerin başarısında en önemi iki faktör olduğu görülmüştür. Aspartamın yarılanma ömrünün 30oC’de 1-4 gün ve 4oC’de 24-58 gün olduğu bulunmuştur. PH’nın 6,6’dan 6,39’a düşmesiyle aspartam stabilitesi ikiye katlanmıştır. Tamponların çeşidi ve konsantrasyonunun aspartam stabilitesi üzerinde minör bir etkiye sahip olduğu belirlenmiştir. Vanilya ilavesi ise sütlü içeceklerde aspartam degradasyonunu arttırmamıştır.
Fellows vd. (1991) 3 farklı meyve preperatında (çilek, ahududu ve vişne-vanilya) bulunan aspartamın 6 ay boyunca 3 farklı sıcaklık derecesinde depolanması durumundaki stabilitesi üzerine bir araştırma yapmışlardır. Ayrıca kalan aspartam miktarı, mikrobiyolojik kalite, objektif renk ve pH derecesi incelenmiştir. pH veya mikrobiyolojik değerler depolama esnasında değişmemiştir. 21,1oC’de 6 ay sonra ilk aspartam miktarından yaklaşık % 60’ı geriye kalmıştır. Aspartam miktarının pH, sıcaklık ve zamana göre bir fonksiyonu olduğu belirlenmiştir. Testlere dayanarak meyve preperatlarındaki aspartam miktarı için raf ömrü tahminleri 32,2oC’de 2 ay, 21,1oC’de 4-6 ay ve 4,4oC’de 6 aydan fazla olduğu belirlenmiştir.
Fellows vd. (2002) sundae tipi yoğurtlarda fermentasyonun, meyve preperatı içindeki aspartam stabilitesi üzerine yaptıkları araştımada, farklı direk-set kültürleri ve inkübasyon sıcaklıkları kullanılarak, altında meyve olan (sundae-stili yoğurt) yoğurt üretiminde, sütün fermentasyonu sırasında aspartam stabilitesini incelemişlerdir. HPLC kullanılarak, ilk baştaki miktarına göre kalan aspartam miktarı belirlenmiştir. Kalan aspartam miktarı 6 saat 43oC’de ve 13 saat 32,2oC’de inkübe edilmiş yoğurtlarda
sırasıyla % 95 ve % 90 olarak bulunmuştur. Bundan dolayı aspartamın Sundae-still yoğurt üretimi boyunca üstün stabiliteye sahip olduğu görülmüştür.
Şeftalioğlu (1989)’nun soğutulmuş sütlü tatlılarda kullanılan aspartamın farklı depolama koşullarındaki stabilitesi üzerine yaptığı çalışmada üç farklı pH değerine sahip pudingleri (pH 6,43, pH 6,0 ve pH 5,0), +3± 1oC ve +9± 1oC’de 1 ay süreyle depolamıştır. Araştırma sonucunda en az aspartam kaybı pH 5,0’teki puding örneklerinde görülürken en fazla aspartam kaybı pH 6,43’teki pudinglerde belirlenmiştir. +9± 1oC’de pudinglerin depolanmasının uygun olmadığı ve aspartam kaybının çok fazla olduğu, +3± 1oC’de depolanan pudinglerde daha az aspartam kaybı meydana geldiği tespit edilmiştir.
Rei vd. (2000) yaptıkları çalışmada, aspartamın düşük şekerli keklerdeki stabilitesini araştırmış, sakkarozun yerine toz ve enkapsule aspartam ile, 1:1 aspartam : acesulfam-K karışımı kullanmışlardır. Paketleme materyali, ve depolama sıcaklığının düşük şeker içerikli keklerde aspartamın depolama stabilitesi üzerindeki etkisi (iki değişkenli faktöriyel dizaynı göz önüne alınarak) incelenmiştir. Kekler polietilen ambalajlarda paketlenmiş ve 25,4oC veya -18oC’de 2 hafta depolanmış ve bunu takiben, pişirme ve depolama sonrası kalan aspartam miktarı belirlenmiştir. Örneklerin pH’sı 6,7-7 arasında değiştiği ve su aktivitesi 0,94 olarak belirlenmiştir. Kalan aspartam miktarları toz aspartamda % 24 ve enkapsüle edilmiş aspartamda % 40 olarak belirlenmiştir. Depolama sıcaklığındaki artışa karşılık, düşük şeker içerikli keklerde mevcut aspartam miktarında azalma olduğu tespit edilmiştir. Depolama sıcaklığı yükseldikçe, aspartamdaki degradasyon oranının da yükseldiği belirlenmiştir. 25oC sıcaklıkta 5 günlük depolama sonunda yaklaşık % 41-79 oranında aspartam degredasyona uğramış, fakat -18oC’de çok az bir değişim meydana gelmiştir.
Wetzel ve Bell (1997) şekersiz keklerdeki enkapsüle aspartamın kimyasal stabilitesi üzerine yaptıkları çalışmada, farklı kek formulasyonlarında pişirme sonrasında kalan aspartam miktarını belirlemiş ve ürün depolanması sırasında aspartam degredasyon kinetiğini değerlendirmişlerdir.
Aspartamın keklerde enkapsüle edildikten sonraki stabilitesi, formulasyona bağlı olarak % 22-58 arasında değişiklik göstermiştir. Asitlik verici olarak ilave edilen Glukono-delta-laktonun (GDL) yokluğunda, %3 süt proteini içeren keklerde enkapsüle
aspartamın stabilitesi yaklaşık olarak % 33-34 oranında tespit edilmiştir. Enkapsüle aspartamın, GDL ve % 3 süt proteini içeren keklerde pişirme işleminden sonra başlangıçtaki aspartam konsantrasyonundan sonra yaklaşık olarak % 58 aspartam kaldığı tespit edilmiştir. GDL eklenmeyen keklerde, aspartam stabilitesi daha düşük olmuştur. GDL keklerin son pH değerini 0,6-0,8 birim düşürmüştür. Bu azalan pH değeri, daha yüksek aspartam stabilitesine yardımcı olmuş ve GDL eklenmeyen keklere nazaran daha yüksek aspartam stabilitesinin elde edilmesine katkıda bulunmuştur (Wetzel ve Bell, 1997).
Aspartam stabilitesi üzerine çok büyük bir etkisi bulunan bir diğer faktör de enkapsülasyon maddesi olmuştur. Enkapsüle edilmemiş aspartam içeren keklerde, kapsüle edilmiş aspartam bulunduranlara göre stabilitenin daha düşük olduğu görülmüştür. Bu ise lipid yapılı enkapsülasyon maddesinin stabiliteyi desteklediğini ortaya koymuştur. Aradaki farkın %50-70 civarında olduğu belirlenmiştir. pH 7 ve pH 5 aralığında, aspartam stabilitesinin pH’daki her birim düşüşe karşılık 8 ila 16 kez arttığı tespit edilmiştir. pH değerleri 6,2 ve 6,8 olan GDL eklenmiş ve eklenmemiş keklerde, pH’daki bir birimlik azalmanın, stabilitede 10,6 kez artışa neden olduğu belirlenmiştir (Wetzel ve Bell, 1997).
Wetzel ve Bell(1997)’in belirttiği üzere, Prudel ve Davidkova (1981), aspartamın yarılanma ömrünün pH 6,95 ve 200C’lik bir çözeltide 0,5 gün olduğunu belirlemişlerdir. Bir diğer kaynakta pH’sı 7,0 olan 20oC sıcaklıkta 0,1 M fosfat tampon çözeltisi içinde aspartamın yarılanma ömrünün 0,5 günden daha az olduğu belirlenmiştir.
Enkapsüle edilmiş aspartamın pişirmeden sonraki stabilitesi % 33-34 iken, kapsüle edilmemiş aspartamınki % 22 olarak görülmüştür. Formulasyona GDL eklenmesiyle aspartam stabilitesi % 58’e kadar yükselmiştir. 22oC sıcaklıkta GDL eklenmiş ve eklenmemiş keklerdeki aspartam degredasyonu günlük 0,0085 – 0,035 olarak tespit edilmiştir. Keklerde % 2,5 enkapsüle edilmiş aspartam kullanımı ile ürünün raf ömrü boyunca gerekli olan tatlılığı sağlayacak aspartamın geri kalacağı belirlenmiştir (Wetzel ve Bell, 1997).
Kim vd. (1996) yaptıkları çalışmada ışık altında depolanan sulu çözeltilerde farklı ışık yoğunluklarının ve pH etkisi ile fotosensitizerlerin (riboflavin ve metilen
blue) ve askorbik asitin aspartamın sulu çözelti içindeki ışık etkisiyle yıkımını incelemişlerdir. Işık aydınlatması sulu çözeltilerde aspartam degredasyonunu önemli ölçüde arttırmıştır (pH 7,0) ki, bu da aspartamın aydınlatılmış koşullarda stabil olmadığını gösterir. Karanlıkta 10 saat depolama sonunda pH 7,0’deki sulu çözeltilerinde aspartamın geriye % 91 kalmıştır. Ancak, 5500 lüx ışıkta, 10 saat depolama sonunda çözeltideki % 38 aspartam yıkıma uğramıştır. Işık yoğunluğu arttıkça, aspartam degredasyonu da artmaktadır. Aspartamın 0, 1100, 3300 ve 5500 lüx altında yıkımının nisbi reaksiyon oranı; 1:1, 42:2, 80:4, 61 olarak bulunmuştur. Aspartamın fotodekompozisyon oranı sistemin pH’sına göre değişmiştir. Aspartamın en hızlı yıkımı pH 7,0’de gözlenmiş, bunu azalan sırayla pH 4,0 ve pH 6,0 izlemiştir. 4-8 ppm riboflavin veya 4-8 ppm metilen blue ilavesi, ışık varlığında pH 7,0’de aspartam degredasyonunu büyük ölçüde hızlandırmıştır. Ancak, pH 4,0 ve pH 6,0’ da, fotosensitizerlerin aspartamın yıkımına önemli bir duyarlılık etkisi olmamıştır. 1,2x10-4 M askorbik asit ilavesi pH 7,0’de aspartam yıkımını çok büyük ölçüde arttırmıştır, fakat pH 6,0 ve pH 4,0’de aspartam yıkım oranına etki etmemiştir.
Sanyude vd. (1991) yaptıkları çalışmada solvent kompozisyonlarının, solusyon içindeki (5 mg/ml) aspartamın stabilitesine olan etkisini kontrol etmek için, aspartamın farklı dielektrik sabitelerine sahip çözeltiler içinde degredasyonu gerçekleştirmişlerdir. Bu solusyonlar su : metanol, su: etanol ve su : gliserin karışımları olup, sırasıyla 45, 55 ve 65 dielektrik sabitelerine sahiptir. Kaybolan aspartam oranı hassas HPLC deneyleri ile ölçülmüştür. Her üç solvent sisteminde, solvent karışımlarının dielektrik sabiteleri azaldıkça, aspartamın degredasyon oranı azalmıştır. Örneğin 60oC’deki degredasyonu sırasıyla, saatte 4,1; 5,9 ve 8,4x10-3 olarak belirlenmiştir. Bu sonuçlara göre, sulu çözeltilerdeki aspartam stabilitesi, su yerine daha düşük dielektrik sabitesine sahip solventler kullanılarak arttırılamayacağı sonucu çıkarılmıştır.
Yatka (1999) β-Glukan ile stabilize edilmiş aspartam içeren sakızlar üzerine yaptığı çalışmada, sakızda aspartam stabilitesi, aspartama ilave olarak bir veya daha fazla β-Glukanın sakız mayasına ilavesi ile arttırılabildiğini göstermiştir. Sakızda tüm nem içeriği seviyelerinde stabilitede önemli bir gelişme elde edilmiştir. Yeterli miktarda β-Glukanın ilavesinden sonra 8 haftalık 29,4oC de depolamadan sonra, β-Glukan eklenmemiş sakızlara göre daha az aspartam dekompozisyonu gözlenmiştir.
Garbow vd. (2001) ß-Siklodekstrin (ß-CyD) içeren kompleks yapılarda yüksek yoğunluklu tatlandırıcılar, Aspartam ve Neotamein stabilitesi üzerine yaptıkları çalışmalarda, ß-Siklodekstrin varlığının aspartam stabilitesini büyük ölçüde arttırdığını göstermişlerdir. 5:1 molar oranında ß-CyD/Aspartam içeren 4 mM fosfat tamponunda (pH 3,1), aspartam stabilitesi, ß-CycD’siz hazırlanmış çözeltilere oranla % 42 daha iyi olduğu görülmüştür. Çözelti halindeki NMR deneyleri, 1:1 ß-CyD/aspartame kompleks oluşumlarındaki aspartam protonlarının fenil zinciri ile ß-CyD’nin H3 ve H5 protonları arasındaki interaksiyon ile stabilize edildiğini ortaya göstermiştir. Kompleks oluşumların dahil olması, çözeltilerde aspartamda gözlenen stabilite artışını açıkça izah etmiştir.
Aspartamın stabilitesine etki eden diğer bir faktör olan su aktivitesi (aw) ile ilgili olarak yapılan bir araştırmada Bell ve Labuza (1991) su aktivitesi (aw) fonksiyonu olarak aspartam degredasyonunu incelemiştir. Degredasyon kinetiği model sistemlerde başlangıç pH’sı, sıcaklığı ve su aktivitesi fonksiyonu olarak izlenmiştir. Degredasyon oranının % 30-80‘lik dilimi içerisinde arttırmış, bilahare seyreltik çözelti düzeyine ininceye kadar yavaş yavaş düşmeyi sürdürmüştür. Neticede oluşan aspartam kaybına glikozun herhangi bir etkisi olmamasına karşın, yüksek su aktivitesinde (aw) üründeki yağ içeriği degredasyonu arttırmıştır. Bu aktivasyon beklendiği şekilde su aktivitesi yükseldikçe düşen 25-20 kcal/mol aralığındaki kayıpları tetikler. İlgili oranlar pH’nın bir fonksiyonu olarak, kondense faz içindeki suyun gerçek pH’sının, başlangıçtaki pH’dan farklı olabileceğini göstermiştir. Bu da, su aktivitesi (aw) yükseldikçe, maksimum süratteki degredasyonu oluşturacak düzeye doğru pH’nın değişmesine neden olmuştur.
Literatürden elde edilen bilgilere dayanarak aspartamın satbilitesini etkileyen faktörler ve aspartamın çeşitli gıda ürünlerinde kullanıldığı takdirde, ürünün raf ömrü boyunca aspartam ve dolayısı ile tatlılıkta stabiliteyi sağlamaya yönelik bir çok çalışma yapılmıştır. Araştırmamızda meyve aromalı içeceklerde pH, sıcaklığın depolama süresi boyunca aspartam stabilitesini incelemek amacıyla, ürünlerdeki aspartam kaybı analitik olarak aspartam miktar ölçüm analizleri ile belirlenmeye çalışılmıştır.
