CHẤT TẠO NGỌT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
BÁI TẬP MÔN HÓA HỌC THỰC PHẨM
CHẤT TẠO NGỌT
NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: TÔN NỮ KHÁNH MINH
TRẦN NGỌC TRƯỜNG GIANG
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: Th.S TÔN NỮ MINH NGUYỆT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, 11/2009
2
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT TẠO NGỌT.................................................................3
CHƯƠNG 2: CHẤT TẠO NGỌT CÓ GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG...............................................5
2.1 NHÓM GLUCID................................................................................................................5
2.1.1 Monosaccharide.....................................................................................................5
2.1.2 Disaccharide...........................................................................................................7
2.2 CHẤT TẠO NGỌT DẠNG HỖN HỢP............................................................................8
2.2.1 Đường nghịch đảo..................................................................................................8
2.2.2 Syrup thủy phân từ tinh bột...................................................................................8
2.2.3 Mật ong thiên nhiên...............................................................................................8
2.3 NHÓM POLYOLS.............................................................................................................9
2.3.1 Xylitol.....................................................................................................................9
2.3.2 Sorbitol.................................................................................................................10
2.3.3 Mannitol...............................................................................................................11
2.3.4 Lactitol.................................................................................................................12
2.3.5 Maltitol.................................................................................................................13
2.3.6 Isomalt..................................................................................................................14
2.3.7 Glucose syrup đã hydrogen hóa ..........................................................................15
CHƯƠNG 3: CHẤT TẠO NGỌT KHÔNG CÓ GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG..............................16
3.1 CHẤT TẠO NGỌT KHÔNG CÓ GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG
CÓ NGUỒN GỐC TỪ THIÊN NHIÊN..........................................................................16

3.1.1 Glycyrrhizin.........................................................................................................16
3.1.2 Stevioside.............................................................................................................17
3.1.3 Dihydrochalcone..................................................................................................17
3.1.4 Monelline.............................................................................................................18
3.1.5 Thaumatin............................................................................................................19
3.1.6 Miraculin..............................................................................................................19
3.2 CHẤT TẠO VỊ NGỌT TỔNG HỢP, KHÔNG CÓ GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG............20
3.2.1 Saccharine............................................................................................................20
3.2.2 Cyclamate.............................................................................................................22
3.2.3 Acesulfame K.......................................................................................................22
3.2.4 Aspartame............................................................................................................23
3.2.5 Sucralose..............................................................................................................26
3.2.6 Siêu bột ngọt........................................................................................................27
3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT TẠO NGỌT
Chất tạo ngọt là phụ gia thực phẩm, được sử dụng khá phổ biến trong công nghệ chế biến
và bảo quản thực phẩm. Chất tạo ngọt có nhiều lại ứng với các cấu trúc và tính chất hóa học
khác nhau.
Đến nay, các nhà khoa học đã tìm thấy hàng trăm chất hóa học có khả năng tạo vị ngọt.
Chúng được chiết tách từ thực vật hoặc được sản xuất bằng phương pháp tổng hợp. Tuy nhiên,
chỉ vài phụ chất được phép sử dụng trong công nghệ thực phẩm. Tùy vào quy định của mỗi
quốc gia, mà danh mục chất tạo ngọt cho phép sử dụng có thể khác nhau.
Có nhiều phương pháp phân loại các chất tạo vị ngọt. Theo Branen và cộng sự (1989), các
chất tạo vị ngọt có thể chia thành hai nhóm: có giá trị dinh dưỡng và không có giá trị dinh
dưỡng.
Bảng 1.1: Phân loại các chất tạo vị ngọt theo Branen và cộng sự (1989)
Khi sử dụng các chất tạo ngọt, người ta thường quan tâm đến ba khái niệm dưới đây:
 Vị ngọt: Vị ngọt của Saccharose được xem là vị ngọt chuẩn. Một số chất ngọt có
thể có vị ngọt pha lẫn (vd: glycyrrhizin có vị ngọt pha lẫn vị cam thảo)
 Ngưỡng phát hiện: Nồng độ thấp nhất của dung dịch chất tạo vị ngọt để người sử

dụng có thể cảm nhận và phát hiện được vị ngọt
 Độ ngọt tương đối: Thường được so sánh với độ ngọt của chất chuẩn –
Saccharose. Việc xác định độ ngọt tương đối được thực hiện bằng cách so sánh tỷ lệ nồng độ
chất tạo ngọt cần tím với chất chuẩn, sao cho vị ngọt của hai dung dịch là tương đương.
Đơn vị đo nồng độ thường dùng là phần trăm khối lượng (W/W) hoặc mol/l
4
Chất tạo ngọt
Có giá trị dinh dưỡng Không có giá trị dinh dưỡng
Glucid Polyols Tự nhiên Tổng hợp
Disaccharide
Hỗn hợp
Đơn giản Hỗn hợp
Saccharose
Mantose
Lactose
Glusoce
Fructose
Galactose
Đường
nghịch đảo
Syrup thủy
phân từ tinh
bột
Mật ong
Xylitol
Sorbitol
Mannitol
Maltitol
Lactitol
Glucose

syrup
được
hydrogen
hóa
Isomalt
Glycyrrhi-
zin
Stevioside
Thaumatin
Monelin
Miracullin
Dihidroch-
alcone
Saccharine
Cyclamate
Acesulfame
Aspartame
Sucralose
Dulcine
Monosaccharide
Khi tiến hành thực nghiệm xác định độ ngọt tương đối, người ta thường sử dụng dung
dịch chuẩn Saccharose 2.5% hoặc 10% (W/W)
Chất tạo vị ngọt Độ ngọt tương đối Chất tạo vị ngọt Độ ngọt tương đối
Monosaccharide
Glucose
Fructose
0.69
1.20
Chất ngọt không dinh
dưỡng tự nhiên

Glycyrrhizn
Moneliline
50-100
1500-200
Disaccharide
Saccharose
Maltose
Lactose
1.00
0.30
0.27
Polyols
Xylitol
Sorbitol
Mannitol
Lactitol
Isomalt
1.00
0.4-0.6
0.5
0.45
0.5-0.6
Chất ngọt tổng hợp
Saccharine
Cylamate
Aspartame
Acesulfame K
Dulcine
500
35

200
200
250
Bảng 1.2: Độ ngọt tương đối của một số chất tạo ngọt được sử dụng trong công nghệ
thực phẩm (Moll,1991)
Đường Glucose Fructose Saccharose Maltose Lactose
Ngưỡng
phát hiện
Mol/lít 0.065 0.020 0.011 0.038 0.072
% (W/W) 1.17 0.24 0.36 1.36 2.60
Bảng 1.3: Ngưỡng phát hiện vị ngọt của một số glucid
(Belitz và cộng sự, 1991)
5
CHƯƠNG 2: CHẤT TẠO NGỌT CÓ GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG
2.1 NHÓM GLUCID
2.1.1 Monosaccharide
Monosaccharide là những phân tử carbonhydrate có phân tử lượng thấp. chúng có nhóm
carbonyl nên có thể tham gia một số phản ứng hóa học đặc trưng như phản ứng oxy hóa khử.
Monosaccharide có thể tồn tại dưới dạng vòng pyranose hoặc furanose.
Hình 2.1: Sự chuyển hóa dạng mạch thẳng và dạng vòng của D-Glucose
Đường Nhiệt độ α-pyranose β-pyranose α-furanose β-furanose
D-Glucose
20
o
C
36 64 - -
D-Fructose
20
o
C

- 76 4 20
D-mannose
20
o
C
67 33 - -
D-galactose
20
o
C
32 64 1 3
D-xylose
20
o
C
35 65 - -
D-ribose
20
o
C
20 56 6 18
Bảng 2.1: Tỷ lệ thành phần dạng vòng của dung dịch aldose và ketose, % khối lượng
(Belits và cộng sự, 1999)
Trong công nghệ thực phẩm, glucsoe và frutose là hai dạng monosaccharide thường gặp
nhất
Glucose: là monosaccharide được sản xuất với số lượng nhiều nhất hiện nay. Ở quy mô
công nghiệp, người ta sản xuất Glucose từ tinh bột, sữ dụng chế phẩm α-amylase và
glucoamylase
Fructose: là monosaccharide thường gặp trong rau quả.
6

Glucose Fructose
Hình 2.2: Cấu trúc glucoe và Fructose
Một số tính chất quan trọng
 Khả năng hút ẩm: các tinh thể đường có thể hút một lượng ẩm nhất định. Khả
năng hút ẩm của đường phụ thuộc vào dạng isomer, cấu trúc tinh thể và độ tinh sạch
 Độ hòa tan: nhìn chung, các monosaccharide có độ hòa tan trong nước khá cao.
Tuy nhiên chúng ít tan trong etanol, không tan trong các dung m6oi hữu cơ như ether,
chloroform, benzen.
 Góc quay cực: tùy thuộc vào dạng α hoặc β, mội laoị moonosaccharide có góc quay
cực khác nhau.
Đường α-Glucose β-Glucose
β-
Fructose
α-
galactose
β-
galactose
α-
mannose
β-mannose α-xylose
[α]
D
+112 +18.7 -133.5 +150.7 +52.8 +29.3 -17 +93.5
Bảng 2.2: Giá trị góc quay cực [α]
D
ở nhiệt độ 20-25
o
C của một số monosaccharide
 Phản ứng oxy hóa: Aldose có nhóm aldehyde nên có thể tham gia phản ứng oxyhóa
để tạo thành acid aldonic. Người ta sử dụng phản ứng này để xác định đường khử. Các thuốc

thử phổ biến hiện nay là Fehling; Nelson-Somogyl; 3.5 dinitrosalicylic acid…
 Phản ứng khử: Aldose có thể tham gia phản ứng khử. Hydro hóa các
monosaccharide sẽ tạo thành sản phẩm rượu đa chức, chúng cũng là các chất tạo vị ngọt được
sử dụng trong công nghệ thực phẩm
 Phản ứng Maillard: Đây là phản ứng giữa đường khử và nhóm amino –NH
2
của acid
amin. Các sản phẩm tạo thành được gọi tên chung là melanoidin, chúng làm cho thực phẩm có
màu sậm. ứng dụng tạo màu đặc trung cho các loại thức uống. Tuy nhiên trong một số trường
hợp, cần ngăn phản ứng để hạn chế tình trạng thực phẩm bị hóa nâu.
7
Hình 2.3: Phản ứng Millard
2.1.2 Disaccharide
Disaccharide được cấu tạo từ những monosaccharide, liên kết với nhau bởi liên kết
glycoside. Trong công nghệ chế biến thực phẩm, Saccharose là disaccharide quan trọng nhất,
thành phần gồm một gốc α-D-glucopyranosyl và một gốc β-D-fructofuranosyl, chúng liên kết
nhau bởi liên kết 1,2 glycoside. Saccharose không có tính khử như các monosaccharide.
Hình 2.4: Saccharose
Nguồn gốc
Trong tự nhiên, mái và củ cải đường có chứ nhiều Saccharose. Do đó, chúng được sử
dụng làm nguyên liệu sản xuất Saccharose dạng tinh thể.
Các tính chất quan trọng
Độ hòa tan: Saccharose tan tốt trong nước, có thể lên tới 1970g / 1 lít nước. Tuy nhiên
Saccharose ít tan trong ethanol.
Góc quay cực: Dung dịch Saccharose có độ quay cực sang phải, góc +66.5
o
Phản ứng caramel hóa: Dưới tác dụng của nhiệt độ, Saccharose bị mất nước, tạo nhóm
sản phẩm sậm màu gọi tên chung là carmel. Caramel được xem là chất màu có nguồn gốc tự
8
nhiên được sử dụng trong sản xuất một số loại thức uống. Ở quy mô công nghiệp, người ta thực

hiện phản ứng caramel hóa Saccharose ở nhiệt độ 180-200
o
C
Ngoài Saccharose, maltose và lactose cũng là hai disaccharide thường gặp trong công
nghệ thực phẩm. ở quy mô công nghiệp, đường maltose được sản xuất từ tinh bột, sử dụng chế
phẩm α và β-amylase. Lactose được thu nhận từ sữa, vì sữa là nguồn nguyên liệu thiên nhiên
duy nhất có chứa lactose nên chúng thường có giá thành cao trên thị trường.
Độ ngọt của maltose và lactose kém hơn hẳn so với Saccharose. Chúng thường không
được sử dụng trong công nghệ sản xuất đồ uống.
2.2 CHẤT TẠO NGỌT DẠNG HỖN HỢP
2.2.1 Đường nghịch đảo
Hỗn hợp Glucose và Fructose với tỷ lệ mol 1:1. HIện nay, đường nghịch đảo được sản
xuất bằng phương pháp thủy phân dung dịch bằng đường Saccharose, tác nhân xúc tác có thể là
acid hoặc enzyme invertase.
Những ưu điểm của dung dịch đường nghịch đảo so với dung dịch đường Saccharose có
cùng nồng độ là có độ ngọt cao hơn và ít bị hiện tượng tái kết tinh đường do khả năng kết dính
của Glucose và Fructose thấp hơn hẳn Saccharose. Ngoài ra, trong quá trình nghịch đảo đường,
tổng hàm lượng chất khô trong dung dịch gia tăng mang lại hiệu quả kinh tế cho nhà sản xuất.
2.2.2 Syrup thủy phân từ tinh bột
Khi thực hiện quá trình thủy phân từ tinh bột, các nhà sản xuất thường sử dụng tổ hợp có
chế phẩm enzyme: α-amylase, β-amylase và glucoamylase.
Khi đó dịch thủy phân sẽ chứa cả đường Glucose, maltose và một số oligosaccharide có
giá trị DP lớn hơn 2. Thành phần và hàm lượng các chất trong syrup phụ thuộc vào enzyme sử
dụng và các thông số kỹ thuật của các quá trình phủy phân.
2.2.3 Mật ong thiên nhiên
Sản phẩm do mật ong chế biến từ mật hoa, hoặc mật lộ. Mật hoa được hình thành do các
tuyến mật ở trong gân lá hoặc hoa tiết ra. Mật lộ là sản phẩm có đường do các côn trùng ký sinh
lên cây và ong thu thập từ lá, chồi và thân cây.
Thành phần của mật ong
• Glucid 75-80% : Fructose (47-48%), Glucose (40-45%), Saccharose (1-4%),

maltose (4-6%).
• Protein 0.27%, trong đó lượng acid amin tự do chiếm khoảng 0.05-0.10%
• Các acid hữu cơ (0.17-1.17%): acid malic, gluconic, citric và lacitc
• Các vitamin B
1
, B
2
, B
3
, B
5
, B
6
, H, C, A, E
• Một ít khoáng: K, P Ca, Na, Mg, Cl, S...
9
2.3 NHÓM POLYOLS
2.3.1 Xylitol
Hình 2.5: Xylitol
Lịch sử - nguồn gốc thiên nhiên
Phát hiện năm 1891, Xylitol đã được sử dụng như một chất ngọt trong thực phẩm kể từ
thập niên 1960. Xylitol tồn tại ở dạng bột, tinh thể màu trắng, không mùi, với một hương vị
ngọt dễ chịu. Nó có được sử dụng rộng rãi như một chất ngọt thay thế đường cát bởi vai trò
trong việc giảm sự phát triển của sâu răng.
Xylitol có nguồn gốc thiên nhiên từ nhiều loại rau quả: trấu ngô, yến mạch, nấm cũng như
các loại sợi: ngô, bạch dương, mận và mân xôi… Nó có độ ngọt tương đương Saccharose với vị
ngọt thanh không gây hậu vị khó chịu trong miệng và cung cấp chỉ bằng 2/3 lượng calories
tương ứng.
Sản xuất
Xylitol được sản xuất từ hemicellulose có trong các nguyên liệu thực vật, qua ba giai

đoạn :
 Xylan sẽ được tách ra từ hemicellulose.
 Xylan được thủy phân để tạo thành xylose, sử dụng xúc tác là acid hoặc enzyme
xylanase.
 Đường xylose được hydrogen hóa thành Xylitol.
Bên cạnh phương pháp sử dụng chuyển hóa hóa học, ngày nay người ta có thể sản xuất
Xylitol bằng phương pháp lên men, sử dụng vi sinh vật.
Hình 2.6: Xylitol và sơ đồ sản xuất Xylitol từ xylan
Ứng dụng
Xylitol hiện nay được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm, dược phẩm, và các sản phẩm
sức khỏe răng miệng trên toàn thế giới. Trong thực phẩm, Xylitol có trong kẹo cao su, kẹo
cứng. Trong dược phẩm và các sản phẩm sức khỏe răng miệng, Xylitol có trong nước súc
10
miệng, kem đánh răng, syrup ho… Ở Hoa Kỳ, Xylitol được sử dụng như một phụ gia thực
phẩm trong các chế độ ăn đặc biệt.
Ngoài ra trong y học, Xylitol đặc biệt tốt cho sức khỏe răng miệng, các bệnh nhân tiểu
đường. Đồng thời, các nghiên cứu cho rằng nhai kẹo cao su có Xylitol còn góp phần giảm
nhiễm trùng tai, Xylitol ngăn cản sự hình thành và phát triển của các vi khuẩn trong ống tai,
đồng thời hành động nhai nuốt còn giúp khai thông tai giữa. Các nhà nghiên cứu hiện đang tìm
hiểu thêm về vấn đề này.
Ưu điểm
 Hương vị thơm ngon, không để lại dư vị khó chịu
 Có vị ngọt tương đương đường Saccharose
 Góp phần giảm thiểu sự phát triển của sâu răng
 Giảm sự hình thành hạch răng
 Kích thích tuyến nước bọt, góp phần sửa chữa men răng bị hư hại
 Cung cấp ít hơn 1/3 calories so với Saccharose, chỉ khoảng 2.4 calories/gram
 Là chất tạo ngọt hữu ích cho các bệnh nhân tiểu đường trong chế độ ăn của họ,
dưới sự chỉ dẫn chuyên môn.
2.3.2 Sorbitol

Hình 2.7: Sorbitol
Lịch sử
Sorbitol được phát hiện bởi một nhà hóa học người Pháp trong các quả nho ở tro núi lửa
vào năm 1872. Nó là thành phần tự nhiên trong một số loại trái cây. Ngày nay, Sorbitol được
tổng hợp bằng cách hydro hóa Glucose, và tồn tại ở cả hai dạng tinh thể và chất lỏng.
Vai trò
Sorbitol được sử dụng trong thực phẩm nhằm ngăn cản sự mất độ ẩm. Sự ổn định kết cấu
của Sorbitol được ứng dụng nhiều trong sản xuất bánh kẹo, chocolate, các sản phẩm cần duy trì
tính cứng và giòn. Đặt biệt trong các sản phẩm sấy, Sorbitol góp phần duy trì sự tươi mới trong
quá trình bảo quản
Sorbitol rất ổn định và khá trơ về mặt hóa học, nó có thể chịu được nhiệt độ cao mà
không tham gia phản ứng Millard. Đây là một ưu điểm, ví dụ như trong sản xuất cookie, khi mà
màu nâu xuất hiện không mong muốn. Ngoài ra, Sorbitol còn kết hợp tốt với các thành phần
thực phẩm khác như đường, protein, gel, dầu thực vật… Nó cũng có chức năng trong nhiều sản
phẩm thực phẩm như kẹo cao su, kẹo, món tráng miệng đông lạnh, cookies, bánh, cũng như các
sản phẩm chăm sóc răng miệng, bao gồm kem đánh răng và nước súc miệng.
Với độ ngọt bằng khoảng 60 % so với Saccharose, cung cấp chỉ bằng 1/3 năng lượng so
với đường cát, Sorbitol được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ chế biến thực phẩm. Sorbitol
có vị ngọt mát, dễ chịu, tan mịn trong miệng. Nó là chất làm ngọt hữu ích cho những người
11
mắc bệnh tiểu đường, đồng thời an toàn sử dụng cho các thực phẩm ăn kiêng, năng lượng thấp.
Sorbitol cũng được sử dụng trong chế biến mỹ phẩm và dược phẩm.
Trong y học, Sorbitol được sử dụng với tác dụng nhuận tràng, loại bỏ các ion kali natri ra
khỏi cơ thể. Ngoài ra, còn có một số ứng dụng khác trong việc sản xuất nhiên liệu tên lửa, lẫn
nguyên liệu sinh học cho các quá trình chuyển hóa trong cơ thể.
Hình 2.8: Phản ứng hydrogen hóa D-Glucose thành D-Sorbitol
Ưu điểm
 Chất tạo ngọt với hương vị thơm ngon, dịu mát
 Chỉ cung cấp khoảng 1/3 calories so với đường Saccharose
 Là một chất giữ ấm, chất cấu thành và chống kết tinh hiệu quả

 Ứng dụng rộng rãi trong nhiều loại thực phẩm: các loại sản phẩm, bao gồm
đường, bánh kẹo, kẹo cao su, món tráng miệng đông lạnh và món nướng
 Không ảnh hưởng đến sức khẻo răng miệng
 Là sự lựa chọn hữu ích cho các bệnh nhân tiểu đường, cũng như chế độ ăn thấp
năng lượng, chất béo và đường với chỉ số an toàn cao.
2.3.3 Mannitol
Hình 2.9: Mannitol
Mannitol là một đồng phân của Sorbitol, độ ngọt vào khoảng 50% Saccharose, với một số
tính chất ưu điểm tương ứng:
• Hương vị thơm ngon, vị ngọt tươi mát, dịu nhẹ, dễ chịu, thường được ứng
dụng để giảm thiểu vị đắng trong thực phẩm
• Chất tạo ngọt năng lượng thấp chỉ khỏang 1.6 calories/gram
• Không gây sâu răng
• An toàn sử dụng cho có bệnh nhân tiểu đường trong chế độ ăn của họ.
Mannitol tồn tại lượng lớn trong thiên nhiên, ở các dịch tiết từ thực vật, tảo biển và nấm
tươi. Nó thường được tổng hợp bới hydro hóa syrup đường tương ứng. Trên thị trường,
Mannitol thường được bán ở dạng bột và hạt.
Không như Sorbitol, Mannitol không hút ẩm, vì lý do này, nó thường dùng là bột bụi bao
kẹo cao su, tránh kẹo cao su dính vào thiết bị và hàm bao trong quá trình sản xuất. Ngoài ra,
Mannitol còn thấy trong chocolate, chất tạo mùi cho kem. Ngoài ra, tính ổn định và mùi hương
dễ chịu của Mannitol thường ứng dụng trong dược phẩm và thuốc nén dạng viên.
12