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«Gesundheitliche Bewertung von Süßstoffen unter besonderer Schwerpunktsetzung auf Aspartam Bachelorarbeit vorgelegt von Franziska Saalfrank ...»

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Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg

Fakultät Life Sciences

Studiengang Ökotrophologie

Gesundheitliche Bewertung von Süßstoffen unter

besonderer Schwerpunktsetzung

auf Aspartam

Bachelorarbeit

vorgelegt von

Franziska Saalfrank

Matrikelnr.: 1980390

Hamburg

am 16. August 2013

Betreuender Prüfer

Prof. Dr. Michael Häusler (HAW Hamburg)

Zweiter Prüfer

Prof. Dr. Michael Hamm (HAW Hamburg)

I Inhaltsverzeichnis

I INHALTSVERZEICHNIS

I Inhaltsverzeichnis

II Abbildungsverzeichnis

III Tabellenverzeichnis

IV Abkürzungsverzeichnis

1. Einleitung

2. Grundlagen

2.1. Definition

2.2. Relevanz

2.2.1. Zuckerersatz-Potential

2.2.2. Vorteile gegenüber Zucker

2.3. Historische Entwicklung und aktuelle Verbreitung

2.4. Zulassung und regulatorischer Rahmen

3. In der EU zugelassene Süßstoffe

3.1. Aspartam

3.1.1. Chemischer Aufbau

3.1.2. Bestandteile von Aspartam

3.1.3. Eigenschaften

3.2. Acesulfam-K

3.3. Cyclamat

3.4. Saccharin

3.5. Sucralose

3.6. Thaumatin

3.7. Neohesperidin DC

3.8. Neotam

3.9. Steviolglykoside

4. Gesundheitsrisiken bei Süßstoffen

4.1. Gewichtsreduzierung versus Gewichtszunahme

4.1.1. Studienlage

4.1.2. Zusammenfassung und Diskussion

4.2. Frühgeburten

4.2.1. Studienlage

4.2.2. Zusammenfassung und Diskussion

4.3. Kanzerogenität

4.3.1. Studienlage

II Inhaltsverzeichnis

4.3.2. Zusammenfassung und Diskussion

4.4. Verhaltensänderungen

4.4.1. Studienlage

4.4.2. Zusammenfassung und Diskussion

4.5. Gedächtnis und oxidativer Stress

4.5.1. Studienlage

4.5.2. Zusammenfassung und Diskussion

4.6. Genotoxizität

4.6.1. Studienlage

4.6.2. Zusammenfassung und Diskussion

4.7. Nephrotoxizität

4.7.1. Studienlage

4.7.2. Zusammenfassung und Diskussion

4.8. Hepatotoxizität

4.8.1. Studienlage

4.8.2. Zusammenfassung und Diskussion

5. Fazit

V Kurzfassung

VI

Abstract

VII Literaturverzeichnis

VIII Anhang

Eidesstattliche Erklärung

IIII Abbildungsverzeichnis

II ABBILDUNGSVERZEICHNIS

Abbildung 1: Weltweite Süßungsmittelproduktion (2002/2003) in Zuckeräquivalenten. 8 Abbildung 2: Weltweiter Konsum an Süßstoffen (2001) in Tonnen

Abbildung 3: Verzehr an Süßungsmitteln in der EU (2002) in Zuckeräquivalenten..... 10 Abbildung 4: Aspartamkonsum weltweit im Vergleich (1984-2001)

Abbildung 5: Aufteilung des deutschen Kaugummigesamtmarktes (2012)................. 12 Abbildung 6: Prozessablauf der JECFA

Abbildung 7: Strukturformel Aspartam

Abbildung 8: Quellen von Aspartambestandteilen

Abbildung 9: Stabilität von Aspartam bei 20°C

Abbildung 10: Abbau von Aspartam

Abbildung 11: Löslichkeit von Aspartam in Wasser

Abbildung 12: Löslichkeit von Aspartam in Zitronensäurelösung bei 20°C.................. 25 Abbildung 13: Metabolite von Aspartam

Abbildung 14: Strukturformel von Acesulfam-K

Abbildung 15: Strukturformel Cyclamat

Abbildung 16: Strukturformel Saccharin

Abbildung 17:Strukturformel Sucralose im Vergleich mit Saccharose

Abbildung 18: Strukturfomel Neohesperidin DC

Abbildung 19:Strukturformel Neotam im Vergleich mit Aspartam

Abbildung 20: Strukturformel Steviosid

Abbildung 21: Strukturformel Rebaudiosid A

Abbildung 22: Insulinspiegel nach Zucker- und Süßstoffaufnahme

Abbildung 23: Versuchsaufbau Elevated plus maze test

Abbildung 24: Ergebnis Elevated plus maze test

Abbildung 25: Versuchsaufbau Morris-Wasserlabyrinth

Abbildung 26: Ergebnis Morris-Wasserlabyrinth

Abbildung 27: Ergebnis zur Konzentration von GSH in der Leber

IIIIII Tabellenverzeichnis

III TABELLENVERZEICHNIS

Tabelle 1: In der EU zugelassene Süßstoffe

Tabelle 2: Süßstoffverzehr in Tonnen und durchschnittlicher Verbrauch in mg (2001) 10 Tabelle 3: Kalorienvergleich Zucker und Aspartam

Tabelle 4: Anstieg und Abnahme von MDA, Stickstoffmonoxide, GSH und Glucose bei verschiedenen Aspartamdosierungen

Tabelle 5: Übersicht über alle Studien

IVIV Abkürzungsverzeichnis

IV ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS

ADI Acceptable Daily Intake ALP alkalische Phosphatase ALT Alanin-Aminotransferase AST Aspartat-Aminotransferase BDSI Bundesverband der Deutschen Süßwarenindustrie e.V.

BfR Bundesinstitut für Risikobewertung BMELV Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz cAMP cyclisches Adenosinmonophosphat cGMP cyclisches Guanosinmonophosphat DGE Deutsche Gesellschaft für Ernährung DKP Diketopiperazin DNA Desoxyribonukleinsäure EFSA European Food Safety Authority ERF European Ramazzini Foundation EMS Ethylmethansulfonat FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations FDA Food & Drug Administration EU Europäische Union GFR glomuläre Filtrationsrate γ-Glutamyltransferase GGT GPx Gluthation Peroxidase GR Gluthation Reduktase GSH Gluthationen Inositoltrisphosphat JECFA Joint Expert Committee on Food Additives KG Körpergewicht LPO Lipidperoxidation MDA Malondialdehyde MTX Methotrextat MWM Morris-Wasserlabyrinth NHANES National Health and Nutrition Examination Survey NHDC Neohesperidin Dihydrochalon NIEHS US National Institute of Environmental Health Scienes NIH US National Institute of Health NOAEL No-Observed-Adverse-Effect-Level NTP National Toxicology Program OECD Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung SCF Wissenschaftlicher Lebensmittelausschuss der EU-Kommission TGS Trichlorgalactosaccharose UAREP Universities Associated for Research and Education in Pathology WHO Weltgesundheitsorganisation V 1 Einleitung





1. Einleitung Gesüßte Lebensmittel wie Erfrischungsgetränke, Milchprodukte und Süßwaren sind allgegenwärtig und aufgrund der angeborenen Vorliebe für Süßes beliebt bei der Bevölkerung, besonders bei Kindern. Kaum einer möchte darauf verzichten.

Dem entgegen steht der Trend, dass Verbraucher zunehmend ein größeres Gesundheitsbewusstsein entwickeln. Die Menschen möchten heutzutage ohne „Reue“ genießen. Kalorienarm, gesundheitsbewusst und trotzdem süß. So setzte die Lebensmittelindustrie schon 1977 erste kalorienarme Süßstoffe bzw. solche, die keine Kalorien besitzen ein, um den Verbraucher und besonders Diabetiker nicht auf die süßen Sünden verzichten lassen zu müssen.

Acesulfam-K, Cyclamat, Saccharin, Aspartam, Thaumatin, Sucralose, Neohesperedin-Dihydrochalon, Stevia und Neotam sind die in der Europäischen Union laut Zusatzstoffzulassungsverordnung zugelassenen Süßstoffe für die Lebensmittel-, Arznei- und Kosmetikproduktion. In anderen Ländern gibt es noch weitere zugelassene Süßstoffe wie z.B. den Süßstoff Alitam in Australien und Neuseeland.

Süßstoffe bieten zahlreiche Vorteile, stehen aber auch immer wieder im Verdacht, gesundheitsschädigend zu wirken. Deshalb werden sie wiederholt Studien und Tests unterzogen, um die Sicherheit zu prüfen und um aus den Ergebnissen eventuell neue Sicherheitsvorkehrungen bzw. Sicherheitsvorschriften abzuleiten.

Besonders dem Süßstoff Aspartam wird wiederkehrend von Wissenschaftlern unterstellt, unter anderem Krebs, Tumore, Kopfschmerzen, Allergien, Methanolvergiftungen, Frühgeburten, Verhaltensänderungen, Leber- und Nierenschäden zu verursachen. Die Sicherheit des Süßstoffes und seiner Bestandteile wurde bereits in diversen Studien bewertet, einschließlich dessen Wirkung auf verschiedene Subgruppen wie Säuglinge, Kinder, Jugendliche, Erwachsene, übergewichtige Personen, Diabetiker, stillende Frauen und Personen, die den Gendefekt Phenylketonurie besitzen. Seit der Zulassung von Aspartam wurden viele klinische und im Labor betriebene Nachforschungen sowie Tierversuchsstudien, Verzehrstudien, epidemiologische Studien und Überwachungsstudien von Einzelberichten über gesundheitsschädigende Auswirkungen durchgeführt. (SCF, 2002 S. 3f)

1 Einleitung

Obwohl die Sicherheit von Aspartam durch die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA), die Weltgesundheitsorganisation (WHO), der Gemeinsame FAO/ WHO-Sachverständigenausschuss für Lebensmittelzusatzstoffe (JECFA) und die Behördliche Lebensmittelüberwachung der Vereinigten Staaten (FDA) überwacht und bislang keine Gesundheitsrisiken festgestellt wurden, berichten die Medien mit Schlagzeilen wie z.B. „Süßstoff Aspartam als Krebserreger. Über

6.000 Lebensmittel beinhalten Zuckerersatz – höheres Risiko für Nierenkrebs, Gehirntumore, Leukämie und Lymphome“ (Der Standard, 2005), „Aspartam Süß – und sicher?“ (Stern, 2005) oder „Süßstoff gerät unter Krebsverdacht. Ist Aspartam giftig?“ (taz, 2005) über Aspartam.

Da das Thema der Gefahr für die menschliche Gesundheit durch den Verzehr von Süßstoffen nach wie vor eine hohe aktuelle Brisanz hat, beschäftigt sich diese Bachelorarbeit mit der „Gesundheitlichen Bewertung von Süßstoffen mit besonderer Schwerpunktsetzung auf Aspartam“ anhand von ab dem Jahr 2005 veröffentlichten Studien und Datenerhebungen. Es werden mögliche Gesundheitsgefährdungen durch Süßstoffe und besonders Aspartam betrachtet und diskutiert und abschließend eine gesundheitliche Bewertung der Süßstoffe vorgenommen. Für den Zeitraum bis 2005 liegt bereits eine Bewertung im Rahmen einer Diplomarbeit vor.

2 Grundlagen

2. Grundlagen

2.1. Definition Süße gebende Inhaltstoffe können unterteilt werden in Zucker, Zuckeraustauschstoffe und Süßstoffe. Zucker sind Mono- und Disaccharide wie z.B. Haushaltszucker (Saccharose) oder Traubenzucker (Dextrose). Zuckeraustauschstoffe oder auch Zuckeralkohole oder Polyole sind hydrierte Mono- und Disaccharide. Beispiele hierfür sind Isomalt, Sorbit und Xylit. Süßstoffe dagegen haben unterschiedliche chemische Strukturen. Zusammen mit den Zuckeraustauschstoffen werden Süßstoffe zusammengefasst unter dem Begriff Süßungsmittel. (Sentko, 2003) Es gibt sowohl Süßstoffe, die entweder synthetisch hergestellt werden als auch solche, die natürlich vorkommen. Beide Formen zählen zu den Lebensmittelzusatzstoffen. Zurzeit sind neun Süßstoffe durch die Europäische Union (EU), wie in der Einleitung bereits erwähnt, zugelassen (Tabelle 1).

Tabelle 1: In der EU zugelassene Süßstoffe

–  –  –

Quelle: (DGE, 2007) 2 Grundlagen

2.2. Relevanz 2.2.1. Zuckerersatz-Potential Nimmt der Mensch süß schmeckende Stoffe mit der Nahrung auf, so binden deren Zucker- oder Süßstoffmoleküle an die Rezeptoren des G-Proteins auf der Microvilioberfläche der Sinneszellen auf der Zunge. Der Rezeptor besteht aus den Eiweißen T1R2 und T1R3, wobei „T“ für das englische Wort „taste“ steht und „R“ für Rezeptor. Durch das Andocken der Moleküle wird der Rezeptor aktiviert und zerfällt in eine α- und eine βγ-Untereinheit. Die α-Untereinheit aktiviert ein Enzym, das die Bildung der Second Messenger cAMP (cyclisches Adenosinmonophosphat) und cGMP (cyclisches Guanosinmonophosphat) regelt. Durch die βγUntereinheit kommt es zur Entwicklung von Diacylglycerol und des Second Messengers (Inositoltrisphosphat). Dieses Phospholipid kann an entsprechende Rezeptoren binden, um Kalziumionen freizusetzen, wodurch die Sinneszelle dann depolarisiert wird. Der Reiz wird so vom chemischen Signal in ein elektrisches Signal umgewandelt und dann bis in das Gehirn weitergeleitet. Der süße Geschmack wird wahrgenommen. (Derndorfer, 2012 S. 29,31) Süßstoffe sind Verbindungen, die an die beschriebenen Rezeptoren des G-Proteins binden können und somit einen süßen Geschmackseindruck hervorrufen. Sie können daher als Zuckerersatzstoff eingesetzt werden.

Die Verarbeitung von Süßstoffen hat heute auch eine so gute Qualität, dass bei sensorischen Tests nur geringe geschmackliche Unterschiede bzw. Spezifizierungen von zuckerfreien bzw. energiereduzierten Lebensmitteln im Vergleich mit Saccharose gesüßten Erzeugnissen festzustellen sind. (DGE, 2007) 2.2.2. Vorteile gegenüber Zucker Dabei gibt es einige Vorteile von Süßstoffen gegenüber Zucker, aufgrund dessen diese von der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden.

Kalorienneutralität Die Industrie setzt Süßstoffe zur Herstellung von kalorienarmen Lebensmitteln wie Diät- oder Light-Produkten ein, da die Süßstoffe keinen kalorischen Wert haben.

Der üblicherweise eingesetzte Haushaltszucker (Saccharose) wird in den Lebensmitteln durch Süßstoffe ersetzt. Die sogenannten kalorienarmen Lebensmittel 2 Grundlagen richten sich besonders an Personen mit Übergewicht. Mit Hilfe dieser Lebensmittel können sie ihre Energiezufuhr reduzieren. Würde z.B. vier Tassen Kaffee oder Tee am Tag mit Süßstoffen anstelle von Zucker gesüßt werden, könnten 23.360 kcal im Jahr eingespart werden. Dies entspricht einer Fettgewebsmasse von 3 kg/Jahr. Bei zehn Jahren macht das immerhin 30 kg eingesparte Fettgewebsmasse aus. (DGE, 2007) Antikariogenität Süßstoffe wirken im Gegensatz zu Zuckern und Zuckeralkoholen nicht kariogen und können somit die Kariesprophylaxe unterstützen. Häufig werden Süßstoffe deshalb in Kaugummis verwendet. (DGE, 2007) 2 Grundlagen Süßkraft Ein weiterer Vorteil von Süßstoffen ist, dass diese eine 10- 13.000-fache höhere Süßkraft als Haushaltszucker haben, so dass nur Mengen im Milligrammbereich benötigt werden, um eine identische Süßkraft wie durch Saccharose zu erreichen (Tabelle 1). Auch ohne den Einsatz von Zucker in Lebensmitteln, kann so ein süßer Geschmack erzielt werden. (DGE, 2007) Aufgrund nur geringer benötigter Mengen an Süßstoff ist der Einsatz für die Lebensmittelindustrie günstiger als Zucker. In Kombination mit anderen Süßungsmitteln ergeben sich teilweise Synergismen, die eine noch höhere Süßkraft oder eine geschmacksverstärkende Wirkung erzielen können. (Tombek, 2010 S. 1)

Insulinneutralität



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