Oligoglucosyl fructoza hay “coupling sugar” là một loại đường chức năng, cú năng lượng thấp, cú khả năng phũng chống cỏc bệnh về răng miệng, bộo phỡ và cú lợi cho vi sinh vật đường ruột trong quỏ trỡnh tiờu húa [17]. Với cỏc đặc tớnh hữu ớch của nú, trờn thế giới cỏc nhà sản xuất thực phẩm đang cú nhu cầu sử dụng nhiều sản phẩm này thay thế cỏc loại đường khỏc trong chế
biến thực phẩm như trong ngành sản xuất sữa (sữa đặc, sữa bột), sản xuất bỏnh kẹo (kẹo cao su, bỏnh xốp, kẹo cứng, bỏnh bớch qui, mứt quả, sỳp ăn liền,…), đồ uống (nước quả, đồ uống lờn men lactic, nước sụ đa, ca phờ tan,…), thực phẩm đúng hộp (rau quả ,thịt cỏ) [26]
Naoto Tsuyama (Nhật bản) đó ứng dụng đường coupling sugar trong sản xuất sữa đặc và sữa bột. Sau khi điều chỉnh hàm lượng chất bộo thớch hợp trong sữa, tỏc giả đó bổ sung đường coupling sugar (trong đú hơn 50% là oligoglucosyl fructoza) vào sữa và đem cụ đặc ở ỏp suất thấp tạo ra sản phẩm sữa đặc cú độ chất khụ 50% hoặc đem sấy phun được sản phẩm sữa bột. Cỏc sản phẩm sữa này cú độ hũa tan cao và cú hàm lượng glucoza, sacaroza rất nhỏ nờn khi người tiờu dựng sử dụng chỳng khụng bị ảnh hưởng tới răng do khụng tạo ra axit hữu cơ từ glucoza và sacaroza bởi vi sinh vật trong miệng [21].
Trong sản xuất bột cà phờ tan, dịch chiết cà phờ cú nồng độ chất khụ 30% được bổ sung lượng đường coupling sugar 10% (trong coupling sugar cú
≥ 50% là oligoglucosyl fructoza), sau đú cụ đặc hỗn hợp đến 500Bx và đem sấy đụng khụ. Bằng sử dụng loại đường này, sản phẩm đó giữ được hương thơm tự nhiờn của cà phờ và khụng ảnh hưởng xấu đến răng
Trong sản xuất bỏnh mỡ, coupling sugar (50% là oligoglucosyl fructoza) được sử dụng 5% (so với lượng bột mỡ), số glucoza và sacaroza
bỏnh, do vậy oligoglucosyl fructoza đó tạo vị ngọt dịu trong sản phẩm và cũn cú tỏc dụng ngăn chặn bệnh về răng.
Trong sản xuất kẹo cứng, coupling sugar cũng được ứng dụng làm kẹo dũn và khụng bị kết tinh đường và đặc biệt khụng cú nguy cơ gõy bệnh răng nhất là đối với trẻ em.
Đồ uống lactic là một sản phẩm nước uống rất cú lợi cho sức khỏe con người, do vậy coupling sugar cũng đó được sử dụng trong quỏ trỡnh sản xuất. Sản phẩm đồ uống này cú vị ngọt mỏt và cũng ngăn chặn bệnh răng, bệnh bộo phỡ. Trong sản xuất đào đúng lọ, dung dịch rút lọ đó sử dụng đường coupling sugar 30%. Sản phẩm cú độ ngọt dịu và giữđược hương thơm tự nhiờn. Kẹo cao su cú chứa đến 80% đường coupling sugar, 20% là gum và cỏc hương liệu. Độ ngọt của kẹo được giữ lại trong miệng lõu hơn và cũng như
cỏc sản phẩm khỏc cũng ngăn chặn cỏc bệnh răng do sản phẩm khụng chứa glucoza, sacaroza.
Trong sản xuất sụ cụ la, hàm lượng đường coupling sugar được sử dụng 50%. Sản phẩm cú hỡnh dạng đẹp và mịn, độ ngọt mỏt, giữ được vị đắng của ca cao, hũa tan tốt và cũng ngăn chặn cỏc bệnh răng.[21]
1.4.2. ỨNG DỤNG TRONG DƯỢC PHẨM:
Oligoglucosyl fructoza hay coupling sugar được tạo ra bởi sự kết hợp sacaroza với cỏc polysacarit dưới sự tỏc dụng của enzim glycosyltransferaza. Khi sử dụng đường sacaroza, glucoza,… sẽ tạo thành cỏc dextran, levan,…ở
trong miệng do một số vi khuẩn, cỏc chất này bỏm trờn bề mặt răng tạo mảng cao răng và một số vi khuẩn kị khớ khỏc lờn men tạo ra axit hữu cơ làm hỏng men răng. Trỏi lại khi sử dụng đường oligoglucosyl fructoza thỡ khụng tạo thành mảng bỏm trờn răng và hạn chế khả năng sinh axit hữu cơ. Hàm lượng
đường oligoglucosyl fructoza thường được bổ sung từ 1 – 20%, loại đường này khụng gõy tỏc dụng với cỏc thành phần khỏc cú trong thuốc đỏnh răng và cũn kộo dài thời gian sử dụng sản phẩm [21]
Với đặc tớnh khụng gõy ảnh hưởng xấu đến răng miệng nờn oligoglucosyl fructoza được sử dụng trong quỏ trỡnh sản xuất kem đỏnh răng.
Thành phần kem đỏnh răng bao gồm: MgCO3 chiếm 40%, CMC
(carboxylmethyl xenluloza) chiếm 50%, coupling sugar 1%, chất tẩy 1%, chất màu 0,02% và hương liệu 0,1%. Trước tiờn, CMC được hũa tan trong nước, sau đú coupling sugar được bổ sung vào và cuối cựng là MgCO3 và phụ gia hương liệu. Hỗn hợp này được đúng gúi thành typ thuốc đỏnh răng [21]
Với tớnh năng dễ hấp thụ, khụng cú tỏc dụng phụ, che giấu được vị đắng trong thuốc,… nờn oligoglucosyl fructoza được ứng dụng rất rộng rói trong cỏc cụng thức thuốc giảm đau, thuốc chống nhiễm trựng, thuốc chống dị ứng,… nhất là cỏc sản phẩm sirụ thuốc dành cho trẻ em.
Ngoài ra, coupling sugar cũn được ứng dụng trong sản xuất nước sỳc miệng, hay làm tỏ dược, bổ sung vào cỏc sản phẩm thuốc chức năng, vào sản phẩm viờn ngậm chống ho,...
1.5. TINH BỘT
1.5.1. NGUỒN GỐC TINH BỘT [30]
Tinh bột tiếng Hy Lạp là amilon cú cụng thức húa học: (C6H10O5)n, là một polysacarit chứa hỗn hợp amyloza và amylopectin, tỷ lệ phần trăm amiloza và amilopectin thay đổi tựy thuộc vào từng loại tinh bột, tỷ lệ này thường từ 20:80 đến 30:70. Tinh bột cú nguồn gốc từ cỏc loại cõy khỏc nhau cú tớnh chất vật lý và thành phần húa học khỏc nhau. Chỳng đều là gốc polymer carbohydrat phức tạp của glucose (cụng thức phần tử là C6H12O6 ) .
Tinh bột, cựng với protein và chất bộo là một thành phần quan trọng bậc nhất trong chế độ dinh dưỡng của loài người cũng như nhiều loài động vật khỏc. Ngoài sử dụng làm thực phẩm ra, tinh bột cũng được dựng trong cụng nghiệp sản xuất giấy, băng bú xương,... Tinh bột được tỏch ra từ hạt như
ngụ và lỳa mỳ, từ rễ và củ như sắn, khoai tõy, dong là những tinh bột chớnh dựng trong cụng nghiệp.
Thuốc thử tinh bột là iốt, khi gặp iốt, tinh bột sẽ cho màu xanh.
1.5.2. CẤU TRÚC CỦA TINH BỘT [4, 3, 30].
Tinh bột là một loại polysacarit tồn tại chủ yếu trong cỏc hạt hoà thảo, củ, thõn và lỏ cõy dưới dạng cỏc hạt cú kớch thước từ 0,02 đến 0,12mm. Hạt tinh bột của cỏc nguồn thực vật khỏc nhau cú hỡnh dạng và kớch thước khỏc nhau. Nhỡn chung hạt tinh bột cú dạng hỡnh trũn, hỡnh bầu dục hay đa giỏc.
Cấu tạo bờn trong của hạt tinh bột khỏ phức tạp. Hạt tinh bột cú cấu tạo lớp, trong mỗi lớp cú lẫn lộn cỏc tinh thể amiloza và amilopectin sắp xếp theo phương hướng tõm và cú cỏc lỗ xốp khụng đồng đều. Bờn ngoài hạt tinh bột cũn cú vỏ bao chứa ớt ẩm hơn bờn trong, bền với cỏc tỏc động bờn ngoài và cú cỏc lỗ nhỏ cho phộp cỏc chất hoà tan cú thể khuếch tỏn qua.
Thường trong cỏc loại tinh bột nếp (gạo nếp, ngụ nếp) cú gần như 100% là amilopectin, trong khi đú ở tinh bột đậu xanh, cú đến 50% là amiloza.
Về cấu tạo húa học, amiloza và amilopectin đều chứa cỏc đơn vị cấu tạo là glucoza. Ở amiloza, cỏc gốc glucoza được gắn với nhau nhờ liờn kết α- 1,4 glucosit tạo thành một chuỗi dài gồm từ 200 - 1.000 gốc.
Phõn tử amiloza bao gồm một số chuỗi sắp xếp song song với nhau, trong đú cỏc gốc glucoza của từng chuỗi cuộn vũng lại theo hỡnh xoắn ốc. Trong phõn tử amilopectin, cỏc gốc glucoza gắn với nhau bằng liờn kết α-1,4 glucosit và α-1,6 glucosit. Vỡ vậy, amilopectin thường cú 20- 30 gốc glucoza giữa 2 điểm phõn nhỏnh và chỉ cú một đầu khử.
phõn tử amylose phõn tử amylopectin
1.5.3. TÍNH CHẤT CỦA TINH BỘT [4]
Tớnh chất của tinh bột được quyết định bởi tớnh chất của 2 phần tử tạo nờn tinh bột là amiloza và amilopectin và tỉ lệ giữa chỳng. Do cấu tạo phõn tử
khỏc nhau, amiloza và amilopectin cú tớnh chất lý hoỏ khỏc nhau:
- Amiloza tỏc dụng với iốt sẽ cho phức hợp mầu xanh trong khi đú amilopectin cho mầu nõu. Đú là do phõn tử amiloza cú dạng hỡnh xoắn ốc nờn hấp thụđược cỏc phõn tử iốt. Amiloza dễ hoà tan trong nước ấm, tạo nờn dịch cú độ nhớt khụng cao cũn amilopectin chỉ hoà tan khi đun núng và cho dịch cú độ nhớt cao. Dịch amiloza khụng bền, nhất là ở nhiệt độ thấp, nú dễ dàng tạo nờn dạng gel vụ định hỡnh, sau đú trở thành cỏc gel tinh thể và cỏc kết tủa khụng thuận nghịch.
- Cỏc phõn tử amilopectin khụng cú xu hướng kết tinh, chỳng cú khả
năng giữ nước lớn nờn dịch amilopectin thường khụng bị thoỏi hoỏ.
1.5.4. TINH BỘT SẮN
1.5.4.1. Tỡnh hỡnh sản xuất và tiờu thụ sắn.
Trong những năm gần đõy, diện tớch trồng sắn nước ta tăng rất nhanh,
đạt 497.000 ha/ năm 2007, và 510.000 ha/ năm 2008. Hiện nay, theo thống kờ, sản lượng sắn của cả nước đạt khoảng trờn 9 triệu tấn đứng thứ 7 trờn thế giới về sản lượng, và là nước đứng thứ 3 về xuất khẩu sắn chỉ sau Thỏi Lan và Indonesia [1, 9]Ở nước ta, cõy sắn chuyển đổi nhanh chúng từ cõy lương thực truyền thống sang cõy cụng nghiệp ngắn ngày. Sự hội nhập kinh tế toàn cầu
đang mởi rộng thị trường sắn, tạo lờn những cơ hội chế biến tinh bột, tinh bột biến tớnh, cỏc sản phẩm đường, cồn sinh học, ...Cỏc sản phẩm được ứng dụng trong cụng nghiệp thực phẩm, dược phẩm và cỏc nghành cụng nghiệp khỏc.
Bảng 1.5. Hiện trạng sản xuất, chế biến và sử dụng sắn ở một số nước năm 2009. [6]
Nước Sản lượng (triệu tấn)
Hiện trạng sử dụng sắn
Nigeria 45,72 Thức ăn gia sỳc, tinh bột, tinh bột biến tớnh,
đường, sản xuất cồn, xuất khẩu,...
Thỏi lan 22,58 Lương thực, tinh bột biến tớnh, tinh bột, bột ngọt, cồn sinh học, đường, thức ăn gia sỳc, xuất khẩu,...
Indonesia 19,92 Lương thực, tinh bột biến tớnh, tinh bột, cồn sinh học, đường, thức ăn gia sỳc, xuất khẩu,... Việt Nam 9,38 Lương thực, tinh bột biến tớnh, tinh bột, đường,
bột ngọt, cồn sinh học, thức ăn gia sỳc, xuất khẩu,...
Nhà mỏy Vedan ở Đồng Nai cú vốn đầu tư nước ngoài, cụng suất lớn nhất Đụng Nam Á với cỏc sản phẩm tinh bột, tinh bột biến tớnh bằng hoỏ chất, bột ngọt, lysin [2, 5]. Trong 2-3 năm gần đõy, cụng nghiệp chế biến tinh bột sắn đó tăng quỏ mức, khụng theo quy hoạch và trở thành “hội chứng”, tới mức
đó được cảnh bỏo rủi ro. Nghiờn cứu sản xuất những sản phẩm mới sau cụng nghiệp tinh bột sắn là một trong những định hướng quan trọng của Bộ Nụng nghiệp và Phỏt triển nụng thụn.
1.5.4.2. Đặc tớnh tinh bột sắn.
Tinh bột sắn cú màu trắng sỏng, cú độ pH từ 5,5 - 6,5. Hạt tinh bột sắn cú kớch thước 5-40àm, chủ yếu là hỡnh trũn, bề mặt nhẵn. Hàm lượng amilopectin trong tinh bột sắn tương đối cao, chiếm 78 - 80%. Tinh bột sắn cú độ nở, khả năng hồ hoỏ và độ hoà tan cao. Nhiệt độ hồ hoỏ của tinh bột sắn 58-70oC. Độ nhớt dung dịch tinh bột sắn tăng nhanh và cú độ dớnh cao so với tinh bột từ cỏc nguồn khỏc. Hồ tinh bột sắn cú xu hướng thoỏi hoỏ thấp và độ
hạt trõn chõu và cỏc sản phẩm khỏc như: Tinh bột biến tớnh, maltodextrin, dextrin, glucoza, fructoza, cồn, mỡ chớnh, axit xitric,...