Giới thiệu chung: Theo bản chất hĩa học, polyol là tên gọi chung của
các đường đơn bị khử tạo thành rượu dưới tác dụng của NaBH4. Một aldose bị khử chúng tạo thành một rượu cịn ketose thì tạo thành hai rượu vì chúng tạo tâm bất đối xứng mới sau quá trình bị khử. Tên của các polyol hay rượu được lấy từ tên các đường tương ứng nhưng thay đuơi ose hoặc ulose thành itol như: glucose thành glucitol, fructose thành mannitol và sorbitol…
Hiện nay việc đưa các polyol vào trong cơng nghiệp sản xuất thực phẩm khơng cịn là chuyện mới nữa, ngay từ đầu những năm 90 nĩ đã được các nước cĩ nền cơng nghiệp phát triển nhất là Châu Âu. Tại sao polyol được sử dụng để thay thế đường trong thực phẩm:
Về mặt hĩa lý: các polyol vào thực phẩm chúng làm giảm hoạt độ của nước, chống hiện tượng kết tinh tái tạo sự hấp thụ nước của một số sản phẩm bị mất nước do quá trình chế biến
Polyol Năng Lượng
Hydrogenated Starch Hydrolysates 3.0
Sorbitol 2.6 Xylitol 2.4 Maltitol 2.1 Isomalt 2.0 Lactitol 2.0 Mannitol 1.6 Erythritol 0.2
Bảng 1.14 Độ ngọt tương đối của một số đường và polyol so với Saccharose( dung dịch 10%) Tên Độ Ngọt Tên Độ Ngọt Saccharose 100 Maltose 46 D-Fructose 114 D- Mannitol 69 D- Galactose 63 D- Maltitol 90 D- Glucose 69 Isomalt 50
Đường Đảo 95 D- Sorbitlo 51
Lactose 39 Xylitol 102
Erythritol:
Cơng thức phân tử: C4H10O4 Khối lượng phân tử: 122.1 g/mol. Nhiệt độ nĩng chảy: 121oc. Điểm sơi: 329-331oc. Độ đơng đặc: 1.45 g/cm2.
Erythritol là một loại đường rượu, được sử dụng phổ biến như một chất làm ngọt trong những sản phẩm năng lượng thấp nĩ cĩ nhiều trong trái cây như lê, dưa hấu, dưa tây và nho; cũng cĩ trong những thực phẩm như nấm rơm và những thực phẩm lên men như rượu, nước mắm và pho mát Erythritol phù hợp trong những sản phẩm năng lượng thấp và khơng đường. Dạng tinh thể, chúng là một loại bột màu trắng, khơng mùi, vị ngọt tương tự sucrose và độ ngọt bằng 0,7 lần độ ngọt của đường sucrose
Nĩ cĩ khoảng 7 đến 13% calo của các polyol khác và 5% calo của sucrose. Bởi vì erythritol nhanh chĩng được hấp thu ở ruột non và nhanh chĩng được loại trừ bởi cơ thể trong 24 giờ, nĩ đã cĩ mặt trong bữa ăn kiêng của con
người cách đây rất lâu vì an tồn đối với bệnh nhân tiểu đường và khơng gây sâu răng.
Từ 1990, Erythritol được sản xuất theo quy mơ cơng nghiệp và được thêm vào những sản phẩm thực phẩm, đồ uống dành cho những người ăn kiên.
Erythritol được sử dụng ở Nhật từ năm 1990 trong các loại kẹo, chocolate, đồ uống, singgum, sữa chua, bánh cookie, mứt các loại. Hiện nay, erythritol được sử dụng khắp nơi trên thế giới và được sử dụng trong thực phẩm với liều lượng như sau: 100% trong thay thế đường, 50% trong kẹo cứng, 40% trong kẹo mềm, 1.5% trong đồ uống năng lượng thấp, 60% trong kem béo đối với bánh cookie, bánh nướng và bánh bao 7% trong bánh cookie cho người ăn kiêng và bánh xốp, 60% trong singgum.
Maltitol
Tên khác: maltisorb, maltisweet Cơng thức phân tử: C12H24O11
Khối lượng phân tử: maltitol ở dạng tinh thể cĩ khối lượng phân tử MW = 344 rất gần với đường, cĩ độ ngọt cao do dĩ nĩ cĩ thể đảm đương tốt trong việc thay thế đường trong một số thực phẩm chức năng
Bản chất hĩa học: theo phương diện hĩa học, maltitol là một loại polyol hay cịn gọi là đường rượu được sử dụng như chất thay thế đường, cĩ độ ngọt bằng 0.9 lần độ ngọt của saccharose, bản chất hĩa học gần giống với đường song nĩ khơng tham gia phản ứng nâu hĩa
Bản chất hĩa lý:
Nhiệt độ nĩng chảy: 145oC
Maltitol thường ở dạng lỏng hoặc khan cĩ màu trắng với độ tinh khiết cao, vị thanh khiết khơng cĩ mùi vị khĩ chịu
Chỉ tiêu chất lượng:
Hàm lượng nước: < 1% Đường khử: ≤ 1%
Hàm lượng maltitol: ≥ 98%
Khả năng hịa tan và điểm nĩng chảy: maltitol tan mơt cách tự do trong nước , ở 20oC trong 100ml nước hịa tan được 150g. so với một số polyol khác, maltitol cĩ đường cong biểu thị khả năng hịa tan gần với saccharose nhất, quá trình hình thành tinh thể của nĩ cũng gần giống với đường. Maltitol cĩ điểm nĩng chảy cao, đây là tính chất cĩ giá trị trong việc sản xuất chocolate cĩ chất lượng vì hầu hết hương vị của chocolate thốt ra ngồi trong quá trình conching
với nhiệt độ cao
Sự ổn định: maltitol cĩ tính ổn định về mặt hĩa lý, nĩ khơng phản ứng với các acid amin vì vậy khơng xảy ra phản ứng Maillard trong quá trình chế biến Khả năng hút ẩm: do cấu trúc hĩa học cộng với độ tinh khiết tinh thể cao do đĩ khả năng hút ẩm của chúng thấp hơn đường, ở điều kiện 20OC chúng chỉ hút ẩm của khơng khí đạt mức 89% trong khi của đường là 84%. Khả năng hút ẩm của maltitol thấp vì vậy thuận lợi trong quá trình lưu kho. Ví dụ ta sản xuất chocolate khơng đường , nĩ gốp phần tạo sự ổn định trong quá trình conching và bảo quản.
Đăc điểm chức năng: là một chất làm ngọt cường độ khá cao, gần bằng đường, độtinh khiết cao, năng lượng sinh ra thấp chỉ 2.1 Calo/g trong khi của đường là 4 Calo/g, khơng trao đổi chất được với vikhuẩn oral (vi khuẩn gây sâu răng) do đĩ chúng khơng cĩ khả năng làm sâu răng
Maltitol khi đi vào cơ thể, chúng được cơ thể hấp thụ một cách từ từ vì thế khơng làm tăng lượng glucose và insulin trong máu đồng thời chỉ số GI của nĩ thấp(25 so với 60 của saccharose) vì vậy thích hợp cho bệnh nhân tiểu đường và họ cĩ cơ hội lựa chọn những thực phẩm trong khẩu phần ăn
Liều lượng sử dụng: theo kết quả nghiên cứu của tập đồn thực phẩm – thuốc của Mỹ thì maltitol là tác nhân tạo hương vị, giữ ẩm tăng quá trình bảo quản sản phẩm. Liều lượng của maltitol trong một số sản phẩm bánh kẹo:
Kẹo cứng và thuốc ho:99,5% Kẹo mềm: 85%
Singgum: 75%
Sản phẩm bánh: 30% Jam và jelly: 55%
Cơng thức phân tử của isomalt Isomalt hay cịn gọi là maltisorb
Khối lượng phân tử: theo các nhà khoa học nghiên cứu thì isomalt cĩ khối lượng phân tử tương tự như maltitol và lactitol là 344
Bản chất hĩa hoc: cũng như các polyol khác, isomalt thuộc nhĩm polyol dùng để thay thế đường, nĩ là một polyol disaccharide như maltitol và lactitol, được dẫn xuất từ đường qua sự chuyển đổi của enzymatic tạo thành isomaltulose sau khi qua quá trình hydro hĩa ta thu được hỗn hợp gồm hai thành phần GPS và GPM. Thành phần cấu thành isomalt từ: 1,9 – glucopyranosyl – sorbitol(GPS) và 1,1 – Glucopyranosyl – D – mannitol(GPM)
Bản chất hĩa lý và chỉ tiêu chất lượng sản phẩm
Isomalt thuần khiết bắt đầu tan ở 25OC, nhiệt độ càng tăng thì độ tan của chúng cũng tăng theo.
Isomalt được sản xuất hai giai đoạn được thể hiện qua quy trình sau
Quá trình tạo ra isomalt gồm hai bước bắt đầu với sucrose. Đầu tiên, enzyme được bố trí lại bởi sự liên kết giữa glucose và fructose trong sucrose. Tiếp đĩ hai nguyên tử hydro được thêm vào một nguyên tử oxy trong chuỗi fructose của disaccharide. Khoảng nửa chuỗi của fructose cĩ nguồn gốc disaccharide thì được chuyển thành mannitol và nửa kia tạo thành sorbitol, vì vậy isomalt gịm hai rượu disaccharide khác nhau. Nhờ những bứơc chuyển đổi trên làm cho isomalt cĩ thuộc tính enzyme và hĩa học ổn định hơn sucrose
Hai sản phẩm cơ bản: isomaltidex 16500 và isomaltidex LQ 16510 • Isomaltidex 16500
Màu: bột trắng
Độ hịa tan (nồng độ chất khơ) 98%
Thành phần gồm: 49%GPS và 49%GPM Kích thước hạt: max 2% > 0.5mm Max 2% < 3.55mm
Đặc tính của sản phẩm: Tính hút ẩm thấp
Làm dịu độ ngọt xuống bằng 50% độ ngọt của đường. Nhiệt độ nĩng chảy của sản phẩm > 160.3OC
pH : 2-10
Năng lượng: 2Calo/g Khơng gây sâu răng
Thích hợp cho bệnh nhân mắc bệnh tiểu đường
Sản phẩm isomaltidex LQ đây là dạng chất lỏng(xiro) Thành phần gồm:
Sorbitol: 2% Maltitol: 15%
Isomalt: 70% (GPS:35%, GMP: 35%)
Isomaltidex LQ dạng dung dịch xiro khơng màu độ ngọt tương đối cao thích hợp thay thế dạng xiro đường trong ngành chế biến thực phẩm
Maltitol và oligosaccharide đã hydro hĩa dễ xử lý làm chất mang hay bộc đường cho các sản phẩm bánh kẹo khơng đường
Tính hút ẩm thấp, dùng trong cơng nghiệp bánh kẹo, thực phẩm chức năng rất tốt kéo dài thời hạn sử dụng cho sản phẩm
Nhiệt độ nĩng chảy của sản phẫm; 160.3OC pH: 2-10
Khơng gây sâu răng
Thích hợp cho bệnh nhân bị tiểu đường
Thuộc tính chức năng của isomalt : làmột chất thế đường với vị ngọt nhẹ, những sản phẩm làm từ chúng cĩ cấu trúc và hình dạng bên ngồi khơng khác mấy so với nhnữg sản phẩm làm từ đường. Được làm ra tử nguyên liệu chính là đường, isomalt được xem là một chất cĩ độ an tồn cao cho người sử dụng cũng như cho thực phẩm, chính vì vậy nĩ là thành phần cĩ giá trị đối với những sản phẩm thực phẩm, dược phẩm cĩ năng lượng thấp
Được phát hiện vào năm 1960, buổi đầu sơ khai chúng giống hệt như đường kính (đường ăn), màu trắng, trong suốt khơng mùi. Mỹ là một trong những quốc gia sử dụng isomalt nhiều và sớm nhất trên thế giới, sản phẩm của họ đa dạng nhưng nhiều nhất vẫn là sử dụng isomalt trong nghảnh cơng nghiệp chế biến kẹo cứng và viên ngậm trong dược phẩm
Trong nhịp sống hiện đại, khi hàng ngày ta nạp một lượng lớn calo vào trong cơ thể song lại ít vận động và đương nhiên tình trạng thừa cân béo phì lan tràn. Isomalt được xem là một chất thay thế đường tuyệt vời với những đặc tính vốn cĩ của nĩ:
Được làm từ đường
Tạo vị cấu trúc giống đường
Cĩ thể kết hợp với những polyol khác Năng lượng chỉ bằng ½ so với đường
Khơng gây sâu răng hay làm tăng lượng glucose và insulin trong máu
Hình 1.16 Biểu đồ insulin trong máu
Lactitol:
Cơng thức phân tử: C12H24O11 Khối lượng phân tử: 344.31 g/mol. Nhiệt độ nĩng chảy: 146oc.
Tên khác: lacty.
Lactitol được phát hiện vào năm 1920 và được sử dụng trong thực phẩm vào năm 1980. Lactitol là một loại polyol được bắt nguồn từ lactose. Ngồi độ ngọt bằng đường sucrose thì đặc tính kỹ thuật và xử lý của chúng đều giống nhau vì vậy lactitol rất phù hợp để thay thế sucrose với tỷ lệ là 1:1 trong những thực phẩm kiểm sốt được năng lượng.
Lactitol là một loại bột màu trắng, khơng mùi với độ tinh khiết cao và khả năng tuần hồn tốt, nĩ khơng hấp thụ độ ẩm vào trong sản phẩm vì vậy sẽ làm tăng khả năng duy trì độ giịn và kéo dài thời gian bảo quản của bánh cookie và singgum. Trong các sản phẩm chocolate, lactitol rất được ưa chuộng, khi kết hợp với fructose, lactitol cĩ khả năng hịa tan tốt, chính điều này cĩ thể giúp kiểm sốt quá trình đến mức thấp nhất. Lactitol cĩ thể hịa tan ở nhiệt độ thấp hơn sucrose và bằng cách đĩ cĩ thể tiết kiệm được năng lượng và chi phí máy mĩc. Trong điều kiện acid và kiềm, lactitol vẫn ổn định và bền dưới nhiệt độ cao của quá trình chế biến thực phẩm. Vì lactitol khơng tham gia quá trình trao đổi chất như một loại hydratcacbon điển hình, khơng giống như sự chuyển hĩa của lactose và khơng bị thủy phân bởi lactase nên khơng được thủy phân và hấp thụ
ở ruột non. Nĩ được trao đổi chất bởi hệ vi khuẩn ở ruột già, ở đĩ nĩ được chuyển thành acid hữu cơ, dioxitcacbon và một lượng nhỏ hydrogen. Acid hữu cơ giúp quá trình trao đổi chất diễn ra tốt hơn và kết quả chỉ cần 2 calo/g và chúng cũng khơng làm tăng đường huyết thích hợp cho người ăn kiên
Lactitol được sản xuất bởi nhà sản xuất chính là Purac Biochem. Trên thị trường lactitol cĩ tên thương mại là Lacty và Danisco sweeteners, lactitol cĩ ở cả hai dạng: hĩa khan và monohydrate.
Mannitol
Cơng thức phân tử: C6H14O6 hay C6H8(OH)6 Khối lượng phân tử: 182.172 g/mol.
Nhiệt độ nĩng chảy: 165-169oc. Tên khác: hexan-1,2,3,4,5,6-hexol.
Về bản chất mannitol cũng là một loại đường rượu(polyol) cĩ độ ngọt bằng 69% độ ngọt của đường saccharose và được sử dụng rộng rãi trong cơng nghiệp chế biến thực phẩmsử dụng một cách rộng rãi trong cơng nghiệp thực phẩm và cơng nghiệp dược bởi thuộc tính chức năng của nĩ cĩ một khơng hai. Nĩ ngọt khoảng 50% của đường sucrose và cĩ một cảm giác mát lạnh sảng khối thường sử dụng để che đậy vị gay gắt. Mannitol khơng gây sâu răng và cĩ hàm lượng calo thấp. Nĩ thích hợp đối với sự hấp thụ và được sử dụng một cách an tồn trên tồn thế giới trên 60 năm.
Mannitol được tìm thấy nhiều trong tự nhiên đặc biệt là trong chất rị rỉ từ cây, tảo biển và nấm tươi. Nĩ là một isomer của sorbitol và được sản xuất nhiều hiện nay bằng sự hydro hĩa một cách đặc biệt siro glucose. Mannitol cĩ dạng bột và dạng hạt khác nhau.
Đặc điểm chức năng
Trong cơng nghiệp sản xuất kẹo singum chúng sử dụng như một loại đường bột rắc lên singgum để ngăn chặn gum từ thiết bị và giấy gĩi dính vào.
Mannitol cĩ nhiệt độ nĩng chảy cao nên được sử dụng trong sản xuất chocolate, kem và mứt.
Vị của nĩ ngon, rất ổn định về độ ẩm và khơng mất màu ở nhiệt độ cao, thích hợp sử dụng trong được phẩm và thuốc dinh dưỡng.
Chất làm ngọt với năng lượng thấp, chỉ với 1.6 calo/g. Cho hương thơm tươi mát, với vị sảng khối.
Cĩ thể cĩ lợi khi thay thế chất làm ngọt cho bệnh nhân tiểu đường. Khơng gĩp phần gây sâu răng.
ADI của mannitol là 0-50 mg/kg.
Những polyol như là mannitol chống lại sự trao đổi chất bởi vi khuẩn oral và khơng làm tăng lượng acid trong miệng sau khi hấp thụ. Nghĩa là chúng sẽ khơng tạo ra những lỗ sâu răng hoặc men gây ăn mịn răng, nĩ vừa cĩ vai trị thay thế đường vừa đảm bảo vệ sinh răng miệng được cơng nhận bởi tổ chức nha khoa Hoa Kỳ, tổ chức thực phẩm và thuốc Hoa Kỳ.
Hydrogenated starch hydrolysates (HSH)
HSH (tinh bột thuỷ phân) là sản phẩm được sản xuất bằng cách thuỷ phân từng phần ngũ cốc (bắp, bột khoai tây….) kế tiếp hydro hĩa để thủy phân ở nhiệt độ cao ứng với áp suất. Sản phẩm cuối cùng là sản phẩm bao gồm sorbitol, maltitol và một vài chất khác.
HSH được cơng ty Swedish sản xuất vào năm 1960 và được sử dụng trong cơng nghệ thực phẩm, đặc biệt trong những sản phẩm bánh kẹo.
HSH được sử dụng làm chất tạo ngọt, tạo nhớt, ẩm độ, làm thay đổi sự kết tinh và giúp hấp thụ nước liên kết tốt với các chất làm ngọt khác
Liên kết tốt với các tác nhân tạo mùi, vị.
Năng lượng thấp, cĩ thể sử dụng để thay thế đường. HSH cung cấp khơng nhiều hơn 3 calo/g.
Được sử dụng trong nhiều sản phẩm khác nhau, đặc biệt đối với những loại kẹo khơng đường bởi vì chúng khơng kết tinh.
Khơng gĩp phần gây nên các bệnh về răng miệng.
Cĩ thể sử dụng để thay thế đường trong khẩu phần ăn đối với những bệnh nhân tiểu đường theo các chỉ dẫn của bác sỹ
Sorbitol
Cơng thức phân tử: C6H14O6 Khối lượng phân tử: 182,17g/mol Nhiệt độ nĩng chảy: 95oC
Được phát hiện đầu tiên vào năm 1872 khi một nhà hĩa học người pháp vơ tình tìm thấy chúng cĩ trong thịt quả của một loại trái cây trên núi
Sorbitol tồn tại một cách tự nhiên trong nhiều loại trái cây, ngày nay sorbitol được sản xuất bằng cách hydro hĩa glucose và chúng tồn tại ở hai dạng: xiro và tinh thể
Ứng dụng: với bản chất là một chất cĩ khả năng giữ ẩm cao vì vậy nĩ được sử dụng như một chất giữ ẩm trong nhiều loại sản phẩm nhằm chống lại sự mất nước. Hàm ẩm ổn định đồng thời thuộc tính tạo cấu trúc của nĩ tất tốt nên