Axit xitric (hay cịn gọi là axit limonie) có cơng thức phân tử là C6H8O7 Danh pháp: 2-hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylic acid
Axit xitric là axit có nhiều trong quả chanh, lựu, cam, thơm…đƣợc ứng dụng trong Công Nghệ Thực Phẩm, trong nhiếp ảnh, y học, nghề in…Đặc biệt trong các loại nƣớc giải khát nhân tạo, ngƣời ta thƣờng sử dụng axit xitric để tạo vị chua tự nhiên nhƣ nƣớc giải khát cam, chanh...
Có thể nhận đƣợc axit xitric bằng các phƣơng pháp sau:
Bằng phƣơng pháp nuôi cấy vi sinh vật: lên men dịch đƣờng do tác dụng của enzym chứa trong chủng nấm mốc Aspergillus niger.
Tách từ phế thải của công nghệ sản xuất nicotin.
Tách từ rau quả nhƣ: chanh, cam,…
Axit xitric là tinh thể không màu, ngậm một phân tử H2O. Hàm lƣợng trong sản phẩm > 99%. Các tạp chất cho phép: độ tro ≥ 0,5%, lƣợng H2SO4 tự do < 0,05%, hàm lƣợng Asen < 0,00014%.
Khi hoà tan trong nƣớc cất dung dịch phải trong suốt, vị chua tinh khiết, khơng có vị lạ.
Bảng 2.2 Khả năng tan của axit xitric trong 100 ml nƣớc
Nhiệt độ của H2O (oC) 0 12 20 40 60 100 Lƣợng axit xitric tan đƣợc (g/100ml) 190 200 210 225 242 282
2.2.4.2 Axit tactric
Hình 2.3 Cơng thức cấu tạo của axit tactric
Công thức phân tử C4H6O6
Danh pháp Acid 2,3-dihidroxibutandioic
Acid tactric là axit có nhiều trong nho nên còn gọi là axit nho, đƣợc sử dụng nhiều trong sản xuất rƣợu mùi và nƣớc giải khát. Tuy nhiên mùi vị của axit này trong sản xuất nƣớc giải khát kém hơn so với axit xitric.
Axit tactric thu nhận đƣợc đa phần từ nguồn phế thải của công nghiệp sản xuất rƣợu nho. Là tinh thể trắng, không màu, tan tốt trong nƣớc. độ hòa tan tăng khi nhiệt độ tăng.
2.3 CÁC CHẤT PHỤ GIA DÙNG TRONG NGK[7]
2.3.1 Khái niệm
Theo Ủy ban Tiêu chuẩn hóa thực phẩm quốc tế (Codex Alimentarius Commisson - CAC), phụ gia thực phẩm là: “Một chất, có hay khơng có giá trị dinh dƣỡng, mà bản thân nó khơng đƣợc tiêu thụ thơng thƣờng nhƣ một thực phẩm và cũng không đƣợc sử dụng nhƣ một thành phần của thực phẩm, việc chủ ý bổ sung chúng vào thực phẩm để giải quyết mục đích cơng nghệ trong sản xuất, chế biến, bao gói, bảo quản, vận chuyển thực phẩm, nhằm cải thiện cấu kết hoặc đặc tính kỹ thuật của thực phẩm đó. Phụ gia thực phẩm không bao gồm các chất ô nhiễm hoặc các chất độc bổ sung vào thực phẩm nhằm duy trì hay cải thiện thành phần dinh dƣỡng của thực phẩm”.
Nhƣ vậy, phụ gia thực phẩm khơng phải là thực phẩm, mà nó đƣợc bổ sung một cách chủ ý, trực tiếp hoặc gián tiếp vào thực phẩm cải thiện cấu kết hoặc đặc tính kỹ thuật của thực phẩm đó. Phụ gia thực phẩm tồn tại trong thực phẩm nhƣ một thành phần của thực phẩm với một giới hạn tối đa cho phép đã đƣợc quy định.
2.3.2 Phân loại
Ngƣời ta phân loại phụ gia trong thực phẩm thành nhiều nhóm chất khác nhau
Bảng 2.3 Phân loại phụ gia trong thực phẩm
STT Tên nhóm Chức năng cơng nghệ Tên nhóm phụ
1 Chất điều chỉnh độ chua
Làm thay đổi hoặc kiểm soát độ axit hoặc độ kiềm của thực phẩm
Axit, kiềm, chất đệm, chất điều
chỉnh pH 2 Axit Làm tăng độ axit và tạo độ chua
đối với thực phẩm
Chất điều hòa độ chua
3 Chất chống vón cục Làm giảm khả năng kết dính của các phân tử thực phẩm
Chất chống đơng vón, chất chống dính, chất
làm rời 4 Chất chống tạo bọt Ngăn cản hoặc làm giảm bọt Chất chống tạo
bọt
5 Chất chống oxi hóa
Kéo dài thời gian sử dụng của thực phẩm, chống lại sự hƣ hỏng do q trình oxi hóa gây ra nhƣ sự
ơi chua và biến màu của mỡ
Chất chống oxi hóa, chất kích ứng chống oxi hóa, chất chelat hóa 6 Chất độn
Một chất khơng phải nƣớc hoặc khơng khí làm cho thực phẩm
tăng lên về khối lƣợng nhƣng không tạo thêm giá trị năng lƣợng
có sẵn trong thực phẩm
Chất độn, chất làm đầy
7 Chất tạo màu Bổ sung hoặc khôi phục màu của
một thực phẩm Chất tạo màu 8 Chất giữ màu Làm ổn định, duy trì hoặc tăng
màu sắc của một thực phẩm
Chất cố định màu, chất ổn
9 Chất tạo nhũ
Tạo thành hoặc duy trì một hỗn hợp đồng nhất của hai hoặc nhiều
pha không trộn lẫn đƣợc trong một thực phẩm (nhƣ dầu và nƣớc) Chất tạo nhũ, chất tạo đàn hồi, chất phân tán, chất hoạt động bề mặt 10 Muối tạo nhũ
Sắp đặt lại các protein của phomat khi sản xuất phomat để
tránh sự phân lớp chất béo
Chất chelat hóa
11 Chất làm cứng
Tạo hoặc giữ các mô của rau quả ln cứng và giịn hoặc tác động với chất tạo keo để sinh ra hay
củng cố một thể keo
Chất làm cứng
12 Chất xử lí bột
Chất đƣợc pha vào bột để cải thiện chất lƣợng làm bánh hoặc
màu sắc của bột
Chất tẩy trắng, chất xử lý bột
nhào
13 Chất tăng hƣơng vị Làm tăng hoặc khơi dậy hƣơng vị có trong thực phẩm Chất tăng hƣơng vị, chất điều hƣơng vị, chất thanh vị 14 Chất tạo bọt
Tạo khả năng hình thành hoặc giữ một sự phân tán đồng nhất của một pha khí trong một thực phẩm ở dạng lỏng hoặc dạng đặc
Chất thơng khí
15 Chất làm ẩm
Bảo vệ thực phẩm khỏi bị khô do làm giảm tác dụng của mơi trƣờng khí quyển có độ ẩm thấp
Chất giữ nƣớc/ẩm Chất làm ẩm
16 Chất tạo keo
Tạo ra một kết cấu tốt cho thực phẩm thơng qua hình thành một
thể gel
17 Chất làm bóng
Một chất khi tiếp xúc với mặt ngoài của một thực phẩm sẽ làm
bong bề ngoài hoặc tạo ra một lớp bảo vệ cho thực phẩm đó
Chất phủ (bọc), chất làm bong
18 Chất bảo quản
Kéo dài thời gian sử dụng của một thực phẩm bằng cách chống lại sự hƣ hỏng do vi sinh vật gây
ra Chất chống khuẩn, chất chống nấm, chất kiểm soát vi sinh vật, chất khử trùng 19 Chất khí đẩy Một chất khí khác khơng khí đẩy một thực phẩm khỏi bao bì chứa
thực phẩm đó
Chất khí thốt
20 Chất ổn định
Tạo khả năng duy trì một sự phân tán đồng nhất của hai hoặc
nhiều chất không trộn lẫn đƣợc trong thực phẩm Chất kết dính, chất làm cứng, chất giữ nƣớc/ẩm, chất ổn định 21 Chất tạo xốp (bột nở) Một chất hoặc hỗn hợp các chất sinh khí và làm tăng thể tích của
bột nhào
Chất gây men, chất tạo xốp,
bột nở
22 Chất tạo ngọt Chất không phải là đƣờng tạo vị ngọt cho thực phẩm Chất làm ngọt, chất tạo ngọt có tính dinh dƣỡng 23 Chất làm đặc Làm tăng độ nhớt của thực phẩm Chất làm đặc, chất ổn định cấu trúc, chất tạo hình khối
2.3.3 Đƣờng hóa học
Chất ngọt tổng hợp (hay còn gọi là đƣờng hóa học) là những chất khơng có trong tự nhiên mà là các chất hóa học tổng hợp. Khơng đƣợc coi là chất dinh dƣỡng vì khơng cung cấp năng lƣợng cho cơ thể mà chỉ đƣợc koi nhƣ là chất phụ gia trong thực phẩm có tác dụng tạo ngọt.
Việc sử dụng các chất tạo ngọt tổng hợp khơng calo có một lịch sử lâu dài. Bắt đầu từ khi phát hiện ra saccharin. Sau đó có khá nhiều chất ngọt tổng hợp làm tăng thêm vị ngọt đã đƣợc phát hiện và danh sách chất tạo ngọt khơng có giá trị dinh dƣỡng ngày càng dài. Tuy nhiên trên thực tế, chỉ có một số rất ít đƣợc sử dụng an tồn cho ngƣời, có liều lƣợng nhất định.
Chất ngọt tổng hợp không cung cấp năng lƣợng và giá trị dinh dƣỡng, đó là các đƣờng hóa học: Saccharin, Aspartam, Acesulfam-K...
Sự phát triển của các chất ngọt nhân tạo không calo phụ thuộc vào nhiều yếu tố: độ ngọt, độc tính, độ an tồn, khả năng ổn định chịu nhiệt và thích hợp trong chế biến thực phẩm và đặc biệt là sự chấp nhận của ngƣời tiêu dùng.
Do việc sản xuất và buôn bán thực phẩm trong những năm gần đây, vai trò của các chất phụ gia thực phẩm ngày trở nên quan trọng. Trong đó có những chất tạo ngọt tổng hợp.
2.3.3.1 Saccharin (E954)- (1,2-Benzisothiazolin-3-on-1,1-dioxyd)
Hình 2.4 Cơng thức cấu tạo của đƣờng Saccharine
Công thức phân tử: C7H5NO3S
Danh pháp: 1,1-Dioxo-1,2-benzothiazol-3-one
Lịch sử ra đời
những dẫn xuất mùn than, Remsen làm đổ một hóa chất dính vào tay. Sau đó ơng qn rửa tay và dùng ln buổi ăn tối, ơng chú ý thấy vị bánh mì ngọt hơn. Ơng đã tìm ra nguồn gốc vị ngọt do chất dính vào tay. Và ơng đã đặt tên cho chất đó là saccharin. Remsen và Fahlberg đã cơng bố khám phá của mình vào năm 1880.
Vào năm 1907, saccharin là đƣờng hóa học đầu tiên đƣợc dùng nhƣ phụ gia thay thế đƣờng trong thực phẩm cho bệnh nhân tiểu đƣờng. Nó càng đƣợc tiêu thụ mạnh hơn vào những năm 1960 và 1970 trong thực phẩm và nƣớc giải khát dành cho ngƣời ăn kiêng. Saccharin là loại đƣờng hóa học ra đời sớm nhất, nhanh chóng đƣợc sử dụng rộng rãi trên thị trƣờng do những ƣu điểm của nó lúc bấy giờ. Nó là cơ sở cho nhiều sản phẩm ít calo và khơng đƣờng trên khắp thế giới, đƣợc dùng trong nhiều sản phẩm nhƣ : mứt, chewing gum, trái cây đóng hộp, gia vị để trộn salad, các món nƣớng,… Ở Mĩ nhãn hiệu "Sweet N Low" saccharin đƣợc đóng thành những gói nhỏ màu hồng.
Khi đi vào cơ thể, saccharin không bị hấp thụ vào các bộ phận trong cơ thể mà đƣợc thải hồi sau đó qua đƣờng tiểu tiện. Do đó, có thể nói saccharin khơng tạo ra năng lƣợng cho cơ thể và không ảnh hƣởng đến lƣợng đƣờng trong máu. Saccharin không những đƣợc áp dụng trong công nghệ thực phẩm, mà còn trong dƣợc phẩm và phẫu thuật thẩm mỹ.
Những nghiên cứu về Saccharin
Đầu thập niên 60, hóa chất này đƣợc xếp loại có nguy cơ gây ra ung thƣ (carcinogen). Do đó, vào năm 1977, Canada và FDA Hoa Kỳ cấm sử dụng hóa chất này vì phát hiện gây ung thƣ bàng quang ở chuột. Nhƣng trƣớc áp lực của dân chúng và nhà sản xuất, Quốc hội Hoa Kỳ cho phép dùng lại với điều kiện phải có hàng chữ “có nguy cơ độc hại cho sức khỏe” (potentially hazardous to health). Năm 2000, FDA Hoa Kỳ lại lấy hàng chữ này ra vì có những nghiên cứu chứng minh sự an toàn của saccharin. Tuy nhiên, hiện nay một số nghiên cứu hiện đại lại khám phá ra rằng, saccharin có thể tạo ra dị ứng cho cơ thể nhƣ nhức đầu, tiêu chảy, da bị tróc v.v…Đối với các phụ nữ đang mang thai, saccharin có thể đi thẳng vào bào thai và nằm yên trong đó trong suốt thời kỳ mang thai; do đó thai nhi có thể bị ảnh hƣởng và tạo nên những chứng rối loạn chức năng của cơ bắp (muscle dysfunction). Dùng nhiều lƣợng saccharin có thể sinh ra chứng béo phì. Tuy nhiên tất cả những biến chứng do việc xử
dụng saccharin vẫn còn là một tranh cãi và chƣa có kết luận nào có tình cách thuyết phục.
Tính chất:
Ngọt gấp 300 - 400 lần saccharose, ổn định ở môi trƣờng axit nên dùng đƣợc trong nƣớc ngọt, thƣờng dùng dƣới dạng muối natri hay canxi.
Bột trắng, tan ít trong nƣớc và ete.
Trong cơ thể saccharin qua hệ thống tiêu hóa mà khơng hề bị hấp thu. Nó khơng gây ảnh hƣởng đến hàm lƣợng insulin trong máu và cũng không cung cấp năng lƣợng cho cơ thể. Vì thế nó đƣợc xếp vào nhóm chất tạo ngọt khơng calo.
Nhƣợc điểm :
Có vị chát và kim loại
Khi bị phân hủy bởi nhiệt độ và axit giải phóng phenol, làm thức ăn có mùi vị khó chịu.
2.3.3.2 Aspartam (E951)
Hình 2.5 Cơng thức cấu tạo của đƣờng Aspartam
Công thức phân tử: C14H18N2O5
Danh pháp: N-(L-α-Aspartyl)-L-phenylalanine,1-methyl ester
Lịch sử ra đời
Vị ngọt của aspartam đƣợc tìm ra cũng hồn toàn ngẫu nhiên bởi Jame Schlatter. Chất này đƣợc nhà hóa học James Schlatter làm việc cho tập đoàn GD Searle phát hiện rất tình cờ vào năm 1965 trong khi ông đang thử nghiệm thuốc chống lở lt vết thƣơng. Ơng làm đổ một ít aspartame dính lên tay. Ơng nghĩ chất này khơng độc nên đã tiếp tục công việc mà không rửa tay. Và thế là ơng đã tình cờ phát hiện ra vị ngọt của aspartam khi nếm phải nó trên ngón tay.
Sau nhiều năm kiểm tra độ độc hại của aspartam, FDA đã công nhận aspartam đƣợc dùng nhƣ một chất tạo ngọt vào năm 1980. Không chỉ đƣợc dùng ở Mĩ,
Trên thị trƣờng aspartam đƣợc đóng thành những gói nhỏ màu xanh với nhãn hiệu là Equal, NutraSweet và NatraTaste.
Hiện nay, aspartam là chất ngọt rất đƣợc ƣa chuộng. Nó đƣợc sử dụng rộng rãi trên thế giới với sự hiện diện trong hơn 6000 loại thực phẩm khác nhau nhƣ bánh kẹo, yogurt, trong các thức uống ít nhiệt năng nhƣ Coke diete, Pepsi diete…và cả trong dƣợc phẩm.
Tính chất
Là một dipeptit, nó ngọt hơn saccharose khoảng 180 - 200 lần.
Khơng để lại dƣ vị khó chịu
Giống nhƣ các dipeptid khác, aspartam có chứa năng lƣợng khoảng 4 Kcal/g (17 KJ/g). Tuy nhiên, chỉ cần một lƣợng rất nhỏ aspartam đã tạo ra độ ngọt cần thiết. Do đó năng lƣợng chúng ta đƣa vào cơ thể sẽ không đáng kể.
Vị ngọt của nó chúng ta cảm nhận đƣợc chậm hơn và kéo dài lâu hơn so với đƣờng.
Không ổn định ở nhiệt độ và pH cao.
Phân hủy dần trong nƣớc nên nƣớc ngọt có aspartam khơng giữ đƣợc lâu. Cho trộn aspartam với saccharin hoặc acesulfam K thì hỗn hợp ngọt hơn và ổn định hơn khi hai chất đứng riêng một mình.
2.3.3.3 Acesulfame-K (Acesulfame potassium) (E950)
Hình 2.6 Cơng thức cấu tạo của Acesulfame-K
Công thức phân tử: C4H4O4NSK
Sơ lƣợc về Acesulfame-K
Chất tạo ngọt có nhiều triển vọng là kali acesulfame, cũng tình cờ mà Clauss và Jensen của hãng Hoechst ở Đức tìm ra đƣợc năm 1967. Acesulfame-K cịn đƣợc biết đến với các tên gọi khác nhƣ Sunette, Sweet one, Sweet’n safe.
Nó đƣợc FDA kiểm nghiệm và cho đƣa vào sử dụng từ năm 1988. Đặc biệt Acesulfame-K không gây ra bất kỳ sự cảnh báo nào trên sản phẩm có chứa chúng.
Acsesulfame-K đƣợc sử dụng trong hơn 4000 sản phẩm trên khắp thế giới nhƣ chewing gum, các món ngọt, rƣợu, xirơ, kẹo, yogurt…
Ngồi ra nó thƣờng đƣợc dùng kết hợp với Aspartam hoặc các loại đƣờng hóa học khác vì nó có tác động hỗ trợ, tăng cƣờng và duy trì vị ngọt của thức ăn và nƣớc giải khát.
Tính chất:
Vị ngọt gấp 150 – 200 lần đƣờng saccharose.
Có dạng tinh thể màu trắng với cấu trúc hóa học tƣơng tự saccharin.
Ổn định hơn Aspartam ở nhiệt độ cao và môi trƣờng axit.
Acesulfam-K không cung cấp năng lƣợng cho cơ thể vì nó khơng tham gia q trình trao đổi chất và đƣợc thải ra ngồi theo nƣớc tiểu mà khơng có bất kì sự biến đổi hóa học nào.
Giá thành rẻ
Tuy nhiên nó có dƣ vị hơi đắng
2.3.3.3 Cyclamat (N -cyclohexyl-sulphamic acid)
Cyclamat đƣợc tìm thấy năm 1937 bởi Michael Sveda một sinh viên tốt nghiệp tại trƣờng Đại học Illinois và sử dụng trong công nghiệp thực phẩm nhƣ một phụ gia tạo ngọt vào năm 1950. Cyclamat là một axit sunfamic, thƣờng sử dụng ở dạng muối của Natri hay Canxi, là một nhân tố sử dụng quan trọng trong một số thực phẩm v à công nghiệp đồ uống.
Cyclamate thƣờng tồn tại ở các dạng nhƣ: Axit cyclamic, Natri cyclamat và Canxi cyclamat.
Axit cyclamic
+ Cơng thức hóa học: C6H13NO3S + Khối lƣợng phân tử: 179,23
Natri cyclamat
+ Cơng thức hóa học: C6H12NNaO3S + Khối lƣợng phân tử: 201,22
Canxi cyclamat
+ Cơng thức hóa học: C12H24CaN2O6S2 + Khối lƣợng phân tử: 396,54
Hình 2.7 Một số dạng công thức cấu tạo tồn tại của cyclamate
Cyclamat kết tinh bột trắng, có điểm nóng chảy 169-1700C, hịa tan tốt trong nƣớc, có vị ngọt chua của chanh. Cyclamat rất bền nhiệt, ánh sáng và pH. Muối Ca ít ngọt h ơn muối Na. Độ ngọt trung bình 30 lần so với sucrose. Cyclamat đ ƣợc sử dụng rộng r ãi để chế biến các loại thực phẩm ít năng l ƣợng trong thập niên 60.