Tổng quan về chất tạo vị ngọt trong thực phẩm​

A- CÁC CHẤT TẠO NGỌT DINH DƯỠNG Chất tạo ngọt dinh dưỡng là những chất được hấp thụ gần như hoàn toàn trong cơ thể, các chất này bị oxy hóa tạo ra năng lượng cho các quá trình chuyển hóa

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÀI BÁO CÁO

CÁC CHẤT TẠO NGỌT

Mục lục Trang

Giới thiệu chung -2

A – Các chất tạo ngọt dinh dưỡng -3

I – Glucose -3

II – Galactose -4

III – Saccharose -5

IV – Maltose -6

V – Lactose -7

B – Các chất tạo ngọt kém dinh dưỡng -8

I – Sorbitol -8

II – Mannitol -9

III – Xylitol -10

IV – Fructose -11

V – Mannose -12

C – Các chất tạo ngọt không dinh dưỡng -14

I – Saccharin -14

II – Aspartame -16

III – Sucralose -18

IV – Cyclamate -19

V – Neotame -20

VI – Acesulfam potassium -21

VII – Alitame -22

Quy định ở Việt Nam về các chất tạo ngọt không dinh dưỡng -22

D – Chất tạo vị lợ -23

I – Sự ra đời của bột ngọt -23

II – Bột ngọt là gì? -23

III – Bột ngọt được sản xuất như thế nào? -26

IV – Trong thực phẩm nên cho bao nhiêu bột ngọt sẽ đạt hiệu quả tốt? -26

Lời kết -29 Tài liệu tham khảo -30

Giới thiệu chung

Vị ngọt là một trong năm vị cơ bản (ngọt, chua, mặn, đắng và lợ), cũng là loại vị đem lại cảm giác dễ chịu Ngoài những loại thực phẩm tự nhiên ngọt sẵn như các loại trái cây, thì ngày nay con người đã sản xuất ra rất nhiều các loại chất tạo ngọt, đóng vai trò là chất phụ gia làm tăng giá trị cảm quan cho thực phẩm

Trong tự nhiên có hàng trăm hợp chất có vị ngọt, đa phần là hợp chất hữu

cơ, nhưng có rất ít trong số đó được cho phép sử dụng trong thực phẩm Thậm chí có những chất ngọt nhưng rất độc như chloroform, nitrobenzene, chì acetate (CH3COO)2Pb…

Các chất tạo ngọt thường được gọi là đường Tuy nhiên không phải tất cả đều là hợp chất carbonhydrate, mà trong đó còn có cả các chất có nguồn gốc từ acid amine

Dựa vào giá trị dinh dưỡng người ta chia chất tạo ngọt ra làm 3 loại: chất tạo ngọt dinh dưỡng, chất tạo ngọt kém dinh dưỡng và chất tạo ngọt không dinh dưỡng Cả 3 loại này sẽ lần lượt được giới thiệu sau đây

A- CÁC CHẤT TẠO NGỌT DINH DƯỠNG

Chất tạo ngọt dinh dưỡng là những chất được hấp thụ gần như hoàn toàn trong cơ thể, các chất này bị oxy hóa tạo ra năng lượng cho các quá trình chuyển hóa và hoạt động của con người Nhóm các chất tạo ngọt dinh dưỡng gồm có glucose, galactose, saccharose, maltose, lactose…

I Glucose

1.Nguồn gốc:

Glucose là loại đường tiêu biểu nhất Trong tự nhiên được tìm thấy ở dạng tự

do có trong các loại hoa quả, đặc biệt có nhiều trong nho chín nên còn được gọi là đường nho Glucose phổ biến ở cả động vật và thực vật, là thành phần của nhiều oligo và polysaccharide quan trọng như: maltose, saccharose, tinh bột và cellulose

2.Công thức hóa học

CTPT: C6H12O6

CTCT: dạng mạch hở hoặc mạch vòng

C6H12O6 + O2 CO2 + H2O + năng lượng Dưới tác dụng của các enzyme, đường glucose dễ bị phân tích thành các sản phẩm khác như rượu etylic, acid lactic, acid butyric, acid limonic.

Trong công nghiệp glucose được điều chế bằng cách thủy phân các polysaccharide trong thiên nhiên như tinh bột, saccharose, cellulose dưới tác dụng của acid vô cơ hay enzyme

Glucose được hấp thu dễ dàng, nó được dùng làm thức ăn có giá trị dinh dưỡng cao Glucose còn được dùng trong y học như huyết thanh glucose được tiêm cho người bệnh khi lượng glucose trong máu không ổn định Glucose còn được dùng để tổng hợp vitaminC Đa số các động vật, trừ chuột bạch, khỉ và người, đều có khả năng tổng hơp vitamin C từ glucose

II.Galactose

OOH H

OH H

CH2OH

H

H OH OH

α–D–galactose

D–Galactose

Trong tự nhiên thường tồn tại ở dạng D – Galactose Có trong thành phần của đường sữa lactose(glucose+ galactose), trong củ cải đường và các chất nhầy, chất gôm của thực vật Galactose nóng chảy ởø 160oC, khó lên men hơn glucose và mannose Galactose chỉ bị lên men bởi các nấm men riêng biệt D – Galactose là đơn vị cấu tạo nên melibiose, agar-agar, dẫn xuất của D – Galactose là acid galacturonic là thành phần của pectin Trong mô thần kinh, galactose tồn tại dưới dạng phức chất cerebroside

Galactose cũng được tổng hợp từ cơ thể, là thành phần của glycolipid và glycoprotein Trong 1 số mô nó có chứa năng lượng dinh dưỡng nên được xem là 1 chất ngọt dinh dưỡng Galactose kém ngọt hơn glucose và không tan trong nước Galactose cùng với glucose là thành phần của disaccharide lactose Sự thuỷ phân lactose để tạo glucose và galactose được xúc tác bởi enzym β - Galactosidase

Trong 2 cuộc nghiên cứu gần đây đã đưa ra giả thuyết có thể có sự liên hệ giữa galactose và bệnh ung thư buồng trứng, nhưng những nghiên cứu khác đã thất bại trong việc đưa ra những bằng chứng cho sự liên hệ này

• Ảnh hưởng của các dẫn xuất galactose: sự thiếu hụt galactokinase

gây ra bệnh đục thuỷ tinh thể Nếu có 1 chế độ ăn uống galactose tự do kịp thời thì bệnh đục thuỷ tinh thể sẽ bị đẩy lùi mà không có biến chứng nào có thể xảy ra Sự thiếu hụt UDP galactose 4 - epimera rất hiếm , nó gây ra tật điếc

III.Saccharose

1.Trạng thái tự nhiên

Saccharose rất phổ biến trong tự nhiên, có nhiều trong mía, củ cải đường (dùng để sản xuất đường) và một số thực vật khác nên saccharose còn được gọi là đường mía Trong củ cải đường và mía có chứa 20 – 25% đường saccharose

Trong đời sống saccharose có những tên gọi khác nhau:

những cục lớn

v.v…

2.Cấu tạo hóa học

Saccharose do m t phân tử ộ α- D- Glucopiranoside (1→2) β- D- Frucofuranoside α - Glucose dở ạng piranose liên kết với một phân tử ở dạng furanose bằng liên kết glucoside xảy ra ở C1 của gốc α - Glucose và C2 của gốc β

- Fructose , loại đi một phân tử H2O Do vậy saccharose còn được gọi là ( có độ quay cực bằng +66.50)

CH2OH

C O

H

H OH

OH C H

CH2OH 4

6 5

3

2

1

2 1

5 6

3.Tính chất – Ứng dụng

Saccharose (còn gọi là sucrose) là tinh thể không màu, không mùi, có vị ngọt, tan nhiều trong nước, nhất là nước nóng, nóng chảy ở 1850C, tỷ trọng: 1.5879g/cm3

Ở nhiệt độ cao, với xúc tác là enzyme invertase hoặc HCl, saccharose bị thủy phân tạo thành đường nghịch đảo Phản ứng nghịch đảo đường như sau:

C12H22O11 + H2O  E.invertase ;HCl ;T o→ C6H12O6 + C6H12O6

Saccharose Glucose Fructose(+66.50) (+52.50) (-92.40)Như vậy phản ứng đã làm thay đổi góc quay cực từ phải sang trái nên gọi là đường nghịch đảo Lợi ích của phản ứng này là tăng lượng chất khô 5,26%, tăng vị ngọt, tăng độ hòa tan của đường, tránh hiện tượng kết tinh lại nhờ tính hòa tan cao của fructose và tính khó kết tinh của glucose Tính hòa tan của đường chung không những có thể được tăng lên nhờ thêm đường nghịch đảo mà cả khi thêm glucose hay siro glucose Điều đó còn cho phép điều chỉnh độ nhớt của các dung dịch đường Khi làm lạnh các dung dịch đường bão hòa saccharose(thu được ở nhiệt độ

cao) sẽ tạo nên các dung dịch quá bão hòa của saccharose Vận tốc kết tinh từ saccharose của các dung dịch này cũng như kích thước các tinh thể tạo thành có thể giảm đáng kể nhờ thêm vào dung dịch glucose, đừơng nghịch đảo, siro glucose Tính chất này được úng dụng trong kỹ nghệ mứt kẹo để tạo nên các sản phẩm trong đó có saccharose dù ở nồng độ rất cao nhưng vẫn không kết tinh.

H OH

H OH

OH

H 1

Maltose là disaccharide chứa 2 gốc α – glucopyranose liên kết với nhau nhờ nhóm OH ở vị trí C1 và C4 Do còn một nhóm OH glucoside nên maltose có tính khử bằng một nửa của glucose Maltose còn được gọi là α - D – Glucopyranoside (1 → 4 ) D – Glucopyranose

Maltose có nhiều trong thóc nảy mầm và trong malt đại mạch, mạch nha nên còn được gọi là đường nha Thủy phân maltose bằng acid hoặc enzyme maltase thu được 2 phân tử α – D – glucose

Maltose được sản xuất bằng cách thủy phân tinh bột bằng enzyme β – amylase, có thể thu được ở giai đoạn đầu của quá trình lên men rượu tinh bột

Maltose được ứng dụng trong công nghệ bánh kẹo tạo vị ngọt thanh, tránh hiện tượng tái kết tinh đường, tạo cấu trúc mềm dẻo cho kẹo

H OH

H OH

OH

H O

của nó bằng ½ của glucose Lactose còn được gọi là β – D –

galactopyranoside (1 -> 4) D – glucopyranose

Lactose có mặt trong tất cả các loại sữa nên còn được gọi là đường 8%) Cơ thể hấp thu lactose nhờ enzyme lactase, một số cá thể không có enzyme này Độ ngọt của lactose chỉ bằng 1/6 saccharose

sữa(4-Ở nhiệt độ thường, lactose hòa tan trong nước ít hơn saccharose 10 lần Nhưng ở 1000C thì độ tan của nó xấp xỉ saccharose Lactose kết tinh chậm, tinh thể cứng và có nhiều dạng tinh thể Vitamine B2 có thể ức chế sự kết tinh lactose

B – CÁC CHẤT TẠO NGỌT KÉM DINH DƯỠNG

Bên cạnh các chất tạo ngọt thông dụng như đường saccharose, glucose, fructose,… Một số hợp chất khác cũng có tác dụng tạo vị ngọt như sorbitol, mannitol, xylitol,… Đây là những loại đường kém dinh dưỡng, được ứng dụng trong các sản phẩm thực phẩm dùng cho người ăn kiêng, chewing gum không gây sâu răng…

Sorbitol, mannitol, xylitol là các loại đường alcohol, không chứa nhóm aldehyde, thay vào đó là nhóm – CH2OH

Sorbitol và mannitol là đồng phân của nhau, CTPT: C6H12O6 Xylitol là 1 loại đường alcohol 5C, CTPT:C5H12O5 Chúng có dạng bột trắng, không mùi và có vị ngọt

I Sorbitol

Sorbitol được xem là glucitol, trong đó nhóm aldehyde ( - CHO ) của glucose được thay thế bằng nhóm – CH2OH

glucose sorbitol

Sự thay đổi này trong phân tử chỉ đủ làm cho sorbitol khó bị cơ thể hấp thụ và hấp thụ rất chậm, chứ không giảm mạnh độ ngọt Do đó sorbitol được xếp vào nhóm chất tạo ngọt kém dinh dưỡng

Khối lượng phân tử của sorbitol là 182,17 g/mol, nóng chảy ở 950C, sôi ở

Do những tính chất về cảm quan, dinh dưỡng như trên nên sorbitol được dùng như 1 loại đường thay thế, thường dùng trong thực phẩm ăn kiêng, kẹo ít ngọt, chewing gum không đường, nước ngọt, …

Với vai trò là nguyên liệu trong sản phẩm thực phẩm, sorbitol có 2 tác dụng: chất tạo ngọt và chất giữ ẩm

 Tạo độ ngọt bằng 60% saccharose, là đường dùng trong thực phẩm ăn kiêng bởi vì cơ thể hấp thụ sorbitol rất chậm, không làm tăng nồng độ glucose trong máu, do đó không làm tăng lượng insulin trong cơ thể Chính vì vậy mà dùng sorbitol thay đường rất hữu dụng

 Sorbitol có tác dụng giữ ẩm: được dùng trong các loại bánh ngọt, chocolate – là những chất dễ bị khô cứng Dùng sorbitol để duy trì độ mềm vừa đủ và độ tươi của sản phẩm trong quá trình bảo quản

 Sorbitol thường được sử dụng kết hợp với những nguyên liệu khác như đường, chất tạo gel, protein và dầu thực vật

Trong cơ thể, sự phân hủy hoàn toàn sorbitol cho sản phẩm là hexane, từ đó tạo năng lượng cho cơ thể theo phương trình

19 C6H14O6 13 C6H14 + 36 CO2 + 42 H2O

Do cơ thể hấp thụ sorbitol kém và chậm, sorbitol được xem là thành phần nguyên liệu kém hoạt động Nhưng với một lượng sorbitol quá cao trong cơ thể (khoảng 50g đối với người lớn) có thể gây hại cho dạ dày và ruột Quá nhiều sorbitol trong tế bào sẽ gây nguy hiểm.

III.Xylitol

Cấu tạo hóa học của Xylitol

Cấu trúc tinh thể của xylitol

Xylitol còn được gọi là đường gỗ hay đường bulô CTPT: C5H12O5, Khối lượng phân tử: 152,15 g/mol Nó có dạng, vị và gây cảm giác hoàn toàn giống với đường

Xylitol tồn tại ở nhiều dạng Ở dạng tinh thể, nó có thể thay thế cho đường trong quá trình chế biến các món ăn, làm bánh… Xylitol còn là thành phần của chewing gum, bạc hà, nước nhỏ mũi…

Xylitol là chất tạo ngọt tự nhiên, không những an toàn, không gây hiệu quả xấu mà còn rất tốt cho răng, giúp ổn định insulin và nồng độ hormone trong máu

• Xylitol được tìm ra như thế nào?

Trong suốt thế chiến thứ II, đất nước Phần Lan đã trải qua sự thiếu hụt đường trầm trọng, lại không sản xuất đường nội địa Những nhà khoa học Phần Lan đã tìm ra giải pháp: dùng xylitol làm đường thay thế

Xylitol có trong vỏ cây bulô, chứa lượng calories thấp Trên thực tế xylitol đã được giới khoa học biết đến trước đó, và được sản xuất lần đầu tiên năm 1891 bởi một nhà hóa học Đức

• Xylitol được các nhà sản xuất thực phẩm giới thiệu trên sản phẩm như thế nào?

Ngày nay xylitol được sử dụng rất rộng rãi trong các sản phẩm bánh, kẹo, chewing gum không đường… Trên nhãn hiệu sản phẩm, xylitol được giới thiệu là

“Hidrat Carbon ” hay rõ hơn là “polyol”

Xylitol là 1 chất tạo ngọt phổ biến dùng trong thực đơn dành cho người ăn kiêng Bởi vì xylitol được cơ thể hấp thụ rất chậm và tạo ra năng lượng kém : 1g xylitol cung cấp 2,4 calories

Trên 25 năm được thử nghiệm rộng rãi trong nhiều điều kiện, sorbitol được chứng nhận là chất tạo ngọt tốt cho răng, làm giảm tỉ lệ sâu răng.

IV.Fructose

Fructose hay levulose là 1 loại đường đơn ( monosaccharide) được tìm thấy trong nhiều loại thực phẩm, và là 1 trong 3 loại đường máu quan trọng nhất cùng với glucose và galactose

Mật ong, trái cây, dưa gang, khoai lang, hành… chứa fructose, thường là kết hợp với saccharose hay glucose

Fructose còn là sản phẩm của phản ứng nghịch đảo đường nhờ enzyme invertase dưới tác dụng của nhiệt độ

Saccharose glucose + fructose

Fructose được khuyên dùng cho những bệnh nhân tiểu đường và những người bị giảm đường huyết Đó là do fructose chứa lượng ít glycemic hơn so với glucose

Cấu trúc của fructose:

Fructose ngọt hơn glucose, nó gồm các đồng phân sau:

alpha-D-Fructose beta-D-Fructose

alpha-L-Fructose beta-L-Fructose

Fructose thường được dùng thay thế cho saccharose trong quá trình sản xuất Bởi vì fructose thường rẻ hơn saccharose, bên cạnh đó, nó không gây hậu quả xấu trong vấn đề tăng lượng glucose trong máu

Fructose khi được cơ thể hấp thụ sẽ tạo ra lượng calories tương đương với các loại monosaccharide khác: 4 calories (17kJ/g) Tuy nhiên do độ ngọt của fructose rất cao nên trong quá trình sản xuất, chỉ cần sử dụng lượng rất nhỏ fructose cũng đủ tạo độ ngọt mong muốn cho sản phẩm

Vì nguyên nhân như vậy nên fructose được xếp vào nhóm các loại đường kém dinh dưỡng.

V.Mannose

CTPT: C6H12O6

CTCT:

Nhiệt độ nóng chảy: 132 0C

D – mannose có trong vỏ cam, trong một số loại rong biển và nấm Mannose có trong thành phần của nhiều loại polysaccharide khác nhau như hemicellulose, chất nhầy Khi thủy phân các polysaccharide này sẽ thu được mannose Ngoài ra khi oxy hóa mannitol cũng có thể thu được mannose Mannose dễ dàng bị lên men bởi nấm men

Cơ thể hấp thu mannose chậm hơn hấp thu glucose 8 lần Do đó mannose được xếp vào nhóm chất tạo ngọt kém dinh dưỡng Khi bị hấp thu, mannose không

bị chuyển hóa thành glycogen, cũng không được dự trữ ở gan, mà đi thẳng vào máu Mannose sẽ được lọc hoàn toàn bởi thận và chuyển xuống bọng đái

C – CHẤT TẠO NGỌT KHÔNG DINH DƯỠNG (CHẤT TẠO NGỌT NHÂN TẠO - ARTIFICIAL SWEETENERS)

Ngày nay, công nghiệp thực phẩm phát triển mạnh mẽ, các loại đường ăn có nguồn gốc tự nhiên đang dần được thay thế bởi các loại chất tạo ngọt nhân tạo trong hầu hết các sản phẩm thương mại có đường Hầu hết các loại chất tạo ngọt này ngọt hơn đường saccharose rất nhiều lần, nhưng cung cấp rất ít năng lượng, nghĩa là không có giá trị về mặt dinh dưỡng, thậm chí có một số loại hiện vẫn còn gây ra nhiều tranh cãi về ảnh hưởng của chúng đối với sức khỏe con người

Một điều thú vị là đa số các chất tạo ngọt này được tìm ra hết sức tình cờ trong phòng thí nghiệm

Các chất này có ý nghĩa về mặt kinh tế, vì chi phí sản xuất rẻ, cộng với độ ngọt hơn hẳn đường ăn hàng ngày

Về mặt y học, các chất này được sử dụng cho bệnh nhân mắc bệnh tiểu đường, vì lý do là chúng tạo ra giá trị về mặt cảm quan, đó là vị ngọt mong muốn, nhưng lại không cung cấp năng lượng, nghĩa là không làm tăng hàm lượng đường trong máu.

Phần lớn chất tạo ngọt nhân tạo được cho phép sử dụng trong thực phẩm ở nhiều nước trên thế giới, phổ biến nhất là các loại sau: saccharin, aspartame, sucralose, neotame, acesulfame potassium, alitame…

I Saccharin

1.Nguồn gốc

Saccharin là chất tạo ngọt nhân tạo đầu tiên, được Remsen và Fahlberg tìm

ra năm 1879 Trong phòng thí nghiệm,saccharin được điều chế từ một dẫn xuất của toluen, đó là o-chlorotoluen

2.Công thức hóa học

CTPT: C7H4NaO3S.2H2O

CTCT:

Saccharin ít tan trong nước, do đó người ta thường

sử dụng muối Natri hoặc Canxi của nó làm chất tạo ngọt

trong thực phẩm Muối Canxi thường được sử dụng trong

trường hợp cần hạn chế sự hấp thu Na Cả 2 loại muối

này đều tan rất tốt trong nước, độ tan của chúng ở nhiệt

độ phòng là 0.67 mg / ml H2O

Muối natri của saccharin

3 Tính chất – Ứng dụng

Saccharin tan hoàn toàn trong nước và ethanol, ngọt hơn đường saccharose

300 lần, nhưng đồng thời kèm theo đó là dư vị đắng, nhất là với một lượng lớn