人工甜味劑（用于食品、飲料的有機(jī)化合物）

使用現(xiàn)狀

近年來(lái)，人工甜味劑也被廣泛用于動(dòng)物飼料，以改善飼料的口感。第一種被人類(lèi)使用的人工甜味劑是糖精，他是在1897年用煤焦油提煉一種新的防腐劑時(shí)意外發(fā)現(xiàn)的。在1890至1930年間，糖精在美國(guó)是唯一被使用的人工甜味劑，而且當(dāng)時(shí)只被用于糖尿病患者。隨著人類(lèi)生活水平的提高，肥胖問(wèn)題受到更多的關(guān)注，這加速了多種人工甜味劑的出現(xiàn)和更為廣泛的使用。1950年至1980年，甜蜜素和阿斯巴甜逐漸出現(xiàn)在人們的生活中，之后，三氯蔗糖，安賽蜜，紐甜和NHDC等新型甜味劑在消費(fèi)市場(chǎng)上所占分量越來(lái)越大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全球每年大概消費(fèi)安賽蜜4000噸，甜蜜素47000噸，糖精37000噸。

目前，美國(guó)允許使用的人工甜味劑包括糖精、阿斯巴甜、紐甜、安賽蜜和三氯蔗糖等。而歐盟允許使用的甜味劑包括糖精、甜蜜素、阿斯巴甜、NHDC、安賽蜜和三氯蔗糖等。中國(guó)是甜味劑消費(fèi)和生產(chǎn)的大國(guó)。中國(guó)允許使用的甜味劑主要有糖精、甜蜜素、阿斯巴甜、紐甜、安賽蜜和三氯蔗糖等。

結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

糖精、甜蜜素和安賽蜜都屬于磺胺鹽類(lèi)，是完全人工合成的甜味劑，具有較高的溶解度。其中，安賽蜜具有較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性。在酸性條件下，安賽蜜能夠發(fā)生輕微的水解并產(chǎn)生乙酰乙酰胺。

阿斯巴甜是一種二肽甲脂，是完全人工合成的非糖類(lèi)的人工甜味劑。與安賽蜜不同，阿斯巴甜具有熱不穩(wěn)定性，在液體中長(zhǎng)期儲(chǔ)存會(huì)被降解。在酸性或堿性條件下，阿斯巴甜會(huì)水解產(chǎn)生甲醇和氨基酸。在pH4.3時(shí)，阿斯巴甜最穩(wěn)定。

紐甜的結(jié)構(gòu)與阿斯巴甜相似，是二肽化合物的衍生物，具有較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性。

三氯蔗糖是含有五個(gè)羥基和三個(gè)氯原子的極性的氯化糖。它是用氯原子選擇性的取代蔗糖的三個(gè)羥基而合成的。三氯蔗糖具有較高的水溶解度，較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性和耐酸堿性。

NHDC是由柑橘類(lèi)水果中發(fā)現(xiàn)的類(lèi)黃酮通過(guò)堿性加氫而得到。他在酸性條件下不容易水解，具有較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性，另外，其抗氧化性能已經(jīng)得到證明。

污染情況

在污水處理廠、自來(lái)水廠中的濃度及環(huán)境行為

人工甜味劑進(jìn)入環(huán)境科學(xué)家視線的時(shí)間較晚，2007年，瑞典科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)污水處理廠進(jìn)出水中均含有人工甜味劑三氯蔗糖，而且在污泥中也發(fā)現(xiàn)了三氯蔗糖。真正引起人們關(guān)注的是三氯蔗糖在污水處理廠中幾乎不降解，隨著出水進(jìn)入受納水體，具有潛在的持久性。隨后多個(gè)國(guó)家科研人員對(duì)人工甜味劑在污水處理廠中的濃度做了研究。

除了污水處理設(shè)施，飲用水處理廠也是人們關(guān)注的重點(diǎn)。在瑞士、美國(guó)、德國(guó)和中國(guó)飲用水處理設(shè)施中均檢出不同種類(lèi)的人工甜味劑，在飲用水中，安賽蜜和三氯蔗糖的檢出頻率最高，濃度高達(dá)2.6ng/mL，遠(yuǎn)高于其他傳統(tǒng)污染物。

在地表水中的濃度及環(huán)境行為

人工甜味劑在地表水中的污染程度受到了人們的關(guān)注，因?yàn)榘操惷酆腿日崽蔷哂袧撛诘某志眯?，他們有可能在水環(huán)境中積累。歐洲對(duì)河流中三氯蔗糖的污染展開(kāi)了大范圍的調(diào)查，研究發(fā)現(xiàn)在歐洲23個(gè)國(guó)家120條河流中，三氯蔗糖的濃度高達(dá)1ng/mL。除了三氯蔗糖，安賽蜜、糖精和甜蜜素在德國(guó)和瑞士地表水中均被檢出，濃度高達(dá)2ng/mL。

在大氣和大氣干、濕沉降物中的濃度

研究發(fā)現(xiàn)，糖精、甜蜜素和安賽蜜在所有降塵樣品中均被檢出，其濃度在中國(guó)北方分別為2.89~1.860ng/g，在中國(guó)南方分別為1.03～338ng/g，降塵中甜味劑的濃度在中國(guó)南方和北方?jīng)]有顯著差異，且城市和郊區(qū)地區(qū)降塵中甜味劑的濃度也沒(méi)有顯著差異；而在配對(duì)土壤和降塵中人工甜味劑的濃度沒(méi)有相關(guān)性。這可能是由于人工甜味劑在土壤中能被降解或者極易隨水遷移到地下，導(dǎo)致他們之間的相關(guān)性較差。

生態(tài)毒理研究

研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)三氯蔗糖濃度小于1800mg/L 時(shí)，對(duì)大型蚤（Daphnia magna）的成活率和生長(zhǎng)情況沒(méi)有影響；小于93mg/L 時(shí)對(duì) America bahia (mysid shrimp)成活率、生長(zhǎng)和生殖情況沒(méi)有影響。研究SUC對(duì)于北極兩種橈足動(dòng)物的影響，發(fā)現(xiàn)其中一種動(dòng)物（Copepod, Calanus glacialis）的食物攝入量隨SUC濃度的增加而增大，而產(chǎn)蛋量沒(méi)有受到影響。在SUC水生生物累積方面的研究，發(fā)現(xiàn)對(duì)于受試藻類(lèi)（alga, Pesudokirchneirella subcapita）和魚(yú)（Zebrafish, Danio rerio），其生物放大系數(shù)（BCF）小于1，而對(duì)于大型蚤（Daphnia magna）其BCF稍高，在1.6 ~ 2.2之間。

最近研究了SUC對(duì)大型蚤行為及生理的影響，結(jié)果表明SUC的存在會(huì)增加大型蚤的游泳距離和游泳速度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果給了我們一個(gè)警示，SUC的存在可能使生物的行為出現(xiàn)異常，可能導(dǎo)致比較嚴(yán)重的生態(tài)后果。從目前的研究結(jié)果來(lái)看，雖然人工甜味劑對(duì)于水生生態(tài)系統(tǒng)沒(méi)有表現(xiàn)出比較嚴(yán)重的后果，但實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明有些人工甜味劑的存在已對(duì)某些水生生物的行為有所影響，這表明人工甜味劑在環(huán)境中存在著潛在的威脅。另外，還沒(méi)有對(duì)于長(zhǎng)期低劑量暴露對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響的這方面的研究，這應(yīng)該是評(píng)價(jià)人工甜味劑的生態(tài)毒理的一個(gè)十分重要的內(nèi)容。