اقرأ في هذا المقال
سكر الأسبارتام:
الأسبارتام (Aspartame) هو مُحلّي صناعي يستخدم في الأطعمة منخفضة السعرات الحرارية، كما هو مشتق بشكل أساسي من اثنين من الأحماض الأمينية التي تحدث بشكل طبيعي معًا كيميائيًا، تم اكتشافه عن غير قصد في عام 1965 وحصل على براءة اختراع، وهو حاليًا أكثر أنواع التحلية الاصطناعية استخدامًا في الولايات المتحدة، فهو يعتبر مسحوق بلوري أبيض عديم الرائحة، وهو أحلى بحوالي 200 مرة من السكر وقابل للذوبان في الماء بسهولة، كما له طعم حلو بدون المواد الكيميائية المر أو المذاق المعدني المذكور في المحليات الصناعية الأخرى، هذه الخصائص تجعله مكونًا جيدًا لاستخدامه كبديل للسكر في العديد من وصفات الطعام.
طريقة تصنيع سكر الأسبارتام:
- ينتج التخمر المباشر الأحماض الأمينية البادئة اللازمة لتصنيع الأسبارتام، حيث يتم تربية أنواع معينة من البكتيريا التي لديها القدرة على إنتاج بعض الأحماض الأمينية بكميات كبيرة، على مدار حوالي ثلاثة أيام يتم حصاد الأحماض الأمينية والقضاء على البكتيريا.
- لبدء عملية التخمير، يتم وضع عينة من مزرعة بكتيريا نقية في أنبوب اختبار يحتوي على العناصر الغذائية اللازمة لنموها.
- بعد هذا التلقيح الأولي، تبدأ البكتيريا في التكاثر، وعندما يكون عددها كبيرًا بدرجة كافية، يتم نقلهم إلى خزان البذور.
- يتم استخدام السلالات البكتيرية في صنع حمض (L-aspartic) و (L-phenylalanine) هي (B. flavum) و (C. glutamicum) على التوالي.
- ثم عند وجود نمو بكتيري كافٍ، يتم ضخ المحتويات من خزان البذور إلى خزان التخمير.
- يتم تزويد خزان التخمير بنفس وسائط النمو الموجودة في خزان البذور، ويوفر أيضًا بيئة مثالية لنمو البكتيريا، حيث يُسمح للبكتيريا بالنمو وإنتاج كميات كبيرة من الأحماض الأمينية؛ نظرًا لأن التحكم في الأس الهيدروجيني أمر حيوي للنمو الأمثل.
- ثم تتم إضافة ماء الأمونيا إلى الخزان حسب الضرورة.
- ثم يتم نقل محتويات خزان التخمير بحيث يمكن بدء العزل وذلك عند وجود كمية كافية من الأحماض الأمينية.
- ثم تبدأ العملية بفاصل بالطرد المركزي والذي يعزل جزءًا كبيرًا من الأحماض الأمينية البكتيرية.
- ثم يتم فصل وتنقية الحمض الأميني المطلوب في عمود التبادل الأيوني.
- ثم تُضخ الأحماض الأمينية إلى خزان بلوري ثم إلى فاصل بلوري.
- ثم يتم تجفيفها وتجهيزها لمرحلة تخليق إنتاج الأسبارتام.
- ثم يتم في تعديل الأحماض الأمينية المشتقة من عملية التخمير لإنتاج الأسبارتام، حيث يتفاعل فينيل ألانين مع الميثانول مما ينتج عنه مركب يسمى (L-phenylalanine methyl ester).
- ثم يتم تعديل حمض الأسبارتيك أيضًا بطريقة تحمي أجزاء مختلفة من الجزيء من تأثيرات التفاعلات الإضافية، حيث يضمن حدوث تفاعلات كيميائية أخرى فقط على أجزاء معينة من جزيء حمض الأسبارتيك.
- بعد تعديل الأحماض الأمينية بشكل مناسب، يتم ضخها في خزان مفاعل، حيث يُسمح لها بالخلط في درجة حرارة الغرفة لمدة 24 ساعة.
- ثم يتم زيادة درجة الحرارة إلى ما يقارب من 149 درجة فهرنهايت (65 درجة مئوية) والحفاظ عليها لمدة 24 ساعة أخرى.
- ثم يبرد التفاعل إلى درجة حرارة الغرفة.
- ثم يتم تخفيفه بمذيب مناسب ويتم تبريده إلى حوالي 0 درجة فهرنهايت (-18 درجة مئوية)، مما يؤدي إلى التبلور.
- ثم يتم عزل البلورات بالترشيح وتجفيفها، هذه البلورات هي وسيط من الأسبارتام والتي يجب تعديلها بشكل أكبر.
- ثم يتم تحويل المادة الوسيطة إلى الأسبارتام عن طريق تفاعلها مع حمض الأسيتيك.
- ثم يتم إجراء هذا التفاعل في خزان كبير مملوء بمحلول حمض مائي ومحفز بالهيدروجين.
- ثم يتم خلطه جيدًا ويترك للتفاعل لمدة 12 ساعة تقريبًا.
- ثم تتم إزالة المحفز المعدني بالترشيح ويتم تقطير المذيب تاركًا بقايا صلبة.
- ثم تتم تنقية هذه البقايا عن طريق إذابتها في محلول إيثانول مائي وإعادة بلورتها.
- ثم يتم ترشيح هذه البلورات وتجفيفها لتوفير مسحوق الأسبارتام النهائي.
عوامل النمو للبكتريا المستخدمة في تصنيع الأسبارتام:
يتم توفير البيئة المثالية في خزان البذور لنمو البكتيريا، حيث إنه مليء بالأشياء التي تحتاجها البكتيريا للنمو بما في ذلك، الماء الدافئ، الأطعمة التي تحتوي على الكربوهيدرات، مثل دبس قصب السكر، الجلوكوز أو السكروز، كما يتم توفير مصادر كربونية مثل حمض الأسيتيك، الكحول، الهيدروكربونات، ويتم توفير مصادر النيتروجين مثل الأمونيا السائلة أو اليوريا وتعتبر مصادر النتروجين مطلوبة للبكتيريا لتخليق كميات كبيرة من الأحماض الأمينية المرغوبة، ويجب أيضاً توفير الفيتامينات، الأحماض الأمينية والمغذيات الثانوية.
