Saccharin
Saccharin (altgr. σάκχαρον sakcharon „Zucker“) ist der älteste synthetische Süßstoff. Er wurde 1878 von den Chemikern Constantin Fahlberg und Ira Remsen an der Johns Hopkins University (USA) entdeckt. Sie informierten hierüber am 27. Februar 1879.
| Strukturformel | ||||||||||||||||||||||
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| Allgemeines | ||||||||||||||||||||||
| Name | Saccharin | |||||||||||||||||||||
| Andere Namen | ||||||||||||||||||||||
| Summenformel | C7H5NO3S | |||||||||||||||||||||
| Kurzbeschreibung |
farb- und geruchloser, kristalliner Feststoff[3] | |||||||||||||||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | ||||||||||||||||||||||
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| Eigenschaften | ||||||||||||||||||||||
| Molare Masse | 183,19 g·mol−1 | |||||||||||||||||||||
| Aggregatzustand |
fest | |||||||||||||||||||||
| Dichte |
0,83 g·cm−3[4] | |||||||||||||||||||||
| Schmelzpunkt | ||||||||||||||||||||||
| Löslichkeit |
löslich in Wasser: 3,3 g·l−1 (20 °C)[3], besser löslich in siedendem Wasser und Ethanol[4] | |||||||||||||||||||||
| Sicherheitshinweise | ||||||||||||||||||||||
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| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. | ||||||||||||||||||||||
Als Lebensmittelzusatzstoff trägt Saccharin die Bezeichnung E 954, die erlaubte Tagesdosis beträgt 5 mg/kg Körpergewicht.
Chemisch gesehen ist Saccharin ein o-Benzoesäuresulfimid, es enthält eine Lactameinheit und eine cyclische Sulfonamideinheit.[6] Es leitet sich vom Phthalimid ab, bei dem eine Carbonylgruppe durch eine Sulfongruppe ersetzt und damit die NH-Acidität deutlich erhöht wurde.
Geschichte
Nachdem Constantin Fahlberg ein Reaktionsansatz außer Kontrolle geraten und dabei übergekocht war, bemerkte er einen süßen Geschmack auf seinen Händen. Die Substanz, die dafür verantwortlich war, ist als Saccharin bekannt geworden.[7] Saccharin wurde daraufhin zum Patent angemeldet.
Auf Grundlage dieses Patents gründeten Fahlberg und der Kaufmann Adolph List die erste Saccharin-Fabrik in Magdeburg, die Fabrik Fahlberg-List. 1894 betrug die Jahresproduktion 33 t und verdoppelte sich drei Jahre später auf 66 t. Ende des 19. Jahrhunderts brach die Chemische Fabrik v. Heyden im sächsischen Radebeul das bis dahin bestehende Herstellungsmonopol von Fahlberg-List durch einen kostengünstigeren Prozess. Im Jahre 1910 produzierten sechs Saccharin-Hersteller 175 t im Jahr.
Saccharin war bezogen auf die Süßkraft um 1890 etwa zwei Drittel billiger als der herkömmliche Rübenzucker, so dass die Verdrängung der Rübenzuckerindustrie zu erwarten war. Aufgrund der Schwierigkeiten mit der Handhabung konnte sich Saccharin damals in der privaten Küche nicht durchsetzen. Hausfrauen bemängelten, dass die Menge für eine Tasse Tee praktisch nicht zu dosieren war und sich das Pulver nicht zum Bestäuben von Kuchen eignet.[8]
Infolge von Interventionen der Zuckerindustrie erfolgte 1902 in Deutschland ein Süßstoffverbot.[9] Nur für den Bedarf von Diabetikern durfte noch produziert werden. Ähnliche Verbote gab es in fast allen europäischen Ländern mit Ausnahme der Schweiz, wo Saccharin weiterhin produziert und in großem Maßstab illegal nach Deutschland, Italien, Österreich-Ungarn und Russland eingeführt wurde (Saccharinschmuggel).[10]
Ab dem Zweiten Weltkrieg wurden Süßstoffe wieder zugelassen.
Das US-Landwirtschaftsministerium veröffentlichte 1912 nach zähen Verhandlungen die Food Inspection Decision 142 auf Grundlage des Pure Food and Drug Act von 1907. In der Entscheidung wird Saccharin als Zutat für normale Lebensmittel verboten.[11] Während des Ersten Weltkriegs durfte Saccharin wieder als Zutat benutzt werden. Eine Klage des Leiters des USDA Chemielabors gegen die Monsanto Chemical Works war 1916 erfolglos.[11] 1920 klagte die US-Regierung gegen Monsanto, das angeblich durch umfangreiche Verkäufe des „ungesunden“ Saccharins gegen den Pure Food and Drug Act verstoßen hatte. Da die Regierung ihre Anschuldigungen nicht ausreichend beweisen konnte, einigte sich die Jury nicht auf ein Urteil.[12] Auch 1924 scheiterte eine Klage der Regierung an einer Jury. Die Klagen wurden 1925 endgültig abgewiesen.[13]
Eigenschaften
Saccharin ist 300- bis 700-mal süßer als Zucker. Es kann besonders in höheren Konzentrationen einen bitteren oder metallischen Nachgeschmack bewirken. Anders als der neuere künstliche Süßstoff Aspartam bleibt Saccharin bei Erhitzung stabil, auch wenn Säuren präsent sind. Außerdem ist es relativ inert und lässt sich gut lagern.
Mischungen mit anderen Süßstoffen wie Cyclamat, Thaumatin oder Acesulfam verfolgen den Zweck, die Nachteile der verschiedenen Süßstoffe gegenseitig aufzuheben. Eine Mischung von Cyclamat und Saccharin im Verhältnis von 10:1 ist in Ländern, in denen beide Süßstoffe legal sind, üblich – hier verdecken beide Stoffe gegenseitig ihren (unangenehmen) Nachgeschmack.
Saccharin verursacht keine Karies. Saccharin ist farblos, wird vom menschlichen Körper schnell aufgenommen und unverändert mit dem Urin wieder ausgeschieden (nach 24 Stunden bereits 90 %). Saccharin besitzt so gut wie keinen physiologischen Energiegehalt und ist daher, wie alle Süßstoffe, auch für Diabetiker geeignet.
Herstellung
Saccharin wird chemisch aus Toluol nach dem Remsen-Fahlberg-Verfahren hergestellt.
Im letzten Schritt wird zunächst mit Kaliumpermanganat oxidiert, bevor sich unter Wasserabspaltung das Imid bildet.
Eine andere Möglichkeit ist die Herstellung aus Phthalsäureanhydrid nach dem neueren Maumee-Verfahren, welches jedoch weniger zum Einsatz kommt.
Verwendung
Saccharin wird in diätetischen Lebensmitteln, in Light-Produkten und als Geschmacksverstärker eingesetzt. Es darf nur in bestimmten Lebensmitteln mit festgelegtem Höchstwert eingesetzt werden. Beispielsweise beträgt der Höchstwert in Marmeladen 200 mg/kg, in Obst- und Gemüsekonserven 160 mg/kg und in energiereduzierten Getränken 80 mg/l.
Bei der Herstellung von Futtermitteln für Ferkel wird Saccharin als Süßmittel, wohl aber nicht zur Stimulierung des Appetits, eingesetzt.[14][15]
In Zahnpflegeprodukten (Zahnpasta, Zahnpflegekaugummi) ist Saccharin als süßender, nicht kariesfördernder Stoff enthalten.
In der Galvanik kommt Saccharin bei der Oberflächenbeschichtung zum Einsatz; es hilft hier für eine gleichmäßige und spannungsfreie Nickel-Beschichtung.[16]
Wirkung
Neben der allgemein bekannten süßenden Wirkung des Saccharins werden noch Auswirkungen auf Hungergefühl und Insulinausschüttung diskutiert; siehe dazu den Artikel Süßstoff. Saccharin wirkt im Reagenzglas als Carboanhydrase (CA) Hemmer, am stärksten wird CA vom Typ VII gehemmt. Die CA ist ein Enzym, das im Körper an zahlreichen physiologischen Prozessen beteiligt ist, CA-VII ist im Gehirn lokalisiert.[17] Saccharin wirkt außerdem antibiotisch auf die Darmflora, was auf die Sulfonamideinheit zurückgeführt wird. Studien haben gezeigt, dass es Übergewicht und Diabetes auslösen kann, man vermutet die veränderte Darmflora als Ursache. Saccharin wird verdächtigt, die Entstehung der Alzheimer-Krankheit zu fördern.[18]
Saccharin und Krebs
Seit der Einführung wurde Saccharin mehrmals auf seine gesundheitliche Sicherheit hin untersucht.
In den 1960er Jahren wurde in verschiedenen Studien festgestellt, dass Saccharin bei Tieren eine karzinogene (krebserregende) Wirkung haben kann. 1977 wurde eine Studie veröffentlicht, in der bei Ratten, die mit hohen Dosen Saccharin gefüttert wurden, die männlichen Tiere eine Häufung von Blasenkrebs aufwiesen. Im selben Jahr wurde Saccharin in Kanada verboten. Die amerikanische Zulassungsbehörde FDA erwog ebenso ein Verbot, jedoch war Saccharin zu diesem Zeitpunkt der einzige verfügbare künstliche Süßstoff in den USA und diese Erwägung traf auf eine starke öffentliche Opposition, speziell unter Diabetikern. So wurde es nicht verboten, aber saccharinhaltige Lebensmittel mussten ab Februar 1978 mit einem Warnhinweis versehen werden. Im Jahr 2000 wurde diese Regelung wieder aufgehoben. Seitdem war die mögliche karzinogene Wirkung Gegenstand zahlreicher Studien. Während einige Studien einen Zusammenhang zwischen Saccharinkonsum und erhöhter Krebsrate fanden (speziell Blasenkrebs), konnten andere Studien dies nicht bestätigen. Eine Metastudie aus dem Jahr 2004 stuft ein mögliches Krebsrisiko als unbedeutend ein.[19]
Keine Studie hat Gesundheitsrisiken beim Menschen sicher bestätigen können (beim Verzehr normaler Dosen). Außerdem wurde gezeigt, dass der bei Ratten krebsauslösende biologische Mechanismus aufgrund einer unterschiedlichen Urinzusammensetzung nicht direkt auf den Menschen übertragbar ist. Die einflussreichen Studien von 1977 wurden außerdem aufgrund der sehr hohen an die Ratten verfütterten Saccharindosen kritisiert, die den Normalverzehr eines Menschen oft um ein Hundertfaches überstiegen.
Sonstiges
Vom Saccharin leitet sich ein außerordentlich potenter Nasen-Rachen-Reizstoff ab. Es ist das Tri-n-propylblei-O-sulfobenzimid, bei welchem der Imino-Wasserstoff gegen einen Tri-n-propylblei-Rest ersetzt wurde. Die Substanz wurde 1947 von Saunders in der Literatur beschrieben. Sie erzeugt noch in einer Verdünnung von 1 : 25 Millionen Reizungen des Nasen-Rachen-Raums und hinterlässt einen süßen Geschmack.[20]
Literatur
- Klaus Roth, Erich Lück: Die Saccharin-Saga, Chemie in unserer Zeit, 2011, 45 (6), S. 406–423, doi:10.1002/ciuz.201100574.
- Hubert Olbrich: Saccharin, seine Herstellung und Handhabung : Beitrag zur Verbotsgeschichte und Schmuggelabwehr, zur Zollreform und Gründung von Zoll-Museen Technische Universität Berlin, Deutsches Technikmuseum Berlin, Bereich: Zucker-Museum, Fach-Abteilung: Zuckerwirtschaft und Zuckerindustrie, 2. erweiterte Auflage, Berlin : Universitäts-Verlag der TU Berlin 2013, ISBN 978-3-7983-2493-0.
Weblinks
- zusatzstoffe-online.de: Saccharin
Einzelnachweise
- Eintrag zu E 954: Saccharin and its Na, K and Ca salts in der Europäischen Datenbank für Lebensmittelzusatzstoffe, abgerufen am 29. Dezember 2020.
- Eintrag zu SACCHARIN in der CosIng-Datenbank der EU-Kommission, abgerufen am 26. Februar 2020.
- Datenblatt Saccharin (PDF) bei Merck, abgerufen am 25. Dezember 2019.
- Eintrag zu Saccharin. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 1. Juni 2014.
- The Merck Index. An Encyclopaedia of Chemicals, Drugs and Biologicals. 14. Auflage, 2006, ISBN 978-0-911910-00-1.
- Bettina Neuse-Schwarz: Saccharin als Carboanhydrase-Hemmer, Pharmazeutische Zeitung, 41/2007.
- C. Fahlberg und I. Remsen: Ueber die Oxydation des Orthotoluolsulfamids, Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, 12 (1879), S. 469–473, doi:10.1002/cber.187901201135.
- Clara von Studnitz, Fürs Haus, praktisches Wochenblatt für alle Hausfrauen, 31. August 1889.
- Christian Litz: Tour de Süsse. (PDF; 523 kB) 2008, abgerufen am 1. Juni 2013.
- Klaus Roth, Erich Lück: The Saccharin Saga. Übersetzt von W. E. Russey. In: ChemistryViews. (doi:10.1002/chemv.201500087).
- P. M. Priebe, G. B. Kauffman: Making governmental policy under conditions of scientific uncertainty: a century of controversy about saccharin in Congress and the laboratory. In: Minerva. Band 18, Nummer 4, 1980, S. 556–574, PMID 11611011.
- Year book of the American Pharmaceutical Association Band 9, American Pharmaceutical Association 1922, S. 588.
- Williams Haynes (1948), American chemical industry, 4:304.
- Christoph Drösser: Stimmt's / Stimmt's: Süßstoff für Ferkel, Die Zeit, 3. April 2008 (über den Mythos der appetitanregenden Wirkung künstlicher Süßstoffe).
- Antwort des Europäischen Instituts für Lebensmittel- und Ernährungswissenschaften München zum Die Zeit Artikel (Memento vom 29. Juli 2010 im Internet Archive).
- Carsten Thöne, Klaus Schmid, Martin Metzner: Einfluss von Saccharin auf die Eigenspannungen in Nickelschichten. In: Galvanotechnik 98 (2007), Nr. 11, S. 2650–2652.
- http://flexikon.doccheck.com/de/Carboanhydrase
- Udo Pollmer: Mahlzeit, Diabetes: Vorsicht vor Süßstoffen, Deutschlandfunk Kultur, Sendung vom 9. Februar 2018.
- M. R. Weihrauch, V. Diehl: Artificial sweeteners–do they bear a carcinogenic risk? In: Annals of Oncology. Band 15, Nummer 10, Oktober 2004, S. 1460–1465, doi:10.1093/annonc/mdh256, PMID 15367404 (Review).
- H. McCombie, B.C. Saunders: Toxic organo-lead compounds. In: Nature. Band 159, Nummer 4041, April 1947, S. 491–494, PMID 20295226.