Saccharin

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Strukturformel
Strukturformel von Saccharin
Allgemeines
Name Saccharin
Andere Namen
  • 1,2-Benzisothiazol-3(2H)-on-1,1-dioxid
  • Benzoesäuresulfimid
  • E 954[1]
  • SACCHARIN (INCI)[2]
Summenformel C7H5NO3S
Kurzbeschreibung

farb- und geruchloser, kristalliner Feststoff[3]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer
EG-Nummer 201-321-0
ECHA-InfoCard 100.001.202
PubChem 5143
ChemSpider 4959
DrugBank DB12418
Wikidata Q191381
Eigenschaften
Molare Masse 183,19 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

0,83 g·cm−3[4]

Schmelzpunkt

228,8–229,7 °C[5]

Löslichkeit

löslich in Wasser (3,3 g·l−1 bei 20 °C)[3], besser löslich in siedendem Wasser und Ethanol[4]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[6]
keine GHS-Piktogramme

H- und P-Sätze H: keine H-Sätze
P: keine P-Sätze[6]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Saccharin-Kristalle, aus dem Natriumsalz mit Salzsäure frei gemacht und sublimiert. Mikroskopische Aufnahme im polarisierten Licht.

Saccharin (von altgriechisch σάκχαρ/ σάκχαρι/ σάκχαρον/ sákchar/ sákcharon/ sákchari, deutsch ‚Zucker‘)[7] 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.

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.[8] Es leitet sich vom Phthalimid ab, bei dem eine Carbonylgruppe durch eine Sulfongruppe ersetzt und damit die NH-Acidität deutlich erhöht wurde.

Geschichte

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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.[9] Der Name geht auf Fahlberg zurück, „da er fand, dass dieser Körper, mit Stärkezucker in geeigneten Verhältnissen gemischt, ein dem Rohrzucker an Geschmack sehr ähnliches Product lieferte“.[10] 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.[11]

Infolge von Interventionen der Zuckerindustrie erfolgte 1902 in Deutschland ein Süßstoffverbot.[12] 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).[13][14]

In Deutschland wurde während des Ersten Weltkriegs aufgrund der herrschenden „Zuckernot“ Saccharin als Ersatzmittel zugelassen, damit für die Soldaten genügend echter Zucker verfügbar war („denn zur Ernährung seiner Soldaten braucht auch Deutschland Zucker, wie es jeder Mensch braucht; vom süßen Geschmack allein kann man nicht leben“).[15]

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.[16] 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.[16] 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.[17] Auch 1924 scheiterte eine Klage der Regierung an einer Jury. Die Klagen wurden 1925 endgültig abgewiesen.[18]

Eigenschaften

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Saccharin-Na: Ein weißes, kristallines Pulver

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.

Nach Aufnahme wird Saccharin größtenteils direkt absorbiert und gelangt in den Blutkreislauf.[19] Dort wird es von Plasmaproteinen gebunden und gelangt so in den ganzen Körper. Es wird renal eliminiert. Nichtabsorbiertes Saccharin wird über den Stuhl ausgeschieden.

Herstellung

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Saccharin wird chemisch aus Toluol nach dem Remsen-Fahlberg-Verfahren hergestellt.

Herstellung von Saccharin nach dem Remsen-Fahlberg-Verfahren
Herstellung von Saccharin nach dem Remsen-Fahlberg-Verfahren

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.

Herstellung von Saccharin aus Phthalsäureanhydrid
Herstellung von Saccharin aus Phthalsäureanhydrid

Verwendung

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Historische Verkaufsverpackung der Deutschen Süßstoff-Gesellschaft Berlin (Zucker-Museum Berlin)

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.

INCI-konforme Deklaration der Inhaltsstoffe einer Zahnpasta

Bei der Herstellung von Futtermitteln für Ferkel wird Saccharin als Süßmittel, wohl aber nicht zur Stimulierung des Appetits, eingesetzt.[20][21]

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.[22]

Wirkung

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Neben der allgemein bekannten süßenden Wirkung des Saccharins werden noch Auswirkungen auf Hungergefühl und Insulinausschüttung diskutiert; siehe dazu den Artikel Süßstoff. Saccharin wirkt als Carboanhydrase (CA) Hemmer.[8] Die CA ist ein Enzym, das im Körper an zahlreichen physiologischen Prozessen beteiligt ist. Saccharin wirkt außerdem antibiotisch auf die Darmflora, was auf die Sulfonamideinheit zurückgeführt wird.

Aufgrund der heterogenen Studienlage kann das BfR keine eindeutige Aussage darüber treffen, ob der Verzehr Saccharin-haltiger Süßungsmittel das Risiko neurodegenerativer Krankheiten erhöht oder die Darmflora in klinisch bedeutsamem Maße beeinflusst.[23] Außerdem wurde in der Mehrheit der Studien kein negativer Effekt auf den Stoffwechsel beobachtet.

Krebsforschung

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Saccharin-Warnhinweis auf einer amerikanischen Getränkedose

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 frühe Studien einen Zusammenhang zwischen Saccharinkonsum und erhöhter Krebsrate fanden (speziell Blasenkrebs), konnten andere, epidemiologische Studien dies nicht bestätigen. Eine Metastudie aus dem Jahr 2004 stuft ein mögliches Krebsrisiko als unbedeutend ein.[24] Seit 2016 ist Saccharin in Kanada wieder uneingeschränkt zum Verkauf und Verzehr zugelassen.[25]

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.

Im Jahr 1999 stufte die Internationale Agentur für Krebsforschung (IARC) Saccharin von der Gruppe 2B („wahrscheinlich krebserzeugend“) in die Gruppe 3 („nicht klassifizierbar hinsichtlich der Karzinogenität für den Menschen“) um.[26]

Sonstiges

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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.[27]

Literatur

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Einzelnachweise

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  1. ↑ Eintrag zu E 954: Saccharin and its Na, K and Ca salts in der Europäischen Datenbank für Lebensmittelzusatzstoffe, abgerufen am 29. Dezember 2020.
  2. ↑ Eintrag zu SACCHARIN in der CosIng-Datenbank der EU-Kommission, abgerufen am 26. Februar 2020.
  3. ↑ a b Datenblatt Saccharin bei Merck, abgerufen am 25. Dezember 2019.
  4. ↑ a b Eintrag zu Saccharin. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 1. Juni 2014.
  5. ↑ The Merck Index. An Encyclopaedia of Chemicals, Drugs and Biologicals. 14. Auflage, 2006, ISBN 978-0-911910-00-1.
  6. ↑ a b Eintrag zu 1,2-Benzisothiazol-3(2H)-on-1,1-dioxid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 18. November 2022. (JavaScript erforderlich)
  7. ↑ Wilhelm Pape, Max Sengebusch (Bearb.): Handwörterbuch der griechischen Sprache. 3. Auflage, 6. Abdruck. Vieweg & Sohn, Braunschweig 1914 (zeno.org [abgerufen am 27. Februar 2024]).
  8. ↑ a b Bettina Neuse-Schwarz: Saccharin als Carboanhydrase-Hemmer, Pharmazeutische Zeitung, 41/2007.
  9. ↑ 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.
  10. ↑ Saccharin, ein neues Versüssungsmittel. In: „Rundschau“ für die Interessen der Pharmacie, Chemie und verwandter Fächer. Abonnement-Beiblatt des „Pharm(aceutisch)-chem(isch) Allgemeinen Geschäftsblattes“ / Rundschau für die Interessen der Pharmacie, Chemie(, Hygiene) und der verwandten Fächer.( Abonnements-Beiblatt des „(International) Pharmac(eutisch)-chem(isch) Allgemeinen Geschäftsblattes“) / (Pharmaceutische) Rundschau. Wochenschrift für die Interessen der Pharmazie/Pharmacie, Chemie, Hygiene und der verwandten Fächer, Jahrgang 1885, S. 643 (online bei ANNO).Vorlage:ANNO/Wartung/ipc
  11. ↑ Clara von Studnitz, Fürs Haus, praktisches Wochenblatt für alle Hausfrauen, 31. August 1889.
  12. ↑ Christian Litz: Tour de Süsse. (PDF; 523 kB) 2008, abgerufen am 1. Juni 2013.
  13. ↑ Saccharinschmuggel: Ein weisses Pulver sorgt für Aufregung In: Zeitblende von Schweizer Radio und Fernsehen vom 6. April 2024 (Audio)
  14. ↑ Klaus Roth, Erich Lück: The Saccharin Saga. Übersetzt von W. E. Russey. In: ChemistryViews. (doi:10.1002/chemv.201500087).
  15. ↑ Spar- und Ersatzmittel. In: Zeitschrift für Nahrungsmittel-Untersuchung und Hygiene / Zeitschrift für Nahrungsmittel-Untersuchung, Hygiene und Waarenkunde / Oesterreichische Chemiker-Zeitung, Heft 25/1917, S. 488 (online bei ANNO).Vorlage:ANNO/Wartung/ocz
  16. ↑ a b 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.
  17. ↑ Year book of the American Pharmaceutical Association Band 9, American Pharmaceutical Association 1922, S. 588.
  18. ↑ Williams Haynes (1948), American chemical industry, 4:304.
  19. ↑ Andrea Conz et al.: Effect of Non-Nutritive Sweeteners on the Gut Microbiota. In: Nutrients. Band 15, Nr. 8, 13. April 2023, S. 1869, doi:10.3390/nu15081869, PMID 37111090 (englisch).
  20. ↑ Christoph Drösser: Stimmt's / Stimmt's: Süßstoff für Ferkel, Die Zeit, 3. April 2008 (über den Mythos der appetitanregenden Wirkung künstlicher Süßstoffe).
  21. ↑ Antwort des Europäischen Instituts für Lebensmittel- und Ernährungswissenschaften München zum Die Zeit Artikel (Memento vom 29. Juli 2010 im Internet Archive).
  22. ↑ Carsten Thöne, Klaus Schmid, Martin Metzner: Einfluss von Saccharin auf die Eigenspannungen in Nickelschichten. In: Galvanotechnik 98 (2007), Nr. 11, S. 2650–2652.
  23. ↑ Süßungsmittel: Mehrheit der Studien bestätigt keine Gesundheitsbeeinträchtigung - allerdings ist die Studienlage unzureichend. (PDF) Stellungnahme Nr. 004/2023. In: Bundesinstitut für Risikobewertung. 7. Februar 2023, abgerufen am 23. Juli 2023.
  24. ↑ 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).
  25. ↑ Health Canada Approves Saccharin Sweeteners in Canada. 10. Juni 2016, abgerufen am 9. Januar 2023 (englisch).
  26. ↑ Gail Krowech et al.: Evidence on the Carcinogenicity of sodium saccharin. (PDF) In: California Environmental Protection Agency. Februar 2003, abgerufen am 23. Juli 2023 (englisch).
  27. ↑ H. McCombie, B.C. Saunders: Toxic organo-lead compounds. In: Nature. Band 159, Nummer 4041, April 1947, S. 491–494, PMID 20295226.
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