Tiểu luận môn hóa sinh thực phẩm chất tạo ngọt tổng hợp

Không bền khi bị đun nóng Ở trạng thái dung dịch acid, Saccharine không tan trong nước Có độ ngọt gấp 500 lần Saccharose Không phản ứng hóa học với các chất khác có trong thành phần thực

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ

MINH KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BỘ MÔN HÓA SINH THỰC PHẨM

BÁI TẬP MÔN HÓA SINH THỰC PHẨM

CHẤT TẠO NGỌT TỔNG HỢP

GVHD: Nguyễn Thị Trang

NHÓM 16: VƯƠNG DŨNG TUẤN 14057071

NGUYỄN NGỌC THÙY DUNG 14076031

DƯƠNG NHẬT HOÀNG 14114241

NGUYỄN THỊ TUYẾT NHUNG 14071961

I) CHẤT TẠO VỊ NGỌT TỔNG HỢP

Định nghĩa: Chất tạo ngọt được sản xuất bằng phương pháp tổng hợp hóa học

và không có trong tự nhiên như sucralose, aspartame, acesulfame-K, cyclamates,

……

1 Saccharine

Công thức hóa học: C7H5NO3S (Benzoic Sulfinide)

Hình 1.1: Saccharine

Sơ nét về lịch sử:

Năm 1878: nhà hóa học Constantin Fahlberg thuộc trường đại học Johns Hopkins là người đầu tiên điều chế được Saccharine

Tại Mỹ:

Năm 1911: Kết luận thanh tra thực phẩm 135 cho rằng: Những thực phẩm có chứa Saccharine bị lẫn tạp chất

Năm 1912: Kết luận thanh tra thực phẩm 142 lại cho rằng: Saccharine không độc hại

Năm 1948 đến năm 1949: Cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm chứng minh Saccharine có hại đối với sức khỏe con người

Năm 1972 -1977: Saccharine bị cấm sử dụng nhưng lệnh cấm trên gặp phải sự phản đối kịch liệt, đặc biệt là những bệnh nhân mắc bệnh tiểu đường

Năm 1991: Dỡ bỏ lệnh cấm Saccharine

Năm 2000: Saccharine được loại trừ ra khỏi danh sách những chất gây ung thư đã biết

Tính chất:

Là một acid có pKa xấp xỉ bằng 2

Không bền khi bị đun nóng

Ở trạng thái dung dịch acid, Saccharine không tan trong nước

Có độ ngọt gấp 500 lần Saccharose

Không phản ứng hóa học với các chất khác có trong thành phần thực phẩm

Sản xuất

Hiện nay có hai phương pháp sản xuất Saccharine

 Phương pháp Remsen và Fahlbery sử dụng toluen

Hình 1.2: Phương pháp Remsen và Fahlbery

 Phương pháp Maumee, sử dụng methyl anthranilate

Hình 1.3: Phương pháp Maumee

Ứng dụng:

Saccharine thường được dùng chung với Aspatame trong nước giải khát dành cho những người ăn kiêng

Saccharine được xem như một phát hiện quan trọng, đặc biệt đối với những bệnh nhân tiểu đường Saccharine đi trực tiếp qua hệ tiêu hóa mà không bị tiêu hóa Mặc dù Saccharine không mang năng lượng, nhưng Saccharine lại có thể gây ra sự giải phóng Insulin ở người và chuột

Saccharine được dùng như một chất tạo ngọt nhân tạo ở dạng muối Natri Muối Calci đôi lúc cũng được sử dụng, đặc biệt là dành cho những người hạn chế hấp thụ Natri

Cả hai loại muối này đều có độ tan trong nước cao: 0.67g/ml H2O ở nhiệt độ phòng

2 Cyclamate

Hình 2.1: Sodium Cyclamate

Cyclamate là một chất tạo vị ngọt phổ biến, thường được sử dụng dưới dạng sodium hoặc calcium Cyclamate Chúng là muối của Ca hoặc Na của cyclohexane sulfamic acid Sodium Cyclamate được tổng hợp lần đầu tiên nân 1937 và bắt đầu được sản xuất thương

mại tại Mỹ năm 1950 Ngày nay, Cyclamate được sản xuất từ cyclohexamine bằng phương pháp sulfonate hóa, sau đó trung hòa sản phẩm với hydroxyde

Sodium Cyclamate ở dạng tinh thể có màu trắng, không mùi, tan tốt trong nước, có thể đến 210g / 1 lít nước Các tính chất của sodium cyclamate rất ổn định trong khoàng

pH rộng (2.0-8.0) Sodium cyclamate cũng rất bên nhiệt, nó có thể chịu nhiệt độ cao lên đến 500 mà vẫn không bị biến tính

Sodium Cyclamate có vị ngọt tương tự như Saccharine nhưng không kém vị hậu đắng Khi sử dụng đồng thời Cyclamate và Saccharine, Cyclamate có tác dụng tương hỗ

là tăng thêm vị ngọt cho sản phẩm

3 Acesulfame K

Công thức hóa học: C4H4KNO4S

Khối lượng nguyên tử: 201.24

Acesulfame K (hay Ace K) trên thị trường được biết đến với tên Sunett hay Sweet One Tại châu Âu, Acesulfame K còn được biểu thị bởi số E (mã các chất phụ gia): E950

Hình 3.1: Acesulfame K

Lịch sử phát hiện

Năm 1967: Được nhà hóa học người Đức Karl Clauss tình cờ phát hiện

Tính chất

Tồn tại ở dạng tinh thể bột màu trắng

Có độ ngọt bằng với độ ngọt của Aspatame, bằng một nửa so với Saccharine, bằng một phần tư so với Sucralose và có độ ngọt cao gấp 180 – 200 lần so với Saccharose

Có vị hơi đắng, đặc biệt là khi ở liều lượng cao

Thường được trộn lẫn với những chất tạo ngọt khác (thường là Sucralose hay Aspartame) Những hỗn hợp trên sẽ có vị ngọt cao hơn từng thành phần tạo ra chúng Không giống như Aspartame, Ace K bền nhiệt và thậm chí trong cả điều kiện acid hay base

Ứng dụng

Do tính chất bền nhiệt, Ace K được dùng trong các sản phẩm nướng, hoặc trong những sản phẩm cần thời hạn sử dụng lâu

Trong các sản phẩm thức uống có ga, Ace K hầu như được dùng dưới dạng hỗn hợp với những chất tạo ngọt khác, như Aspartame hay Sacralose

Ace K còn được dùng trong những sản phẩm dược phẩm, đặc biệt là trong những loại thuốc uống hoặc nhai Nguyên nhân: Trong những loại thuốc này, Ace K có thể khiến những thành phần công hiệu trở nên dễ hấp thu hơn

Kích thích sự bài tiết Isulin ở chuột

4 Aspartame

Công thức hóa học: C14H24N2O5

Aspartame trên thị trường còn được biết đến với tên Equal, Nutra Sweet gat

Cangerel

Tại châu Âu, Aspartame còn được biểu thị bởi số E (mã các chất phụ gia) là E951

Hình 4.1: Aspartame

Lịch sử phát hiện

Năm 1965: Nhà hóa học người Mỹ James M Schlatter phát hiện ra

Năm 1974: Được chấp nhận tại thị trường Mỹ bởi cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm

Năm 1980: Tổ chức JECFA (Joint FAO/WHO Committee of Experts on Food Additives) khuyến cáo lượng Aspartame có thể hấp thu trong một ngày (ADI – Acceptale Daily Intake) là 40mg/kg trọng lượng cơ thể

Năm 1996: Trong một bài báo, J.W.Olney đã đưa ra giả thuyết về một mối liên hệ giữa việc hấp thu Aspartame và sự gia tăng tỉ lệ mắc phải bệnh u não tại Mỹ Những cuộc tranh cãi, những cuộc nghiên cứu đã diễn ra Và tất cả đều cho rằng Aspartame là nguyên nhân cho những ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của người tiêu dùng Một số ảnh hưởng xấu

đó thậm chí rất nguy hiểm, như bệnh u não, xơ cứng đa bào, lên cơn động kinh, biến chứng ở những người bị bệnh tiểu đường…

Từ năm 1990: Nhiều bài báo cáo đã được công bố, đưa đến sự ước lượng liều lượng

Aspartame có thể hấp thụ tại những quốc gia châu Âu (Bär and Biermann, 1992;

Butchko and Stargel, 2001; Garnier-Sagne et al., 2001; Hinson and Nicol, 1992; Leclercq et al., 1999; MAFF, 1990 and 1995; Renwick, 1990; Salminen and Penttilä, 1999)

Bảng số liệu dưới đây thể hiện những số liệu ước đoán về lượng tiêu thụ Aspartame mức trung bình và mức cao nhất có thể của nhiều nhóm độ tuổi khác nhau và những bệnh nhân tiểu đường Rõ ràng, với những con số thể lượng tiêu thụ Aspartame ở mức cao nhất, cả trẻ em và người lớn đều không thể đạt đến con số 40mg mà ADI đã khuyến cáo trước đó

Bảng I: Ước lượng về lượng Aspatame cho những nhóm tuổi khác nhau

Lượng Aspatame tiêu thụ trung bình mg/kg/ngày

Lượng Aspatame tiêu thụ cao nhất mg/kg/ngày

Nguồn

Penttilä, 1999

2001 Bệnh nhân

tiểu đường

2 – 20 tuổi

2001 Bệnh nhân

tiểu đường

2 - 65 tuổi

Tính chất

Có độ ngọt gấp 200 lần nhưng không mang nhiều năng lượng như đường thông thường

Mặc dù Aspartame mang năng lượng vào khoảng 4 kilocalories (hay 17 kilojoules) như những loại peptide khác, nhưng lượng Aspartame cần thiết để tạo vị ngọt rất nhỏ Vì thế lượng calories do Aspartame cung cấp không đáng kể Điều này khiến Aspartame trở thành một chất tạo ngọt quen thuộc đối với những ai cần tránh hấp thu calories trong đường

Vị của Aspartame không giống đường thông thường Khi hấp thụ Aspartame, ban đầu ta chưa cảm nhận ngay được vị ngọt của nó Nhưng Aspartame lại có độ ngọt lâu tan trong miệng hơn đường

Cũng như những peptide khác, Aspartame có thể bị phá vỡ thành những amino acid thành phần dưới những điều kiện nhiệt độ cao hay tại pH cao Do đó Asartame không được dùng trong các sản phẩm nướng hay cần thời hạn sử dụng lâu dài

Độ bền của Aspartame phụ thuộc vào pH, nhiệt độ, thời gian và hoạt độ nước

Aspartame rất bền trong những sản phẩm đông lạnh (Dziezak, 1986; Bell et al., 1991;

Tsoubeli et al., 1991; Homler, 1984; Graves et al., 1987; Huang et al., 1987; Neiderauer, 1998)

Độ bền của Aspartame khi hòa tan trong nước chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ Tại nhiệt

độ phòng, Aspartame bền tại các giá trị pH trong khoảng từ 3.4 đến 5 và bền nhất tại pH 4.3 Tại đây, chu kỳ bán rã của Aspartame khoảng 300 ngày Tại pH 7, chu kỳ bán rã của Aspartame chỉ khoảng vài ngày Hầu hết các thức uống giải khát có pH trong khoảng 3

đến 5, do đó Aspartame khá bền Trong những sản phẩm cần thời hạn sử dụng lâu, đôi khi Aspartame được trộn chung với những chất tạo ngọt khác bền hơn, như Saccharine Trong dung dịch, khi được cất giữ trong khoảng nhiệt độ từ 30o đến 80oC, Aspartame dần bị biến đổi thành diketopiperazine (Pattanaargson et al., 2000) Do đó,

Aspartame không được sử dụng trong cái sản phẩm bị đun nóng tại nhiệt độ cao Tại pH nhỏ hơn 3.4, liên kết peptide bị phá vỡ và tại pH lớn hơn 5, phản ứng đóng vòng xảy ra tạo thành diketopiperazine Trong cả 2 trường hợp, sự chuyển hóa đều dẫn đến sự đánh mất vị ngọt

Aspartame đạt độ tan lớn nhất tại pH 2.2 (20 mg/ml tại 25oC) và độ tan thấp nhất tại

pH 5.2 (pHi) (13.5 mg/ml tại 25oC)

Trong những thức uống có dạng bột, nhóm Amine trong Aspartame có thể xảy ra phản ứng Maillard với nhóm aldehyde có trong các hợp chất thơm

Ứng dụng

Aspartame là thành phần của hơn 6000 loại thực phẩm và thức uống, như thức uống dành cho người ăn kiêng, nước giải khát, thức ăn nhanh, ngũ cốc, kẹo cao su không đường, nước ép, trà, cà phê pha sẵn, yogurt…

Là sự thay thế đường thông thường chính dành cho những bệnh nhân mắc bệnh tiểu đường

Tuy nhiên, do không bền nhiệt, Aspartame không được sử dụng trong các sản phẩm nướng Do đó, Aspartame phải chia sẻ thị phần với Sucralose (loại đường có khả năng bền nhiệt tốt)

Hình 4.2: Quá trình Aspartame biến đổi thành diketopiperazine

5 Sucralose

Công thức hóa học: C12H19Cl3O8

Khối lượng nguyên tử: 397.64g

Sucralose còn có những tên khác như TrichloroSaccharose hay E955

Hình 5.1: Sucralose

Lịch sử phát hiện:

Năm 1967: được những nhà khoa học từ Tate & Lyle, cùng làm việc với hai nhà nghiên cứu Leslie Hough và Shashikant Phadnis thuộc trường Queen Elizabeth College (nay thuộc bộ phận trường King’s College London)

Năm 1991: Được phép sử dụng Sucralose tại Canada

Năm 1993: Được phép sử dụng Sucralose tại Úc

Năm 1996: Được phép sử dụng Sucralose tại New Zealand

Năm 1998: Được phép sử dụng Sucralose tại Mỹ

Năm 2004: Được phép sử dụng Sucralose tại Châu Âu

Và đến năm 2008: Sucralose đã được sử dụng trên hơn 80 quốc gia

Tính chất

Có độ ngọt xấp xỉ 600 lần so với Saccharose, gấp 3.3 lần so với Aspartame và gấp đôi so với Saccharine

Bền nhiệt và bền trong nhiều điều kiện pH Do đó, Sucralose được sử dụng trong sản phẩm nướng và những sản phẩm cần thời hạn sử dụng lâu dài

Nhiệt độ sôi: 125oC

Độ tan: 283g/L (20oC)

Ứng dụng:

Được sử dụng trong hơn 4500 sản phẩm thực phẩm và nước uống Bên cạnh đó, Sucralose còn được tìm thấy trong những sản phẩm khác như:

- Trái cây đóng hộp

- Sốt cà chua

- Sản phẩm dành cho bệnh nhân tiểu đường

- Kẹo cao su

- Các sản phẩm nướng

- Ngũ cốc

- Salad trộn

- Hỗn hợp chocolate nóng

- Yogurt

Độ an toàn của Sucralose

 Không gây tác dụng phụ và không độc hại

 Không gây hiệu ứng ngắn hoặc dài hạn đến khả năng kiểm soát Glucose trong

máu

 Không mang năng lượng

 Không gây sâu răng

Bảng II: So sánh các loại đường

6 Siêu bột ngọt:

Siêu bột ngọt này có tên là Disodium 5’-Guanylate + Disodium 5’-Inosinate, hay còn gọi là chất I & G, là chất được kết hợp từ hai chất Disodium 5’-Guanylate và Disodium 5’-Inosinate

Hình 6.1: Siêu bột ngọt

Tính chất

Có vị ngọt như nước hầm thịt, độ ngọt gấp gần 75 lần bột ngọt thông thường

Siêu bột ngọt hoàn toàn không có giá trị dinh dưỡng mà chỉ là chất điều vị, làm tăng cảm giác ngọt

Tác động lên trung ương thần kinh vùng cảm nhận thèm ăn, kích thích thèm ăn

Ứng dụng

Trong chế biến thực phẩm, người ta cho siêu bột ngọt này vào để làm tăng vị ngọt của thịt, hay tạo ra một sản phẩm hoàn toàn không có thịt nhưng lại có vị như nước hầm thịt

Ví dụ: trong các món canh của các bếp ăn tập thể hay các quán cơm giá rẻ người ta chỉ dùng nước, muối, bột ngọt và siêu bột ngọt (có trong bột nêm) để tạo ra nước canh như nước hầm thịt Nước mắm cũng chỉ có nước, muối, hương nước mắm và siêu bột ngọt

Siêu bột ngọt còn phổ biến trong bột nêm, bột gia vị, tất cả món ăn chế biến sẵn, hay dùng ướp thịt và các món ăn khác trong các bếp ăn, nhà hàng nhằm tăng giả tạo độ ngọt của thịt

Độ an toàn

Bác sĩ K Ekelman và bác sĩ K C Raffaele, Bộ Thực phẩm và thuốc của Hoa Kỳ, cho biết các nhà khoa học về độc chất đang nghi ngờ khi hai chất Disodium 5’-Guanylate

và Disodium 5’-Inosinate kết hợp với nhau sẽ tạo ra rất nhiều độc chất mới có thể gây quái thai và gây rối loạn chuyển hóa Đồng thời các công trình nghiên cứu trên chuột đực

và chuột mang thai đã và đang tiến hành

Trong danh mục các chất phụ gia được phép sử dụng trong thực phẩm của Bộ Y tế ban hành năm 2001 không có chất này Như vậy về nguyên tắc chất này không được sử dụng trong thực phẩm và đơn vị nào muốn sử dụng đều phải xin phép Cục An toàn vệ sinh thực phẩm – Bộ Y tế Tùy vào năng lực kiểm soát an toàn chất này trong thực phẩm của đơn vị sản xuất thực phẩm mà Cục An toàn vệ sinh thực phẩm cân nhắc cho phép sử dụng hay không

Chúng ta không lạm dụng chất này vì bản chất nó không có dinh dưỡng và chúng ta

bị đánh lừa cảm giác, dẫn đến ăn uống nhiều nhưng thiếu chất, có thể suy dinh dưỡng nếu

sử dụng quá nhiều các loại thực phẩm có sử dụng chất này hằng ngày Nếu sử dụng quá nhiều chất này chắc chắn có nguy cơ tác hại về lâu dài trên các cơ quan chuyển hóa và sinh sản như các nhà khoa học Hoa Kỳ cảnh báo

Giải pháp

Mua các loại xương heo, bò, gà… vào sáng sớm để xương còn tươi, độ ngọt cao, thơm và an toàn vệ sinh

Hầm liên tục trên bếp nhiều giờ, càng lâu càng ngọt Nước cốt sau khi hầm cất vào

tủ lạnh để dùng nhiều lần