甜劑隨後出現
1878年6月的壹天傍晚,俄羅斯出生的美籍化學家法爾保(Constantine Fahlberg,1850-1910)忙於在化學實驗室進行實驗,忘記了吃晚餐。壹直到很晚了,他匆忙回到家中,來不及洗手,就拿起面包吃,感覺到壹種說不出來的甜味。他只是想到這可能是壹種甜面包,接著用水漱嘴,並用餐巾擦手,當餐巾接觸到他的嘴唇時,餐巾比面包還甜。當他又舉起手指曾接觸過的酒杯飲酒時,酒杯正如接觸餐巾時壹樣甜。他感到驚奇,意識到他的手指從實驗室裏帶來壹種比蔗糖更甜的物質。他放棄了晚餐,跑回實驗室,處於興奮激動中,嘗遍了放在實驗室桌子上的燒杯和蒸發皿中的物質。幸運的是這些物質沒有使他中毒,他卻找到了壹種味道比蔗糖更甜的化合物。他繼續研究了幾個月,確定這種化合物的化學組成和特性。1879年,法爾保命名此化合物為saccharine,來自希臘文sakcharon(蔗糖),我們稱之為糖精,它是壹種白色結晶體,溶於熱水中,比蔗糖甜400~500倍,余味微苦。
這些發現糖精的情節是根據美國1886年出版的《美國化驗員》(Amer.Analyst,2,211,249(1886))雜誌中刊出的法爾保本人的報告。
今天這個報告聽起來有點荒謬,因為只要是在化學實驗室進行過實驗的學生都知道,化學實驗室裏的化學品是不允許進口品嘗的。不過在100多年前,這對化學家來說,是不奇怪的。正是由於這些先輩們不顧自身危險從事研究,才給我們留下了寶貴的財富。
法爾保因此獲得美國化學會芝加哥(Chicago)分會吉布斯獎[為紀念美國化學家、曾任科學院院長的吉布斯(Oliver Wolcott Gibbs,1822-1908)]、美國幾所大學榮譽學位和英國化學工業協會金質獎章。
法爾保曾於1873年獲得德國萊比錫(Leipzig)大學哲學博士學位,先後在德國、美國和英國進行研究工作,1878年進入美國約翰斯?霍普金斯(Johns Hopkins)大學跟從化學教授雷姆森(Ira Remsen,1846-1927)做博士後研究。他們***同研究鄰甲苯磺胺(CH3C6H4SO2NH2)的氧化作用,從而發現鄰磺酰苯酰亞胺,即糖精。糖精壹般是它的鈉鹽,稱糖精鈉。
法爾保最初是在化學實驗裏的燒瓶中制造了幾克產品,打算在美國建廠生產,但由於生產的高昂費用和原材料的高稅率,迫使他在德國建廠。他制造糖精的路線首先是從煤焦油中提取甲苯,與氯磺酸(ClSO2H)在0~5℃下反應,生成鄰位和對位甲苯氯磺酰(ClO2SC6H4CH3),再與氨(NH3)反應,生成鄰位和對位甲苯磺胺(SO2NH2C6H4CH3),分離後獲得鄰位甲苯磺胺,再氧化、脫水而成糖精Bernard E.Schaar.Chance favors prepared mind,part Ⅲ,Artificial sweeteners.Chemistry,1968,41(3)。:
這個生產過程後來經過壹些人改進,利用不同原料,其中壹種是利用鄰氨基苯甲酸(C6H4NH2CO2H)為原料。我國即以此為原料進行生產。
糖精在人們身體內不能消化吸收,只是壹種矯味品,供糖尿病患者代替食糖食用。
19世紀末20世紀初,美國第26屆總統斯西奧多?羅斯福(Theodore Roosevelt,1858-1919)任職期間,管理食品和藥物的官員威爾萊(Harvey W.Wiley)對食用糖精十分反對。他認為這是壹種煤焦油產物,完全沒有食用價值,並且對人身體健康極端有害。但是西奧多?羅斯福總統接受醫生的建議,食用糖精後身體壹點也沒有受到傷害,他說:“誰說糖精對健康有害是壹個傻子。”總統還組織了壹些科學家成立壹個審查委員會,聘請雷姆森擔任這個委員會的主席,專門對糖精進行審查試驗,證明糖精是安全的。
1979年,美國有人發現用糖精餵食老鼠致癌,美國食品和藥物管理署宣布暫時禁止食用糖精。但是國會迫於公***壓力,通過擱置延期。糖精壹直沿用至今。
除了糖精外,還有壹些化學合成的甜劑,如環己烷氨基磺酸鈉(C6H11NHSO3Na)。這壹發現和糖精的發現壹樣地偶然。1937年美國伊利諾伊(Illinois)大學化學系學生斯弗達(Michael Sveda)在化學教授奧德裏茲(L.F.Audrieth)指導下研究壹種類似磺胺藥物(19)的化合物的性質。1937年11月的壹天,斯弗達在化學實驗室裏工作時將點燃的卷煙放置在實驗桌上,重新拿起吸煙時感覺到壹種甜味,於是他遍嘗實驗桌上每壹化合物,發現壹個結晶皿中的化合物具有甜味,這就是環己烷氨基磺酸鈉。
這個敘述看來又是荒謬的,不僅用口品嘗實驗室裏的化學品,而且在實驗室吸煙。這在今天是禁止的。
奧德裏茲和斯弗達先後向美國兩家化學公司出售專利投產,均遭拒絕,因為它的甜度只有蔗糖的30倍。到1942年,美國杜邦公司檢驗了它的性能,發現這種化合物在高溫下比糖精更穩定,不像糖精那樣有剩余苦味,而且甜味更接近蔗糖。經過食品和藥物管理署批準,制成它的鈣鹽投入生產,以蘇卡裏爾(sucaryl)商標名稱在市場上出售。
1969年環己烷氨基磺酸鈉因餵食老鼠試驗產生膀胱癌而被禁用,後來壹系列試驗結果又予以否定。但是環己烷氨基磺酸鈉在美國仍被禁用。這也許是多數人對煤焦油產品作為食用物質的恐懼心理。
還有壹種甜劑,是德國化學家貝林勒布勞(Joseph Berlinerblau)發現的。他當時在德國柏林大學研究有機合成。他研究氰化氯(ClCN)與各種芳香族胺的化學反應。他在研究氰化氯與對乙氧基苯胺(C2H5OC6H4NH2)反應過程中,用水處理中間產物時,又是意外地分離出壹種新化合物——對乙氧基苯脲(C2H5OC6H4NHCONH2),具有甜味,在1884年發表文章報道這壹新化合物的發現,幾年後獲得專利。
對乙氧基苯脲是壹種有光澤的針狀結晶體或粉末,甜度大約是蔗糖的200倍,沒有糖精那樣留後的苦味。它在對動物的餵食試驗後,說法不壹,有些人認為在正常食用下是安全的,另壹些人則證明它是有毒的。主要的意見是作為食品或藥物利大於害。大約在1893年間投放市場,商品名dulcin,原意是甜,我們稱之為甘素、甜精。
但是今天它還是在許多國家禁止使用了,說它是致癌化合物。
化學家們還找到壹種天然的甜劑——甜葉菊,它是壹種多年生草本植物,原產南美洲巴西、巴拉圭和阿根廷,我國引種試種成功,它的葉含有比蔗糖甜300倍的甜味物質(甜菊苷),是良好的天然甜味劑,用於食品工業或供糖尿病患者食用。