- Caramelins (C125H188O80) (như bước 12 trong bảng 1.8)
3. P-D-Glucose khan: dạng này được tách ra khi dung dịch được kết tin hỏ nhiệt độ trên 110°c (đặc biệt là trên 115°C)
2.1.1.3.2 Syrup thủy phân từ tinh bột: [2], [14], [28]
2.1.1.3.2.1. Giới thiệu:
Trong ngành công nghiệp thực phẩm, từ nguyên liệu tinh bột người ta có thể sản xuất ra các loại syrup khác nhau như glucose, maltose, oligosaccharide hoặc syrup chứa hỗn hợp glucose và fructose được sử dụng phổ biến nhất hiện nay và thường được gọi là syrup giàu íructose. Trong bài này, tôi chỉ đề cập đến syrup giàu íructose từ tình bột.
2.1.1.3.2.2. Phương pháp thu nhận:
Để sản xuất syrup giàu íructose từ tinh bột, người ta sử dụng hai nhóm chế phẩm enzyme: amylase và glucoisomerase.
- Amylase: xúc tác phản ứng thủy phân tình bột tạo thành sản phẩm đường glucose. Trong thực tế người ta thường sử dụng kết hợp hai chế phẩm: a-amylase và glucoamylase.
- Glucoisomerase: xúc tác phản ứng chuyển hóa đường glucose thành đường íructose (phản ứng chuyển hóa đồng phân).
2.1.1.3.2.3. Đặc điểm:
Chất lượng syrup giàu fructose được đánh giá thơng qua ba nhóm chỉ tiêu dưới đây: - Chỉ tiêu cảm quan: màu sắc, độ trong, mùi, vị.
- Chỉ tiêu hóa lý: hàm lượng íiutose, chỉ số DE, tổng hàm lượng chất khô, độ chua, độ nhớt,...
- Chỉ tiêu vi sinh: tổng sơ" vi khuẩn hiếu khí, nấm men và nấm mốc.
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 ngăn cản sự mất nước từ thực phẩm) và, được hiểu theo nghĩa hẹp, ngăn cản cấu trúc của bánh nướng trở nên quá cứng và giòn. Syrup là con đường thuận lợi để đưa đường khử vào trong cơng thức bánh và vì vậy thúc đẩy phản ứng Maillard trong q trình nướng.
£L2. Pỵs ^POIỊỊOIA : [3] ^POIỊỊOIA : [3]
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 tạo cảm 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 dùng kết hợp với những chất tạo ngọt khác để đạt được độ ngọt và vị mong mn. Cung cấp năng 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 hà làm thơm miệng và dược phẩm.
Polyols cũng góp phần tạo xơ và tạo cấu trúc cho thực phẩm, gây cảm giác mát khi ăn, giúp giữ ẩm cho thực phẩm, không làm mất vị ngọt và khơng hóa nâu dưới tác dụng nhiệt. Vì nấm mốc khơng thể phát triển tốt trên polyols nên chúng có thể góp phần làm tăng thời hạn sử dụng của thực phẩm. Trong tự nhiên, chúng xuất hiện nhiều trong trái cây và trong các loại nưổc uống, nhưng trong thương mại, chúng được sản xuất 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 dụng glycemic (producing a glycemic respone) (như ảnh hưởng ít hơn đến glucose trong máu) thấp hơn so với saccharose và glucose. Khi được hấp thu, chúng chuyển hóa tạo năng lượng và khơng sản sinh ra hoặc sản sinh ra một ít insulin. về lý thuyết, polyols có thể hữu
ích đối vđi người bệnh đái tháo đường.
Bảng 2.1: Các polyols được phép dùng thay thế đường bởi u.s FDA Polyols
Năng lương (cal/g)
Độ ngọt so với saccharose (%) Sorbitol 2,6 50-70 Xylitol 2,4 100 Maltitol 2,1 75 Isomalt 2,0 45-65 Lactitol 2,0 30-40 Mannitol 1,6 50-70
SVTH: Trần Thị Thúy Liễu 63 MSSV: 60301459
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 triệu chứng đau dạ dày, như đầy hơi và ảnh hưởng đến nhuận tràng, tương tự những phản ứng vđi những thực phẩm nhiều xơ và đậu. American Dietetic Association khuyên cáo là nếu tiêu thụ hơn 50 g/ngày sorbitol hay 20 g/ngày mannitol có thể gây tiêu chảy.
Polyols khơng gây sâu răng bởi vì vi khuẩn trong miệng khơng trao đổi chất cũng như chuyển hóa được những chất tạo ngọt này thành mảng bám hay acid có hại gây sâu răng. Xylitol được nhận thấy là chất kiềm hãm vi khuẩn đường miệng. Đây là nguyên nhân ta dùng polyols trong nhiều loại bạc hà không đường và chewing gum.
2.1.2.1 (ĐỜVL ạĩủn:
2.1.2.1.1 Xylitol: [2], [6], [26], [27], [28] 2.I.2.I.I.I. Cơng thức cấu tạo và tính chất:
QH
Hình 2.7: Cơng thức cấu tạo của xylitol
Xylitol: CH2OH-CHOH~CHOH~CHOH-CH2OH
Tên hóa học: (2S,3R,4R)-Pentane~l,2,3,4,5-pentaol Tên khác: 1,2,3,4,5-Pentahydroxypentane
Cơng thức hóa học: C5Hi205 Khơi lượng phân tử: 152,15g/mol Độ nhớt: l,52g/cm3
SYTH: Trần Thị Thúy Liễu 65 MSSY: 60301459
Nhiệt độ sôi: 216°c Chỉ số E: E967
Độ tan: 64g/100ml nước ỏ 25°c.
Tinh thể bột trắng. Dung dịch bền nhiệt - khơng bị caramel hóa. Năng lương cung cấp: 2,4Cal/g.
Xylitol, còn được biết là đường gỗ, là một loại rượu đường 5 carbon, được dùng như một chất thay thế đường. Xylitol ngọt xấp xỉ saccharose nhưng cung cấp năng lượng kém 40%.
2.I.2.I.I.2. Phương pháp thu nhận:
Xylitol đầu tiên được chiết xuất từ cây bulô ở Phần Lan vào thế kỷ thứ 19. Vào thế kỷ 20, xylitol dạng hạt bắt đầu được sản xuất với lượng lớn ở Mỹ với tên là “Ưltimate Sweetener” với nguồn thu nhận là cây củ cải đường. Xylitol có nhiều trong tự nhiên, được tìm thấy trong các mơ, trong nhiều loại trái cây và rau quả, bao gồm nhiều loại quả mọng khác nhau, vỏ ngũ cốc, yến mạch và nấm. Nó có thể thu được bằng cách trích ly mơ hạt ngũ ccíc, giống cây bulô (birch), quả mận và ngũ CỔC.
Các phương pháp sản xuất xylitol:
Phương pháp trích ly lỏng-rắn (solỉd-lỉquid extraction):
Xylitol được tìm thấy ở trái cây và rau quả như nho, dâu, chuối... ữong 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 ngun liệu thơ( ít hơn 900mg/100g) nên giá thành sẽ rất đắt Phương pháp hoá học:
Sẵn xuất từ xylan (polysaccharide thuộc nhóm hemicellulose) bằng cách thuỷ phân bằng acid. Xylan chiếm khoảng 11-35% (khôi lượng chất khô) của nguyên liệu lignocellulse như gỗ cứng, phế phẩm của nông nghiệp như lõi ngơ, rơm lúa mì, bã mía.... Tiếp theo, xylan được thủy phân tạo thành xylose, sử dụng xúc tác là acid hay enzyme cylanase. Sau cùng đường xylose sẽ được hydrogen hóa thành xylitol.
(C5HSŨ4) +nHí° > nC5Hỉ0O +nH>° > nC5HuO
v- - - - -V"—— J v-----V-—- -J v ~ V—- J
SYTH: Trần Thị Thúy Liễu 67 MSSY: 60301459
2.1.2.1.1.3. Ngày nay người ta cịn có thể sản xuất xylitol bằng phương pháp lên men, sử dụng vi sinh vật.Đặc điểm:
Khác vđi stevia, xylitol hầu như khơng có hậu vị, và nó được cho là an tồn đối vđi người bệnh đái tháo đường và những người giảm glucose huyết (hypoglycaemia). Đó là do carbohydrate giống như rượu đường ít có tác động lên lượng đường huyết của con người như những loại đường thông thường khác.
Xylitol tương tự vđi sorbitol và có mặt trong hầu hết các thực phẩm - nấm và những loại rau cải khác.
Xylitol, khi tiêu thụ, nó tan chầm chầm nhưng hồn tồn trong ruột. Nó khơng địi hỏi có insulin trong q trình chuyển hóa và vì vậy nó khơng thay đổi lượng đường máu ở
người bị đái tháo đường. Nó được chấp nhận như là một chất tạo ngọt không sinh năng lượng và nó khơng được tổng hợp bởi vi khuẩn cariogenic. Cho đến ngày nay, nó được biết là khơng có tính độc nhưng tính độc phát sinh một cách khác thường khi tiêu thụ một lượng lđn hiếm có. Giơng 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 được American Food and Drug Administration chứng nhận là phương thuốc thích hợp cho trẻ con để chống sâu răng.
Xylitol cũng có khả năng chữa chứng bệnh lỗng xương. Một nhóm các nhà nghiên cứu Phần Lan đã phát hiện là xylitol ngăn chặn sự yếu xương trên chuột thí nghiệm và thậm chí cịn cải thiện tỷ trọng của xương.
Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng chewing gum xylitol có thể ngăn chặn sự nhiễm trùng tai (viêm tai cấp tính). Những nghiên cứu gần đây cho thấy việc tiêu thụ xylitol giúp 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 nhuận tràng khi dùng với liều lượng cao. Mặc dù vậy nó khơng có độc tính, con người có thể dùng 400g/ngày trong thời gian dài mà không thấy phát hiện bệnh.
2.1.2.1.1.4. ứng dụng:
Trong bánh kẹo, nó được ứng dụng đặc biệt như một chất tạo ngọt không tạo khuẩn trong những sản phẩm “dính” (adhesive) như kẹo chewing gum, caramel.
Xylitol rất phổ biến ở Phần Lan nơi được xem là nguồn gốc phát hiện ra nó. Nhiều cơng ty sản xuất bánh kẹo Phần Lan đã sử dụng xylitol, hầu hết chewing gum bán ở Phần Lan và Châu Au là có dùng xylitol.
Công ty Chupa Chups trước đây là của Tây Ban Nha bây giờ là của Ý được sản xuất ra kẹo bạc hà thơm miệng trên cơ sở xylitol được quảng cáo trên khắp thế giới.
Ớ Trung Quốc, Nhật và Nam Hàn Quốc, xylitol được tìm thấy nhiều trong hàng loạt
các sản phẩm chewing gum. Thậm chí Trung Quốc và Hàn Quốc cịn có hẳn một loại gum mang tên “Xylitol”, trong khi ở Nhật Bản có tên là “Xylish”.
SYTH: Trần Thị Thúy Liễu 69 MSSY: 60301459
2.1.2.1.2 Sorbitol: [2], [4]9 [28]
2.I.2.I.2.I. Cơng thức cấu tạo và tính chất:
c H ;H2QH ni 1 1 in u 1 IU H ni 1 1 1 fìi 1 1 1 ( UI 1 ;H2OH
Hình 2.9: Cơng thức cấu tạo của D-sorbitol
Sorbitol: CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CH2OH
Tên IUPAC: hexane-l,2,3,4,5,6-hexaol Cơng thức hóa học: C6H1406
Khơi lượng phân tử: 182,17g/mol Nhiệt nóng chảy: 95°c
Nhiệt đơng đặc: 296°c Tỷ trọng: 0,68g/cm3
ADI là khoảng 3oz/ngày (loz = 28,35g). Năng lượng cung cấp: 2,6Cal/g.
Sorbitol được biết như là glucitol, là một loại rượu đường cơ thể chuyển hóa chậm. Nó thu được bằng cách khử glucose, nó thay đổi nhóm aldehide thành nhóm hydroxyl do đó nó được gọi là rượu đường.
Sorbitol là một loại rượu đường có nhiều ữong tự nhiên ồ hầu hết các loại quả có hạt, nguồn dồi dào là quả thanh hương trà (Rowan berry) hay quả thanh lương trà (Mountain Ash berry), nhưng khơng có nguồn tự nhiên nào quan trọng trong thương mại. Ngày nay, nó được sản xuất bằng cách khử glucose, nó thay đổi nhóm aldehide thành nhóm hydroxyl.
Ngoài ra sorbitol được sản xuất một cách tự nhiên bởi cơ thể người mặc dù được tiêu hóa kém.
2.1.2.1.2.3. Đặc điểm:
ít có giá trị trong cơng nghiệp bánh kẹo, thường dùng trong kẹo mềm hay thực phẩm dạng paste với chức năng giữ ẩm.
Sorbitol được xếp vào loại chất tạo ngọt có giá trị dinh dưỡng vì nó cung cấp calorie hay năng lượng cho những người ăn kiêng: 2,6Cal/g (llKJ/g) so với đường
SYTH: Trần Thị Thúy Liễu 71 MSSY: 60301459
và tình bột là 4Cal/g (17KJ/g) trong khi vẫn duy trì được 50% độ ngọt. Ngồi việc cung cấp chất ngọt, nó cịn là một chất giữ ẩm tuyệt vời và là một chất tạo cấu trúc.
Sorbitol thương phẩm có thể tồn tại dưới dạng dung dịch cơ đặc (70% chất khô) hoặc dạng tình thể. ơ dạng tình thể nó được dùng trong sản xuất chocolate. Tính chất điển hình như sau:
Dạng tinh thể Dạng syrup
Polyhydric alcohol >99% 70% ± 0,5%
Ẩm < 1,0% (tốt nhất là dưới 0,5% đối vđi
chocolate) - Nhiệt nống chảy 98°c - Tỷ trọng 1,47 - Khúc xạ trong dung dịch 10%, 25°c 1,3477 - Đường khử < 0,2% Tro < 0,025 Kim loại nặng (chì, đồng, sắt) < 5ppm pH______________ 5,0 - 6,0 2.1.2.1.2.4. ứng dụng:
Sorbitol là một chất thay thế đường thường dùng trong thực phẩm ăn kiêng (bao gồm cả thức uống kiêng) và chewing gum không đường. Sorbitol là một chất có giá trị trong cơng nghiệp sản xuất chocolate cho người đái tháo đường và bánh kẹo, khác với saccharin và cyclamate, ngồi ra cịn được ứng dụng trong sản xuất giấy, dệt, thuốc lá.
Sorbitol có thể ứng dụng trong cơng 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 lổn để tạo thành chất trong suốt. Và nó cũng được dùng 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 bánh kẹo, thực phẩm nướng và chocolate - những thực phẩm có khuynh hưđng trở nên khô và cứng. Sự ổn định ẩm bảo vệ những sản phẩm này khỏi khô nhanh và duy trì đặc tính 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 tình 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 nguồn sinh khơi (biomass). Q trình khử hồn tồn sorbitol mở ra con đường tạo thành các alkane như hexane - có thể được dùng như nhiên liệu sinh học (biuel).
Nó có nguồn gốc từ tình bột, được sản xuất như là một dịch đường nhớt, cấu tạo nên HDPE của cái trống hoặc là dạng bột tình thể dùng để nhồi nhét trong những cái túi xách có nhiều lđp.
Vai trò quan trọng của sorbitol là sản xuất Vitamin c và những sản phẩm dược phẩm 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 và không tham gia vào phản ứng maillard (hóa nâu). Đó là một thuận lợi, ví dụ như, trong những sản phẩm bánh cần màu sắc tươi tắn chứ không phải là màu nâu là một điều mong muốn. Sorbitol có thể kết hợp với những thành phần thực phẩm khác như là đường, tác nhân keo tụ, protein và chất béo thực vật. Nó hoạt động tốt trong nhiều sản phẩm thực phẩm như
kẹo gơm, kẹo, món tráng miệng ướp lạnh, bánh quy, bánh,..., bao gồm cả kem đánh răng và thuốc súc miệng.
2.1.2.1.3 Mannitol: [28]
2.1.2.1.3.1. Cơng thức cấu tạo và tính chất:
OH OH
Tên IUPAC: (2R,3R,4R,5R)-Hexane-l,2,3,4,5,6-hexol Cơng thức: C6H1406
Khối lượng phân tử: 182,172g/mol Lượng thải ra: qua thận 90%
OH OH
Hình 2.10: Cơng thức cấu tạo
SYTH: Trần Thị Thúy Liễu 73 MSSY: 60301459
Chu kỳ bán hủy: 100 phút Nhiệt độ nóng chảy: 160- 165°c.
Năng lượng cung cấp: l,6Cal/g.
về hóa học, mannitol là một loại rượu đường hay một polyol, nó tương tự xylitol hay
sorbitol. Tuy nhiên, mannitol có khuynh hướng mất một ion H+ trong dung dịch nưđc làm cho dung dịch mang tính acid. Vì thế, khơng có gì là bất thường khi ta thêm một chất để điều chỉnh lại pH của nó như NaHCƠ3.
2.1.2.1.3.2. Phương pháp thu nhận:
Nhiều loại rau quả có chứa mannitol như sung, oliu ... Hàm lượng mannitol trong một sơ" lồi nấm và tảo rất cao, có thể lên đến 15 - 20% (Multon, 1992).
Fructose là nguyên liệu để sản xuất mannitol. Phản ứng hydrogen hóa sẽ chuyển íructose thành mannitol.
2.1.2.13.3. Đặc điểm:
Mannitol là một tác nhân lợi tiểu, nó là một đồng phân của sorbitol.
Tính tan: mannitol ít tan trong nước hơn sorbitol, lOOg nước ỏ 25°c chỉ có thể hịa
tan được tối đa 18g mannitol.
Mannitol cũng là một chất tạo ngọt dành cho những người bệnh đái tháo đường. Bởi vì mannitol thu nhiệt khi tan nên nó được dùng làm chất tạo ngọt trong những loại kẹo làm tươi mát hơi thở, nó có tác dụng làm lạnh và tạo câm giác tươi mát. Với lượng lớn hơn
20g, mannitol ảnh hưởng đến nhuận ưàng, và thỉnh thoảng được bán như là một loại thuốc nhuận tràng cho trẻ em.
Mannitol được ứng dụng nhiều trong y dược, nó hổ trợ cho thuốc chữa các bệnh về