بررسی اثر استفاده از مخلوط دو شیرین کننده آسه سولفام k و آسپارتام بر مقاومت دمایی آسپارتام در نوشابه

[mim-shimi 25686]

مثل بسیاری از وکنشهای شیمیایی، هیدرولیز و حلقه سازی آسپارتام در دمای بالاتر سریعتر انجام می شود. از آنجایی که دو شیرین کننده آسپارتام و آسه سولفام k دارای سینرژی در طعم هستند و در عین حال آسه سولفام k دارای مقاومت دمایی مطلوبی است در این بررسی اثر استفاده از مخلوط دو شیرین کننده بر مقاومت دمایی آسپارتام در نوشابه رژیمی نوع کولا مورد بررسی قرار می گیرد. به این منظور نوشابه کولای حاوی دو شیرین کننده با نسبت وزنی 1:1 فرموله شده و پس از انجام آزمونهای کنترل کیفی به همراه نوشابه حاوی آسپارتام به تنهایی، به مدت 6 ماه در سه دمای یخچال (4 درجه سانتی گراد)، محیط (25 درجه سانتی گراد) و آون (40 درجه سانتی گراد) قرار داده شدند. غلظت آسپارتام باقی مانده در محیط هر 15 روز یک مرتبه با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی یونی با کارایی بالا اندازه گیری شد. بررسی نمودار اثر متقابل دما و نوع نمونه بر غلظت آسپارتام، کاهش سریعتر آسپارتام در نوشابه فاقد آسه سولفام k را نشان داد. مقادیر انرژی کتیواسیون نیز در نوشابه فاقد آسه سولفام k بیشتر بود و تأثیر شدیدتر دما بر وکنش تجزیه آسپارتام را نشان داد.

 

طعم شیرین آسپارتام، به طور تصادفی در سال 1965، به وسیله جیمزشلاتر ، شناخته شد. برخی محدودیتهای پایداری آسپارتام از ماهیت شیمیایی آن به عنوان متیل استواسپارتیل فنیل آلانین دی پیتید ناشی می شود (9). پایداری آسپارتام در صورت حل شدن تابعی از سه فکتور اولیه یعنی زمان،‌ دما و PH می باشد. مثل بسیاری از وکنشهای شیمیایی، هیدرولیز و حلقه سازی آسپارتام در دمای بالاتر سریعتر انجام می شود (7). استفاده از مخلوط آسپارتام با سایر شیرین کننده ها به جای مصرف آن به تنهایی، باعث اصلاح فرآیند و پایداری آن، و همچنین ایجاد تعادل در طعم می گردد (3).

 

آسه سولفام K یک نمک پتاسیم است که از اسید استواستیک مشتق شده است. آسه سولفام k، به علت قابلیت انحلال و پایداری مناسب در محیط های آبی، شیرین کننده بسبار مطلوبی برای نوشابه های غیر الکلی است. شدت شیرینی آن در نوشیدنیهای گرم، کاهش نمی یابد (6). مواد و روشها با توجه به اینکه دو شیرین کننده آسپارتام و آسه سولفام K در نسبت 1:1: دارای حدکثر برهمکنش های مولکولی هستند (3)، این نسبت برای فرموله کردن نوشابه های حاوی دو شیرین کننده مورد استفاده قرار گرفت. بنابراین با توجه به وزن مولکولی نوشابه ها با نسبت وزنی 60:40، آسپارتام: آسه سولفام K فرموله شدند.

آزمونهای کنترل کیفی به منظور بررسی تطابق مشخصات این نوشابه با استاندارد نوشابه های کولای تولید شده با شیرین کننده های جایگزین انجام شد (2). نوشابه تولیدی سپس به همراه نوشابه شاهد(حاوی آسپارتام) به مدت 6 ماه در سه دمای یخچال(4 درجه سانتی گراد)، محیط(25 درجه سانتی گراد) و آون(40 درجه سانتی گراد) قرار داده می شود.انبار گذاری شدند. غلظت آسپارتام هر 15 روز یک بار با استفاده از دستگاه HPLC (کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا) اندازه گیری شد. دستگاه HPLC شامل پمپ، دتکتور uv visible تنظیم شده برای طول موج nm 210-200 و ستون با ابعاد 250×6/4 میلی متر، از نوع vertex column[with integrated pre-column] و شامل ماده پر کننده Nucleosil-120c 18, 10 µm بود. آسپارتام و آسه سولفام K از کمپانی نوتراسوئیت، و سایر مواد شامل بنزوات سدیم، فسفات دی هیدروژن مونو پتاسیم، هیدروکسید پتاسیم، هیدروکسید سدیم، استونیتریل و اسید فسفریک از کمپانی Merck تهیه شدند. آب مورد استفاده، آب بدون یون تولید شده توسط دستگاه تولید آّب بدون یون متعلق به کمپانی Bibby sterling LTD بود. مرحله اول آزمون شامل تعیین غلظت استانداردها برای هر یک از دو نمونه مطابق روش استاندارد 4390 ایران بود(1). پس از تعیین غلظت استانداردها نمونه ها مطابق روش استاندارد 4390 آماده سازی شده و به دستگاه تزریق شدند. مدت زمان تنظیم شده برای عبور نمونه از ستون 20 دقیقه بود. نوشابه ها پیش از آماده سازی به دقت گاز گیری شدند. پس از تعیین سطح زیر منحنی استاندارد ها و نمونه ها مقدار میلی گرم آسپارتام موجود در یک لیتر نمونه از فرمول مقابل محاسبه شد: S2×Cst / S1 که در آن: ‍‍Cst = غلظت محلول استاندارد به میلی گرم در لیتر = S1 سطح زیر منحنی استاندارد = S2 سطح زیر منحنی نمونه می باشد. پس از به دست آوردن نتایج تا پایان 6 ماه، سینتیک وکنش تجزیه آسپارتام از طریق معادلات درجه اول مورد بررسی قرار گرفت (4). lnC = lnC0 – Kt پس از تعیین مقادیر K از معادلات مرتبه اول، مقادیر K0 و Ea از طریق نمودار K بر حسب دما، برای هر یک از دو نمونه محاسبه شدند (شکل 1). سپس معادلات آرنیوس نوشته شدند. شیب خط به دست آمده از این نمودار معادل Ea/R و عرض از مبدأ معادل K0 می باشد. مطالعه در قالب آزمایش فاکتوریل با 2 فاکتور و 3 تکرار در قالب طرح کاملاً تصادفی انجام شد. فاکتورها عبارتند بودند از: فاکتور نمونه مورد نظر و فاکتور دما. داده ها با استفاده از نرم افزار SAS 9/1 تجزیه و تحلیل شدند. در بخش نتایج نمونه شاهد با A و نمونه حاوی آسه سولفام با B نشان داده شده اند. دماهای مختلف به ترتیب با شماره های 1 برای 4 درجه، 2 برای 25 درجه و 3 برای 40 درجه، نشان داده شده اند. نتایج و بحث بررسی جداول مقایسه گروهی برای دماهای مختلف نشان می دهد که غلظت آسپارتام در نمونه های قرار گرفته در دمای 4 درجه در همه زمانهای انجام آزمون به شکل معنی داری بیشتر از دمای 25 درجه و آن نیز بیشتر از دمای 40 درجه است. به این ترتیب افزایش دما در هر دو نمونه باعث کاهش غلظت آسپارتام می شود. همچنین بررسی جداول مقایسه گروهی برای نمونه های مختلف نشانگر پایداری بهتر آسپارتام نمونه حاوی آسه سولفام K می باشد. با بررسی نمودارهای اثر متقابل دما و نوع نمونه بر غلظت آسپارتام مشاهده می شود که غلظت آسپارتام نمونه حاوی آسه سولفام با شدت کمتری تحت تأثیر دما قرار گرفته است (شکل 2). هر چه انرژی کتیواسیون بیشتر باشد نشان دهنده این مطلب است که تغییر دمای کمتری مورد نیاز است تا یک ترکیب خاص با سرعت بالاتری تخریب گردد (5). بنابراین مطابق جدول 1 پائین تر بودن انرژی کتیواسیون در مورد نمونه حاوی آسه سولفام نمایانگر این مطلب است که آسپارتام در این نمونه پایداری بیشتری دارد. جدول شماره 2 معادلات آرنیوس نوشته شده برای نمونه ها در دماهای مختلف را نشان می دهد. معادله آرنیوس وابستگی وکنش تجزیه آسپارتام به دما را مشخص می کند. نمونه شاهد با A و نمونه حاوی آسه سولفام با B نشان داده شده اند. دماهای مختلف به ترتیب با شماره های 1 برای 4 درجه، 2 برای 25 درجه و 3 برای 40 درجه، نشان داده شده اند.

A1 lnC / 23 = 365857.8 exp (-16.5)t - A2 lnC / 23 = 365857.8 exp (-15.34)t - A3 lnC / 23 = 365857.8 exp (-14.6)t - B1 lnC / 7.13 = 97929.2 exp (-15.5)t - B2 lnC / 7.13 = 97929.2 exp (-14.4)t - B3 lnC / 7.13 = 97929.2 exp (-13.71)t