اختراعات مهم تاریخ
ساخارین، شیرین‌کننده مصنوعی

ساخارین، شیرین‌کننده مصنوعی

USRE10667E
کنستانتین فالبرگ

با همه‌گیر شدن مواد غذایی صنعتی و نوشابه‌ها و به‌واسطه افزایش کالری دریافتی توسط افراد، چاقی به یکی از معضلات اساسی کشورهای مختلف بدل شده است. منبع عمده کالری در نوشیدنی‌ها و برخی خوراکی‌ها، قند موجود در آن‌ها است. موضوع مهم‌تر این است که افراد مبتلا به دیابت، نمی‌توانند از مواد غذایی حاوی قند استفاده نمایند. همه این موارد در کنار یکدیگر، منجر شده که از دیرباز، صنایع غذایی به دنبال یافتن ترکیبات و مواد شیرین جایگزین قند باشند. در همین راستا، امروزه کم‌تر خوراکی صنعتی شیرین را می‌توان یافت که شیرین‌کننده‌های مصنوعی، جزیی از محتوای آن‌ها نباشد.

به‌تدریج در رستوران‌ها و کافه‌ها نیز، بسته‌های کوچک این مواد جایگزین ظرف‌های شکر شده‌اند. موادی که ۳۰۰۰ برابر شیرین‌تر از شکر بوده، ولی عوارض آن را ندارند. البته بعد از معرفی ترکیبات شیمیایی به‌عنوان شیرین‌کننده، مباحث زیادی حول مضرات استفاده از آن‌ها، حتی سرطان‌زا بودن این مواد، مطرح شده و همچنان نیز نقل محافل علمی و غیرعلمی است. با این وجود، هنوز شواهد کافی در این خصوص به دست نیامده است.

در کنار ویژگی‌های قابل توجهی که شیرین‌کننده‌های صنعتی از نظر غذایی نسبت به قند طبیعی دارند، به عقیده برخی از کارشناسان، هدف از توسعه شیرین‌کننده‌های مصنوعی، موارد ذکرشده نبوده، بلکه کاهش هزینه‌های صنایع مواد غذایی، به‌ویژه تولیدکنندگان نوشیدنی، مد نظر بوده است. در حقیقت، استفاده از این مواد به‌جای قند، هزینه آن‌ها را به‌شدت پایین می‌آورد.

طبق بررسی‌های صورت گرفته در بازار مواد غذایی بسیاری از کشورها، در بیش از ۵۰۰۰ نوشیدنی و مواد خوراکی، از جمله بیسکویت‌ها، آدامس‌ها، شکلات‌ها و مواد غذایی بسته‌بندی‌شده دیگر، از شیرین‌کننده‌های مصنوعی استفاده می‌شود. شرکت‌های تولیدکننده مواد غذایی، به‌واسطه استفاده از این ترکیبات و به راه انداختن کمپین‌های تبلیغاتی گسترده، توانسته‌اند محصولاتی که به دلیل قند بالا توسط افراد کم‌تر مصرف می‌شدند را، به میزان باورنکردنی به فروش برسانند. تولید نوشابه‌های به‌اصطلاح لایت و زیرو که ادعا می‌شود فاقد قند هستند را، می‌توان مواردی از این ‌دست دانست.

 شکی در این وجود ندارد که اختراع اولین شیرین‌کننده مصنوعی، برای شرکت‌های تولیدکننده مواد غذایی و نوشیدنی، اتفاقی میمون بوده است! ولی استفاده درست و به میزان مجاز این مواد، فواید زیادی نیز برای مصرف‌کنندگان نوشیدنی‌ها و خوراکی‌ها داشته است؛ بسیاری از افراد نمی‌توانند در برابر وسوسه مصرف خوراکی‌ها و نوشیدنی‌ها مقاومت نموده و با توجه به استفاده فزاینده از چنین مواد غذایی، در صورتی‌که شیرین‌کننده‌های مصنوعی جایگزین شکر نمی‌شدند، قطعاً جوامعی متفاوت داشتیم که در آن، اکثریت افراد از اضافه‌وزن و بیماری‌های مربوط به آن رنج می‌بردند. موضوع مهم دیگر این‌که استفاده از شیرین‌کننده‌های مصنوعی، باعث شده است تا رژیم غذایی افراد دیابتی، کم‌تر محدود شود. نکته جالب دیگر این است که شیرین‌کننده‌های مصنوعی، برخلاف قند، باعث پوسیدگی دندان نمی‌شوند!

بسیاری از اختراعات و نوآوری‌های مربوط به صنایع مواد غذایی، به‌صورت کاملاً تصادفی حادث شده‌اند. به‌طور مثال در سال ۱۸۵۳، «جورج کروم»، سرآشپز رستورانی در نیویورک، با مشتری گستاخی مواجه شد که از نرمی، برشته نبودن و بی‌مزگی سیب‌زمینی‌های سرخ‌کرده خود، شکایت می‌کرد و آن را پیاپی به آشپزخانه مرجوع می‌نمود. کروم برای این‌که درسی به مشتری بدهد، در آخرین بار سیب‌زمینی‌ها را ورقه‌ای کرد، در روغن سرخ کرد و نمک زیادی بر روی آن‌ها ریخت. مشتری دیگر سیب‌زمینی‌ها را به آشپزخانه نفرستاد و کروم در حالی‌که فکر می‌کرد او را ادب نموده است، مشاهده کرد که وی با اشتیاق فراوانی آن‌ها را می‌خورد. کروم به صورت کاملاً ناخواسته، غذایی برای او آماده کرده بود که به یکی از محبوب‌ترین تنقلات قرن، یعنی چیپس تبدیل شد. اختراع شیرین‌کننده مصنوعی نیز، به‌صورت کاملاً تصادفی توسط شیمیدانی روس و آمریکایی، به دست آمد.

 ایرا رمسن «Ira Remsen» از دانشگاه کلمبیا، در رشته پزشکی فارغ‌التحصیل گردید. با این وجود، علاقه شدید وی به علم شیمی، باعث شد که برای تحقیقات در این زمینه، به آلمان مهاجرت نماید. وی در دانشگاه‌های مونیخ و سپس گوتینگن آلمان، به تحقیق در زمینه اکسیداسیون ایزومرهای تولوئن و همچنین سولفوبنزوئیک اسید پرداخت و بیش از ۷۰ مقاله در این زمینه ارائه نمود. وی در سال ۱۸۷۶، با دانش بالایی که در شیمی کسب نموده بود، به آمریکا بازگشت و در دانشگاه جان هاپکینز، مشغول تدریس و پژوهش شد.

در این زمان، شیمی‌دانی به نام کنستانتین فالبرگ «Constantin Fahlberg»، به استخدام یک شرکت واردکننده شکر در آمریکا در آمد. کار وی بررسی کیفیت و میزان خلوص محموله‌های شکر خریداری‌شده بود. این شرکت، از رمسن خواست تا در آزمایشگاه دانشگاه هاپکینز، امکاناتی را برای انجام آزمایش، در اختیار فالبرگ قرار دهد. فالبرگ، محیط آزمایشگاه و برخورد رمسن و دستیارانش را بسیار صمیمانه دید و به همین دلیل، همیشه بعد از اتمام کارهای خود، در انجام آزمایش‌های رمسن به او کمک می‌کرد. در آن زمان، رمسن بر روی ایزومرهای تولوئن و مشتقات قطران زغال‌سنگ کار می‌کرد.

یکی از عادات فالبرگ که باعث مرگ بسیاری از شیمیدانان تاریخ نیز شده است، این بود که بعد از اتمام کارهایش در آزمایشگاه، دست‌هایش را نمی‌شست! در یکی از روزهای تأثیرگذار بر صنعت غذا، وی در هنگام خوردن غذا، احساس کرد که لقمه‌هایش بیش‌ از حد شیرین است. بعد از مجادله با همسرش به خاطر این‌که شکر زیادی در آن ریخته، متوجه شد که این دست‌هایش بوده که مزه شیرینی داشته است. فالبرگ به این نتیجه رسید که یکی از مواد شیمیایی که دستش به آن آغشته شده است، دلیل این موضوع است. وی که از کشف جدید خود بسیار هیجان‌زده شده بود، به‌جای این‌که فوراً دهان خود را بشوید و به بیمارستان مراجعه کند، به آزمایشگاه بازگشت و تمامی مواد و ظرف‌های آزمایشگاه را مزه کرد، تا منشأ این شیرینی را پیدا کند. بعد از بررسی‌های زیاد، بالاخره فالبرگ منبع شیرینی را پیدا نمود. ظرفی که در آن سولفوبنزوئیک اسید، کلراید فسفر و آمونیوم برای تولید سولفینید بنزوئیک واکنش داده بودند، بسیار شیرین بود! بله درست است، اولین شیرین‌کننده مصنوعی، به خاطر این‌که شیمیدانی دست‌های خود را نمی‌شست، کشف شد.

فردای آن روز، فالبرگ یافته جدید خود را با رمسن مطرح نمود. این دو به تحقیقات بر روی ترکیب جدید پرداختند و به توصیه رمسن که به مقاله و شأن آکادمیک اهمیت زیادی می‌داد، ترکیب مذکور و روش تولید آن را طی مقاله‌ای در سال ۱۸۷۹، منتشر نمودند. در ابتدا هیچ‌یک از این دو محقق، به تجاری‌سازی شیرین‌کننده‌ای که توسعه داده بودند، توجه نداشت. فالبرگ بعد از ترک آزمایشگاه، به پتانسیل تجاری بالای شیرین‌کننده مصنوعی واقف شد و بدون اطلاع رمسن، درخواست‌های متعدد پتنت برای روش جدیدی که به‌منظور تولید ارزان و انبوه ساخارین توسعه داده بود، ثبت کرد که از این میان، می‌توان به ثبت درخواستی در ژوئن ۱۸۸۳ در دفتر ثبت اختراعات و علائم تجاری آمریکا اشاره نمود که در سال ۱۸۸۴ میلادی نیز، موفق به اخذ گواهی ثبت اختراعی با شماره «USRE10667E» شد.

رمسن که در این زمان به ریاست دانشگاه هاپکینز انتخاب‌شده بود، از این اقدام دستیار سابق خود شدیداً آزرده شد. وی همواره از فالبرگ به بدی یاد می‌کرد و بیان داشت که از آورده شدن نامش در کنار نام فردی چون فالبرگ، احساس شرم می‌کند!

فالبرگ بعد از دریافت پتنت، در مغازه کوچکی واقع در نیویورک، روزانه پنج کیلوگرم ساخارین به شکل‌های قرص و پودر تولید می‌کرد که به‌عنوان افزودنی شیرین‌کننده نوشیدنی‌هایی همچون قهوه، مورد استفاده قرار می‌گرفت. اما ساخارین به‌سرعت محبوب شد و به‌صورت گسترده‌ای استفاده گردید. حتی پزشکان این ماده را برای تسکین سردرد، حالت تهوع و چاقی تجویز می‌کردند؛ افراد دیابتی به لطف این ترکیب، می‌توانستند با خیالی راحت، از مواد غذایی شیرین استفاده نمایند. تولیدکنندگان صنعتی مواد غذایی، وقتی‌که به‌صرفه جویی عظیمی که به‌واسطه استفاده از آن، به‌خصوص با توجه روش‌های تولید انبوه و ارزان‌قیمتی که بعدها فالبرگ توسعه داده بود واقف شدند، به‌طور گسترده از ساخارین در محصولات خود استفاده نمودند. بسیاری از این کارخانه‌ها، با استفاده از ساخارین به‌جای شکر، موفق به صرفه‌جویی میلیون‌ها دلار شده بودند. با توسعه استفاده از این ترکیب در مواد غذایی، نگرانی‌هایی میان مصرف‌کنندگان، پزشکان و مسئولین به وجود آمد؛ اما فالبرگ قبلاً در سال ۱۸۸۲ شجاعت خود را برای اثبات بی‌خطر بودن ساخارین نشان داده بود. وی طی نمایشی در مقابل پزشکان، ده گرم از این ترکیب شیمیایی را خورد و ۲۴ ساعت منتظر ماند؛ ولی هیچ اثر نامطلوبی در او پدیدار نشد. در واقع، ده گرم ساخارین را می‌توان معادل سی کیلوگرم شکر دانست!

 

 

تا سال ۱۹۰۶ میلادی، فعالیت صنایع غذایی در کشورهای پیشرفته، چندان تحت کنترل نبود و نظارتی بر روی مواد اولیه و محصولات تولیدی، وجود نداشت. در این سال، با انتشار کتاب جنگل توسط روزنامه‌نگاری به نام آپتون سینکلر «Upton Sinclair»، جوامع به‌واسطه آنچه در صنایع غذایی می‌گذشت، شوکه شدند. در این کتاب، توصیفاتی از صنایع بسته‌بندی گوشت که در آن‌ها گوشت‌های فاسد، آلوده و دارای بیماری، فراوری و عرضه می‌شد، ارائه شده بود. همین موضوع، باعث شد که قوانین و سازوکارهای سفت‌وسختی برای صنایع غذایی به وجود آید.

یکی از اولین مواردی که بر اساس این قوانین مورد پیگرد قرار گرفت، استفاده گسترده از ساخارین در صنایع غذایی بود. «هاروی ویلی»، به‌عنوان شیمی‌دانی مطرح و فردی پیگیر در این موضوع، با رئیس‌جمهور آمریکا ملاقات کرد و بیان داشت که علی‌رغم غیرقطعی بودن نتایج تحقیقات، فکر می‌کند که استفاده از مشتقات قطران زغال‌سنگ، برای مصرف انسان مناسب نبوده و سلامت افراد جامعه را به خطر می‌اندازد. «روزولت» به وی گفته بود که هر شخصی که گمان کند ساخارین برای انسان مضر است، نادان است چراکه دکتر او همواره این ترکیب را برایش تجویز می‌کند!

 

 

از آن زمان، همواره تحقیقاتی انجام‌شده بود که نتایج آن‌ها نشان می‌داد، استفاده از ساخارین می‌تواند آثار زیان باری برای انسان داشت باشد؛ حتی چندین بار استفاده از آن ممنوع شد، ولی بعدها تحقیقات دیگری این نتایج را نفی کرد و ساخارین مجدداً از لیست مواد ممنوعه در صنایع غذایی خارج شد. لازم به ذکر است که علاوه بر ساخارین، چندین شیرین‌کننده مصنوعی دیگر نیز بعدها معرفی گردید که می‌توان به آسپارتام، سوکورالوز، سیکلامات و آلیتام اشاره نمود.