CHẤT TẠO NGỌT

Chất tạo ngọt là phụ gia thực phẩm, được sử dụng khá phổ biến trong công nghệ chế biến và bảo quản thực phẩm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÁI TẬP MÔN HÓA HỌC THỰC PHẨM CHẤT TẠO NGỌT NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: TÔN NỮ KHÁNH MINH TRẦN NGỌC TRƯỜNG GIANG GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: Th.S TÔN NỮ MINH NGUYỆT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, 11/2009 2 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT TẠO NGỌT .3 CHƯƠNG 2: CHẤT TẠO NGỌT CÓ GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG .5 2.1 NHÓM GLUCID 5 2.1.1 Monosaccharide .5 2.1.2 Disaccharide .7 2.2 CHẤT TẠO NGỌT DẠNG HỖN HỢP 8 2.2.1 Đường nghịch đảo 8 2.2.2 Syrup thủy phân từ tinh bột .8 2.2.3 Mật ong thiên nhiên .8 2.3 NHÓM POLYOLS .9 2.3.1 Xylitol .9 2.3.2 Sorbitol .10 2.3.3 Mannitol .11 2.3.4 Lactitol .12 2.3.5 Maltitol .13 2.3.6 Isomalt 14 2.3.7 Glucose syrup đã hydrogen hóa 15 CHƯƠNG 3: CHẤT TẠO NGỌT KHÔNG CÓ GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG 16 3.1 CHẤT TẠO NGỌT KHÔNG CÓ GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG CÓ NGUỒN GỐC TỪ THIÊN NHIÊN 16 3.1.1 Glycyrrhizin .16 3.1.2 Stevioside .17 3.1.3 Dihydrochalcone 17 3.1.4 Monelline .18 3.1.5 Thaumatin 19 3.1.6 Miraculin 19 3.2 CHẤT TẠO VỊ NGỌT TỔNG HỢP, KHÔNG CÓ GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG 20 3.2.1 Saccharine 20 3.2.2 Cyclamate .22 3.2.3 Acesulfame K .22 3.2.4 Aspartame 23 3.2.5 Sucralose 26 3.2.6 Siêu bột ngọt 27 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT TẠO NGỌT Chất tạo ngọt là phụ gia thực phẩm, được sử dụng khá phổ biến trong công nghệ chế biến và bảo quản thực phẩm. Chất tạo ngọt có nhiều lại ứng với các cấu trúc và tính chất hóa học khác nhau. Đến nay, các nhà khoa học đã tìm thấy hàng trăm chất hóa học có khả năng tạo vị ngọt. Chúng được chiết tách từ thực vật hoặc được sản xuất bằng phương pháp tổng hợp. Tuy nhiên, chỉ vài phụ chất được phép sử dụng trong công nghệ thực phẩm. Tùy vào quy định của mỗi quốc gia, mà danh mục chất tạo ngọt cho phép sử dụng có thể khác nhau. Có nhiều phương pháp phân loại các chất tạo vị ngọt. Theo Branen và cộng sự (1989), các chất tạo vị ngọt có thể chia thành hai nhóm: có giá trị dinh dưỡng và không có giá trị dinh dưỡng. Bảng 1.1: Phân loại các chất tạo vị ngọt theo Branen và cộng sự (1989) Khi sử dụng các chất tạo ngọt, người ta thường quan tâm đến ba khái niệm dưới đây:  Vị ngọt: Vị ngọt của Saccharose được xem là vị ngọt chuẩn. Một số chất ngọt có thể có vị ngọt pha lẫn (vd: glycyrrhizin có vị ngọt pha lẫn vị cam thảo)  Ngưỡng phát hiện: Nồng độ thấp nhất của dung dịch chất tạo vị ngọt để người sử dụng có thể cảm nhận và phát hiện được vị ngọt  Độ ngọt tương đối: Thường được so sánh với độ ngọt của chất chuẩn – Saccharose. Việc xác định độ ngọt tương đối được thực hiện bằng cách so sánh tỷ lệ nồng độ chất tạo ngọt cần tím với chất chuẩn, sao cho vị ngọt của hai dung dịch là tương đương. Đơn vị đo nồng độ thường dùng là phần trăm khối lượng (W/W) hoặc mol/l 4 Chất tạo ngọt Có giá trị dinh dưỡng Không có giá trị dinh dưỡng Glucid Polyols Tự nhiên Tổng hợp Disaccharide Hỗn hợp Đơn giản Hỗn hợp Saccharose Mantose Lactose Glusoce Fructose Galactose Đường nghịch đảo Syrup thủy phân từ tinh bột Mật ong Xylitol Sorbitol Mannitol Maltitol Lactitol Glucose syrup được hydrogen hóa Isomalt Glycyrrhi- zin Stevioside Thaumatin Monelin Miracullin Dihidroch- alcone Saccharine Cyclamate Acesulfame Aspartame Sucralose Dulcine Monosaccharide Khi tiến hành thực nghiệm xác định độ ngọt tương đối, người ta thường sử dụng dung dịch chuẩn Saccharose 2.5% hoặc 10% (W/W) Chất tạo vị ngọt Độ ngọt tương đối Chất tạo vị ngọt Độ ngọt tương đối Monosaccharide Glucose Fructose 0.69 1.20 Chất ngọt không dinh dưỡng tự nhiên Glycyrrhizn Moneliline 50-100 1500-200 Disaccharide Saccharose Maltose Lactose 1.00 0.30 0.27 Polyols Xylitol Sorbitol Mannitol Lactitol Isomalt 1.00 0.4-0.6 0.5 0.45 0.5-0.6 Chất ngọt tổng hợp Saccharine Cylamate Aspartame Acesulfame K Dulcine 500 35 200 200 250 Bảng 1.2: Độ ngọt tương đối của một số chất tạo ngọt được sử dụng trong công nghệ thực phẩm (Moll,1991) Đường Glucose Fructose Saccharose Maltose Lactose Ngưỡng phát hiện Mol/lít 0.065 0.020 0.011 0.038 0.072 % (W/W) 1.17 0.24 0.36 1.36 2.60 Bảng 1.3: Ngưỡng phát hiện vị ngọt của một số glucid (Belitz và cộng sự, 1991) 5 CHƯƠNG 2: CHẤT TẠO NGỌT CÓ GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG 2.1 NHÓM GLUCID 2.1.1 Monosaccharide Monosaccharide là những phân tử carbonhydrate có phân tử lượng thấp. chúng có nhóm carbonyl nên có thể tham gia một số phản ứng hóa học đặc trưng như phản ứng oxy hóa khử. Monosaccharide có thể tồn tại dưới dạng vòng pyranose hoặc furanose. Hình 2.1: Sự chuyển hóa dạng mạch thẳng và dạng vòng của D-Glucose Đường Nhiệt độ α-pyranose β-pyranose α-furanose β-furanose D-Glucose 20 o C 36 64 - - D-Fructose 20 o C - 76 4 20 D-mannose 20 o C 67 33 - - D-galactose 20 o C 32 64 1 3 D-xylose 20 o C 35 65 - - D-ribose 20 o C 20 56 6 18 Bảng 2.1: Tỷ lệ thành phần dạng vòng của dung dịch aldose và ketose, % khối lượng (Belits và cộng sự, 1999) Trong công nghệ thực phẩm, glucsoe và frutose là hai dạng monosaccharide thường gặp nhất Glucose: là monosaccharide được sản xuất với số lượng nhiều nhất hiện nay. Ở quy mô công nghiệp, người ta sản xuất Glucose từ tinh bột, sữ dụng chế phẩm α-amylase và glucoamylase Fructose: là monosaccharide thường gặp trong rau quả. 6 Glucose Fructose Hình 2.2: Cấu trúc glucoe và Fructose Một số tính chất quan trọng  Khả năng hút ẩm: các tinh thể đường có thể hút một lượng ẩm nhất định. Khả năng hút ẩm của đường phụ thuộc vào dạng isomer, cấu trúc tinh thể và độ tinh sạch  Độ hòa tan: nhìn chung, các monosaccharide có độ hòa tan trong nước khá cao. Tuy nhiên chúng ít tan trong etanol, không tan trong các dung m6oi hữu cơ như ether, chloroform, benzen.  Góc quay cực: tùy thuộc vào dạng α hoặc β, mội laoị moonosaccharide có góc quay cực khác nhau. Đường α-Glucose β-Glucose β- Fructose α- galactose β- galactose α- mannose β-mannose α-xylose [α] D +112 +18.7 -133.5 +150.7 +52.8 +29.3 -17 +93.5 Bảng 2.2: Giá trị góc quay cực [α] D ở nhiệt độ 20-25 o C của một số monosaccharide  Phản ứng oxy hóa: Aldose có nhóm aldehyde nên có thể tham gia phản ứng oxyhóa để tạo thành acid aldonic. Người ta sử dụng phản ứng này để xác định đường khử. Các thuốc thử phổ biến hiện nay là Fehling; Nelson-Somogyl; 3.5 dinitrosalicylic acid…  Phản ứng khử: Aldose có thể tham gia phản ứng khử. Hydro hóa các monosaccharide sẽ tạo thành sản phẩm rượu đa chức, chúng cũng là các chất tạo vị ngọt được sử dụng trong công nghệ thực phẩm  Phản ứng Maillard: Đây là phản ứng giữa đường khử và nhóm amino –NH 2 của acid amin. Các sản phẩm tạo thành được gọi tên chung là melanoidin, chúng làm cho thực phẩm có màu sậm. ứng dụng tạo màu đặc trung cho các loại thức uống. Tuy nhiên trong một số trường hợp, cần ngăn phản ứng để hạn chế tình trạng thực phẩm bị hóa nâu. 7 Hình 2.3: Phản ứng Millard 2.1.2 Disaccharide Disaccharide được cấu tạo từ những monosaccharide, liên kết với nhau bởi liên kết glycoside. Trong công nghệ chế biến thực phẩm, Saccharose là disaccharide quan trọng nhất, thành phần gồm một gốc α-D-glucopyranosyl và một gốc β-D-fructofuranosyl, chúng liên kết nhau bởi liên kết 1,2 glycoside. Saccharose không có tính khử như các monosaccharide. Hình 2.4: Saccharose Nguồn gốc Trong tự nhiên, mái và củ cải đường có chứ nhiều Saccharose. Do đó, chúng được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất Saccharose dạng tinh thể. Các tính chất quan trọng Độ hòa tan: Saccharose tan tốt trong nước, có thể lên tới 1970g / 1 lít nước. Tuy nhiên Saccharose ít tan trong ethanol. Góc quay cực: Dung dịch Saccharose có độ quay cực sang phải, góc +66.5 o Phản ứng caramel hóa: Dưới tác dụng của nhiệt độ, Saccharose bị mất nước, tạo nhóm sản phẩm sậm màu gọi tên chung là carmel. Caramel được xem là chất màu có nguồn gốc tự 8 nhiên được sử dụng trong sản xuất một số loại thức uống. Ở quy mô công nghiệp, người ta thực hiện phản ứng caramel hóa Saccharose ở nhiệt độ 180-200 o C Ngoài Saccharose, maltose và lactose cũng là hai disaccharide thường gặp trong công nghệ thực phẩm. ở quy mô công nghiệp, đường maltose được sản xuất từ tinh bột, sử dụng chế phẩm α và β-amylase. Lactose được thu nhận từ sữa, vì sữa là nguồn nguyên liệu thiên nhiên duy nhất có chứa lactose nên chúng thường có giá thành cao trên thị trường. Độ ngọt của maltose và lactose kém hơn hẳn so với Saccharose. Chúng thường không được sử dụng trong công nghệ sản xuất đồ uống. 2.2 CHẤT TẠO NGỌT DẠNG HỖN HỢP 2.2.1 Đường nghịch đảo Hỗn hợp Glucose và Fructose với tỷ lệ mol 1:1. HIện nay, đường nghịch đảo được sản xuất bằng phương pháp thủy phân dung dịch bằng đường Saccharose, tác nhân xúc tác có thể là acid hoặc enzyme invertase. Những ưu điểm của dung dịch đường nghịch đảo so với dung dịch đường Saccharose có cùng nồng độ là có độ ngọt cao hơn và ít bị hiện tượng tái kết tinh đường do khả năng kết dính của Glucose và Fructose thấp hơn hẳn Saccharose. Ngoài ra, trong quá trình nghịch đảo đường, tổng hàm lượng chất khô trong dung dịch gia tăng mang lại hiệu quả kinh tế cho nhà sản xuất. 2.2.2 Syrup thủy phân từ tinh bột Khi thực hiện quá trình thủy phân từ tinh bột, các nhà sản xuất thường sử dụng tổ hợp có chế phẩm enzyme: α-amylase, β-amylase và glucoamylase. Khi đó dịch thủy phân sẽ chứa cả đường Glucose, maltose và một số oligosaccharide có giá trị DP lớn hơn 2. Thành phần và hàm lượng các chất trong syrup phụ thuộc vào enzyme sử dụng và các thông số kỹ thuật của các quá trình phủy phân. 2.2.3 Mật ong thiên nhiên Sản phẩm do mật ong chế biến từ mật hoa, hoặc mật lộ. Mật hoa được hình thành do các tuyến mật ở trong gân lá hoặc hoa tiết ra. Mật lộ là sản phẩm có đường do các côn trùng ký sinh lên cây và ong thu thập từ lá, chồi và thân cây. Thành phần của mật ong • Glucid 75-80% : Fructose (47-48%), Glucose (40-45%), Saccharose (1-4%), maltose (4-6%). • Protein 0.27%, trong đó lượng acid amin tự do chiếm khoảng 0.05-0.10% • Các acid hữu cơ (0.17-1.17%): acid malic, gluconic, citric và lacitc • Các vitamin B 1 , B 2 , B 3 , B 5 , B 6 , H, C, A, E • Một ít khoáng: K, P Ca, Na, Mg, Cl, S . 9 2.3 NHÓM POLYOLS 2.3.1 Xylitol Hình 2.5: Xylitol Lịch sử - nguồn gốc thiên nhiên Phát hiện năm 1891, Xylitol đã được sử dụng như một chất ngọt trong thực phẩm kể từ thập niên 1960. Xylitol tồn tại ở dạng bột, tinh thể màu trắng, không mùi, với một hương vị ngọt dễ chịu. Nó có được sử dụng rộng rãi như một chất ngọt thay thế đường cát bởi vai trò trong việc giảm sự phát triển của sâu răng. Xylitol có nguồn gốc thiên nhiên từ nhiều loại rau quả: trấu ngô, yến mạch, nấm cũng như các loại sợi: ngô, bạch dương, mận và mân xôi… Nó có độ ngọt tương đương Saccharose với vị ngọt thanh không gây hậu vị khó chịu trong miệng và cung cấp chỉ bằng 2/3 lượng calories tương ứng. Sản xuất Xylitol được sản xuất từ hemicellulose có trong các nguyên liệu thực vật, qua ba giai đoạn :  Xylan sẽ được tách ra từ hemicellulose.  Xylan được thủy phân để tạo thành xylose, sử dụng xúc tác là acid hoặc enzyme xylanase.  Đường xylose được hydrogen hóa thành Xylitol. Bên cạnh phương pháp sử dụng chuyển hóa hóa học, ngày nay người ta có thể sản xuất Xylitol bằng phương pháp lên men, sử dụng vi sinh vật. Hình 2.6: Xylitol và sơ đồ sản xuất Xylitol từ xylan Ứng dụng Xylitol hiện nay được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm, dược phẩm, và các sản phẩm sức khỏe răng miệng trên toàn thế giới. Trong thực phẩm, Xylitol có trong kẹo cao su, kẹo cứng. Trong dược phẩm và các sản phẩm sức khỏe răng miệng, Xylitol có trong nước súc 10 [...]... tháng 9, 1968) Sau đó, tính chất miraculin được làm rõ năm 1989 Miraculin không tạo ra calories và là hợp chất tạo vị ngọt thiên nhiên đã được thổ dân châu Phi dùng nhiều năm, nên nhiều nhà sản xuất kỳ vọng nó sẽ có ứng dụng rộng rãi trong các bệnh cần sử dụng các chất tạo ngọt tổng hợp và tránh dùng saccaroz (đường mía) như bệnh tiểu đường, bệnh béo phì… 3.2 CHẤT TẠO VỊ NGỌT TỔNG HỢP, KHÔNG CÓ GIÁ... Siêu bọt 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 28 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... Dihydrochalcone còn được gọi là chất tạo vị ngọt bán tổng hợp (semi – synthetic sweetener) 3.1.4 Monelline Là một protein gồm hai mạch polypeptide Có nhiều trong trái Disocoredphyllum comensii, có nhiều ở châu Phi và Nigeria Có vị ngọt tương tự các mono- và disaccharide Có đọ ngọt gấp 10000 lần độ ngọt của Saccharose 19 Độ bền không cao dưới tác động của pH và nhiệt độ Ở 70 oC, vị ngọt của Monelline bắt đầu... giảm và khi nhiệt độ tăng đến 100 oC thì vị ngọt bị biến mất Tương tụ dưới tác động của nhiệt độ, ở pH 3.2 vị ngọt của Monelline cũng bị giảm đi 3.1.5 Thaumatin Là chất tạo ngọt có bản chất là protein Được tìm thấy trong trái Thaumatococcus daniellii được trồng nhiều ở vùng Tây Phi (Soudan, Ghana, Togo…) Hình 3.5: Trái Thaumatococcus daniellii Do có bản chất là protein, tính ổn định của Thaumatin trong... đường, cũng như chế độ ăn thấp năng lượng, chất béo và đường với chỉ số an toàn cao 2.3.3 Mannitol Hình 2.9: Mannitol Mannitol là một đồng phân của Sorbitol, độ ngọt vào khoảng 50% Saccharose, với một số tính chất ưu điểm tương ứng: • Hương vị thơm ngon, vị ngọt tươi mát, dịu nhẹ, dễ chịu, thường được ứng dụng để giảm thiểu vị đắng trong thực phẩm • Chất tạo ngọt năng lượng thấp chỉ khỏang 1.6 calories/gram... 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 3.2.2 Cyclamate Hình 3.10: Sodium Cyclamate Cyclamate là một chất tạo vị ngọt phổ biến, thường được sử dụng dưới dạng sodium hoặc... MAFF, 1995 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... K Độ ngọt 600X 200X 500X 200X Khả năng gây ung thư Không Không rõ Có Không Độ bền nhiệt Có Không Có Có Thời hạn sử dụng Rất lâu Ngắn Lâu Lâu Bảng 3.2: So sánh các loại đường 3.2.6 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 3.15: Siêu bọt ngọt. .. khác Sau đó, hỗn hợp đường trong syrup được hydrogen hóa Tổng hàm lượng chất khô trong Glucose syrup hydrogen hóa thường là 75% Ở nồng độ cao nhưng các polyol trong dung dịch không bị kết tinh Chúng không tham gia phản ứng maillard vì không có gốc khử aldehyde CHƯƠNG 3: CHẤT TẠO NGỌT KHÔNG CÓ GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG 16 3.1 CHẤT TẠO NGỌT KHÔNG CÓ GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG CÓ NGUỒN GỐC TỪ THIÊN NHIÊN 3.1.1 Glycyrrhizin... 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