DE1692768C3 - Süßstoff - Google Patents

Description

in der R einen Methyl- oder Äthylrest bedeutet und deren stereochemische Konfiguration i.-i. Di.-i. ι -Di. oder ni.-m. ist.

2. Süßstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er neben dem Dipeptidderivat einen nichttoxischen Träger enthält.

3. Süßstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er aus 1 -Ί-Asparagyl-L-phenylalanin-methylester besteht bzw. diesen enthält.

Die Erfindung betrifft einen Süßstoff, bestehend aus Dipeptidderivaten der allgemeinen Formel

H₂N — CH — CONH — CH — COOR

CH₂COOH CH₂-^{~\ (I)

in der R einen Methyl- oder Äthylrest bedeutet und deren stereochemische Konfiguration i.-l, dl-l, l-dl oder DL-Di. ist.

Der erstaunlich stark ausgeprägte, süße Geschmack dieser Dipeptidderivate ist völlig überraschend und war auf Grund ihrer chemischen Struktur nicht zu erwarten. Diese Eigenschaft steht offensichtlich im Zusammenhang mit der Polarität des Moleküls, worauf die Tatsache hinweist, daß die Verbindungen, in denen R Wasserstoff bedeutet, d. h. die entsprechenden freien Carbonsäuren, überhaupt keine Süßungseigenschaften besitzen.

Dit. Süßungseigenschaft der Dipeptidsubstanzen hängt außerdem von der Stereochemie der einzelnen Aminosäuren ab, d. h. der Asparaginsäure und des Phenylalanine, von denen sich die Dipeptide ableiten. Jede der Aminosäuren kann entweder in der D-Form oder der i.-Form vorliegen, man stellte jedoch fest, daß die L-a-Asparagyl-L-phenylalaninester süß sind, während die entsprechenden d-d, d-l oder L-D-Iso_r meren es nicht sind. Auch Kombinationen von Isomeren, in denen das L-i.-Dipeptid, d. h. das dl-Asparagyl-L-phenylalanin, L-Asparagyl-DL-phenylalanin oder das DL-Asparagyl-DL-phenylalanin, enthalten ist, sind süß.

Die vorliegenden Dipeptidester lassen sich leicht nach üblichen Verfahren zur Kopplung von Aminosäuren herstellen. Ein besonders bevorzugter Ausgangsstoff ist das Asparaginsäurederivat, in dem die Amino-Funktion durch eine Benzyloxycarbonyl-Gruppe und die /f-Carboxy-Funktion durch eine Benzylester-Gruppe geschützt sind und die a-Carboxy-Gruppe in eine p-Nitrophenyl-Ester-Funktion umgewandelt ist. Die Herstellung dieser Verbindung, d. h.

55 cn, ;

CH-NHCOOCH: ■

CH K)CH, ■;;'

in der R ein niederer Alkylrest, wie vorstehend beschrieben, ist. Die Abtrennung der schützenden N-Benzyl-oxycarbonyl- und O-Benzyl-Gruppen läßt sich leicht durch Hydrogenolyse bei Atmosphärendruck und Raumtemperatur durchführen, wobei man als Katalysator Palladium verwendet. Diese Vorgänge •werden besonders veranschaulicht durch die Umsetzung des N-Benzyloxyearbonyl-i-asparginsäure-,t-p-nitrophenyl-p'-benzyldiesters mit dem i-Phemlalaninmethylester unter Bildung des ,/-Benzyl-N-benzyloxycarbonyl-i -a-asparagyl-i.-phenylalaninmethylesters und Hydrogenolyse dieses Zwischenproduktes in wäßriger Essigsäure mit einem Palladiumkatalysator unter Bildung des !.-«-Asparagyl-L-phenylalaninmethylcsters.

Die erfindungsgemäßen Süßstoffe besitzen einen wesentlich größeren Süßungsgrad als Saccharose. Die Süßkraft einer 0,5- bis l%igen wäßrigen Lösung von 1 -Asparagyl-i.-phenylalaninmethylester z. B. entspricht derjenigen von unverdünnter Saccharose.

Nachstehend werden die Werte Tür die Süßkraft der erfindungsgemäßen Süßstoffe aufgezeigt:

Verbindung

i.-a-Asparagy l-i-phenyl-

alaninmethylester

DL-u-Asparagyl-Di.-phenyl-

alaninmethylester

DL-ri-Asparagyl-i.-phenyl-

alaninmethylester

L-«-Asparagyl- DL-phenyl-

alaninmethylester

l.-a-Asparagyl-L-phenyl-

alaninäthylester

m.-u-Asparagyl-Di.-phenyl-

alaninäthylester

DL-a-Asparagyl-L-phenylalaninäthylester

L-a-Asparagyl-DL-phenylalaninäthylester

Süßkraft

(ausgedrückt als Vielfaches

der Süßkraft von

Saccharose)

100- bis 200mal
25- bis 50mal
50- bis lOOmal
50- bis lOOmal
25- bis 50mai
6- bis 12mal
12- bis 25mal
12- bis 25mal

Nach Zusatz von L-d-Asparagyl-L-phenylalaninmethylester zu Nahrungsmitteln zeigten die Nahrungsmittelprodukte einen 2IX)- bis 300mal höheren Süßungsgrad als die gleichen Nahrungsmittel, die man

mil Saccharose gesüßt hatte. In ähnlicher Weise wich die Süßkraft der übrigen erfindungsgemäßen Dipeptidester nach Zusatz derselben zu Nahrungsmitteln von der Süßkraft in wäßrigen Lösungen ab. Die erfindungsgemaßen Süßstoffe sind besonders für Diabetiker und solche Personen geeignet, die die Aufnahme von mit kalorienreichen Süßstoffen wie Saccharose gesüßten Nahrungsmitteln einschränken wollen.

Die Dipeptidester der Formel (I) haben außerdem den Vorteil, daß sie keinen unangenehmen Nachgeschmack besitzen (z. B. einen bitteren, metallartigsalzigen Geschmack), so wie er für synthetische Süßstoffe, z. B. Saccharin oder Cyclohexylsulfamat. charakteristisch ist. sondern daß sie eine größere GeschmacksRille als die genannten synthetischen Süßstoffe entwickeln. Auf Grund ihrer natürlichen Herkunft, d. h. von natürlich vorkommenden Aminosäuren, sind die vorliegenden Süßstoffe nichttoxisch.

Die erfindungsgemaßen Dipeptid-Süßstoffe lassen sich zum Süßen von genießbaren Produkten verwenden. Der hier und im folgenden verwendete Ausdruck »genießbare Produkte« umfaßt alle nichttoxischen Produkte, die vom Menschen oder von anderen Lebewesen in fester oder flüssiger Form aufgenommen werden können. Solche Produkte sind z. B. Lebensmittel einschließlich fertiger Speisen, Kaugummi und Getränken . Nahrungsmittelzusätze, einschließlich Geschmacks- und Farbstoffen sowie Geschmacksverbesserer, ferner Arzneimittel. Die Verbindungen der Formel (I) sind wasserlösliche, beständige Substanzen, die in vielerlei Formen, wie sie sich zur Verwendung als Süßstoffe eignen, hergestellt werden können. Typische, geeignete Formen sind Tabletten, Pulver. Suspensionen. Lösungen, Sirupe sowie andere übliche Formen, die sich besonders zum Vermischen mit genießbaren Produkten eignen. Diese Formen können aus Verbindungen der Formel (I), mit oder ohne nichttoxische Süßstoffträger, d. h. nichttoxischen Substanzen, wie sie gewöhnlich zusammen mit Süßstoffen verwendet werden, bestehen. Geeignete Träger sind Flüssigkeiten wie Wasser, Äthanol, Sorbit, Glycerin, Zitronensäure, Maisöl, Sesamöl, Propylenglykv,l, Maissirup und flüssige Paraffine oder Feststoffe wie Laktose, Zellulose, Stärke, Salz, Glukose, Di- und Tri-Calciumphosphat. Toxische Träger wie Methanol oder Dimethylsulfoxid wären ungeeignete Träger für die erfindungsgemäßen Süßstoffe.

Genießbare Produkte, die sich durch Zugabe einer Verbindung der Formel (I), mit oder ohne nichttoxische Süßstoffträger, süßen lassen, sind z. B. Füchte. Gemüse, Säfte, Fleischprodukte wie Schinken, Speck oder Wurst; Eiprodukte; Fruchtkonzentrate; Salatsaucen; Milchprodukte wie Speiseeis oder Sorbet; Zuckergüsse; Sirupe; Mais-, Weizen- und Reisproduktc wie Brot, Getreideprodukte oder Kuchenteig; Fische; Käse und Käseprodukte; Nußprodukte; Getränke, wie Kaffee, Tee, kohlensäurehaltige alkoholfreie Getränke, Bier oder Wein, und Konfekt, z. B. Zuckerwerk. Im folgenden wird die Herstellung von einigen Produkten, die auf diese Weise gesüßt wurden, erläutert.

Kaffee

Einem in üblicher Weise gemahlenen, heiß aufgebrühten Kaffee setzte man so viel L-a-Asparagyli.-phenylalaninmethylester zu, bis der Dipeptidgehalt der Lösung 0,015% betrug. Beim Vergleich mit ähnlich hergestellten Kaffeelösungen, die mit Saccharose gesüßt waren, stellte man fest, daß zur Erreichung des gleichen Süßungsgrades eine 4%ige Saccharoselösung nötig war. So zeigte also das Dipeptid der ! ormel(I) in schwarzem Kaffee eine 270mai stärkere Süßkraft ais Saccharose.

Auf ähnliche Weise wurde eine Probe hergestellt, bei der ι - a - Asparagyl - ι. - phenylalaninäthylester schwarzem Kaffee zugesetzt wurde, bis der Dipeptidgehalt in der Lösung etwa 0.06" ο erreichte Beim Vergleich mit ähnlich hergestellten Kaffeelösungen, die mit Saccharose gesüßt waren, stellte man fest, daß zur Erzielung des gleichen Süßungsgrades eine 4%ige Saccharoselösung erforderlich war. Demnach zeigte also das Dipeptid e^:ne 67mal stärkere Süßkraft in

ι, schwarzem Kaffee als Saccharose.

Auf ähnliche Weise wurde ferner eine Probe hergestellt, bei der i.-n-Asparagyl-DL-phenylalaninmethylester schwarzem Kaffee zugesetzt wurde, bis der Dipeptidgehalt in der Lösung etwa 0,03% erreichte.

ίο Beim Vergleich mit ähnlich hergestellten Kaffeelösungen, die mit Saccharose gesüßt waren, stellte man fest, daß zur Erzielung des gleichen Süßungsgrades eine 4%ige Saccharoselösung erforderlich war. Demnach zeigte also das Dipeptid eine 130mal stärkere

ij Süßkraft in schwarzem Kaffee als Saccharose.

Frische Pampelmusen

Eine Menge an frisch geernteten Pampelmusen wurde in gleiche Teile geteilt, und L-u-Asparagyl-Ί -phenylalaninmethylester und Saccharose wurden zugegeben. Man stellte fest, daß man mit 0,03% Dipeptid den gleichen Süßungsgrad erzielte wie mit 7% Saccharose. So zeigte also das Dipeptid in frischen Pampelmusen eine 230mal stärkere Süßkraft als Saccharose.

Pulverkonzentrat für Getränke

Das Pulver wurde hergestellt, indem man 0,05 Teile Zitronensäure, 0,04 Teile küiiSilichen Erdbeergeschmack, 0,033 Teile L-u-Asparagyl-i.-phenylalaninmethylester und 0,609 Teile Lactose vermischte. Das Pulver wurde 99,268 Teilen Brunnenwasser zugesetzt, aufgelöst und das Getränk bei Raumtemperatur gekostet. Man verglich es mit einem ähnlichen Getränk, das genauso hergestellt wurde, nur verwendete man an Stelle des Dipeptids 9 Teile Saccharose und 0,87 Teile Dextrose. Nachdem man beide Getränke gekostet hatte, stellte man fest, daß sie beide den gleichen Süßungsgrad aufwiesen; die Verbindung der Formel (I) zeigte also in Pulverkonzentration dieser Art eine 270mal stärkere Süßkraft als Saccharose.

Gelatinepudding

Man stellte eine Probe aus 2,07 Teilen einfacher Gelatine, 0,34 Teilen künstlichem Himbeergeschmack, 0,34 Teilen Zitronensäure, 14,41 Teilen Lactose und 0,05 Teilen i.-u-Asparagyl-i -phenylalaninmethylester her. Die Zutaten wurden vermischt und in 82,79 Teilen kochendem Brunnenwasser gelöst. Dann goß man die Gelatinelösung in Gefäße und kühlte sie ab, damit sie fest wurde. In ähnlicher Weise stellte man eine andere Gelatineprobe her, die an Stelle des Dipeptids der Formel (I) und der Lactose Saccharose enthielt. Man verglich den Geschmack der beiden kalten Gelatineproben und stellte fest, daß 14,5% Saccharose nötig waren, um den Süßungsgrad einer Dipeptid-Probe mit 0,05% Dipeptid zu erhalten. So zeigte die Verbindung der Formel (I), d. h. L-«-Asparagyl-L-phenyI-

alaninniethylester. in Cielatinepuddings eine 2^lH)mal stärkere Süßkralt als xiccharos

Kohlensäiirehalliges ()rangengetränk

15 g /uronensäure. !Hg Natriumbenzoai. 57 ^ eines ϊ Konzentrat mit Orangengesehmack und eine Mcp.l'c Wasser, die ausreicht, um auf 3.,S ! Sirup aufzufüllen, wurden l".6g einer der Verbindungen dei Forme! 111. z.B. ι -■■- Asparagvi - i - phen\lalaninmeih>lesier in 3Ot)OmI Wasser zugesetzt. 57g dieses Sirups wurden je 2,\4-g-l-lasche verwendet und mit kohlensäurehaliigeir, Wasser so aufgelüllt. daß 1.5 Volumteile aus ('<"),-( ia s bestanden. Dieses Getränk enthielt (>.!W3 Gew. \ olumprozeni DipeptidsüHstoff.

15 Kohlensäurehaitige irangensoda

Fin \'orrat an Sirup wurde dadurch herue-teil:. i'.iß man 5.5 .nl einer 60",,igen wäßrigen /itronen- >äurelosung mn 150 ml Wasser \cnmschlc. 2 g \ -./-Am- ;o paragyl-i-pheinlalaninmethylester in dieser Lösung löste, nacheinander 7.02 ml (>rangengrundsioff und 2.7 g Natriumbenzoat zuset/tc und i.ieses (jenusch mit Wasser auf 200 ml verdünnte. Jew.-Us 2Sg dieses Sirups wurden in ! 70-g- '•■"laschen gefüllt, und jeder Flaschen wurden 110 ml kaltes Wasser zugesetzt. Jeder Flasche wurden 42 ml eines auf kaltem Wege hergestellten Sodawassers (5 Volumen COO zugesetzt, um den Inhalt mit Kohlensäure anzureichern. Jede Flasche wurde verschlossen und der Inhalt vermischt. ■

Milchpudding

32 ü der nachstehenden Formulierung wurdet! 2 "lassen kalter entrahmter Milch in einer Sehüs-cl zugesetzt. Um das Pulver zu dispergieren, wurde langsam mit einem Schneeschläger gerührt und danach schnell gemischt, bis das Gemisch glatl war. Da η η ließ man es stehen.

Formulierung

Alginat

Kakao

Wasserfreies Te.. anatriumpyro-

phosphat

Salz

i -.(-Asparagyl-i phenylalanin-

methylester

Vanillin

!3.6 kg
1.36 kg

0.-7 k -

Kohlensaurehalliges Cola-Getränk

7g 85"n'ge Phosphorsäure. 10g Natriumbenzoat. 57 g eines Konzentrats mit Cola-Geschmack und eine Meng; Wasser, die ausreichte, um auf 3.N 1 Sirup aufzufüllen, wurden einer Lösung von 16.85 g ι -//-Asparagyl-i.-phenylalaninmclhylester in 30(M) ml Wasser zugesetzt. 57 g dieses Sirups wurden je 284-g-Flasche verwendet und mit kohlensäurehaltigem Wasser so aufgefüllt, daß 3.4 Volumteile aus CO₂ bestanden.

Wärmebchandelte Pfirsichkonserve

Die frischen Pfirsiche wurden, nachdem sie gewaschen, in Stücke der gewünschten Größe geschnitten und die Kerne entfernt worden waren (Fruchtgi:hali entspricht etwa 40 b's 80 Gewichtsprozent des daraus erhaltenen Pürees) einem Sirup zugesetzt, der je 284-g-Dose Püree 0.831g i.-.-(-Asparag\l-i -phenyl· alaninmethylester und eine Wasserrnenge enthielt, die ausreichte, um das Dipeptid zu lösen und die Gesamtmenge Püree auf 284 g zu bringen. Zur Erzielung einer optimalen Auflösung sollte die zu verwendende W'asscrmenge mindestens das hundertfache des Gewichts des Dipeptids betragen. Wenn der Fruchtgehalt des Pürees 40 Gewichtsprozent des Pürees ausmacht, beträgt die je 284-g-Dose Püree verwendete Wa:>sermenge etwa 170 g. Bei einem Fruchtgehalt von 70% sind es etwa 35 g Wasser je 284-g-Dosc. Das Gemisch wurde dann durch Zugabe von Zitronensäure in einer Menge, daß das Verhältnis von Zitronensäure zu Süßstoffgehalt 1 :30 betrug, angesäuert. Das so hergestellte Püree wurde dann kalt in 284-g-Dosen eingefüllt. Vor dem Verschließen des Behälters wurde das Produkt 5 Minuten lang dampferhitzt. Nach dem Verschließen wurden die Dosen 15 Minuten auf 100 C erhitzt.

Konserven 145.4 kg)

Früchte -5 kg

i.-.i-Asparagyl-i -phenviuianin-

methylester ⁶^g

Pektin (niederes Methoxyll 0.454 kg

Kaüumsorbat 28 g

Wasser 191

Diät-Sirup

1 -Ί-Asparagyl-i.-phenylalanin-

methylester 0.45" η

Carboxymethylcellulose 0.50" υ

Pektin 1·60^η-ο

Geschmackstoffe 8.50%

Wasserfreie Zitronensäure 2.00%

Farbstoffe 0,30%

Natriumbenj.oat 0,10%

Wasser 86.70"/,.

Die Herstellung der Dipeptidverbindungen der Formel (L) wird nachstehend erläutert. Die Mengenangaben werden in Gewichtsteilen ausgedrückt, sofern nicht andere Bezeichnungen angegeben sind.

I. 1 -ri-Asparagyl-i -phenylalaiiinmethylester

L-ine Lösung von 88,5 Teilen ' -Phenylalaninmethylesterhydrochlorid in 100 Teilen Wasser wurde durch die Zugabe von verdünntem,wäßrigem Kaliumbicarbonat neutralisiert und dann mit etwa 900 Teilen Äthylacetat extrahiert. Die dabei entstehende organische Lösung wurde mit Wasser gewaschen und über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet. Dieser Lösung wurden dann 200 Teile N-Benzyloxyearbonyl-1 -asparaginsäure-α-ρ-nitrophenyl-/·;-benzyl-diester zugesetzt, das Reaktionsgemisch etwa 24 Stunden auf Raumtemperatur und anschließend etwa 24 Stunden auf 65 C gehalten. Danach wurde das Reaklionsgemisch ai'f Raumtemperatur abgekühlt, mit etwa 390 Teilen Cyclohexan verdünnt und dann p.uf etwa — 18'"'C ZUi vollständigen Kristallisierung abgekühlt.

Das entstehende kristalline Produkt wurde abfiltriert und getrocknet und ergab /i-Benzyl-N-benzyloxycarbonyl-L-ii-asparagyl-L-phenylalaninmelhylestermit einem Schmelzpunkt von etwa 118,5 bis 119,5⁰C.

Einer Lösung von 180 Teilen /J-Benzyl-N-benzyloxycarbonyl-L-a-asparagyl-L-phenylalaninmethylester in 3000 Volumteilen einer 75%igen Essigsäure wurden 18 Teile eines Palladiumschwarz-Katalysators zugesetzt. Das dabei entstehende Gemisch wurde mit

Wasserstoff bei Atmosphärendruck und bei Raumtemperatur etwa 12 Stunden geschüttelt. Der Katalysator wurde abfiltriert und das Lösungsmittel unter verringertem Druck unter Bildung eines festen Rückstandes abdestilliert, der durch Umkristallisation aus wäßrigem Äthanol gereinigt wurde, wobei man L-fi-Asparagyl-i.-phenylalaninmethylester mit zwei Schmelzpunkten von etwa 190 und von ?45 bis 247° C enthielt.

2. i.-d-Asparagyl-l.-phenylalaninäthylesler

Eine Lösung von 8,2 Teilen (.-Phenylalaninäthylesterhydrochlorid in 20 Teilen Wasser wurde durch Zugabe von verdünntem, wäßrigem Kaliumcarbonat neutralisiert und dann mit etwa 45 Teilen Äthylacetat extrahiert. Diese organische Lösung wurde mit Wasser gewaschen und über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet. Es wurden 17,1 Teile N-Benzyloxycarbonyl-L-asparaginsäure-u-p-nitrophenyl-/?-benzyldiester zugesetzt, und das entstehende Reaktionsgemisch wurde etwa 5 Tage auf Raumtemperatur gehalten. Dieses Gemisch wurde nacheinander mit verdünnter Salzsäure, Wasser, verdünntem, wäßrigem Kalium carbonat und Wasser gewaschen und die dabei ent stehende organische Lösung über wasserfreiem Magne siumsulfat getrocknet und danach unter verringerten Druck zur Trockne eingedampft. Der entstehend! feste Rückstand wurde durch Umkristallisation au; Isopropylalkohol gereinigt, und man erhielt den /y - Benzyl -N- benzyl - oxycarbonyl - l -«- asparagyl· L-phenylalaninäthylester mit einem Schmelzpunkl

ίο von etwa 89 bis 94° C.

Ein Gemisch, das 9,6 Teile /f-Benzyl-N-benzyloxy· carbonyl - L - α- asparagyl - L - phenylalaninäthyliester. 1 Teil Palladiumschwarz-Katalysator und 1000 Volumteile 75%ige Essigsäure enthielt, wurde mit Was-

ij serstoff etwa 2 Stunden lang bei Atmosphärendruck und Raumtemperatur geschüttelt. Der Katalysator wurde abfiltriert und das dabei entstehende Piltrat unter verringertem Druck zur Trockne eingedampft. Durch Umkristallisation des festen Rückstandes aus Wasser erhielt man u-a-Asparagyl-L-phenylalaninäthylester mit zwei Schmelzpunkten von etwa 184 und von 245 bis 246⁰C.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1 Süßstoff, bestehend aus Dipeptiddenvuten der allgemeinen Formel

   H₂N-CH-CONH-CH -COOR

   CH₁COOH

   CH,-

   des N-Benzyloxycarbonyl-i -asparaginsäure-.i-p-nitrophenyl-,f-ben:'.yldiesters. wird von S. Gu tt man η in HeIv. Chim. Acta, 44. 721 11%1 K beschrieben. Sei/i man diese Verbindung mit einem Phenylalaninesier um. wird die reaktionsfähigere p-Nitrophenylesier-Gruppe ersetzt, und es entsteht das geschützte Dipepiid der folgenden Formel

   CONH CHCOC)R