ĐẶT VẤN ĐỀ Chất xơ đã được công nhận là một nhu cầu dinh dưỡng thiết yếu đối với cơ thể con người. Nhiều công bố đã khẳng định chất xơ trong chế độ ăn có liên quan trực tiếp đến nhiều lợi ích sức khỏe như kiểm soát cân nặng, ngăn ngừa táo bón, ổn định đường huyết, giảm mức cholesterol, ngăn ngừa một số loại ung thư ở đường ruột. Mặc dù vậy, lượng chất xơ từ chế độ ăn uống của chúng ta đang thấp hơn đáng kể so với lượng khuyến nghị hàng ngày khoảng 35g [17]. Chất xơ mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe, các nhà sản xuất dần chú ý đến việc cải thiện hàm lượng chất xơ có trong các sản phẩm thực phẩm.
Ngày càng nhiều các sản phẩm mới được tung ra thị trường với hàm lượng chất xơ cao. Polydextrose là một loại chất xơ hòa tan đóng vai trò như một giải pháp để tăng cường hàm lượng chất xơ cũng như giảm lượng tiêu thụ đường trong các sản phẩm thực phẩm hiện đại. Polydextrose được chấp nhận như là một loại phụ gia thực phẩm tại Mỹ, Châu Âu và hầu hết các nước trên thế giới [13]. Với nhiều ưu điểm như ổn định trong môi trường acid, nhiệt độ cao, độ nhớt thấp, hòa tan tốt trong nước, có khả năng đệm và tạo cấu trúc với vị trung tính, do đó polydextrose được sử dụng rộng rãi trong sản suất thực phẩm cũng như bổ sung vào trong thực phẩm chức năng.
Việc phân tích hàm lượng polydextrose trong các sản phẩm thực phẩm chức năng giúp đánh giá chất lượng sản phẩm, bảo vệ quyền lợi của người tiêu dùng. Hiện nay trên thế giới đã có một số nghiên cứu về xác định polydextrose trong thực phẩm như phương pháp quang phổ UV-VIS [25], phương pháp kết hợp enzym- khối lượng [8], sắc ký lỏng hiệu năng cao [31], Sắc ký trao đổi anion áp suất cao với đầu dò điện hóa [15]. Tuy nhiên, ở Việt Nam việc phân tích chất xơ polydextrose gặp nhiều khó khăn do đây là lĩnh vực mới và thiết bị sắc ký trao đổi ion với đầu dò xung ampe chưa thực sự phổ biến. Do đó đề tài “Xây dựng phương pháp xác định hàm lượng polydextrose trong thực phẩm bổ sung bằng sắc ký trao đổi ion với đầu dò xung ampe (HPAEC-PAD)” được thực hiện với 2 mục tiêu: 1.
Xây dựng và thẩm định phương pháp xác định hàm lượng polydextrose trong thực phẩm bổ sung bằng HPAEC-PAD. Ứng dụng phương pháp đã xây dụng để phân tích hàm lượng polydextrose trong một số mẫu thực phẩm bổ sung.1 Tổng quan về polydextrose 1.1 Giới thiệu về chất xơ Các hạt ngũ cốc và chất xơ đã được biết đến là có lợi cho sức khỏe, vào năm 300 trước công nguyên đã có khuyến nghị về việc bổ sung chất xơ. Post đã phát hiện ra các bệnh mãn tính ở phương Tây ít khi xuất hiện tại các vùng nông thôn Châu Phi, ở những người tiêu thụ thực phẩm giàu carbohydrat và chất xơ. Các nghiên cứu sau này đã góp phần trong việc phổ biến tầm quan trọng của chất xơ trong chế độ ăn hàng ngày.
Các thực phẩm từ thực vật không chỉ chứa mình chất xơ, các lợi ích từ chế độ ăn giàu thực vật đến từ nhiều thành phần dinh dưỡng khác nữa như vitamin, khoáng chất. Cho đến hiện nay, đã có rất nhiều nghiên cứu khác chỉ ra tầm quan trọng của việc bổ sung chất xơ vào chế độ ăn uống hàng ngày. Những thực phẩm có nguồn gốc từ thực vật không chỉ cung cấp cho con người chất xơ mà còn bổ sung thêm các vitamin và các khoáng chất cần thiết khác cho con người [17]. Trong đó, ngoài hàm lượng chất xơ tự nhiên có sẵn trong bản chất của sản phẩm, các nhà sản xuất còn bổ sung thêm các dạng chất xơ khác như: polydextrose, inulin, fructooligosaccharides (FOS), galactooligosaccharides (GOS)….
Một số sản phẩm có bổ sung thêm tinh bột kháng, maltodextrin kháng tiêu hóa hay β-glucan cũng được xếp vào nhóm chất xơ [17]. Nguyên nhân chính dẫn đến tỷ lệ béo phì ngày càng gia tăng do sự dư thừa calo trong mỗi bữa ăn. Để giảm thiểu tình trạng này các chuyên gia khuyến nghị nên thay đổi chế độ ăn uống và mức tiêu thụ chất xơ. Tuy nhiên, theo báo cáo lượng tiêu thụ thường không đạt đến mức được khuyến nghị bởi các quốc gia khác nhau.
Ví dụ, ở Úc, lượng chất xơ trung bình của người trưởng thành được báo cáo là 18,2g so với lượng khuyến nghị lần lượt là 25g và 40g đối với phụ nữ và nam giới. Việc đạt được lượng tiêu thụ chất xơ khuyến nghị không chỉ giúp người dân giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch và tiểu đường tuýp II mà còn kéo theo giá trị kinh tế thông qua việc giảm chi phí chăm sóc sức khỏe [17]. Polydextrose là một loại chất xơ hòa tan đóng vai trò như một giải pháp để tăng cường hàm lượng chất xơ trong các sản phẩm thực phẩm hiện đại. Polydextrose được chấp nhận như là một loại phụ gia thực phẩm tại Mỹ, Châu Âu và hầu hết các nước trên thế giới.
Với nhiều ưu điểm như: ổn định trong môi trường acid, nhiệt độ cao, độ nhớt thấp, hòa tan tốt trong nước, có khả năng đệm và tạo cấu trúc với vị trung tính, do đó polydextrose được sử dụng rộng rãi trong sản suất thực phẩm, từ nước giải khát, bánh, kẹo, sữa, chocolate… 2 Bảng 1. Khuyến nghị bổ sung chất xơ theo giai đoạn tuổi [17] Lượng khuyến cáo (g/ngày) Giai đoạn Nam Nữ 1 - 3 tuổi 19 19 4 - 8 tuổi 25 25 9 - 13 tuổi 31 26 14 - 18 tuổi 38 26 19 - 30 tuổi 38 25 31 - 50 tuổi 38 25 51 - 70 tuổi 30 21 > 70 tuổi 30 21 PN có thai 28 1.2 Polydextrose Nguồn gốc phát triển Tiến sĩ Hans Rennhard, công tác tại Phòng Thí Nghiệm của Trung Tâm nghiên cứu của hãng Pifzer đã phát hiện ra polydextrose vào năm 1965 khi đang tìm kiếm một chất tạo khối có hàm lượng calo thấp. Mục tiêu của ông lúc đó là phát triển một thành phần có thể kết hợp với chất tạo ngọt trong thực phẩm chế biến sẵn để thay thế carbohydrat có nhiều calo. Ông đã đạt được mục tiêu khi tìm ra polydextrose.
Polydextrose là một chất tạo khối, cung cấp năng lượng thấp, được sử dụng để thay thế một phần hoặc hoàn toàn đường có trong thực phẩm mà không làm thay đổi cấu trúc và vị ngon của sản phẩm. Ngoài ra, polydextrose là một chất phụ gia thực phẩm đa chức năng, có thể sử dụng nhằm giữ độ ẩm, tạo hình sản phẩm, tạo độ đặc, tăng tính ổn định, bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ thấp. Năm 1981, Cục Quản Lý Thực Phẩm và Dược của Mỹ (FDA) đã cho phép sử dụng polydextrose trong chế biến thực phẩm [28]. Hiện nay, polydextrose đã trở thành một chất phụ gia thực phẩm được cho phép sử dụng ở nhiều nơi trên thế giới trong đó có Việt Nam.
Tính an toàn là điều kiện cần để polydextrose trở thành một nguyên liệu được sử dụng rộng rãi và phổ biến trong chế biến thực phẩm trên toàn thế giới. Các thử nghiệm lâm sàng về polydextrose đã được thực hiện nhiều trên các loài động vật như chuột… Không có tác dụng phụ nào được báo cáo về polydextrose trong các nghiên cứu trường diễn trên chuột, chó, khỉ cũng như các nghiên cứu về ung thư trên chuột nhắt và chuột cống. Liều cao nhất được thử nghiệm lên tới 15000 mg/kg trọng lượng cơ thể mỗi ngày. Do đó cơ quan An toàn Thực phẩm Châu Âu (EFSA) kết luận không cần đưa ra ngưỡng lượng tiêu thụ hàng ngày chấp nhận được (ADI) đối với polydextrose [22].
3 Công thức cấu tạo và tính chất lý hóa Công thức phân tử: (C6H10O5)n với n trung bình là 12 Khối lượng phân tử: < 22000 Da Tên khoa học: Không có do đặc tính cấu trúc Tên thương mại: polydextrose Hình 1. Công thức cấu tạo của polydextrose Polydextrose là chất rắn màu trắng đến nâu nhạt, có rất ít vị ngọt, tan tốt trong nước tạo thành dung dịch trong suốt, không màu đến vàng rơm, khoảng pH 2,5 đến 7,0 đối với polydextrose (dung dịch 10%). Nhiệt độ nóng chảy của nó khoảng 130oC. Polydextrose hay còn gọi là poly-d-glucose là một loại polysaccarit không tiêu hóa được.
Polydextrose là polyme có trọng lượng phân tử thấp của glucose. Polydextrose được sản xuất bằng phản ứng ngưng tụ glucose và sorbitol tan chảy số lượng lớn kết kết hợp với một lượng nhỏ acid. Phản ứng tiến hành ở điều kiện nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nóng chảy trong môi trường chân không hoàn toàn. Các acid polycaboxylic đóng vai trò là chất xúc tác cho quá trình trùng hợp, các acid được sử dụng là các acid có thể ăn được như: acid citric, acid carboxylic….
Nó là một polysaccarit liên kết ngẫu nhiên của glucose với tất cả các liên kết glucosid có thể có. Tuy nhiên, liên kết 1,6 anpha và beta tạo nên có thành phần có tính ổn định cao. Nó DP trung bình là 12 và trọng lượng phân tử là 2000 (với phạm vi từ 162 đến xấp xỉ 20000) [30]. Độ hòa tan: Polydextrose là thành phần vô định hình có khả năng hòa tan cao.
Các dung dịch trong suốt có nồng độ trên 80% w/w có thể được tạo ra ở 25oC trong nước (Allingham 1982). Polydextrose có đặc tính phân tán và hoàn tan tốt. Trộn trước với các thành phần khác (chẳng hạn như đường) có thể cải thiện khả năng phân tán trong điều kiện trộn kém 4 như trong đồ uống dạng bột. Cũng như nhiều nguyên liệu khác, cần phải trộn cơ học tốt để chuẩn bị dung dịch đậm đặc.
Polydextrose dạng hạt có khả năng phân tán cao với lượng bụi tối thiểu [19]. Độ nhớt: Polydextrose có độ nhớt hoạt động như chất lỏng Newton. Dung dịch polydextrose 70% ở 25oC đo được khoảng 1800 cps. Tính ổn định: Polydextrose rất ổn định trong dung dịch vì nó là một phân tử phân nhánh phức tạp và chứa nhiều liên kết glucosid có khả năng chống thủy phân bằng acid.
Polydextrose chứa chủ yếu các liên kết 1-6, có khả năng chống thủy phân acid cao gấp hai đến 4 lần so với cá các liên kết 1-2, 1-3, 1-4. Hơn nữa hình dạng ba chiều phức tạp, phân nhánh cao góp phần ổn định acid. Polydextrose đã được chứng minh là ổn định trong suốt quá trình sản xuất đồ uống và điều kiện bảo quản điển hình ở pH 3 và 7 (Beer et al. Tác dụng của polydextrose Polydextrose có nhiều tác dụng khác nhau đối với cơ thể con người và trong các sản phẩm thực phẩm.
Cùng với GOS, FOS, polydextrose thuộc nhóm xơ hòa tan tổng hợp, có khả năng hòa tan rất tốt trong nước và thường được bổ sung vào các loại thực phẩm khác nhau.