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Does the Edible Sweetener Aspartame Stimulate Plant Growth?

식용 감미료인 아스파탐은 식물의 성장을 촉진하는가?

  • 김동균 (신라대학교 반려동물학과)
  • Received : 2023.03.28
  • Accepted : 2023.05.03
  • Published : 2023.05.31

Abstract

The edible sweetener aspartame is formed from the synthesis of asparagine, one of the amino acids, and phenylalanine. It is a protein ingredient that produces sweetness 200 times higher than sucrose, and is used as a diet product because it is a substance that can replace sugar. Although the effects on animals and humans have been well studied, no studies have been conducted on plant metabolism. In this study, the effect of aspartame metabolism was tested using germinated onion, bean sprouts, and Kalanchoe. The three types of plants with germinated roots showed rapid growth in the early stage of treatment with 1mM aspartame, and showed a nutrient supply effect due to the effect of amino acids, which are constituents. However, when treated for 4 weeks, symptoms similar to lateral roots appear in the form of lignification in onions, the effect of quickly withering is seen in bean sprouts, and senescence of roots appears in 12-week-old Kalanchoe. All of them show accelerated aging after the growth phase. This shows that, among the two amino acids, asparagine is related to auxin generation that induces rapid growth, and it is thought to be the result of lignification due to the effect of phenylalanine.

식용 감미료 아스파탐은 아미노산 중 하나인 아스파라긴과 페닐알라닌의 합성으로 형성된 것이다. 자당보다 200배 높은 단맛을 내는 단백질 성분으로 당 대체할 수 있는 물질이기에 다이어트 제품으로 사용된다. 동물과 인체에 끼치는 영향에 관한 연구는 잘 되어있지만, 식물 대사에 관한 연구는 된 적이 없다. 본 연구에서 발아된 양파, 콩나물, 칼란코에를 재료로 아스파탐 물질대사 영향을 실험하였다. 발아된 뿌리를 가진 3종류 식물은 1mM 아스파탐을 처리한 초기에는 급속히 성장하는 효과를 나타내어 구성 성분인 아미노산 영향으로 영양분 공급 효과를 보인다. 하지만 4주 동안 처리될 때 측근과 유사한 돌기 증상이 양파에서 목질화된 형태로 나타나고, 빨리 시들은 효과가 콩나물에서 보이며, 뿌리의 노화현상이 12주 된 칼란코에에서 나타난다, 모두 성장 단계를 지나서는 노화 촉진 현상을 보인다. 이것은 구성 성분인 두 종류 아미노산 중에 아스파라긴은 급성장을 유도하는 옥신 발생과 관계가 있다고 보여 주고, 페닐알라닌 효과로 목질화 현상이 나타나는 결과로 생각하여진다.

Keywords

References

  1. K. Czarnecka, A. Pilarz, A. Rogut, P. Maj, J. Szyma 'nska, L. Olejnik and P. Szyma 'nski, Aspartame-True or False? Narrative Review of Safety Analysis of General Use in Products. Nutrients 13, 1957.2021
  2. S. Y. Ahmad, J. K. Friel and D. S. Mackay Effect of sucralose and aspartame on glucose metabolism and gut hormones. Nutr Rev. 1;78(9):725-746. 2020 Sep doi: 10.1093/nutrit/nuz099. PMID: 32065635.
  3. A. K. Choudhary and Y. Y. Lee Neurophysiological symptoms and aspartame: What is the connection? Nutr Neurosci. 21(5):306-316.2018 Jun doi: 10.1080/1028415X.2017.1288340. Epub 2017 Feb 15. PMID: 28198207.
  4. O. O. Aluko, C.. Li, Q. Wang and H. Liu, Sucrose Utilization forImproved Crop Yields: A Review Article. Int. J. Mol. Sci. 22, 4704. 2021 https://doi.org/10.3390/ijms22094704
  5. J. Park, J. S. Kim and D. Kim The change of somatic cell embryogenesis in Kalanchoe pinnata because of agar concentration in stimulating root stress. J Plant Biotechnol 44:320-324, 2017. https://doi.org/10.5010/JPB.2017.44.3.320
  6. D. Kim Hormonal Study to Induce Direct Organ Differentiation of Kalanchoe pinnata by Tissue Culture. The Journal of the Convergence on Culture Technology, Vol.7(4), pp.721-726, 2021
  7. M. Han, C. Zhang, P. Suglo, S. Sun, M. Wang and T. Su L-Aspartate: An Essential Metabolite for Plant Growth and Stress Acclimation. Molecules 26, 1887. 2021, https://doi.org/10.3390/molecules26071887
  8. M. B. Pascual, J. El-Azaz, F. N. de la Torre, R. A. Canas, C. Avila and F. M. Canovas Biosynthesis and Metabolic Fate of Phenylalanine in Conifers. Front. Plant Sci. 7:1030. 2016 doi: 10.3389/fpls.2016.01030
  9. E. A. Vidal, V. Araus, C. Lu, G. Parry, P. J. Green, G. M. Coruzzi and R. A. Gutierrez Nitrate-responsive miR393/AFB3 regulatory module controls root system architecture in Arabidopsis thaliana. Proc Natl Acad Sci USA 107: 4477-4482. 2010  https://doi.org/10.1073/pnas.0909571107
  10. P. M. Pelissier, H. Motte and T. Beeckman Lateral root formation and nutrients: nitrogen in the spotlight. Plant Physiol. 187(3):1104-1116. 2021 Nov doi: 10.1093/plphys/kiab145. PMID: 33768243; PMCID: PMC8566224.
  11. H. M. P. Garceˆs, E. M. Connie , B. Champagne, T. Townsley, S. Park, R. Malho, M. C. Pedroso, J. J. Harada and N. R. Sinha Evolution of asexual reproduction in leaves of the genus Kalanchoe. PNAS. 104: 15578-15583, 2007. https://doi.org/10.1073/pnas.0704105104