16.1 Die wichtigsten Süßungsmittel

16.1.1 Aspartam

Aspartam kann in großen Mengen chemisch oder enzymatisch aus den zwei Aminosäuren L-Asparaginsäure, L-Phenylalanin und Methanol hergestellt werden und ist etwa 200-mal süßer als üblicher Haushaltszucker (Saccharose). (429,440) Die Daten aus Studien über die Wirkungen und Sicherheit von Aspartam als Lebensmittelzusatzstoff sind mehr als umstritten. In unterschiedlichen Bereichen liegen viele besorgniserregende Daten aus Tierstudien vor; allerdings nur wenige aus Humanstudien (s. u.):

• Es konnte nachgewiesen werden, dass Aspartam bei einigen Menschen zu einer Schädigung der Nervenzellen führen kann.
• Bei der Verstoffwechselung von Aspartam entstehen freie Radikale, welche die Zellmembranen der roten Blutkörperchen schädigen.
• Des Weiteren steht Aspartam im Verdacht, das Darmmikrobiom nachhaltig zu verändern und so zur Verschlechterung der Glucosetoleranz bis hin zum metabolischen Syndrom zu führen.
• Ebenfalls hemmt Aspartam durch seine elektrostatischen Anziehungskräfte die Aufnahme von lebenswichtigen Mineralien aus der Nahrung. Bei Kindern ist ein Mineralstoffmangel besonders gravierend für die weitere Entwicklung.

Phenylketonurie und Schädigung der Nervenzellen

Im Dünndarm wird Aspartam wieder in seine drei Bestandteile Asparaginsäure (40 %), Phenylalanin (50 %) und Methanol (10 %) zersetzt, die anschließend resorbiert werden.

Für Personen, die an der Stoffwechselerkrankung Phenylketonurie leiden, muss auf Produkte, die den Süßstoff Aspartam enthalten, daher der Hinweis angebracht werden “Enthält eine Phenylalanin-Quelle”. (441) Den Betroffenen fehlt das Enzym zur Verstoffwechselung der Aminosäure Phenylalanin. Hierdurch steigt die Konzentration von Phenylalanin im Blut nach dem Konsum sehr stark an und kann über längere Zeit nicht abgebaut werden. Die hohe Konzentration von Phenylalanin führt dazu, dass diese Aminosäure übermäßig durch die Blut-Hirn-Schranke gelangt und andere Aminosäuren verdrängt werden. Hieraus folgend können die Neurotransmitter Dopamin, Noradrenalin und Serotonin nicht mehr in ausreichender Menge produziert werden. Letztendlich führt dies unbehandelt zu schweren Hirnschädigungen. Bei kleinen Kindern kann diese Erkrankung sehr schnell festgestellt werden, da sie einen dunkel verfärbten und geruchsintensiven Urin ausscheiden. Durch eine phenylalaninarme Ernährung können die Schädigungen verhindert werden. (442,443)

In Studien wurde die Blutkonzentration von Phenylalanin, Asparaginsäure und Methanol nach dem Konsum unterschiedlicher Mengen Aspartam untersucht. Zuvor konnten Kopfschmerzen, Schwindel, Übelkeit, Krampfanfälle, Empfindungsstörungen, Depressionen, Stimmungsschwankungen, gestörte Sinneswahrnehmungen und Angstzustände als Symptome nach Aspartam-Konsum identifiziert werden. Die Verwendung von Aspartam ist seit Jahren aufgrund der negativen Wirkungen seiner Stoffwechselprodukte umstritten.

Nach dem Konsum von mit Aspartam gesüßten Getränken steigt die Blutkonzentration von Phenylalanin und Asparaginsäure schnell sehr stark an. In ihrer natürlichen Form sind diese beiden Aminosäuren an Proteine gebunden und werden nur langsam vom Körper resorbiert. Der Körper muss nach dem Konsum von Aspartam eine unnatürlich hohe Menge an Phenylalanin und Asparaginsäure verarbeiten. (24)

Die hohe Konzentration der Aminosäure Phenylalanin verhindert, dass andere essenzielle Aminosäuren ihre Aufgaben erfüllen können und beeinträchtigt somit das Nervensystem. Phenylalanin passiert verstärkt die Blut-Hirn-Schranke, wodurch die Neurotransmitter Dopamin und Serotonin nicht mehr in ausreichender Menge produziert werden können. Die Reizweiterleitung zwischen den Nervenzellen nimmt ab. Genauso wie bei der Stoffwechselerkrankung Phenylketonurie können hierdurch Schädigungen des Nervensystems entstehen, wodurch sich die oben genannten Symptome erklären lassen. Bei gesunden Personen normalisiert sich die Phenylalaninkonzentration im Blut wieder. Es ist jedoch nicht auszuschließen, dass sich durch regelmäßigen Konsum hoher Mengen an Aspartam auch gesundheitsschädliche Wirkungen bei Gesunden manifestieren.

Ebenfalls konnte die Aminosäure Asparagin als weitere Einflussquelle auf die Nervenfunktionen identifiziert werden. Durch die stark ansteigende Blutkonzentration von Asparagin wird eine Störung der Reizweiterleitung in den Nervenzellen verursacht. Studien zeigen, dass durch den zweiwöchigen Konsum von einer dem ADI entsprechenden Menge von 40 mg Aspartam pro kg Körpergewicht bereits nervenschädigende Effekte auftraten. Die Veränderungen an den Nervenzellen sind tendenziell vergleichbar mit denen, die bei Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson oder Multipler Sklerose auftreten. (443) Aufgrund dieser Ergebnisse ist es notwendig weitere Untersuchungen durchzuführen, um diese Auswirkungen des Aspartam-Konsums insbesondere auf Personen mit Vorerkrankungen des Nerven- und Stoffwechselsystems sowie bei Kindern eindeutig feststellen zu können. Da hier Mengen konsumiert wurden, die dem festgelegten und als sicher geltenden ADI entsprechen, steht die Sicherheit von Aspartam als Süßstoff für uns in Frage. (24,442,443)

Methanol entsteht bei der Zersetzung von Aspartam nur in geringen Mengen. Es wird vom Körper resorbiert, in der Leber sofort zu Formaldehyd und weiter zu Ameisensäure abgebaut und ausgeschieden. In Studien konnten bisher keine negativen Beeinträchtigungen durch den geringen Anteil an Methanol festgestellt werden. Methanolvergiftungen hingegen können schwere Sehstörungen bis hin zu Blindheit zur Folge haben. Das Abbauprodukt Formaldehyd kann zu Atemwegslähmungen und einer starken Übersäuerung des Blutes führen, was letztendlich tödlich ist. Die Blutkonzentrationen von Methanol und Formaldehyd nach dem Konsum von Aspartam reichten in den entsprechenden Studien jedoch nicht aus, um diese toxischen Wirkungen hervorzurufen. (24,443)

Stoffwechselprodukte von Aspartam als freie Radikale

Untersuchungen haben ergeben, dass die Stoffwechselprodukte von Aspartam als freie Radikale wirken und oxidativen Stress verursachen. Dadurch beeinträchtigen sie die Integrität der Zellmembranen. Rezeptoren auf der Zellmembran werden fehlreguliert, was zum Verlust der entsprechenden Zellfunktionen führt. Dies hat wiederum Einfluss auf die Kommunikation zwischen den Zellen untereinander und die Reizweiterleitung. Dadurch können Stoffwechselstörungen ausgelöst werden, was besonders Personen mit bereits vorhandenen Stoffwechselerkrankungen stark beeinträchtigen könnte. Eine hohe Belastung des Körpers mit oxidativem Stress (freien Radikalen) löst über längere Zeit eine systemische Entzündung aus oder kann bereits vorhandene Entzündungsreaktionen verstärken. (21,24)

Selbst die “sichere Dosis” von 40 mg Aspartam pro kg Körpergewicht (ADI-Wert) führt zu einer Erhöhung der freien Radikale und löst damit oxidativen Stress aus. Da die Stoffwechselprodukte Asparaginsäure und Phenylalanin direkt ins Blut aufgenommen werden, entstehen dort die ersten Schäden. Die roten Blutkörperchen – auch Erythrozyten genannt – sind für die Versorgung aller Organe und Muskeln mit Sauerstoff verantwortlich. Die freien Radikale vermindern jedoch die Fähigkeit der Erythrozyten, Sauerstoff zu binden und zu transportieren. So kann der Körper nicht mehr optimal mit Sauerstoff versorgt werden. Die Schädigung führt auch zum verfrühten Absterben der Erythrozyten. Die Thrombozyten als Teil der Blutgerinnung sind ebenfalls betroffen. Der oxidative Stress stört ihre Aggregationsfähigkeit und löst so Gerinnungsstörungen aus. Für Typ-2-Diabetiker stellt dies ein großes Gesundheitsrisiko dar. Personen mit diesem Krankheitsbild wird häufig empfohlen, auf Produkte mit Süßungsmitteln zurückzugreifen, um so den Zuckerkonsum zu reduzieren. Jedoch ist bei dieser Erkrankung die Blutgerinnung bereits gestört und kann durch den hohen Konsum von Aspartam zusätzlich beeinträchtigt werden. (24)

Oxidativer Stress kann im Körper noch weitere gravierende Auswirkungen haben. Auch die im Blut vorhandenen Zellen des Immunsystems werden stark in ihren Funktionen beeinträchtigt. Der oxidative Stress mindert ihre Fähigkeit, schädliche Proteinstrukturen zu erkennen. Hieraus kann sich im schlimmsten Fall eine Fehlregulation des gesamten Immunsystems entwickeln. (24)

Einfluss auf das Darmmikrobiom

Aspartam und seine Stoffwechselprodukte weisen bakteriostatische Wirkungen auf. Das bedeutet, es hindert bestimmte Bakterienarten an ihrem Wachstum. In mehreren Tier- sowie Humanstudien wurde die Wirkung von Aspartamkonsum auf das Darmmikrobiom untersucht: Es wurden deutliche Veränderungen in der Zusammensetzung und der Vielfalt des Darmmikrobioms festgestellt. Das veränderte Darmmikrobiom ähnelte dem von Personen, die an einer gestörten Glucosetoleranz, Insulinresistenz, metabolischem Syndrom oder Adipositas leiden. (20,21,23,24) In mehreren Tier- und Humanstudien konnten die negativen Auswirkungen verschiedener Süßstoffe – unter anderem Aspartam – auf die Darmflora und deren Zusammenhang mit den oben beschriebenen Stoffwechselstörungen bestätigt werden.

In einer 2019 durchgeführten Studie wurden die Auswirkungen von Aspartam und Acesulfam-K auf die Darmflora von Mäusen untersucht. Es wurden Veränderungen der im Darm häufig vorkommenden Bakterienart Escherichia coli festgestellt. Die Mäuse bekamen über einen längeren Zeitraum eine Wasser-Süßstoff-Lösung mit 2 bis 5 mg Aspartam-Acesulfam-K pro ml verabreicht. Es konnte festgestellt werden, dass das Wachstum der Bakterien bei 2 mg Aspartam-Acesulfam-K deutlich zunahm. Obwohl aus der Nahrung weniger Glucose zugeführt wurde, nahm auch der Glucosespiegel im Blut deutlich zu. Bei einer Menge von 5 mg Aspartam-Acesulfam-K konnte eine deutliche Verringerung des Glucosestoffwechsels der Bakterien festgestellt werden. Dennoch stieg das Wachstum der Bakterien weiter an. Zurückgeführt wird dieser Effekt auf die Fähigkeit von Escherichia coli, alternative Stoffwechselwege zur Energiegewinnung zu nutzen. Diese Fähigkeit bietet den Bakterien einen großen Selektionsvorteil gegenüber anderen Bakterienarten, weshalb andere Arten zurückgedrängt werden. (21)

In einer an Mäusen durchgeführten mehrwöchigen Studie wurde der Mechanismus von Aspartam auf die Glucosetoleranz untersucht. Den Versuchstieren wurde über mehrere Wochen eine niedrige Dosis Aspartam (5 bis 7 mg/kg/Tag) verabreicht. Bei unveränderter Ernährung führte diese Menge bereits zu einem erhöhten Nüchternglucosespiegel und einer beeinträchtigten Insulintoleranz, wie es beim Typ-2-Diabetes der Fall ist. Das Phenylalanin aus Aspartam hemmt ein bestimmtes Enzym, die alkalische Phosphatase, welches im Darm vielfältige schützende Aufgaben übernimmt. Sie spaltet toxische Stoffwechselprodukte der Bakterien und ist so ein wichtiger Teil der Entgiftung und Aufrechterhaltung der Bakteriensymbiose im Darm. In der Untersuchung konnte nachgewiesen werden, dass die Enzymaktivität nach Aspartamkonsum um 50 % reduziert war. Dies führte bei den Mäusen zu einer erhöhten Glucoseintoleranz. Durch die reduzierte Aktivität der alkalischen Phosphatase werden die toxischen Stoffwechselprodukte einiger Bakterienarten nicht mehr abgebaut, was zum Absterben anderer Bakterienarten führt. Die hierdurch veränderte Zusammensetzung und Vielfalt des Darmmikrobioms ändert auch dessen Fähigkeit, Glucose zu resorbieren. Zudem führt die höhere Menge an toxischen Stoffwechselprodukten im Darm zu einer gesteigerten Entzündungsreaktion im Körper. (24,444)

Nährstoffmängel

Aspartam ist aufgrund seiner chemischen Struktur in der Lage, Metallionen zu binden. Durch diese Komplexbildung sind die entsprechenden Metalle und Mineralstoffe nicht mehr für den Körper verfügbar. Aspartam kann auf diese Weise an der Entstehung von Nährstoffmängeln beteiligt sein. Für den menschlichen Körper spielt Calcium eine lebenswichtige Rolle. Es ist als Baustein von Knochen, Zähnen, Geweben und bei der Reizweiterleitung in Nervenbahnen beteiligt. Ein Calcium-Ungleichgewicht hat demnach massive Auswirkungen auf den gesamten Organismus. Ebenso spielt Eisen zum Beispiel als Bestandteil der Erythrozyten eine essenzielle Rolle, den gesamten Körper mit Sauerstoff zu versorgen. Zink ist ein wichtiger Baustein in über 100 Enzymen und ein wichtiger Nährstoff für Stoffwechsel und Zellteilung. Natrium ist im Körper dafür verantwortlich, Blutvolumen, Blutdruck, das osmotische Gleichgewicht und den pH-Wert in Zellen und extrazellulären Flüssigkeiten zu regulieren. (445)

In einer experimentellen Studie wurde die Wirkung von Aspartam auf Eisen-, Calcium-, Zink- und Natriumionen untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass Aspartam die Metallionen über elektrostatische Anziehungskräfte an sich binden kann. Die Stärke der Bindung ist dabei zwischen den Metallionen unterschiedlich stark. In den durchgeführten Versuchen übte Aspartam auf das Metallion Eisen eine sehr starke Anziehungskraft aus. Im menschlichen Körper kann Eisenmangel lebenswichtige Funktionen wie den Sauerstofftransport stören. Bereits 2 mg Aspartam hemmten die Eisenaufnahme und den Transport deutlich. Es konnten ebenfalls mäßige Anziehungskräfte auf Zink und Calcium festgestellt werden. Ein Mangel beider Metallionen kann vielfältige und weitreichende Auswirkungen auf den Organismus haben. Calciummangel gilt als eine Ursache für Rachitis bei Kindern und Osteoporose bei Erwachsenen. Zinkmangel führt zur Fehlregulation vieler Immunprozesse. Die geringste Anziehungskraft zeigte Aspartam auf Natriumionen. (445)

Leider liegen zu diesen Wirkungen von Aspartam noch keine weiteren Untersuchungen am Menschen vor. Die komplexbildenden Eigenschaften mit Metallionen wurden jedoch eindeutig bestätigt. Es kann davon ausgegangen werden, dass regelmäßiger Konsum größerer Mengen Aspartam-haltiger Lebensmittel negative Auswirkungen auf den Nährstoffhaushalt hat. Diese Wirkung ist vor allem für Kinder und Personen mit bereits bestehenden Stoffwechselerkrankungen und einer nährstoffarmen Ernährungsweise als sehr problematisch anzusehen. Die hierdurch bereits reduzierte Bereitstellung von Nährstoffen für den Körper könnte durch den Konsum von Aspartam noch weiter gemindert werden.

Für eine Übersicht aller Süßungsmittel siehe Kapitel 16.