CHO + nCH O+ nC HO
2.2.2.2.3.Đặc điểm của cyclamate và các muối Natri, Calci của nó:
• Khả năng hòa tan
- Cyclamic acid: Tan rất ít trong nước nóng và lạnh. Độ tan ở 25oC (tính bằng g/100ml):
•+ Trong nước là 13 •+ Trong rượu là 25 •+ Trong axeton là 16 •+ Trong glycerin là 90
- Sodium cyclamate: Tan nhiều trong nước tại nhiệt độ phòng, không tan trong rượu, ether, benzene, chloroform. Độ hòa tan của sodium cyclamate tại 20oC: 200g/l
- Calcium cyclamate: Dễ tan trong nước tại nhiệt độ phòng. Độ hòa tan của calcium cyclamate tại 20oC: 250g/l
Bởi vì cyclamate tan tốt trong nước nên nó được dùng rộng rãi trong sản xuất thức uống và nhiều loại thực phẩm khác nhau như các loại bánh nướng.
Ơû 25oC có thể thu được dung dịch natri cyclamate 21%. Nếu tính rằng độ hòa tan của saccharose ở 25oC là 68% thì mức độ ngọt như thế có thể đạt được chỉ cần hòa tan 2 – 2,5% natri cyclamate
Sodium cyclamate là một hợp chất tinh khiết. Tuy nhiên, cũng như bất kỳ hợp chất hóa học nào khác, nó vẫn còn chứa một lượng nhỏ tạp chất. Lượng tạp chất này tính bằng mg/kg sản phẩm.
Cyclamate có thể tìm thấy ở 2 dạng: ngậm nước (HC) với 15% nước và dạng khan (AC) với hàm ẩm khoảng 1%.
Hàm lượng ẩm trong cả 2 dạng trên đều không ảnh hưởng đến tính chất chung cũng như cách thức sử dạng cyclamate mà nó chỉ ảnh huởng đến cường độ ngọt của nó. Trong đó thì dạng HC có cường độ ngọt thấp hơn so với dạng AC vì nó chứa nước. Dạng AC có giá tiền mắc hơn dạng HC khoảng 15%
o Nhiệt độ nóng chảy:
Nhiệt độ nóng chảy của calcium cyclamate : >300oC Nhiệt độ nóng chảy của cyclamic acid: 169 - 179oC
o Tính ổn định:
Không có phản ứng hóa nâu. Bởi vì cyclamate khác với đường saccharose là không bị caramel hóa do tác dụng nhiệt trong quá trình chế biến, nên nó thích hợp cho quay thịt và dăm bông nếu theo yêu cầu của quy trình cần thêm một lượng đường hất định.
Trong khi saccharose bị chảy và bị phân hủy ngay nhiệt độ cao hơn 100 - 120oC và ở 170 - 180oC quá trình này xảy ra rất mãnh liệt thì natri cyclamate lại bền và chỉ bị phân hủy ở 280 - 500oC. Bởi vậy các chế độ nhiệt được áp dụng rộng rãi trong chế biến các sản phẩm thực phẩm hoàn toàn không làm cyclamate bị thay đổi.
Ngoài ra cyclamate còn bền với acid và kiềm là 2 chất có thể sử dụng trong sản xuất thực phẩm và như vậy không bị mất tác dụng tạo ngọt.
Nhiều nhà nghiên cứu cho biết rằng natri cyclamater không phải là môi trường dinh dưỡng cho vi khuẩn và nấm mốc, do vậy các sản phẩm sử dụng nó thường bền hơn khi bảo quản
Sự phân hủy được gia tăng trong amino acid và trong dung dịch vitamin tan trong nước tại nhiệt độ cao
Ổn định dưới điều kiện sản xuất thức uống nhẹ (pH = 2 - 7), điều kiện tiệt trùng và xử lý UHT.
o Tạo cấu trúc:
Nhiều sự quan sát chứng tỏ rằng trong một số trường hợp cyclamate ít nhiều làm giảm độ bền của chất đông.
Canxi cyclamate sẽ làm độ bền của keo đông gelatin giảm đi và làm giảm chất lượng các loại keo khác. Natri cyclamate không làm giảm chất lượng của keo đông từ colagen và cũng ít ảnh hưởng đến các lọai keo đông khác.
Khi cần thiết và theo yêu cầu natri cyclamate có thể sử dụng phối hợp với gelatin, anginit natri, tinh bột … cũng như các chất tạo ngọt khác như saccharose, saccharin .
Có thể cho natri cyclamate trực tiếp vào sản phẩm nếu có thể đảm bảo được khuấy đều để hòa tan hoàn toàn.
Ngoài ra khi sản xuất mứt quả hạt mà mứt quả mềm cũng cho phép sử dụng canxi cyclamate, khi đó phải ghi chú trên nhãn hiệu đồ hộp.
o Sự thủy phân:
Acid cyclamic bị thủy phân chậm trong nước nóng. Quá trình thủy phân thành acid sulphuric và cyclohexylamine chậm khi ở dạng dung dịch
Ổn định ở pH = 2 - 7 tại nhiệt độ bình thường , khi pH = 2,1 thì từ 1kg cyclamate sẽ bị thủy phân thành :
• 350 mg cyclohexylamine tại 30oC. • 500 mg cyclohexylamine tại 40oC.
o Độ ngọt
Độ ngọt của cyclamate gấp 30 - 50 lần so với đường ( phụ thuộc vào nồng độ) Khi sử dụng cyclamate cùng với đường thấy xuất hiện tác dụng tương hỗ làm cho độ ngọt chung tăng lên hơn độ ngọt có thể có khi tính bằng cách cộng các nồng độ. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cyclamate không làm tác hại đến men tiêu hóa như pepsin, trypsin, lipaza. Thường sử dụng cyclamate ở dạng dung dịch nước 15%. Khi đó nếu so sánh theo độ ngọt tương đương thì 1ml dung dịch này bằng 6g đường.
o Vị ngọt:
Sodium cyclamate: hiệu quả tạo ngọt cao, khi tan trong nước tạo dung dịch có vị ngọt thuần không bị hậu vị đắng hoặc các vị khác như saccharin.
Calcium cyclamate ở nồng độ cao sẽ có vị mặn.
Khác với Natri cyclamate, calci cyclamate và kali cyclamate, acid cyclamic đồng thời làm cho sản phẩm có vị ngọt kèm theo vị hơi chua cho nên được phép sử dụng để thay thế đường saccharose cũng như các acid thực phẩm mà ở đó đường và acid là các thành phần chủ yếu.
Khi so sánh với các acid hữu cơ khác và đường, người ta nhận thấy cho 1,5 g acid cyclamic tương đương với 1g acid citric và 1,2 g cyclamate. pH của dung dịch acid cyclamic 10% là 1,3
Có thể sử dụng acid cyclamic trong sản xuầt mứt quả nghiền, mứt đông, bánh kẹo, cũng như các lọai quả nghiền. Trong tất cả các sản phẩm này thì khi pha chế acid cyclamic cần tính đến tác dụng làm ngọt của nó đồng thời làm giảm lượng acid thực phẩm nếu acid này đuợc quy định dùng trong quy trình
Cylamate có vị ngọt thuần khiết, không có vị lạ khác, không độc đối với cơ thể người. Ngoài ra vị cyclamate thường dễ chịu hơn so với đường saccharose và nó che lấp bớt vị đắng và nồng
Làm tăng mùi vị tự nhiên của các loại rau quả, hạn chế sự mất màu tự nhiên và sự sẫm màu của quả do không bị caramen hóa dưới tác dụng nhiệt. Cyclamate dễ quyện với mùi vị các loại quả và nhiều khi còn tăng vị tự nhiên của quả. Các nhà chuyên môn cho rằng ưu điểm của cyclamate là không trích ly dịch bào các loại cam, chanh trong quá trình đóng hộp thực phẩm như thường xảy ra khi đóng hộp với dung dịch đường saccharose có nồng độ cao. Cho nên trong đồ hộp thành phẩm khối lượng phần quả không kể nước đường trong trường hợp đóng hộp bằng cyclamate sẽ làm hạn chế sự mất màu tự nhiên và sự sẫm màu của quả trong đồ hộp khi bảo quản lâu dài.
Cyclamate ở dạng muối có cường độ ngọt lớn hơn cyclamate ở dạng acid.
2.2.2.2.4. Ứng dụng:
Kẹo: Chewing gum, kẹo cứng, kẹo mềm, chocolate
Thức uống : Nước ngọt, nước trái cây, Ice tea, thức uống tăng lực Bánh:Bánh ngọt, bánh nướng, bánh flan, pudding, bánh biscuit Các sản phẩm từ sữa: yoghurt
Các sản phẩm từ thịt, cá: salad thit, cá
Các sản phẩm gia vị, nước sốt, sốt mayonnaise Dược phẩm: thực phẩm cho người bệnh tiểu đường Các món ăn tráng miệng
Các sản phẩm rau quả: Rau quả đóng hộp, nước uống rau quả…, mứt (jam, jelly, marmalade …)
2.2.2.3 Acesulfame-K: [9], [15], [23], [28]
2.2.2.3.1. Công thức cấu tạo và tính chất :
Acesulfame-K là một chất tạo ngọt nhân tạo không sinh năng lượng, và cũng được biết như Ace-K, được biết dưới tên thương mại là Sunett và Sweet One. Ở Châu Aâu, nó được biết dưới mã số E950. Nó được phát hiện một cách tình cờ vào năm 1967 bởi một nhà hóa học người Đức Karl Clauss ở Hoechst AG (nay là Nutrinova).
Hình 2.25: Công thức hóa học của acesulfame-K
Acesulfame-K là chất tạo vị ngọt thuộc họ oxathiazinone dioxyde. Về mặt hóa học, acesulfame-K là một muối của Kali 6-methyl-1,2,3- oxathiazine-4(3H)- one 2,2-dioxide. Nó có dạng bột tinh thể màu trắng với công thức hóa học là C4H4KNO4S và khối lượng phân tử là 201,24 g/mol.
ADI là 15 mg/kg thể trọng (do JECFA quy định) và 9 mg/kg thể trọng (do SCF quy định).
2.2.2.3.2. Phương pháp thu nhận:
Hãng Hoechst (Đức) đã đưa ra phương pháp sản xuất acesulfame-K, sử dụng fluorosulfonylisocyanate và ester butylic của acid acetoacetic.
2.2.2.3.3. Đặc điểm:
- Ở dạng tinh thể, acesulfame-K có màu trắng, không mùi, không hút ẩm và tan tốt trong nước.
- Độ ngọt: Acesulfame-K ngọt gấp 180 – 200 lần đường saccharose, ngọt bằng aspartame, ngọt kém một nửa saccharin, và kém ¼ sucralose. Nó tạo cảm giác mát sạch, ngọt.
- Hậu vị: Giống saccharin, nó có hậu vị đắng nhẹ, đặc biệt khi ở nồng độ cao. Acesulfame-K thường được kết hợp với aspartame hay những chất tạo ngọt khác. Sự kết hợp này được cho là giúp tạo ra vị giống với đường hơn vì mỗi chất tạo ngọt sẽ che đi hậu vị của những chất khác.
- Tính bền: Không giống như aspartame, acesulfame-K bền với nhiệt ngay cả trong điều kiện acid hay kiềm mạnh, nó được phép dùng trong các sản phẩm nướng hay các sản phẩm yêu cầu hạn sử dụng dài. Hợp chất có độ bền tốt trong môi trường lỏng. Có thời hạn sử dụng dài.
- Tính tan: Tan tốt trong nước, một lít nước ở 25oC có thể hòa tan được 270g acesulfame-K. Nó không được chuyển hóa hay tồn trữ trong cơ thể, được hấp thụ nhanh chóng và sau đó đào thải ra ngoài. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảng 2.3: Độ tan của acesulfame-K ở 20oC (Clauss, Luck & von Rymon Lipinski, 1976)
Dung môi g Acesulfame-K/100ml dung môi
Nước 27
Ethanol 0,1
Acid acetic lạnh (glacial acetic acid) 13
DMSO > 30
2.2.2.3.4 Ứng dụng:
Acesulfame được ứng dụng trong những sản phẩm chewing gum, cà phê hòa tan, trà hòa tan, trong những loại thức uống, gelatin, bánh pudding, món tráng miệng và các sản phẩm sữa, thực phẫm đóng hộp và kẹo nói chung, có trong hơn 4000 sản phẩm trên 90 quốc gia như Uùc, Anh, Cananda và Đức. Acesulfame-K thường dùng kết hợp với những chất tạo ngọt khác để đạt được độ ngọt tương tự đường. Nó được dùng nhiều trong các sản phẩm nướng.
Những sản phẩm nổi tiếng có dùng acesulfame-K là Diet Rite Cola, Fruit Shoot, Pepsi Max, Coca-Cola Zero, Fresca, Diet Coke with Splenda, Sprite Zero, Powerade, Trident gum, Wrigley's Spearmint gum, some SoBe products, XS Energy Drink, Propel Fitness Water, Sugarfree Red Bull, Diet Lipton Green Tea with Citrus, Diet Arizona Energy Drinks
2.2.3.4. Aspartame: [3], [15], [28]
2.2.3.4.1. Công thức cấu tạo và tính chất:
Tên hóa học: N-(L-α-Aspartyl)-L-phenylalanine, 1-methyl ester Công thức hóa học: C14H18N2O5
Khối lượng phân tử: 294,301 g/mol Nhiêt nóng chảy: 246 – 247oC
Độ tan: tan không đáng kể trong nước.
Aspartame là chất tạo ngọt nhân tạo, phi carbohydrate, là một methyl ester của dipeptide của 2 acid amine tự nhiên là L-aspartic acid và L-phenylalanine.
Hình 2.26: Công thức cấu tạo aspartame
Aspartame được phát hiện vào năm 1965 bởi James M. Schlatter, một nhà hóa học làm việc tại G.D. Searle & Company. Schlatter đã tổng hợp aspartame
trong tiến trình sản xuất thử thuốc antiulcer. Anh ta tình cờ phát hiện ra vị ngọt của nó khi liếm ngót tay đã bị nhiễm aspartame của mình.
FDA đã công bố ADI cho aspartame là 40 mg/kg thể trọng.
2.2.3.4.2. Phương pháp thu nhận:
Aspartame được thu nhận bằng phương pháp tổng hợp hóa học.
2.2.3.4.3. Đặc điểm:
- Độ ngọt: Điều hấp dẫn ở aspartame là nó có độ ngọt gấp 180 lần đường ở cùng một nồng độ nhưng lại không phải là một loại đường tạo năng lượng cao. Giống như những peptide khác, aspartame cung cấp giá trị năng lượng là 4KCal/g (17KJ/g), lượng aspartame cần để tạo vị ngọt là quá ít đến nỗi năng lượng mà nó đóng góp và là không đáng kể, điều này khiến cho nó là một chất tạo ngọt phổ biến cho những người không cần năng lượng từ đường.
- Vị ngọt: không giống với vị của đường, vị ngọt của aspartame bắt đầu thì chậm hơn nhưng hậu vị thì lâu hơn so với đường, và người tiêu dùng nhận thấy là nó không hấp dẫn. Pha aspartame với acesulfame-K thì nó sẽ cho ra vị gần giống với đường và sự kết hợp này đem lại hiệu quả hơn là dùng riêng lẻ từng loại chất tạo ngọt. Mất một phần vị ngọt ở nhiệt độ cao.
- Tính bền: Trong môi trường acid mạnh hay base mạnh, aspartame sẽ thủy phân sinh ra methanol. Trong điều kiện khắc khe hơn, ở nhiệt độ cao hoặc pH cao, mối liên kết peptide cũng sẽ bị thủy phân và cuối cùng là tạo ra các acid amine tự do. Do đó aspartame là chất tạo ngọt không mong muốn trong bánh nướng. Độ bền của aspartame trong nhiệt có thể được cải thiện ở một mức độ nào đó bằng cách bọc nó trong chất béo hoặc maltodextrin. Độ bền khi hòa tan trong nước phụ thuộc chủ yếu vào pH. Ơû nhiệt độ phòng, nó hầu như bền ở pH 4,3 tại pH này, chu kỳ bán hủy của nó là gần 300 ngày. Tuy nhiên, ở pH 7 chu kỳ bán hủy của nó chỉ còn là vài ngày. Hầu hết thức uống nhẹ có pH là 3 – 5 do đó aspartame cũng hơi bền. Trong những sản phẩm yêu cầu hạn sử dụng dài hơn, aspartame thỉnh thoảng được pha trộn với những chất tạo ngọt bền hơn như saccharin.
- Tính tan: độ hòa tan trong nước không cao, một lít nước ở 20oC có thể hòa tan được 60g aspartame. Độ tan của aspartame trong nước là một hàm theo nhiệt độ và pH. Độ tan đạt cực đại ở pH 2,2. Độ tan thấp nhất ở điểm đẳng điện hay pH 5,2.
- Năng lượng: Aspartame cũng có chứa năng lượng, nhưng năng lượng mà nó đóng góp vào trong sản phẩm cuối cùng là không đáng kể.
- Khả năng tham gia phản ứng hóa học: Trong những thực phẩm như là đồ uống dạng bột, gốc amin của aspartame có thể tham gia phản ứng Maillard với gốc aldehyde có trong các hợp chất hương làm giảm độ ngọt và mùi hương. Do đó có thể hạn chế phản ứng này bằng cách bảo vệ aldehyde như một acetal.
- Quá trình chuyển hóa: Khi ăn vào bụng, aspartame bị phân hủy tạo thành một vài chất hóa học như acid aspartic, phenylalanine, methanol, và những sản phẩm bị phân hủy hơn nữa là formaldehyde và acid formic. Có một vài tranh cãi xung quanh tốc độ phân hủy thành những sản phẩm khác nhau và những tác dụng gặp phải khi ăn thực phẩm có chứa aspartame.
2.2.3.4.4. Ứng dụng: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chất tạo ngọt này được bán dưới cái tên thương mại là Nutrasweet®, Equal®, Spoonful®, và Equal-Measure®, và có mặt trong khoảng 6000 thực phẩm tiêu dùng bán trên thế giới.
Nó thường được dùng trong thực phẩm ăn kiêng như đồ uống nhẹ (không cồn) và nó đóng vai trò như một gia vị. Nó thường được ứng dụng trong một vài lĩnh vực như cung cấp vitamin cho thực phẩm dạng nhai như chewing gum không đường.
Tuy nhiên, aspartame không phải luôn luôn thích hợp với quá trình nướng bởi vì dưới tác động của nhiệt nó sẽ bị phá hủy cấu trúc và do đó làm giảm độ ngọt rất nhiều. Aspartame cũng là chất thay thế đường cho người bị bệnh tiểu đường.
2.2.3.5 Sucralose: [3], [15], [28]
2.2.3.5.1. Công thức cấu tạo và tính chất:
Hình 2.27: Công thức cấu tạo của sucralose
Tên hóa học: 1,6-Dichloro-1,6-dideoxy-β-D-fructofuranosyl-4-chloro-4- deoxy-α-D-galactopyranoside
Tên khác: 1',4,6'-Trichlorogalactosucrose Trichlorosucrose Công thức hóa học: C12H19Cl3O8
Khối lượng phân tử: 397,64g/mol Nhiệt độ nóng chảy: 130oC
Ơû Châu Aâu nó được biết dưới cái tên E955.
Sucralose được phát hiện vào năm 1976 bởi những nhà khoa học từ Tate & Lyle làm việc với những nhà nghiên cứu tại Queen Elizabeth College (nay là một phần của King's College London). Nó được phát hiện bởi Leslie Hough và một nhà hóa học trẻ người Aán Độ Shashikant Phadnis. Bộ đôi đã cố gắng thử nghiệm đường khử trùng clo như một chất hóa học trung gian. Vào một ngày cuối mùa hè, Phadnis được bảo là thử nghiệm loại bột đó. Phadnis nghĩ là Hough bảo anh nếm nó nên anh ta đã nếm. Và anh ta nhận thấy hợp chất này có vị ngọt khác thường (ngọt gấp
600 lần so với đường). Họ làm việc với Tate & Lyle trong một năm trước khi nhất