Tento blogový príspevok skúma dôležitosť technológie izolácie aspartámu, ktorá umožňuje sladkosť diétnej koly, a princípy jej chemického inžinierstva.
Diet cola sa prvýkrát objavila v roku 2005. Vďaka svojmu nulovému obsahu kalórií je stále obľúbená u mnohých žien bojujúcich s nadváhou. Čo keby však táto diétna cola chutila horko? Ženy vystresované diétou by sa mohli na horkú chuť nahnevať a bez váhania vyhodiť nedopitú plechovku. V skutočnosti by bez chemického inžinierstva bola diétna cola horká, nie sladká. Látkou zodpovednou za jej sladkosť nie je cukor, ale aspartám, ktorý dodáva sladkosť bez kalórií. Aspartám je viac ako 200-krát sladší ako cukor, čo znamená, že malé množstvo poskytuje intenzívnu sladkosť a spomedzi sladidiel najviac napodobňuje chuť cukru. Naproti tomu optický izomér aspartámu vytvára silnú horkú chuť, na rozdiel od samotného aspartámu. Tento rozdiel vzniká preto, lebo chemické reakcie, ktoré prebiehajú, keď sa aspartám a jeho optický izomér viažu na chuťové receptory, nazývané chuťové poháriky, sú odlišné. Tajným kľúčom k sladkosti diétnej coly je technológia chemického inžinierstva, ktorá oddeľuje aspartám a jeho optický izomér, ktoré majú odlišnú chuť.
Čo teda presne sú optické izoméry? Optické izoméry sú látky s identickými trojrozmernými štruktúrami, ktoré sa však nedajú na seba navrstviť. Napríklad ľavá a pravá ruka majú rovnaký tvar, ale nedajú sa položiť na druhú. Je to rovnaký princíp, ako keby ste si na pravú ruku nevedeli nasadiť ľavú rukavicu. Optické izoméry existujú v pároch a tento vzťah je analogický so vzťahom medzi ľavou a pravou rukou. Rovnako ako sa vaša pravá ruka v zrkadle javí ako zrkadlová, aj optické izoméry majú navzájom zrkadlové štruktúry, preto sa nazývajú aj „zrkadlové izoméry“. Optické izoméry sa zdajú byť identické, ale v skutočnosti sú to rôzne látky. Je to preto, že bez ohľadu na to, ako ich otáčate, tieto dve molekuly sa nemôžu dokonale prekrývať. Zatiaľ čo optické izoméry zdieľajú fyzikálne vlastnosti, ako je hmotnosť a bod varu, reagujú úplne odlišne aj za rovnakých podmienok.
Optické izoméry sa bežne vyskytujú v prírode a v živých organizmoch často existuje iba jedna forma. Naopak, keď sa optické izoméry syntetizujú umelo, vzniká zmes obsahujúca rovnaké časti oboch izomérov, známa ako racemická zmes. Technológia používaná na izoláciu iba požadovaného izoméru z tejto zmesi sa uplatňuje aj v procese získavania aspartámu, ktorý sa používa v diétnej kolovej náplni.
Katedra chemického a biologického inžinierstva na Národnej univerzite v Soule ponúka päť špecializovaných odborov: Syntéza, Procesy, Polyméry, Nanotechnológie a Životné prostredie. V rámci Laboratória syntéz výskumníci skúmajú vlastnosti týchto optických izomérov a vyvíjajú metódy na ekonomické a efektívne oddelenie racemických zmesí. Keď sú základnými chemikáliami vo výrobných procesoch optické izoméry, technológia chemického inžinierstva zohráva absolútne kľúčovú úlohu. Úlohou chemických inžinierov je navrhnúť ekonomické a efektívne metódy syntézy optických izomérov a izolácie iba požadovaného enantioméru zo zmesí s vysokou čistotou. Keďže oddelenie optických izomérov je časovo náročné a nákladné, prebiehajú rôzne štúdie na prekonanie týchto obmedzení.
Dosiahnuté výsledky výskumu optických izomérov sa využívajú v rôznych oblastiach, ako sú farmaceutický priemysel, kozmetika a potraviny. Najmä vo farmaceutickom sektore sa viac ako polovica všetkých liekov skladá z optických izomérov. Ak liek obsahuje oba optické izoméry, jeden môže mať zamýšľanú účinnosť, zatiaľ čo druhý môže byť neúčinný alebo spôsobiť závažné vedľajšie účinky, čo si vyžaduje presné techniky chemického inžinierstva.
Jedným pozoruhodným príkladom je talidomid, ktorý sa predával ako liek proti nevoľnosti pre tehotné ženy od konca 50. do 60. rokov 20. storočia. Talidomid bol propagovaný ako zázračný liek, pretože testovanie na zvieratách nepreukázalo takmer žiadne vedľajšie účinky, no napriek tomu spôsobil viac ako 10 000 prípadov vrodených chýb v 46 krajinách sveta. Neskôr sa zistilo, že zatiaľ čo jeden optický izomér talidomidu nevykazoval u zvierat žiadnu toxicitu, u ľudí, ktorí liek užívali pred 42. dňom tehotenstva, spôsoboval vrodené chyby, ako sú poruchy končatín.
Keďže mnohé chemikálie používané v modernej spoločnosti pozostávajú z optických izomérov, výskum izomérov poskytuje kľúčovú technológiu v rôznych oblastiach. Optické izoméry sú dvojicou s veľmi odlišnými vlastnosťami; v závislosti od toho, ako čisto sú oddelené, sa môžu stať buď liekom, alebo jedom. Práve táto technológia chemického inžinierstva nám umožňuje vychutnať si sladkú diétnu kolu bez obáv z kalórií. Môžeme sa tešiť na to, aké inovatívne produkty chemickí inžinieri odhalia prostredníctvom svojho výskumu optických izomérov.
