những chất tạo ngọt được sử dụng trong sản xuất bánh kẹo

Mục lục2 Chương 1:3 TÍNH CHẤT CHUNG CỦA CÁC CHẤT TẠO VỊ NGỌT3 1. Tính chất vật lý của các chất tạo ngọt6 1.1. Độ tan6 1.2. Độ nhớt6 1.3. Trạng thái kết tinh:6 1.4. Nhiệt hòa tan7 2.Tính chất hóa học8 2.1. Phản ứng Maillard8 2.2. Phản ứng Caramel9 2.3. Khả năng tiêu hóa11 Chương 2: NHỮNG CHẤT TẠO NGỌT SỬ DỤNG TRONG BÁNH KẸO13 1. Nhóm có giá trị dinh dưỡng:13 1.1. Nhóm glucid:13 1.1.1. Monosaccharide:13 1.1.1.1. Glucose:13 1.1.1.2. Fructose:15 Galactose:16 1.1.2. Disaccharide:17 1.1.2.1. Maltose:17 1.1.2.2. Lactose:19 1.2. Hỗn hợp20 1.2.1. Đường nghịch đảo:20 1.2.2 Syrup thủy phân từ tinh bột:22 1.3. Polyols23 1.3.1. Đơn giản24 1.3.1.1. Xylitol:24 1.3.1.2. Sorbitol26 1.3.1.3. Mannitol29 1.3.1.4. Maltitol30 1.3.1.5. Lactitol32 1.3.2. Phức tạp33 1.3.2.1. Glucose syrup được hydro hóa33 1.3.2.2. Isomalt33 2. Không có giá trị dinh dưỡng34 2.1. Tự nhiên:34 2.1.1 Glycyrrhizin34 2.1.2. Stevioside36 2.2.3. Thaumatin37 2.1.5 Monelin39 2.1.6. Miraculin41 2.1.7. Dihydrochalcone42 2.2. Tổng hợp:44 2.2.1 Saccharin44 2.2.2. Cyclamate45 2.2.3 Acesulfame-K:48 2.2.4. Aspartame49 2.2.5 Sucralose51 2.2.6. Dulcine52 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC DÙNG CÁC CHẤT TẠO NGỌT THAY THẾ ĐƯỜNG TRONG BÁNH KẸO53 1.1. Về màu sắc của bánh:53 1.2. Về sự giãn nở thể tích bánh53 1.3. Tính rắn chắc54 1.4. Tính cảm quan55 1.5. Kết luận57 TÀI LIỆU THAM KHẢO58

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆP THỰC PHẨM TPHCM

Đề Tài : Những chất tạo ngọt được sử dụng trong sản xuất bánh kẹo

Môn: Phụ Gia Thực Phẩm

Tp.HCM 2013

Mục lục

Mục lục 2

Chương 1: 3

TÍNH CHẤT CHUNG CỦA CÁC CHẤT TẠO VỊ NGỌT 3

1 Tính chất vật lý của các chất tạo ngọt 6

1.1 Độ tan 6

1.2 Độ nhớt 6

1.3 Trạng thái kết tinh: 6

1.4 Nhiệt hòa tan 7

2.Tính chất hóa học 8

2.1 Phản ứng Maillard 8

2.2 Phản ứng Caramel 9

2.3 Khả năng tiêu hóa 11

Chương 2: NHỮNG CHẤT TẠO NGỌT SỬ DỤNG TRONG BÁNH KẸO 13

1 Nhóm có giá trị dinh dưỡng: 13

1.1 Nhóm glucid: 13

1.1.1 Monosaccharide: 13

1.1.1.1 Glucose: 13

1.1.1.2 Fructose: 15

Galactose: 16

1.1.2 Disaccharide: 17

1.1.2.1 Maltose: 17

1.1.2.2 Lactose: 19

1.2 Hỗn hợp 20

1.2.1 Đường nghịch đảo: 20

1.2.2 Syrup thủy phân từ tinh bột: 22

1.3 Polyols 23

1.3.1 Đơn giản 24

1.3.1.1 Xylitol: 24

1.3.1.2 Sorbitol 26

1.3.1.3 Mannitol 29

1.3.1.4 Maltitol 30

1.3.1.5 Lactitol 32

1.3.2 Phức tạp 33

1.3.2.1 Glucose syrup được hydro hóa 33

1.3.2.2 Isomalt 33

2 Không có giá trị dinh dưỡng 34

2.1 Tự nhiên: 34

2.1.1 Glycyrrhizin 34

2.1.2 Stevioside 36

2.2.3 Thaumatin 37

2.1.5 Monelin 39

2.1.6 Miraculin 41

2.1.7 Dihydrochalcone 42

2.2 Tổng hợp: 44

2.2.1 Saccharin 44

2.2.2 Cyclamate 45

2.2.3 Acesulfame-K: 48

2.2.4 Aspartame 49

2.2.5 Sucralose 51

2.2.6 Dulcine 52

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC DÙNG CÁC CHẤT TẠO NGỌT THAY THẾ ĐƯỜNG TRONG BÁNH KẸO 53

1.1 Về màu sắc của bánh: 53

1.2 Về sự giãn nở thể tích bánh 53

1.3 Tính rắn chắc 54

1.4 Tính cảm quan 55

1.5 Kết luận 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

Chương 1 TÍNH CHẤT CHUNG CỦA CÁC CHẤT TẠO VỊ NGỌT

Phân loại:

- Dựa vào giá trị dinh dưỡng của chất tạo ngọt, chia thành:

+ Chất tạo ngọt có giá trị dinh dưỡng – như chất tạo ngọt có nguồn gốc tinh bột,chất tạo ngọt có nguồn gốc trái cây, mật ong, lactose và nước ngọt lấy từ nhựa câythích

+ Chất tạo ngọt không có giá trị dinh dưỡng (hoặc chất tạo ngọt phicarbohydrate)

- Chất tạo ngọt cũng có thể được phân loại dựa trên nguồn gốc:

+ Chất tạo ngọt tự nhiên (tồn tại trong tự nhiên), như carbohydrate, stevioside,thaumatin, glycyrrhizin

+ Chất tạo ngọt nhân tạo (sản xuất bằng phương pháp tổng hợp hóa học vàkhông có trong tự nhiên) như sucralose, aspartame, acesulfame-K, cyclamates,saccharin

Bảng 1.1: Tóm tắt sơ lược về những chất có khả năng tạo ngọt

Đường saccharose cường độ mạnh Chất tạo ngọt Polyols Fructose Năng lượng cung

Hình 1.1: Cây sơ đồ phân loại các chất tạo ngọt

Hỗn hợp

Đơn giản

Hỗn hợp

- Maltose

- Lactose

- Đường nghịch đảo

- Syrup thủy phân

- Saccharine

- Cyclamate

- Acesulfame

- Aspartame

- Sucralose

- Dulcine

So sánh độ ngọt của các chất tạo vị ngọt

Khi tiến hành thực nghiệm để xác định độ ngọt tương đối của các chất tạo vịngọt, người ta sử dụng dung dịch chuẩn saccharose có nồng độ là 10%, ở nhiệt độ

25oC

Hình 1.16: Độ ngọt tương đối của các chất tạo ngọt

Để dễ hình dung, độ ngọt này có thể được mô tả như trên bảng sau:

Bảng 1.5: Bảng độ ngọt tương đối của một số chất tạo vị ngọt được sử dụng trong sản

1,000,300,27

1,000,4 ÷ 0,60,50,450,5 ÷ 0,6

Chất ngọt không có giá trịdinh dưỡng, nguồn gốc tựnhiên

GlycyrrhizinMonellineSteviosideThaumatineDihydrochalconeChất ngọt tổng hợpSaccharine

CyclamateAspartameAcesulfame KDucine

50 ÷ 100

1500 ÷ 2000

200 ÷ 300

2000 ÷ 30001000

50035200200250Ngày nay có nhiều polyol có giá trị, nhưng tất cả chúng ngoại trừ xylitol đều có

độ ngọt thấp hơn saccharose Độ ngọt tương đối của polyol được thể hiện ở hình 1.17

Hình 1.17: Độ ngọt tương đối của rượu đường (polyol)

Bảng 1.6: Độ tan của một vài loại đường thông dụng

Độ hòa tan của “đường” %w/w ở 20 o C

1.1.3 Trạng thái kết tinh:

- Thế nào là trạng thái kết tinh: Trạng thái kết tinh là một dạng của sự tạo thànhtinh thể, ở đó các nguyên tử được sắp xếp theo một quy luật nhất định lặp đi lặplại liên tục trong toàn tinh thể

- Ảnh hưởng của trạng thái kết tinh đến sản xuất bánh kẹo:

Một trong những ảnh hưởng chính liên quan đến sự thay đổi trạng thái trong quátrình sản xuất kẹo là sự kết tinh các chất trong dung dịch syrup bão hòa

Khi dung dịch đạt đến trạng thái bão hòa và quá bão hòa thì xảy ra hiện tượngchuyển pha từ lỏng sang rắn Nếu quá trình hóa rắn nhanh, các phân tử chưa kịp sắpxếp lại với nhau theo các quy luật thì sẽ có dạng vô định hình; ngược lại, nếu thời gian

đủ dài hay có các điều kiện cụ thể thì sẽ xuất hiện quá trình kết tinh Trước hết là sựtạo mầm tinh thể sau đó thì các mầm tinh thể này sẽ lớn dần lên

Sự xuất hiện các mầm tinh thể là một quá trình phức tạp, xảy ra ngẫu nhiên vàđôi khi rất khó kiểm soát, nên trong sản xuất một số loại kẹo có chứa tinh thể đườngthì người ta thường cho vào các mầm tinh thể có sẵn để tạo điều kiện thu được chấtlượng đường tinh thể mong muốn trong loại kẹo đó

Các nghiên cứu cho thấy các yếu tố ảnh hưởng chính đến sự lớn dần lên của tinhthể là hiệu số nồng độ của dung dịch đường quá bão hòa và nồng độ của lớp dung dịchtrên bề mặt tinh thể Ngoài ra độ nhớt của dung dịch, nhiệt độ hay bề dày của lớp phimvật liệu cũng quyết định đến quá trình lớn lên của mầm Cho nên trong sản xuất kẹomuốn không xuất hiện các tinh thể đường thì ta có thể căn cứ vào những cơ sở trên đểđiều chỉnh thành phần nguyên liệu nhằm tạo ra được dung dịch syrup có tính chất phùhợp

Ngoại trừ những loại kẹo cần có chứa những tinh thể đường thì sự xuất hiện tinhthể đường trong sản xuất bánh kẹo là một hiện tượng không mong muốn vì nó sẽ làmgiảm giá trị cảm quan của bánh kẹo

Trong số các loại đường, lactose kết tinh từ từ nếu không gieo mầm và sự kếttinh từ từ này tạo ra những tinh thể sạn lớn Saccharose làm giảm đáng kể khả nănghòa tan của lactose và nhân tố này phải được nghiên cứu kỹ nếu dùng lactose hay sữa

có hàm lượng chất tan cao trong sản xuất bánh kẹo, mặt khác, cấu trúc sạn khó chịu sẽxuất hiện trong quá trình bảo quản

1.1.4 Nhiệt hòa tan

Định nghĩa: Khi hòa tan một mol chất trong dung dịch, nhiệt hòa tan là lượngnhiệt cần hấp thu hay tỏa ra của một chất để làm tan chảy chất đó

Hình 1.24: Độ giảm nhiệt độ khi hòa tan các polyol

Hình 1.25: Nhiệt hòa tan của các polyol

- Ảnh hưởng của nhiệt hòa tan đến sản xuất bánh kẹo:

Tất cả polyol có tác dụng làm mát ít nhiều do nó, điều này có thể có giá trị trongmột vài sản phẩm nhưng lại có hại trong những sản phẩm khác

Nhiệt hòa tan làm ảnh hưởng đến lượng nước và lượng nhiệt cần thiết để hòa tanđường khi làm kẹo Đối với đường ít thu nhiệt thì cần nhiều nước nóng hơn so vớiđường thu nhiệt nhiều

2 Tính chất hóa học

2.1 Phản ứng Maillard

- Định nghĩa: Phản ứng Maillard là phản ứng hóa học xảy ra giữa đường khử vànhóm amin của protein hoặc acid amine có trong thực phẩm ở nhiệt độ thíchhợp, nó gây ra sự hóa nâu của các chất phi enzym

Mặc dù đã được dùng từ những năm xa xưa nhưng phản ứng này mới được đặttên sau khi nhà hóa học Louis-Camille Maillard nghiên cứu về nó trong những năm1910

Hình 1.26: Sơ đồ phản ứng Maillard

Thực phẩm và những sản phẩm có phản ứng Maillard: Phản ứng Maillard có

vai trò tạo ra màu và vị cho thực phẩm:

- Bánh mì nướng

- Lúa mạch dùng trong whiskey và bia

- Các sản phẩm có vỏ bên ngoài tự hóa nâu

- Thịt nướng

- Sữa bột hay sữa cô đặc

Phản ứng này là nền tảng cho công nghiệp mùi vị vì loại acid amine quyết địnhđến kết quả mùi vị Sản phẩm của phản ứng Maillard bị sậm màu, giảm khả năng hòatan protein, tăng vị đắng, giảm giá trị dinh dưỡng của acid amine như lysine

- Khả năng tham gia phản ứng Maillard của các chất tạo vị ngọt:

Phản ứng Maillard thường xảy ra trong môi trường kiềm hơn là trong môi trườngacid và đó cũng là một trong những lý do dùng muối Natri bicarbonate trong bánh bíchquy để làm tăng tính kiềm

Như đã nói ở trên, glucose phản ứng mãnh liệt nhất, sau đến galactose và lactose.Theo Kretovic, fructose phản ứng nhanh hơn glucose, còn các pentose (arabinose,xilose) lại có hoạt động cao nhất Đường pentose phản ứng mạnh hơn đường hexose vàđường hexose phản ứng mạnh hơn disaccharide Saccharose không phản ứng với acidamine Maltose cũng phản ứng như glucose

- Vai trò của phản ứng Maillard trong sản xuất bánh kẹo:

6-acetyl-1,2,3,4-tetrahydropyridine chịu trách nhiệm tạo màu cho bánh bích quyhay cracker – giống như mùi hiện có của các sản phẩm nướng như bánh mì, bỏng ngôrang, bánh ngô 2-acetyl-1-pyrroline là một loại mùi hương của gạo rang Cả hai hợpchất này có ngưỡng cảm nhận mùi dưới 0,06 ng/l

Nói một cách đơn giản, phản ứng Caramel là phản ứng tách nước ra khỏi đường(như saccharose hay glucose), tiếp sau đó là các phản ứng đồng phân hóa và trùng hợp.Chẳng hạn với saccharose, sơ đồ phản ứng Caramel hóa như sau:

Và mất đi 25% nước sẽ tạo thành caramelins có màu nâu đen

Sự biến nhiệt của đường gây ra vị ngọt đắng tương tự với mật đường Caramelđược sử dụng trong hương liệu và làm tăng vị cho thực phẩm bao gồm đường caramel,bánh ngọt và bánh bích quy Khi đường tinh khiết được Caramel hóa thì nó trở thànhCaramel Phản ứng Caramel tạo ra màu và mùi vị mong muốn cho các loại bánh mì, càphê, rau quả, bia và đậu phộng Những ảnh hưởng không mong muốn của phản ứngCaramel là mùi đường cháy và vị khét

Giống như phản ứng Maillard, phản ứng Caramel là một loại phản ứng hóa nâuphi enzyme Tuy nhiên không giống với phản ứng Maillard ở chỗ phản ứng Caramel làmột quá trình tự oxi hóa còn phản ứng Maillard là một phản ứng với acid amine

Khi quá trình xảy ra, các hợp chất hóa học dễ bay hơi thoát ra tạo nên mùiCaramel Khi quá trình Caramel hóa có liên quan đến saccharose thì ta phải thêm mộtphân tử nước vào saccharose để phân tách nó thành glucose và fructose làm tăng khốilượng đường

- Khả năng tham gia phản ứng Caramel của các chất tạo vị ngọt:

Tốc độ phát triển màu cao nhất gây ra bởi fructose khi phản ứng Caramelfructose xảy ra ở nhiệt độ thấp Vì vậy, những sản phẩm bánh mì có chứa mật ong haysyrup fructose nhìn chung có màu tối hơn một chút so với những sản phẩm làm từđường

- Vai trò của phản ứng Caramel trong sản xuất bánh kẹo:

Caramel là một trong những loại phản ứng hóa nâu quan trọng trong thực phẩmbên cạnh những phản ứng như Maillard và sự hóa nâu của enzyme Phản ứng Caramelgây ra những biến đổi quan trọng trong thực phẩm không chỉ về màu sắc mà còn vềmùi vị

Trong suốt phản ứng Caramel có tạo ra một vài hợp chất mùi cũng như các sảnphẩm caramel trùng hợp Caramel là một hỗn hợp phức tạp gồm nhiều thành phần cóphân tử lượng lớn khác nhau Chúng có thể được chia thành 3 nhóm:

- Caramelans (C24H36O18) (như bước 8 và 9 trong bảng 1.8)

- Caramelens (C36H50O25) (như bước 10 và 11 trong bảng 1.8)

- Caramelins (C125H188O80) (như bước 12 trong bảng 1.8)

Những polymer này thường dùng để tạo màu cho các sản phẩm bánh kẹo

Phản ứng Caramel cũng đưa đến việc hình thành mùi vị Diacetyl là một hợpchất mùi quan trọng, nó được sinh ra trong suốt những giai đoạn đầu của phản ứngCaramel Diacetyl là nguyên nhân chính tạo ra mùi trong kẹo bơ (buttery) hay kẹo bơđường (butterscotch) Diacetyl không những được hình thành qua phản ứng Caramel

mà còn được sản sinh ra bởi vi khuẩn trong các sản phẩm lên men như bia, yoghurt.Bên cạnh diacetyl hàng trăm hợp chất mùi khác cũng được sinh ra ví dụ như cácfurans như hydroxymethylfurfural (HMF) và hydroxyacetylfuran (HAF), cácfuranones như hydroxydimethylfuranone (HDF), dihydroxydimethylfuranone (DDF)

và maltol từ disaccharides và hydroxymaltol từ monosaccharides Và maltol (E636) cómùi giống bánh mì mới nướng và được dùng như một chất làm tăng mùi trong bánh mì

- So sánh khả năng tiêu hóa của các chất tạo ngọt: Khả năng tiêu hóa lactose:

Để tiêu hóa được lactose cần có enzyme lactase (1-4 disaccharidase) được tiết

ra bởi lông tơ của ruột (intestinal villi) và enzyme này phân cắt phân tử lactosethành glucose và galactose dễ hấp thụ Vì lactose có mặt trong hầu hết các loạisữa nên hầu hết những chỗ có thể sinh ra enzyme lactase dần cạn kiệt và khi đó

cơ thể con người không còn khả năng chuyển hóa lactose Do đó sự mất lactasecũng là một loại bệnh ở người trưởng thành

Khả năng tiêu hóa xylitol: được cơ thể hấp thu chậm nhưng hoàn toàn Tiêu thụmột lượng lớn xylitol ảnh hưởng đến nhuận tràng

Khả năng tiêu hóa sorbitol: Sorbitol được dùng trong cơ thể và 98% sorbitoltrong thực phẩm được tiêu hóa và 2% bị thải ra ngoài, trong cơ thể, sorbitol được tiêuhóa kém, nó phân hủy chậm tạo thành glucose Lượng lớn sorbitol (khoảng 50g hayhơn đối với người lớn) có thể dẫn đến đau bụng, đầy hơi và tiêu chảy nhẹ đến nặnghay thậm chí gây ra những vấn đề nghiêm trọng về dạ dày Sorbitol cũng có thể làmnặng hơn những bệnh ở ruột Bệnh màng lưới (retinopathy) và bệnh thần kinh(neuropathy) của những người bệnh đái tháo đường có thể liên quan đến hàm lượngquá mức sorbitol trong tế bào mắt và thần kinh Có quá nhiều sorbitol trong tế bào cóthể gây phá hủy tế bào

Khả năng tiêu hóa maltitol: Do nó được tiêu hóa chậm nên sự tiêu thụ quá mức

có thể gây ảnh hưởng đến nhuận tràng và nó thường gây ngạt hoặc sưng phù lên Vìvậy đối với những người có vấn đề về hậu môn thì nên chắc chắn là không nên dùng

maltitol hay những loại rượu đường tương tự khác Maltitol dễ dàng được dùng trongthực phẩm với một lượng khổng lồ (do nó có những tính chất giống với đường) nên nó

sẽ trở thành một chất độc đối với thành dạ dày

Khả năng tiêu hóa stevioside: Sự chuyển hoá của Stevioside rất chậm (hệ số

thấm là 0,16.10-6 cm/s) Sau 48 giờ, stevioside bị thải ra ngoài theo phân và nước tiểu

Khả năng tiêu hóa saccharin: Saccharin đi trực tiếp qua hệ thống tiêu hóa của

người mà không được tiêu hóa Nó không ảnh hưởng đến mức insulin trong máu vàkhông tạo năng lượng

Khả năng tiêu hóa cyclamate: Ở người, cyclamate được hấp thụ từ ruột và được

bài tiết mà không qua chuyển hóa của thận Một số ít người có diễn ra sự chuyển hóacyclamate một lượng cyclamate dưới tác dụng của vi khuẩn ở phần ruột dưới Theonghiên cứu thì lượng cyclamate chuyển hóa > 0,2% lượng cyclamate sử dụng vào cơthể mỗi ngày

Khả năng tiêu hóa acesulfame-K: Nó không được chuyển hóa hay tồn trữ trong

cơ thể, được cơ thể hấp thụ nhanh chóng và sau đó đào thải ra ngoài

Khả năng tiêu hóa aspartame: Aspartame bị thủy phân hoàn toàn trong quá trình

tiêu hóa thành một lượng methanol và acid amine, aspartic acid và phenylalanine.Những thành phần này sau đó được hấp thụ vào máu và được cơ thể sử dụng theo cáchgiống như khi chúng bắt nguồn từ những thức ăn và đồ uống khác Không có sự tíchlũy aspartame hay thành phần của nó trong cơ thể con người

Khả năng tiêu hóa sucralose: Không chuyển hóa, bị bài tiết ra ngoài theo phân và

nước tiểu Một lượng sucralose ăn vào không để lại dạ dày, chúng được thải ra quaphân và chỉ có 11 – 27% được hấp thụ Sucralose dễ bị phân hủy bởi vi sinh vật và giảiphóng ra môi trường

Chương 2: NHỮNG CHẤT TẠO NGỌT SỬ DỤNG TRONG

- Công thức cấu tạo:

Hình 2.1: Công thức cấu tạo và cấu hình không gian của glucose

Tên hóa học: 6-(hydroxymethyl)oxane-2,3,4,5-tetrol

Từ đồng nghĩa với D-glucose: dextrose

Đồng phân của D-glucose: -D-glucose; -D-glucose

Khối lượng phân tử: 180,16 g/mol

Nhiệt nóng chảy: -D-glucose: 146oC; -D-glucose: 150oC

Tỷ trọng: 1,54 g/cm3

Glucose là một monosaccharide (hoặc đường đơn), là một carbohydrate quantrọng trong sinh học Tế bào sử dụng nó như một nguồn năng lượng và là chất chuyểnhóa trung gian (metabolic intermediate) Glucose là một trong những sản phẩm chínhcủa quá trình quang hợp và bắt đầu hô hấp của tế bào ở cả tế bào prokaryote vàeukaryote Tên glucose xuất phát từ tiếng Hy Lạp là glykos có nghĩa là ngọt, cộngthêm hậu tố “-ose” có nghĩa là carbohydrate

Dạng D-glucose thường được gọi là dextrose (dextrose monohydrate), đặc biệttrong công nghệ thực phẩm L-glucose không được tế bào sử dụng

Cấu trúc:

Glucose (C6H12O6) chứa 6 nguyên tử carbon và một nhóm aldehyde và vì vậy nóđược biết như là aldohexose Phân tử glucose có thể tồn tại như một vòng hở (acyclic)

và vòng kín (cyclic) (cân bằng nhau) Dạng vòng kín là kết quả của phản ứng nội phân

tử giữa nguyên tử carbon aldehyde và C-5 nhóm hydroxyl để tạo thành hemiacetal nộiphân tử Trong dung dịch nước, cả hai dạng đều tồn tại cân bằng và ở pH 7 thì mạchvòng chiếm ưu thế hơn Một vòng chứa 5 nguyên tử carbon và 1 nguyên tử oxy, tương

tự cấu trúc của pyran, do đó glucose mạch vòng được biết như là glucopyranose.Trong vòng này, mỗi nguyên tử carbon được liên kết với nhóm hydroxyl về một phíavới sự ngoại lệ của nguyên tử carbon thứ 5, carbon thứ 5 này liên kết với carbon thứ 6

Đồng phân:

Đường aldohexose có 16 đồng phân lập thể quang học Có sự phân chia thành 2nhóm L và D với 8 loại đường Glucose là một trong những loại đường này L và D-glucose là hai đồng phân lập thể Chỉ 7 trong số 8 loại đường được tìm thấy trong cácsinh vật sống, trong đó D-glucose (Glu), D-galactose (Gal) and D-mannose (Man) làquan trọng nhất

Các dạng của dextrose: dextrose có thể tồn tại ở 3 dạng:

1 -D-Glucose thủy hợp ( Dextrose hydrate): dạng tinh thể này xuất hiện trongdung dịch cô đặc ở nhiệt độ dưới 50oC

2 -D-Glucose khan: dạng tinh thể này hình thành trong dung dịch cô đặc ởnhiệt độ trong khoảng 50 – 110oC

3 -D-Glucose khan: dạng này được tách ra khi dung dịch được kết tinh ở nhiệt

độ trên 110oC (đặc biệt là trên 115oC)

khối lượng Trong những điều kiện này, tinh bột chuyển hóa thành glucose với hiệusuất 96% trong 1 – 4 ngày Dùng dung dịch loãng hơn có thể đạt được hiệu suất caohơn, nhưng đòi hỏi thiết bị phản ứng lớn hơn và lượng nước nhiều hơn nên nhìn chung

là không kinh tế Dung dịch glucose thu được đem đi lọc để làm sạch và đem cô đặctrong thiết bị bốc hơi nhiều cấp (multiple-effect evaporator) Quá trình kết tinh nhiềulần tạo D-glucose rắn

- Đặc điểm:

Vai trò như là một nguồn năng lượng: Glucose là nguồn nguyên liệu tồn tại ở khắp

mọi nơi trong sinh vật học Nó được xem là nguồn năng lượng cho hầu hết sinh vật, từ

vi khuẩn đến con người Dùng glucose như là sự hô hấp của vi sinh vật ưa khí hoặc kị

khí (lên men) Carbohydrate là nguồn năng lượng chính yếu cho cơ thể con người, thông qua hô hấp hiếu khí, cung cấp khoảng 4KCal (17KJ) năng lượng / 1g thực phẩm.Vai trò của glucose trong sự thủy phân glucose: Dùng glucose như nguồn năng lượng trong tế bào theo con đường hô hấp hiếu khí hoặc kị khí

Vai trò là một chất tiền thân: Trong thực vật và hầu hết động vật, nó là tiền thân để sảnxuất vitamin C (acid ascorbic) Glucose được dùng như là chất tiền thân cho việc tổng hợp một vài chất quan trọng Dung dịch tinh bột, tinh bột, cellulose và glycogen (“tinh bột của động vật”) là những polyme glucose phổ biến (polysaccharide) Glucose kết hợp với frutose tạo saccharose

1.1.1.2 Fructose:

- Công thức cấu tạo và tính chất:

Hình 2.2: Công thức cấu tạo của fructose

Fructose, hay levulose – đường quả là một monosaccharide được tìm thấy trongnhiều thực phẩm và là một trong 3 loại đường huyết quan trọng nhất cùng với glucose

và galactose, và là đồng phân của glucose

Công thức hóa học của fructose là C6H12O6 Fructose tinh khiết có độ ngọt tương

tự đường mía nhưng nó có mùi trái cây Mặc dù fructose là một hexose (đường có 6C),nhưng nó thường tồn tại ở dạng vòng 5 (một furanose) Cấu trúc này tham gia vàochuỗi hô hấp dài và mức độ phản ứng cao hơn glucose

Những đồng phân:

D-fructose có cùng cấu hình ở tại cacbon áp cuối của nó như D-glyceraldehyde.Fructose là một chất ngọt hơn glucose do cấu trúc stereomerism của nó

Hình 2.3: Cấu tạo các đồng phân của fructose

Phương pháp thu nhận:

Fructose có trong mật ong, trái cây, quả mọng, dưa và trong một vài loại rau củnhư củ cải đường, khoai lang, củ cải vàng, củ hành và thường ở dạng kết hợp vớisaccharose và glucose Fructose cũng được sinh ra từ sự tiêu hóa saccharose

Đặc điểm:

Khả năng hòa tan: Fructose rất tan trong nước và nó tan nhiều nhất so với tất cảcác loại đường thương mại Dung dịch bão hòa ở 20oC là 80% khối lượng và ở 50oC là87% khối lượng so với saccharose ở 20oC là 67% và ở 50oC là 72% Khả năng hòa tancủa nó trong rượu ngang bằng với những đường khác Tính chất này làm cho nó trởnên hữu dụng trong syrup bánh kẹo – syrup đòi hỏi nồng độ cao và không kết tinh khi

có mặt của rượu cồn

Tính hút ẩm: fructose khi tan trong dung dịch đặc (strong solution) thì nó rất hútnước Tính chất này đánh giá được bánh kẹo đem phơi ở ngoài là không được phépnhưng việc sản xuất fructose bằng cách chuyển hóa kẹo làm từ mật đường là tránh bởi

vì ẩm sẽ tăng gây hiện tượng nhầy nhớt Fructose ngậm nước kết tinh cũng rất hút ẩm

Độ ẩm của nó thường nhỏ hơn 0,1%

Nhiệt độ nóng chảy: nhiệt độ nóng chảy xấp xỉ của fructose là từ 102– 104oC.Fructose cũng góp phần “kìm kẹp” (chelate) các nguyên tố khoáng trong máu.Tác dụng này đặc biệt quan trọng đối với những chất khoáng vi lượng như đồng, crom,kẽm Bởi vì những chất tan này tồn tại với một lượng rất nhỏ, sự kìm kẹp một lượngnhỏ sắt có thể dẫn đến bị thiếu sắt, làm giảm hệ thống miễn dịch và thậm chí khánginsulin – một nguyên nhân của bệnh tiểu đường loại II

Fructose được dùng như là chất thay thế saccharose vì nó rẻ và ít ảnh hưởng đếnlượng đường huyết Thường fructose được dùng dưới dạng syrup ngũ cốc giàufructose – được gọi là syrup giàu ngũ cốc, đã được xử lý bởi enzym glucose isomerase.Enzym này chuyển một phần glucose thành fructose vì vậy mà ngọt hơn Trong khihầu hết các carbohydrate cung cấp bằng năng lượng nhưng fructose thì ngọt hơn vàcác nhà sản xuất chỉ cần dùng một lượng ít cũng có thể cho kết quả tương tự với nhữngcarbohydrate khác

Ứng dụng:

Fructose có thể được dùng làm tác nhân tăng mùi vị cho chocolate, mứt, trái câyđóng hộp Nó được ứng dụng nhiều trong thực phẩm nướng, thức uống, bột ngũ cốc,bánh kẹo, món tráng miệng, các sản phẩm sữa, chất dinh dưỡng dùng trong thể thao

1.1.1.3 Galactose:

Công thức cấu tạo và tính chất:

Hình 2.4: Công thức cấu tạo của galactose

Cấu tạo: Galactose (Gal) (còn được gọi là đường não) Galactose có công thứchóa học là C6H12O6, khối lượng phân tử là 180,08 và nhiệt nóng chảy là 167oC Nhóm–OH đầu và cuối nằm ở cùng một phía và nhóm –OH thứ 2, thứ 3 ở phía còn lại D-galactose có cấu hình của C áp chót giống với D-glyceraldehyde Galactose là mộtđồng phân quang học của glucose.

Galactose là một monosacchride, nếu kết hợp với glucose sẽ tạo thành lactosedisaccharide

Phương pháp thu nhận:

Được tìm thấy trong các sản phẩm sữa, trong củ cải đường, gum và chất nhầy Nó được tổng hợp bởi cơ thể người, tại đây nó tạo thành một dạng glycolipid và

glycoprotein trong một vài loại mô

Thủy phân lactose bởi xúc tác là enzyme lactase, một -galactosidase được sảnxuất bởi lac operon trong Escherichia coli (E coli), tạo thành glucose và galactose.Trong cơ thể con người, glucose chuyển hóa thành galactose để kích thích tuyến vú cóthể tiết ra lactose

Thủy phân hemicelluose cũng tạo ra galactose

Đặc điểm:

Nó được xem là chất tạo ngọt có giá trị dinh dưỡng vì nó là thực phẩm tạo nănglượng Galactose ít ngọt hơn glucose và tan ít trong nước

Có 3 sự rối loạn quan trọng liên quan đến galactose:

- Galactosemia (sự thiếu hụt galactokinase) gây ra bệnh đục nhân mắt và chậmphát triển trí não Nếu một chế độ ăn kiêng không có galactose (galactose-free)đưa ra thích đáng từ sớm thì bệnh đục nhân mắt sẽ bị đẩy lùi mà không để lạibiến chứng tuy nhiên tổn thất trí não là vĩnh cửu

- Thiếu UDP galactose-4-epimerase là điều cực kỳ hiếm (chỉ có 2 trường hợpđược nói biết đến) Nó gây ra bệnh điếc (nerve deafness)

- Thiếu enzyme Galactose-1-phosphate uridyl transferase là một vấn đề khó giảiquyết nhất, vì một chế độ ăn kiêng không có galactose không có tác dụng lâudài

1.1.2 Disaccharide:

1.1.2.1 Maltose:

- Công thức cấu tạo và tính chất:

Hình 2.5: Công thức cấu tạo của maltose

Tên hóa học: 4-O D-Glucopyranosyl-D-glucose

Những tên khác: Maltose, Malt sugar, Maltobiose

Công thức hóa học: C12H22O11

Khối lượng phân tử: 342,1162g/mol

Tỷ trọng: 1,54g/cm3

Độ tan trong nước: 1,080g/ml nước ở 20oC

Maltose, hay đường mạch nha, là một disaccharide hình thành từ 2 đơn vịglucose liên kết nhau qua liên kết -1,4 glucoside Nó là thành phần quan trọng thứ haitrong hàng loạt những hợp chất hóa sinh có vòng glucose Nếu thêm một gốc glucosethì tạo thành maltotriose, và 4 gốc glucose thì gọi là maltotetrose, … Nếu thêm nhiềugốc glucose nữa thì tạo thành dextrins, thường gọi là maltodextrin, hay thậm chí tạothành tinh bột

- Phương pháp thu nhận:

Maltose được thu nhân từ nguồn tinh bột, đặc biệt là tinh bột bắp Dưới đây là sơ

đồ thu nhận maltose syrup từ nguồn tinh bột bắp

Hình 2.6: Sơ đồ thu nhận Maltose

- Đặc điểm:

Khả năng tham gia phản ứng thủy phân: Maltose bị thủy phân tạo thành hai phân

tử glucose Trong cơ thể sống, enzyme maltase xúc tác cho phản ứng thủy phân nàyxảy ra nhanh Trong phòng thí nghiệm đun nóng dung dịch trong môi trường acidmạnh trong vài phút cũng sẽ cho ra những sản phẩm tương tự Sự sản sinh maltosetrong ngũ cốc nẩy mầm, như lúa mạch, là một phần quan trọng của quá trình ủ Khi lúamạch được ủ thì đây là điều kiện thuận lợi để hàm lượng maltose đạt cực đại Quátrình chuyển hóa maltose bởi nấm men trong quá trình lên men tạo ra sản phẩm làethanol và CO2

Tính chất cảm quan: Maltose syrup là chất lỏng trong suốt, có mùi dễ chịu, vịngọt, mát, được hấp thụ tốt bởi hệ tiêu hóa của người

Độ ngọt: ngọt bằng 40% so với saccharose, 60% so với glucose

Chống lại hiện tượng sạn cát (anti-sand) trong kẹo, jelly, jam và những thựcphẩm khác tốt Hiếm xảy ra hiện tượng kết tinh đường

Tinh bột Hóa lỏng

bằng enzyme bằng enzymeĐường hóa Tẩy màu

LọcLọc thô

Độ bền: bền ở nhiệt độ cao và trong môi trường acid, đặc biệt thích hợp để làmkẹo Khó bị phân hủy bởi vi khuẩn đường miệng do đó không gây sâu răng.

- Ứng dụng:

Maltose syrup có vị ngọt nhẹ, bền với nhiệt độ và môi trường acid nên nó đượcứng dụng để tạo chất lượng tốt cho thực phẩm và kéo dài thời gian bảo quản

Hữu ích trong công nghệ sản xuất bánh kẹo

Nó giúp cải thiện chất lượng và mùi vị cho công nghiệp thức uống lạnh vì nókhông xuất hiện hiện tượng kết tinh và có nhiệt độ đông đặc thấp

Chống tinh bột cũ (older), giữ ẩm và kéo dài thời gian bảo quản cho các sảnphẩm bánh, bánh mì, thực phẩm nướng

Vị bền trong các sản phẩm trái cây, quả giầm nước đường, jam, trái cây đónghộp

1.1.2.2 Lactose:

- Công thức cấu tạo và tính chất:

Lactose, đường sữa, là một disaccharide cấu tạo bởi 2 phân tử Dgalactose và D-glucose liên kết nhau qua liên kết 1-4 glycosidic Lactose chiếm khoảng 2 – 8%trong sữa Lactose bắt nguồn từ tiếng Latin có nghĩa là sữa, cộng thêm đuôi –ose đểchỉ đường

-Độ hòa tan: 8g lactose/10g

Khối lượng phân tử: 342,296g/mol

Phương pháp thu nhận:

Lactose là một loại đường tự nhiên có trong sữa của động vật có vú và nó không

có trong thực vật Trong sữa bò có khoảng 4,7% nhưng trong sữa trâu thì cao hơn(6,9%) và sữa dê (6,0%)

Lactose thương mại được sản xuất từ whey sinh ra trong sản xuất phô mai hay từchất lỏng còn dư ra trong sản xuất casein Chất lỏng này được hóa chua, được đunnóng trong than hoạt tính và lọc Và sau đó nó được xử lý để tái diễn quá trình kết tinh

và mức độ tinh sạch được xác định bằng số lượng tinh thể Sự thay thế này có một ítkhó khăn bởi vì khả năng kém tan của nó và khả năng kết tinh khác thường Độ tan

dịch nó tồn tại hai dạng  và -lactose

Ở trạng thái kết tinh, lactose có 3 dạng:  lactose ngậm nước,  lactose khan và

 lactose khan  - lactose ngậm nước (một phân tử nước) là lactose thương mại,lactose khan thu được bằng cách tách nước ở nhiệt độ 65 – 93,5oC ở áp suất thấp hay

nó được sản xuất ở áp suất thường và nhiệt độ là 110 – 130oC Ở dạng khan, nó có khảnăng hút ẩm trong môi trường ẩm ướt ở nhiệt độ dưới 93,5oC và khi đó nó chuyển sang

được hình thành khi lactose kết tinh trong dung dịch đậm đặc ở nhiệt độ 93,5oC

Đặc điểm:

Về dinh dưỡng: Lactose là loại đường quan trọng và thúc đẩy sự tiêu hóa canxi

và phospho ở những con thú con và được xem là nguồn đường trong tế bào não

Độ ngọt: Nó không ngọt và khi trong dung dịch, nó bằng 1/6 độ ngọt saccharose,

và chính vì thế nó được đề xuất là chất thay thế đường trong một vài loại bánh kẹo đểlàm giảm bớt độ ngọt quá mức

Khả năng tiêu hóa của lactose: Những đứa trẻ nhỏ được cho bú bằng sữa của mẹ

chúng Để tiêu hóa được chúng cần có enzyme lactase (1-4 disaccharidase) được tiết rabởi lông tơ của ruột (intestinal villi) và enzyme này phân cắt phân tử lactose thànhglucose và galactose dễ hấp thụ

Vì lactose có mặt trong hầu hết các loại sữa nên hầu hết những chỗ có thể sinh raenzyme lactase dần cạn kiệt và khi đó cơ thể con người không còn khả năng chuyểnhóa lactose Do đó sự mất lactase cũng là một loại bệnh ở người trưởng thành Tuynhiên nhiều người có tổ tiên ở Châu Âu, Trung Đông, Ấn Độ và Maasai ở Đông Phi cómột kiểu gen cho lactase giúp người trưởng thành không bị mất khả năng này Vànhiều động vật tự nhiên như bò, dê, cừu cho sữa để làm thức ăn

1.2 Hỗn hợp

1.2.1 Đường nghịch đảo:

Công thức cấu tạo và tính chất:

Đường nghịch đảo là hỗn hợp glucose và fructose với tỷ lệ mol 1:1

Ở 20oC và bước sóng 546,1nm, góc quay cực của dung dịch saccharose là +66,5o

(góc quay phải), còn góc quay cực của D-glucose là +52,7o (góc quay phải) và của fructose là -92,4o (góc quay trái) Như vậy, khi phản ứng thủy phân saccharose diễn rahoàn toàn, dung dịch đường thu được sẽ có góc quay cực là -19,8o (góc quay trái) Do

D-có sự thay đổi góc quay cực của dung dịch saccharose trước và sau phản ứng nên quátrình này còn được gọi là quá trình nghịch đảo đường

Xúc tác acid có thể dùng là: Acid citric, acid tartaric, malic … nhưng phổ biếnvẫn là acid ciric vì nó phổ biến, được tìm thấy trong nhiều loại trái cây và là chất tạo vịchua quan trọng trong thực phẩm

Xúc tác enzyme sử dụng là enzyme invertase Ở quy mô công nghiệp, quá trìnhnghịch đảo đường bằng invertase được thực hiện bởi hai dạng chế phẩm: Enzyme hòatan và enzyme cố định

- Chế phẩm enzyme hòa tan: Chế phẩm thương mại thường có dạng bột, màu từtrắng đến vàng nhạt và được thu nhận chủ yếu từ bã thải nấm men bia

- Chế phẩm enzyme cố định: Vào năm 1916, lần đầu tiên Nelson và Griffin đãquan sát hiện tượng invertase hấp phụ trên than hoạt tính Nhưng mãi đến năm 1969,các enzyme cố định mới được ứng dụng ở quy mô công nghiệp.

Ưu điểm của dùng xúc tác enzyme so với xúc tác acid là:

- Điều kiện phản ứng ôn hòa hơn: Các chế phẩm invertase thương mại hiện nay

trong vùng acid yếu Điều này sẽ tiết kiệm chi phí năng lượng (gia nhiệt) cho quá trìnhsản xuất và ngăn ngừa hiện tượng syrup bị sẫm màu

- Chất lượng syrup thu được sẽ tốt hơn: Sản phẩm không có nguy cơ bị nhiễmkim loại nặng như trường hợp sử dụng acid vô cơ làm xúc tác cho phản ứng thủy phân

độ đường như nhau thì syrup đường nghịch đảo sẽ có độ ngọt cao hơn syrupsacharose

- Tăng hàm lượng chất khô cho syrup: Theo phương trình phản ứng trên, nếu sựthủy phân xảy ra hoàn toàn thì từ 342g saccharose ban đầu sẽ cho ra 180g glucose và180g fructose – tức thu được 360g đường nghịch đảo Như vậy lượng tổng chất khôtrong syrup sau phản ứng sẽ tăng xấp xỉ 1,053 lần Điều này sẽ mang lại hiệu quả kinh

tế không nhỏ cho các nhà sản xuất

- Ổn định chất lượng đường syrup, ngăn ngừa hiện tượng tái kết tinh đường: Nồng

độ đường cao trong syrup dễ dẫn đến hiện tượng tái kết tinh đường và làm giảm độđồng nhất của syrup Khả năng hòa tan trong nước của saccharose cao hơn đôi chút so

glucose) Tuy nhiên khả năng hòa tan trong nước của fructose lại cao hơn rất nhiều(100ml nước ở 20oC có thể hòa tan đến 375g fructose) Thực tế cho thấy quá trình kếttinh đường glucose và fructose khó thực hiện hơn so với saccharose Do đó phản ứngnghịch đảo saccharose sẽ tăng cường sự hòa tan của đường trong syrup nồng độ cao vàtránh được hiện tượng tái kết tinh của đường

- Tăng cường khả năng ức chế hệ vi sinh vật có trong syrup: áp lực thẩm thấu củasyrup phụ thuộc vào nồng độ các chất hòa tan trong syrup và phân tử lượng của chúng.Theo lý thuyết, nếu hai dung dịch có cùng thể tích và hàm lượng chất tan thì dung dịchchứa chất hòa tan phân tử lượng nhỏ hơn sẽ có áp lực thẩm thấu lớn hơn Giá trị áp lựcthẩm thấu càng cao sẽ càng ức chế quá trình trao đổi chất và sinh trưởng của các tế bào

vi sinh vật có trong dung dịch Quá trình nghịch đảo đường làm tăng hàm lượng cácchất tan có trong syrup đồng thời tạo ra các sản phẩm hexose có phân tử lượng nhỏhơn nhiều so với cơ chất saccharose ban đầu Do đó áp lực thẩm thấu của syrup đườngnghịch đảo luôn cao hơn syrup saccharose có cùng một nồng độ Điều này góp phần

ức chế hệ vi sinh vật có trong syrup và kéo dài thời gian bảo quản dịch đường

Ngoài những ưu điểm trên, đường fructose sẽ tạo cho syrup và thành phẩm một vịngọt tương tự các loại nước ép trái cây Do đó quá trình ngịch đảo đường không nhữnglàm tăng độ ngọt mà còn cải thiện cả vị ngọt của syrup

- Ứng dụng:

Đặc biệt dùng trong công nghệ sản xuất mứt, nước ngọt không gaz và mật đườngđược vận chuyển bởi những xe hàng Những loại này cần phải được bảo quản kỹ đểtránh nhiễm vi sinh vật và xảy ra quá trình kết tinh

Quá trình nghịch đảo có thể được ứng dụng để sản xuất kẹo mềm làm nhânchocolate Nhân đã được phủ bởi chocolate trước đó, sau đó ta cho enzyme vào tronglúc vẫn còn rất nhớt, dưới tác dụng của enzyme nhân sẽ dần ít nhớt hơn theo thời gian

1.2.2 Syrup thủy phân từ tinh bột:

- Giới thiệu:

Trong ngành công nghiệp thực phẩm, từ nguyên liệu tinh bột người ta có thể sảnxuất ra các loại syrup khác nhau như glucose, maltose, oligosaccharide hoặc syrupchứa hỗn hợp glucose và fructose được sử dụng phổ biến nhất hiện nay và thườngđược gọi là syrup giàu fructose Trong bài này, tôi chỉ đề cập đến syrup giàu fructose

- Glucoisomerase: xúc tác phản ứng chuyển hóa đường glucose thành đườngfructose (phản ứng chuyển hóa đồng phân)

- Đặc điểm:

Chất lượng syrup giàu fructose được đánh giá thông qua ba nhóm chỉ tiêu dướiđây:

- Chỉ tiêu cảm quan: màu sắc, độ trong, mùi, vị

- Chỉ tiêu hóa lý: hàm lượng frutose, chỉ số DE, tổng hàm lượng chất khô, độchua, độ nhớt, …

- Chỉ tiêu vi sinh: tổng số vi khuẩn hiếu khí, nấm men và nấm mốc

- Ứng dụng:

Syrup thường được dùng ở mức độ thấp tương đối trong sản xuất bánh bích quy

vì mùi vị đặc biệt của nó Nó cũng được dùng như chất giữ ẩm (là nguyên liệu ngăncản sự mất nước từ thực phẩm) và được hiểu theo nghĩa hẹp, ngăn cản cấu trúc củabánh nướng trở nên quá cứng và giòn Syrup là con đường thuận lợi để đưa đường khửvào trong công thức bánh và vì vậy thúc đẩy phản ứng Maillard trong quá trình nướng

1.3 Polyols

Polyols cũng có thể được chia là nguồn gốc monosaccharide (sorbitol, erythritol,xylitol, mannitol), nguồn gốc disaccharide (maltitol, isomalt, lactitol) và nguồn gốc

polysaccharide (tinh bột thủy phân được hydro hóa) Chúng là những carbohydrate tạocảm giác ngọt nhưng không phải là đường hay là rượu.

Polyols là những chất tạo ngọt giảm năng lượng (reduced-calorie sweeteners)phổ biến và có thể được dùng bằng một lượng đường (table sugar) nhưng thường dùngkết hợp với những chất tạo ngọt khác để đạt được độ ngọt và vị mong muốn Cung cấpnăng lượng ít hơn đường saccharose, chúng là chất ngọt trong bánh không đường, kẹo,chewing gum, thực phẩm nướng, kem, kem đánh răng, nước súc miệng, chất bạc hàlàm thơm miệng và dược phẩm

Polyols cũng góp phần tạo xơ và tạo cấu trúc cho thực phẩm, gây cảm giác mátkhi ăn, giúp giữ ẩm cho thực phẩm, không làm mất vị ngọt và không hóa nâu dưới tácdụng nhiệt Vì nấm mốc không thể phát triển tốt trên polyols nên chúng có thể gópphần làm tăng thời hạn sử dụng của thực phẩm Trong tự nhiên, chúng xuất hiện nhiềutrong trái cây và trong các loại nước uống, nhưng trong thương mại, chúng được sảnxuất từ những carbohydrate khác như tinh bột, saccharose và glucose

Polyols được hấp thu một phần từ ruột non vào trong máu, làm giảm tác dụngglycemic (producing a glycemic respone) (như ảnh hưởng ít hơn đến glucose trongmáu) thấp hơn so với saccharose và glucose Khi được hấp thu, chúng chuyển hóa tạonăng lượng và không sản sinh ra hoặc sản sinh ra một ít insulin Về lý thuyết, polyols

có thể hữu ích đối với người bệnh đái tháo đường

Bảng 2.1: Các polyols được phép dùng thay thế đường bởi U.S FDA

(cal/g)

Độ ngọt so với saccharose (%)

Những polyols không được hấp thu tiếp tục chuyển xuống ruột già, tại đây chúng

bị lên men bởi vi khuẩn Một vài người tiêu thụ quá mức polyols có thể có những triệuchứng đau dạ dày, như đầy hơi và ảnh hưởng đến nhuận tràng, tương tự những phảnứng với những thực phẩm nhiều xơ và đậu American Dietetic Association khuyến cáo

là nếu tiêu thụ hơn 50 g/ngày sorbitol hay 20 g/ngày mannitol có thể gây tiêu chảy.Polyols không gây sâu răng bởi vì vi khuẩn trong miệng không trao đổi chấtcũng như chuyển hóa được những chất tạo ngọt này thành mảng bám hay acid có hạigây sâu răng Xylitol được nhận thấy là chất kiềm hãm vi khuẩn đường miệng Đây lànguyên nhân ta dùng polyols trong nhiều loại bạc hà không đường và chewing gum

1.3.1 Đơn giản

1.3.1.1 Xylitol:

- Công thức cấu tạo và tính chất:

Hình 2.7: Công thức cấu tạo của xylitol

Tinh thể bột trắng Dung dịch bền nhiệt – không bị caramel hóa

Năng lượng cung cấp: 2,4Cal/g

Xylitol, còn được biết là đường gỗ, là một loại rượu đường 5 carbon, được dùngnhư một chất thay thế đường Xylitol ngọt xấp xỉ saccharose nhưng cung cấp nănglượng kém 40%

- Phương pháp thu nhận:

Xylitol đầu tiên được chiết xuất từ cây bulô ở Phần Lan vào thế kỷ thứ 19 Vàothế kỷ 20, xylitol dạng hạt bắt đầu được sản xuất với lượng lớn ở Mỹ với tên là

“Ultimate Sweetener” với nguồn thu nhận là cây củ cải đường Xylitol có nhiều trong

tự nhiên, được tìm thấy trong các mô, trong nhiều loại trái cây và rau quả, bao gồmnhiều loại quả mọng khác nhau, vỏ ngũ cốc, yến mạch và nấm Nó có thể thu đượcbằng cách trích ly mô hạt ngũ cốc, giống cây bulô (birch), quả mận và ngũ cốc

Hình 2.8: Tóm tắt các phương pháp sản xuất xylitol

- Các phương pháp sản xuất xylitol:

Phương pháp trích ly lỏng-rắn (solid-liquid extraction):

Xylitol được tìm thấy ở trái cây và rau quả như nho, dâu, chuối… trong tảo,rong biển, nấm… Xylitol có thể được sản xuất các nguồn này bằng phương pháp trích

ly lỏng-rắn, nhưng do xylitol chỉ chiếm tỉ lệ nhỏ trong các nguyên liệu thô (ít hơn900mg/100g) nên giá thành sẽ rất đắt

Phương pháp hoá học:

Sản xuất từ xylan (polysaccharide thuộc nhóm hemicellulose) bằng cách thuỷphân bằng acid Xylan chiếm khoảng 11-35% (khối lượng chất khô) của nguyên liệulignocellulse như gỗ cứng, phế phẩm của nông nghiệp như lõi ngô, rơm lúa mì, bãmía… Tiếp theo, xylan được thủy phân tạo thành xylose, sử dụng xúc tác là acid hayenzyme cylanase Sau cùng đường xylose sẽ được hydrogen hóa thành xylitol

Xylitol, khi tiêu thụ, nó tan chầm chầm nhưng hoàn toàn trong ruột Nó khôngđòi hỏi có insulin trong quá trình chuyển hóa và vì vậy nó không thay đổi lượng đườngmáu ở người bị đái tháo đường Nó được chấp nhận như là một chất tạo ngọt khôngsinh năng lượng và nó không được tổng hợp bởi vi khuẩn cariogenic Cho đến ngàynay, nó được biết là không có tính độc nhưng tính độc phát sinh một cách khác thườngkhi tiêu thụ một lượng lớn hiếm có Giống như sorbitol, nó có tính nhuận tràng (30 –40g/single administration)

Trong thực phẩm, xylitol không phải là chất thay thế thuốc nhưng nó đã đượcAmerican Food and Drug Administration chứng nhận là phương thuốc thích hợp chotrẻ con để chống sâu răng

Xylitol cũng có khả năng chữa chứng bệnh loãng xương Một nhóm các nhànghiên cứu Phần Lan đã phát hiện là xylitol ngăn chặn sự yếu xương trên chuột thínghiệm và thậm chí còn cải thiện tỷ trọng của xương

Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng chewing gum xylitol có thể ngăn chặn sự nhiễmtrùng tai (viêm tai cấp tính) Những nghiên cứu gần đây cho thấy việc tiêu thụ xylitolgiúp kiểm soát sự nhiễm trùng đường miệng do nấm men Candida, trái lại galactose,glucose, saccharose lại làm tăng sự phát triển của nấm men này

Giống như hầu hết các loại rượu đường khác, xylitol ảnh hưởng nhẹ đến nhuậntràng khi dùng với liều lượng cao Mặc dù vậy nó không có độc tính, con người có thểdùng 400g/ngày trong thời gian dài mà không thấy phát hiện bệnh

Công ty Chupa Chups trước đây là của Tây Ban Nha bây giờ là của Ý được sảnxuất ra kẹo bạc hà thơm miệng trên cơ sở xylitol được quảng cáo trên khắp thế giới

Ở Trung Quốc, Nhật và Nam Hàn Quốc, xylitol được tìm thấy nhiều trong hàngloạt các sản phẩm chewing gum Thậm chí Trung Quốc và Hàn Quốc còn có hẳn mộtloại gum mang tên “Xylitol”, trong khi ở Nhật Bản có tên là “Xylish”

1.3.1.2 Sorbitol

- Công thức cấu tạo và tính chất

Hình 2.9: Công thức cấu tạo của D-sorbitol

ADI là khoảng 3oz/ngày (1oz = 28,35g).

Năng lượng cung cấp: 2,6Cal/g

Sorbitol được biết như là glucitol, là một loại rượu đường cơ thể chuyển hóachậm Nó thu được bằng cách khử glucose, nó thay đổi nhóm aldehide thành nhómhydroxyl do đó nó được gọi là rượu đường

- Phương pháp thu nhận:

Sorbitol là một loại rượu đường có nhiều trong tự nhiên ở hầu hết các loại quả cóhạt, nguồn dồi dào là quả thanh hương trà (Rowan berry) hay quả thanh lương trà(Mountain Ash berry), nhưng không có nguồn tự nhiên nào quan trọng trong thươngmại Ngày nay, nó được sản xuất bằng cách khử glucose, nó thay đổi nhóm aldehidethành nhóm hydroxyl

Ngoài ra sorbitol được sản xuất một cách tự nhiên bởi cơ thể người mặc dù đượctiêu hóa kém

Sorbitol thương phẩm có thể tồn tại dưới dạng dung dịch cô đặc (70% chất khô)hoặc dạng tinh thể Ở dạng tinh thể nó được dùng trong sản xuất chocolate Tính chấtđiển hình như sau:

Sorbitol có thể ứng dụng trong công nghệ mỹ phẩm hiện đại như làm chất giữ

ẩm hay chất làm dầy (thickener) Một vài loại gel trong suốt chỉ có thể được sản xuất

từ sorbitol vì nó có tính khúc xạ đủ lớn để tạo thành chất trong suốt Và nó cũng đượcdùng như chất giữ ẩm trong sản xuất thuốc lá

Sorbitol được dùng để giữ ẩm cho nhiều loại sản phẩm để chống lại sự mất ẩm

Sự ổn định ẩm và tính tạo cấu trúc của sorbitol được ứng dụng trong sản xuất bánhkẹo, thực phẩm nướng và chocolate – những thực phẩm có khuynh hướng trở nên khô

và cứng Sự ổn định ẩm bảo vệ những sản phẩm này khỏi khô nhanh và duy trì đặctính tươi như lúc ban đầu trong suốt quá trình bảo quản

Sorbitol cũng được dùng như một phụ gia cryoprotectant (hỗn hợp với sucorse

và muối Natri polyphosphate) trong sản xuất surimi có độ tinh khiết cao – một loại bột

cá sống hầu như được sản xuất nhiều ở Alaska

Sorbitol khi kết hợp với Kali nitrate tạo thành nhiên liệu

Sorbitol được cho là chất hóa học trung gian then chốt có tiềm năng từ nguồnsinh khối (biomass) Quá trình khử hoàn toàn sorbitol mở ra con đường tạo thành cácalkane như hexane – có thể được dùng như nhiên liệu sinh học (biofuel)

Nó có nguồn gốc từ tinh bột, được sản xuất như là một dịch đường nhớt, cấu tạonên HDPE của cái trống hoặc là dạng bột tinh thể dùng để nhồi nhét trong những cáitúi xách có nhiều lớp

Vai trò quan trọng của sorbitol là sản xuất Vitamin C và những sản phẩm dượcphẩm khác và được sử dụng như là một tá dược và chất ngọt dinh dưỡng

Sorbitol rất bền và trơ hóa học Nó có thể chịu đựng được nhiệt độ cao vàkhông tham gia vào phản ứng maillard (hóa nâu) Đó là một thuận lợi, ví dụ như trongnhững sản phẩm bánh cần màu sắc tươi tắn chứ không phải là màu nâu là một điềumong muốn Sorbitol có thể kết hợp với những thành phần thực phẩm khác như làđường, tác nhân keo tụ, protein và chất béo thực vật Nó hoạt động tốt trong nhiều sảnphẩm thực phẩm như kẹo gôm, kẹo, món tráng miệng ướp lạnh, bánh quy, bánh, …,bao gồm cả kem đánh răng và thuốc súc miệng

1.3.1.3 Mannitol

- Công thức cấu tạo và tính chất:

Hình 2.10: Công thức cấu tạo của mannitol