DE2315646C2

DE2315646C2 - Verwendung bestimmter Salze des L-Asparagyl-L-phenylalaninmethylesters als Süßstoff

Info

Publication number: DE2315646C2
Application number: DE2315646A
Authority: DE
Inventors: Jeffrey H. Riverdale N.Y. Berg; Gerhard J. Woodcliff Lake N.J. Haas
Original assignee: General Foods Corp
Current assignee: General Foods Corp
Priority date: 1972-03-30
Filing date: 1973-03-29
Publication date: 1983-10-20
Also published as: DE2315646A1; CA1028195A; US4029701A

Description

Kürzlich wurde festgestellt, daß gewisse Dipeptidverbindungen eine starke Süßkraft aufweisen. Verbindun- gen dieser Art werden beispielsweise in den US-Patentschriften 34 75 403 und 34 92 131, in den südafrikanischen Patentanmeldungen 6 95 083 und 6 95 910, in der DE-OS 20 54 545 und in der britischen Patentschrift 10 42 488, die insbesondere das Hydrochlorid betrifft, beschrieben.

Diese Dipeptidverbindungen haben die allgemeine Formel

H₂N-CH-CONH-CH-COOr (I) CH₂COOH (CH₂)„R,

in der R für einen niederen Alkylrest, einen niederen Alkylarylrest oder einen Cycloalkylrest, η für ganze 3« Zahlen von 0 bis 5 und R₁ für die folgenden Reste steht:

a) Phenylrest,

b) niedere Alkylreste,

c) Cycloalkylreste,

35

d) R₂-

worin R₂ eine Hydroxylgruppe, ein niederer AIkoxyrest, ein niederer Alkylrest oder ein Halogen- atom ist,

S(O)_n,, worin η für 1 oder 2 steht, vorausgesetzt, daß m Tür 0, 1 oder 2 steht,

50

0 R₃

worin R, eine Hydroxylgruppe oder ein Alkoxyrest ist, und

g) —<f ^)— oder

einfach oder zweifach ungesättigte Cycloalkylreste mit bis zu 8 C-Atomen.

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Am geeignetsten von diesen Verbindungen sind die niederen Alkylester von Asparagylphenylalanin (US-Patentschrift 34 92 131), worin die stereochemische Konfiguration DL-L, L-L, DL-DL oder L-DL ist. Als Beispiele der niederen Alkylester sind der Methylester, Äthylester, Propylester, Butylester, Pentylester, Hexylester, Heptylester und die entsprechenden isomeren verzweigtkettigen Ester genannt, wobei der Methylester aufgrund seiner Süßkraft bevorzugt wird.

Die Dipeptide der Formel 1 haben eine hohe Süßkraft. Probleme ergaben sich jedoch bei Verwendung dieser Verbindungen in trockenen Systemen dadurch, daß sie sich in wäßrigen Medien wesentlich langsamerlösen als Saccharose. Dies gilt beispielsweise für den Methylester von L-Asparagyl-L-phenylalanin.

Es wurde festgestellt, daß gewisse Dipeptidsalze ihre Süßkraft und ihren guten süßen Geschmack behalten und verbesserte Löslichkeit im Vergleich zum unsubstituierten (= freien) Dipeptid aufweisen. Insbesondere die Hydrochloride, organischen Salze, z. B. Citronensäuresalze und Äpfelsäuresalze, und die anorganischen Salze, z. B. die Natrium-, Kalium- und Ammoniumsalze, Schwefelsäure- und Phosphorsäuresalze der niederen Alkylester von Asparagylphenylalanin sind süß und lösen sich gewöhnlich schneller als die unsubstituierten Asparagylphenylalaninester. Da bei fer Bildung der Salze Strukturveränderungen des Asparaginsäureteils der Formel I eintreten, war die Aufrechterhaltung des süßen Charakters überraschend angesichts der gegenteiligen Information, die in »Journal of the American Chemical Society« vom 7. Mai 1969 über den L-Asparagyl-L-phenylalanin-methylester erschien: »Die Anwesenheit sowohl der freien, unsubstituierten Aminognippe als auch einer Carboxylgruppe der Asparaginsäure sowie der Abstand zwischen ihnen und die absolute Konfiguration des asymetrischen KohlenstofTatoms sind entscheidend wichtig« (für die Süßkraft).

Diese Behauptung wurde in einer späteren Veröffentlichung im Journal of Medicinal Chemistry 1970, 13, Nr. 6, s. 1217« »Structure-Taste Relationships of Aspartic Acid Amides« von Mazur und Mitarbeitern wiederholt. In dieser Veröffentlichung wurde die Notwendigkeit der Aufrechterhaltung einer freien, unsubstituierten NH₂-Gruppe und einer CO₂H-Gruppe am Asparaginsäureteil des Dipeptids betont. Wiederum wurde unterstrichen, daß diese Struktur im Hinblick auf die Süßkraft beibehalten werden muß.

Die Hydrohalogenide der Dipeptidsüßstoffe werden durch Substitution der Aminogruppe am Asparaginsäureteil hergc stellt. Die anorganischen Salze der Dipeptidverbindungen werden durch Substitution der Aminogruppe an Asparaginsäureteil oder durch Substitution der Carboxylgruppe an diesem Säureteil hergestellt. Die organischen Salze der Dipeptidverbindungen werden durch Substitution der Aminogruppe am Asparaginsäureteil des Dipeptids hergestellt. Die erhaltenen Salze lösen sich im Vergleich zu den unsubstituierten Dipeptidsüßstoffen äußerst schnell und sind überraschenderweise süß. Dies ist angesichts der vorstehend genannten Veröffentlichungen unerwartet.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, Süßstoffe, die sämtliche Vorteile der für den gleichen Zweck verwendeten Dipeptide und keinen der vorstehend genannten Nachteile aufweisen, verfügbar zu machen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung der im vorstehenden Patentanspruch aufgezeigten leichtlöslichen Dipeptidsalze gelöst.

Die Salze werden hergestellt durch Bildung einer Lösung der Dipeptidverbindung und des Hydrohalogenids, der organischen Säure oder anorganischen Säure oder Base in einem Lösungsmittel und Entfernung des Lösungsmittels in an sich bekannter Weise. Die Herstellung kann auch erfolgen durch Bildung einer Lösung des Dipeptids in einem Lösungsmittel und Behandlung des Dipeptids mit dem Salzbildner, wobei ein lösliches Salz gebildet wird, oder durch Auflösen des Dipeptids in einem angesäuerten oder alkalischen Lösungsmittel.

Beispielsweise wird im Falle der Salze von L-Asparagyl-L-phenyl-alaninmethylester eine wäßrige Lösung dieses Dipeptids mit Salzsäure, Citronensäure oder Natriumcarbonat in äquimolarer Konzentration neutra-

lisiert. Die erhaltenen Lösungen werden gefriergetrokknet, wobei ein Hydrochlorid oder Citrat oder Natriumsalz von Asparagylphenylalaninmethylester erhalten wird, die ebenso süß wie das nichtsubstituierte Dipeptid sind, sich aber ungefähr 50mal schneller lösen.

Die Bedeutung der schnellen Auflösung der Hydrohalogenjde (Hydrochloride und Hydrobromide), insbesondere der Hydrochloride, der Natrium- oder Citratsalze kann in einer Zeit, in der fast ausnahmslos alles auf dem Gebiet der Nahrungs- und Genußmittel und Getränke ein Instantprodukt ist und auf die Bequemlichkeit des Verbrauchers, insbesondere auf Zeitersparnis abgestellt ist, nicht überbetont werden. Die Salze befriedigen auch das Bedürfnis für einen sich schnell lösenden, kalorienarmen Süßstoff für die kalorienbe- is wußten Verbraucher.

Die Salze sind äußerst vorteilhaft in Getränken. Sie können flüssigen Getränken in Fo; m von Tabletten zugesetzt werden. Bei Getränketrockenkonzentraten können sie mit anderen Bestandteilen gemischt werden. Zuckerersatzstoffe, die der Saccharose in loser Form gleichen, können leicht durch Mischen oder Auflösen mit bekannten Streckmitteln und Dehydratisieren hergestellt werden. Aufgrund derschnellen Löslichkeit der Dipeptidsalze in wäßrigen Systemen sind sie ideal als Süßmittel in trockenen Systemen, die schnell zubereitet werden müssen, z. B. in Getränken.

Diese Salze, insbesondere die Hydrochloride und das Natriumsalz oder Citrat, lösen sich ebenfalls schnell in Wasser, das mit Kohlensäure versetzt ist. Die Vorteile der Verwendung der trockenen augenblicklich löslichen Salze zum Süßen von mit Kohlensäure versetzten Getränken, wo das Rühren unerwünscht sein würde, sind offensichtlich. Wenn beispielsweise der Asparagylphenylalaninmethylester einem kohlensäurehaltigen ^ Getränk zugesetzt wird, wird durch das starke Rühren, das erforderlich ist, um den Ester in Lösung zu bringen, der größte Teil, wenn nicht die gesamte Kohlensäure entfernt. Wenn jedoch eines der vorstehend genannten Salze des Asparagylphenylalaninmethylesters dem gleichen Getränk zugesetzt wird, mach die Löslichkeit des Salzes das Rühren überflüssig, so daß die Kohlensäure erhalten bleibt, während das Salz sich in Sekunden löst und das Getränk süßt.

Die Hydrohalogenide der Dipeptide können allen Arten von Nahrungs- und Genußmitteln zugesetzt werden. Am vorteilhaftesten sind sie bei den im wesentlichen trockenen Nahrungs- und Genußmitteln, die zum Zeitpunkt der Zubereitung mit Wasser angerührt werden. Ein trockenes System ist notwendig, um die Hydrolyse des Salzes und den nach Lagerung in einem feuchten oder flüssigen System erfolgenden Abbau des Dipeptide selbst durch Wasser zu verhindern. Natürlich können die Salze flüssigen Medien zugesetzt werden, jedoch wird nur ein geringer Vorteil gegenüber der Verwendung des nichtumgesetzten Dipeptids selbst erzielt.

Feuchtigkeitsbeständige Dipeptidsalze sind die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung für das schnelle Süßen von trockenen oder wäßrigen Nahrungsund Genußmitteln, insbesondere Getränken, vor allem kohlensäurehaltigen Getränken, wo nicht gerührt werden darf. Die Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit wird durch Schutz des Salzes in einem trockenen Träger erreicht. Der verwendete Träger muß in Wasser schnell löslich und beständig gegen Feuchtigkeit sein, um eine Hydrolyse des Salzes und Dipeptids und demzufolge ein Verlust an Süßkraft und Löslichkeit nach längerer Lagerzeit zu verhindern. Als Träger, denen die süßen Dipeptidsalze zugesetzt werden können, eignen sich hydrophile Kolloide, z. B. Gelatine, Gummen, Dextrine, wasserlösliche oder in Wasser dispergierbare Kohlenhydrate, z. B. hydrolysierte Stäikeu, beispielsweise die Maissirupfeststoffe, Lactose, Maltose, Saccharose oder fe«te mehrwertige Alkohole, z. B. Mannit.

Bevorzugt werden im allgemeinen als Trägermittel die Zucker und Maissirupfeststoffe, da diese Stoffe gewöhnlich in pulverformigen Nahrungs- und Genußmitteln als Süßmittel verwendet werden. Wenn jedoch diese Produkte unter Bedingungen, unter denen die .Pulvermischung der Einwirkung feuchter Luft ausgesetzt ist, gelagert werden sollen, sind hermetisch verschlossene Spezialverpackungen oder vorzugsweise nicht-hygroskopische Träger zu verwenden, die kein Wasser absorbieren und dennoch in kaltem Wasser löslich sind, z. B. Mannit und enzymatisch modifizierte Dextrine, die ein Dextroseäquivalent zwischen 5 und 10 haben und wenig oder keine Glukose, jedoch überwiegend Trimere, Hexamere oder Heptamere von Glucose enthalten, die nicht-hygroskopische Eigenschaften verleihen.

Die dem Kohlenhydrat zu Beginn zugesetzte Wassermenge ist nicht entscheidend wichtig. Geeignet sind beliebige Mengen, die zwischen der zur Hydratisierung des Kohlenhydrats erforderlichen Mindestmenge und einer zur vollständigen Dispergierung oder Auflösung des Kohlenhydrats genügenden Menge liegen, so lange die Menpe zur Einarbeitung des Salzes ausreicht. Entscheidend wichtig ist die anschließende Entfernung einer genügenden Wassermenge, um die Hydrolyse des Salzes während der Lagerung zu verhindern. Die Bildung des Schutzes durch den Träger besteht somit in der Benetzung des Trägers zur Auflösung und Einarbeitung des Hydrohalogenids und der anschließenden Entfernung einer genügenden Wassermenge, um die Hydrolyse des Salzes zu verhindern.

Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens beeinflußt ebenfalls die dem Kohlenhydrat zuzusetzende Wassermenge. Wenn beispielsweise die Süßstoffzubereitung gefriergetrocknet werden soll, ist es vom Kostenstandpunkt notwendig, möglichst wenig Wasser zu verwenden, weil die Entfernung von Wasser in einem Gefriertrockner kostspielig und zeitraubend ist.

Zum Trocknen können beliebige bekannte Verfahren, z. B. die Sprühtrocknung, Gefriertrocknung oder Trocknung in der Trockentrommel, angewandt werden. Die Wahl der Trockenmethode beeinflußt in erster Linie die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. Die zum Trocknen genannten drei Verfahren wurden sämtlich ausprobiert und erwiesen sich gewöhnlich als in"gleicher Weise geeignet für die Bindung des Salzes am Träger.

Die schneilöslichen Süßstoffzubereitungen gemäß der Erfindung können als solche für den Zusatz zu flüssigen Getränken oder mit Nahrungs- und Genußmitteln, ζ. B. trockenen Nahrungs- und Genußmitteln und pulverformigen Getränken, Kuchenmischungen, Puddingmischungen, Gelatinedeserts und Getränkebeuteln zugesetzt werden. Die Lagerbeständigkeit der Dipeptidsalze kann verlängert werden, wenn sie trockenen Nahrungs- und Genußmitteln oder trockenen Getränkesystemen zugesetzt und bei sehr geringer Feuchtigkeit geschützt oder gelagert werden.

Sie Salze der Dipeptidsüßstoffe stellen daher entschiedene Verbesserungen gegenüber den unsubstituierten Dipeptiden dar, weil sie als solche schnell löslich sind und zahlreiche Probleme lösen, die bei allen Nährgetränkesystemen auftreten, bei denen die

Geschwindigkeit der Auflösung eines Zusatzstoffs ein wichtiger Faktor ist. ' -

Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden durch die folgenden Beispiele weiter erläutert:

Beispiel I

Das Hydrochloriddes Asparagylphenylalaninmethylesters (hier und in den folgenden Beispielen jeweils das L,L-Isomere) wurde durch Umkristallisation des Süßstoffs aus einer HCl-Lösung wie folgt hergestellt:

4 g Asparagylphenylalaninmethylester wurden in 50 ml einer 0,05molaren HCl-Lösung gelöst. Eine voluminöse Fällung schied sich von dieser Lösung wenige Minuten nach Beginn des Rührens bei Raumtemperatur ab. Die Nadeln wurden unter Vakuum abfiltriert und mit Luft unter Vakuum getrocknet. Bei einer Konzentration von 0,07 Gew.-% lösten sich die Nadeln- unter Rühren in Wasser von Raumtemperatur in weniger als 5 Sekunden und in kaltem Wasser, das mit Kohlensäure versetzt war, ohne Rühren in etwa 30 Sekunden. Im Vergleich hierzu erforderte der freie L-Asparagyl-L-phenylalaninmethylester insgesamt 5 Minuten zur vollständigen Auflösung. Die erhaltene Lösung des Dipeptidsalzes hatte die gleiche Süßkraft wie der nicht modifizierte Asparagylphenylalaninmethylester. Ein saurer Geschmack war nicht wahrnehmbar.

Beispiel 2

Das Hydrobromid des Asparagylphenylalaüinmethylesters wurde durch Gefriertrocknung des Süßstoffs aus einer HBr-Lösung wie folgt hergestellt:

1,48 g (0,00526 Mol) Asparagylalaninmethylester wurden in 50 ml (0,00526 Mol) 0,05026molarem HBr gelöst. Die erhaltene Lösung wurde gefriergetrocknet. Das gefriergetrocknete Material löste sich augenblicklich (0,07 Gcw.-%, optimale Süßkraft) in kaltem Wasser mit und ohne Kohlensäurezusatz. Im Vergleich hierzu erforderte der nicht modifizierte Asparagylphenylalaninmethylester 4,5 bis 5 Minuten zur Auflösung. Das gefriergetrocknete Hydrobromid hat die gleiche Süßkraft wie der nicht modifizierte Asparagylphenylalaninmethylester. Ein saurer Geschmack ist nicht festzustellen.

Beispiel 3

Das Hydrochlorid des L-Asparagyl-L-phenylalaninmethylesters wurde auf die in Beispiel 2 beschriebene Weise hergestellt. Eine aus gleichen Gewichtsteilen L-Asparagyl - L - phenylalaninmethylester - hydrochlorid und Maltodextrin (Dextrinäquivalent = 10) bestehende Lösung wurde wie folgt hergestellt:

70 mg L-Asparagyl-L-phenylalaninmethylesterhydrochlorid wurden zu 70 mg Maltodextrin (Dextrinäquivalent = 10) gegeben. Das Gemisch wurde in 100 ml destilliertem Wasser in einer solchen Menge gelöst, daß eine Endkonzentration von 0,07% L-Asparagyl-L-methylester-hydrochlorid erhalten wurde. Die Lösung wurde anschließend gefriergetrocknet.

Das erhaltene gefriergetrocknete Material war süb und erforderte 7 bis 8 Sekunden zur Auflösung. Im Vergleich hierzu erforderte der nicht substituierte L-Asparagyl-L-phenylalaninmethylester 4,5 bis 5 Minuten zur vollständigen Auflösung.

Beispiel 4

Das'Hydrobromid von Asparagylphenylalanin wurde durch Umkristallisation des Süßstoffs aus einer HBr-

Lösung wiefolgt hergestellt: -V

4g· Asparagylphehylalanmmethylester^; wurden in 50 ml einer 0,05molaren HBr-Lösunggelöst. Eine voluminöse Fällung schied sich aus dieser Lösung wenige Minuten nach Beginn des Rührens bei Raümtempera-

! ο tür ab. Die Nadeln wurden unter Vakuum abfiltriert und mit Luft unter Vakuum getrocknet. 3ei einer Konzentration von 0,07 Gew.-% lösten sich die Nadeln unter Rühren in Wasser bei Raumtemperatur in weniger als 5 Sekunden und ohne Rühren in kaltem kohlensäure-

, 5 haltigem Wasser in ungefähr 30 Sekunden. Die erhaltenen Lösungen hatten die gleiche Süßkraft wie der nicht modifizierte Asparagylphenylalaninmethylester. Ein saurer' Geschmack war nicht wahrnehmbar. Ferner wurde festgestellt, daß das bromwasserstoffsaure Salz des Asparagylphenylalaninmethylesters sich 7,5 %ig löst, während die absolute Löslichkeit des Asparagylphenylalaninmethylesters 1 % beträgt.

Beispiel 5

Eine 1 %ige wäßrige Lösung des Asparagylphenylalaninmethylesters wurde mit einer äquimolaren Menge Natriumbicarbonat neutralisiert. Der pH-Wert stieg von 4,4 auf 6,8. Anschließend wurde die Lösung gefriergetrocknet. Eine Probe des Natriumsalzes löste sich in Wasser (1 %ige Lösung) vollständig in 7 Sekunden. Im Gegensatz hierzu erforderte eine gefriergetrocknete Probe des Asparagylphenylalaninmethylesters (von gleichem Schüttgewicht) mehr als 10 Minuten zur vollständigen Auflösung. Organoleptische Bewertungen des Asparagylphenylalaninmethylesters und seines Natriumsalzes wurden durchgeführt, indem eine 0,l%ige Lösung des Asparagylphenylalaninmethylesters und des Salzes auf eine Konzentration verdünnt wurden, bei der der süße Geschmack gerade wahrnehmbar ist. Diese Bewertung ergab, daß der Asparagylphenylalaninmethylester und das Natriumsalz dieses Dipepticiesters gleich süß sind. Für das Natriumsalz des Asparagylphenylalaninmethylesters wurde femer eine absolute Löslichkeit von 5,6% im Vergleich zur Grenze von l%beim Asparagylphenylalaninmethylester festgestellt, ein weiterer Vorteil gegenüber dem letzteren.

Der gleiche Test wurde mit dem Kaliumsalz des Asparagylphenylalaninmethylesters durchgeführt. Dieses Salz zeigte eine Löslichkeit, die weit größer als die des Asparagylphenylalaninmethylesters, aber etwas geringer als die des Natriumsalzes war.

Beispiel 6

Eine Probe von Asparagylphenylalaninmethylestercitrat wurde durch Gefriertrocknung einer Lösung her gestellt, die äquimolare Mengen des Süßstoffs und der Säure enthielt. 2 g Asparagylphenylanalinmethylester (0,0066MoI) und 1,267 g wasserfreie Citronensäure (0,0066 Mol) wurden augenblicklich (0,07 Gew.-% des Dipeptids) in kaltem Wasser mit und ohne Kohlensäurezusatz gelöst. Die erhaltene Lösung war etwas weniger süß als eine Asparagylphenylalaninmethylesterlösung von äquivalenter Konzentration.

Beispiel 7

Eine 10%ige wäßrige Äpfelsäurelösung (20 ml) wurde mit Asparagylphenylalaninmethylester gesättigt. Bei Zusatz von Äthanol oder Äther (60 ml) und Kühlung bildete sich eine geringe Menge festen Materials. Dieses Material wurde abfiltriert und an der Luft getroklcnet. Bei Auflösung in Wasser zeigte die Lösung des

Asparagylphenylalaninmethylestermalats einen süßen Geschmack ohne wahrnehmbaren sauren, herben oder bitteren Geschmack. Die gefriergetrocknete äquimolare Lösung von Asparagylphenylalaninmethylester und Äpfelsäure war augenblicklich löslich.

Die Verwertung der Erfindung kann durch gesetzliche Bestimmungen, insbesondere durch das Lebensmittelgesetz, beschränkt sein.

Claims

Patentanspruch:

Verwendung des Hydrochlorids, des Hydrobromids, des Phosphats, des Sulfats, des Nitrats, des Citrats, des Lactats, des Malats, des Succinats, des Fumarats, des Tarj-ats, des Adipats oder des Natrium-, Kalium-, Calcium- oder Ammoniumsalzes des L-Asparagyl-L-phenylalaninmethylesters als Süßstoff.

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