MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, đời sống của con ngƣời ngày càng đƣợc cải thiện, đặc biệt là chất lƣợng của lƣơng thực, thực phẩm nhằm đáp ứng đƣợc các nhu cầu về dinh dƣỡng cũng nhƣ phải luôn thay đổi mùi vị, màu sắc để phù hợp với thị hiếu ngƣời tiêu dùng. Kéo theo đó, các bệnh liên quan đến dinh dƣỡng nhƣ béo phì, tiểu đƣờng, máu nhiễm mỡ ngày một gia tăng và là mối lo ngại của con ngƣời trên nhiều quốc gia, trong đó có Việt Nam. Nguyên nhân chính là việc dƣ thừa dinh dƣỡng do tiêu thụ quá nhiều các sản phẩm có chứa đƣờng (cacbohydrate). Để khắc phục tình trạng này các nhà sản xuất đã đƣa các chất tạo ngọt Acesulfam K, đặc biệt là các chất tạo ngọt nhóm Polyols (Erythritol, Maltitol, Xylitol, Sorbitol, Mannitol,…) để thay thế các đƣờng truyền thống.
Các chất tạo ngọt nhóm Polyols có nguồn gốc tự nhiên, đƣợc sử dụng với mục đích thay thế đƣờng cho ngƣời ăn kiêng, tuy nhiên khi tiêu thụ vƣợt quá ngƣỡng (>50g Polyols/ngày) sẽ gây ra hiện tƣợng đầy hơi hoặc tiêu chảy, triệu chứng này có thể thích ứng theo thời gian [7]. Các chất tạo ngọt nhóm Polyol có mùi vị phù hợp với nhiều đối tƣợng ngƣời tiêu dùng nên các sản phẩm chứa chất tạo ngọt nhóm này đƣợc cung cấp nhiều trên thị trƣờng. Do đó, việc kiểm soát hàm lƣợng các chất tạo ngọt nhóm Polyols trong thực phẩm, đặc biệt các sản phẩm phổ biến nhƣ bánh kẹo, nƣớc giải khát là hết sức cần thiết và cần đƣợc quan tâm. Hiện nay, một số phƣơng pháp thƣờng đƣợc sử dụng để xác định hàm lƣợng các polyols có thể kể tới: Sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC) sử dụng các detector khác nhau nhƣ: tán xạ (CAD), tử ngoại (UV), tán xạ bay hơi (ELSD),.; phƣơng pháp diện di mao quản với các detector nhƣ: UV, đo độ dẫn không tiếp xúc (C4D).
Tuy nhiên với những ƣu điểm thời gian phân tích nhanh, chính xác, quy trình xử lý mẫu đơn giản và thiết bị nhỏ gọn, rất phù hợp để phân tích ngay tại hiện trƣờng, phƣơng pháp điện di mao quản sử dụng detector đo độ dẫn không tiếp xúc (CE-C4D) đƣợc lựa chọn trong nghiên cứu này. Đề tài nghiên cứu ―Xác định một số chất tạo ngọt nhóm polyols trong thực phẩm bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng detector đo độ dẫn không tiếp xúc (CE-C4D)‖ đƣợc thực hiện dựa trên sự tạo anion phức có dạng [B(polyol)]- giữa các chất tạo ngọt nhóm Polyols kết hợp với Borat (B), hi vọng sẽ góp một phần nhỏ bé vào việc nghiên cứu và phát triển phƣơng pháp xác định đồng thời các chất tạo ngọt nhóm Polyols nói riêng và lĩnh vực vệ sinh an toàn thực phẩm nói chung. LUAN VAN CHAT LUONG download1 : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về chất tạo ngọt Phụ gia thực phẩm là các chất đƣợc bổ sung thêm vào thực phẩm để bảo quản hay cải thiện hƣơng vị và bề ngoài của chúng giúp tạo cảm giác ƣu thích cho ngƣời dùng.
Phụ gia thực phẩm có hàm lƣợng dinh dƣỡng thấp hoặc không có, đƣợc thêm vào các sản phẩm với mục đích khác nhau của ngƣời sản xuất (theo tổ chức lƣơng thực và nông nghiệp liên hiệp quốc FAO). Thông thƣờng các chất này có hàm lƣợng thấp dùng để cải thiện tính chất cảm quan, cấu trúc, mùi vị cũng nhƣ bảo quản sản phẩm. Theo Codex (Uỷ ban Tiêu chuẩn hóa thực phẩm quốc tế), phụ gia thực phẩm là một chất có hay không có giá trị dinh dƣỡng, mà bản thân nó không đƣợc tiêu thụ thông thƣờng nhƣ một thực phẩm và cũng không đƣợc sử dụng nhƣ một thành phần của thực phẩm, việc bổ sung chúng vào thực phẩm nhằm đáp ứng yêu cầu công nghệ trong sản xuất, chế biến, đóng gói, bảo quản, vận chuyển thực phẩm nhằm cải thiện kết cấu hoặc đặc tính kĩ thuật của thực phẩm đó. Phụ gia thực phẩm không bao gồm các chất ô nhiễm hoặc các chất đƣợc bổ sung vào thực phẩm nhằm duy trì hay cải thiện thành phần dinh dƣỡng của thực phẩm.
Chất tạo ngọt là phụ gia thực phẩm, đƣợc sử dụng khá phổ biến trong công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm. Có nhiều nhóm chất tạo ngọt khác nhau đƣợc phân loại theo cấu trúc hay tính chất hóa học. Đến nay, các nhà khoa học đã phát hiện ra hàng trăm chất hóa học có khả năng tạo vị ngọt. Chúng có nguồn gốc từ thực vật hoặc đƣợc sản xuất bằng phƣơng pháp tổng hợp, bán tổng hợp nhƣng chỉ có một số đƣợc phép sử dụng trong công nghệ thực phẩm.
Tùy vào quy định của mỗi quốc gia, mà danh mục chất tạo ngọt, hay hàm lƣợng cho phép sử dụng có thể khác nhau. Phân loại chất tạo ngọt Có thể phân loại các chất tạo ngọt thành hai nhóm chính: nhóm có giá trị dinh dƣỡng và không có giá trị dinh dƣỡng. Cụ thể đƣợc minh họa nhƣ hình 1.1: LUAN VAN CHAT LUONG download2 : add luanvanchat@agmail.1: Phân loại chất tạo ngọt Thông thƣờng, chất lƣợng chất tạo ngọt đƣợc đánh giá trên cơ sở các tiêu chí sau: Vị ngọt: đƣợc đánh giá trên cơ sở sử dụng vị ngọt của Saccharose làm chuẩn Ngưỡng phát hiện: là nồng độ thấp nhất của dung dịch chất tạo ngọt để ngƣời sử dụng có thể cảm nhận và phát hiện đƣợc vị ngọt. Độ ngọt tương đối: là độ ngọt đƣợc so sánh với độ ngọt của chất chuẩn saccharose.
Việc xác định độ ngọt tƣơng đối đƣợc thực hiện bằng cách so sánh tỉ lệ nồng độ của chất tạo ngọt cần tính với chất chuẩn sao cho vị ngọt của hai dung dịch là tƣơng đƣơng. Khi xác định độ ngọt tƣơng đối ngƣời ta thƣờng sử dụng dung dịch chuẩn saccharose 2,5% hoặc 10%. Giới thiệu chung về một số các chất tạo ngọt nhóm Polyols: Erythritol, Maltitol, Xylitol 1. Thông tin chung Ba chất tạo ngọt lựa chọn thuộc nhóm Monosaccharide polyols, chúng cung cấp ít năng lƣợng hơn các hợp chất cacbonhydrate.
Chúng thƣờng đƣợc đƣa vào thực phẩm để tạo độ ngọt thanh, ngoài ra còn góp phần kéo dài thời gian sử dụng bằng cách giữ ẩm hay hiện tƣợng hồi đƣờng. Các thông tin chung của ba chất tạo ngọt trong nghiên cứu này trình bày trong bảng 1. LUAN VAN CHAT LUONG download3 : add luanvanchat@agmail.1: Thông tin chung về ba chất tạo ngọt được lựa chọn trong nghiên cứu Tên chất Erythritol Maltitol Xylitol Số INS (mã số quốc tế 968 965 967 về PGTP) (2R,3S)- 4-O-α-D- (2R,3r,4S)- Tên hóa học butane- Glucopyranosyl- Pentane-1,2,3,4,5- 1,2,3,4-tetrol D-glucitol pentol Công thức phân tử C4H10O4 C12H24O11 C5H12O5 Công thức cấu tạo Khối lƣợng phân tử 122,12 344,313 152,10 (g/mol) pKa 13,903 13,5 13,7 1. Tính chất, ứng dụng và tác hại của Erythritol, Maltitol, Xylitol a/ Erythritol Đặc điểm: Là một dạng tinh thể bột màu trắng, không mùi, vị ngọt tƣơng tự nhƣ sucrose.
Độ ngọt khoảng 70% so với sucrose (100%) [48]. Có tác dụng cảm giác the mát trong miệng tƣơng tự nhƣ xylitol. Erythritol không calo hay cung cấp rất ít khoảng 0,2 calo mỗi gram, chiếm khoảng 7 đến 13% lƣợng calo so với polyols khác và 5% lƣợng calo của sucrose. Đƣợc hấp thu ở ruột non nhƣng chuyển hóa rất khó khăn trong cơ thể con ngƣời và bài tiết qua nƣớc tiểu trong vồng 24 giờ.
Đƣợc sản xuất đầu tiên và duy nhất từ đƣờng nhờ quá trình lên men. Trong tự nhiên, erythritol trong các loại trái cây nhƣ: Lê, dƣa hấu, nho và có trong một số thực phẩm nhƣ nấm, các thực phẩm có nguồn gốc từ quá trình lên men LUAN VAN CHAT LUONG download4 : add luanvanchat@agmail.com rƣợu vang, nƣớc tƣơng, pho mát. Trong sản xuất thực phẩm, erythritol là một phụ gia thực phẩm thƣờng đƣợc thêm vào trong các loại thực phẩm nhƣ: Bánh, kẹo, nƣớc giải khát,. Lợi ích: Erythritol không bị lên men bởi enzyme trong cơ thể, chỉ có thể hấp thu một phần hoặc hấp thu chậm trong cơ thể với năng lƣợng thấp và có thể đƣợc sử dụng trong việc phòng chống béo phì và lợi ích cho việc giảm cân.
Erythritol không làm tăng glucose máu, cũng không thúc đẩy insulin, và có thể thẩm thấu qua màng tế bào, cung cấp dinh dƣỡng. Vì vậy, nó có thể coi là các chất tạo ngọt bổ sung dinh dƣỡng và trong y học giúp đỡ bệnh nhân tiểu đƣờng. Erythritol có thể thúc đẩy sự phát triển vi khuẩn có lợi trong cơ thể, duy trì cân bằng sinh thái của ruột. Erythritol có thể thúc đẩy tổng hợp các glycogen trong gan, cải thiện chức năng gan, chống lại bệnh gan nhiễm mỡ, là thực phẩm lý tƣởng trong phòng chống chứng bệnh viêm gan.
Ứng dụng: Erythritol đang đƣợc sử dụng rất phổ biến trong các thực phẩm giảm chức calo. Có thể pha trộn với chất làm ngọt khác có hàm lƣợng calo thấp (Ví dụ: Acesulfame kali và aspartame) hoặc polyol khác (Ví dụ: Sorbitol, Xylitol) tạo vị ngọt nhẹ không gây dƣ vị. Trong nƣớc giải khát không hoặc cung cấp ít calo có tác dụng cải thiện cảm quan sản phẩm khi cho vào miệng và che đi hƣơng vị không mong muốn. Giữ đƣợc độ tƣơi lâu hơn cho bánh, bột mềm hơn.
Trong kẹo, Erythritol có tác dụng cải thiện trong chế biến, làm the mát, tạo kết cấu và không hút ẩm nên tăng thời hạn sử dụng. Kẹo tan chảy trong miệng tạo hƣơng vị the mát dễ chịu và hoạt động tốt với Maltitol để kiểm soát đƣợc hiện tƣợng kết tinh tạo độ bóng bề mặt. Tác dụng phụ: - Khi sử dụng trên 50g có thể gây ra một sự gia tăng đáng kể trong buồn nôn và đôi khi erythritol có thể gây ra dị ứng nổi mề đay [38]. LUAN VAN CHAT LUONG download5 : add luanvanchat@agmail.com b/ Maltitol Đặc điểm: là Polyol disaccharide sản xuất theo phƣơng pháp hydro hóa từ maltose disacchride, thu đƣợc bằng cách dùng enzym – matic hydrolysic từ dạng tinh bột tinh khiết.
Maltitol thông dụng trên thị trƣờng có thể dạng tinh bột. Có nhiều trong tự nhiên (Ví dụ: Trong mạch nha và rau diếp xoăn). Vị ngọt tƣơng tự Sucrose khoảng 0,9 lần (90%) độ ngọt so với sucrose và cung cấp 2,1 calo mỗi gram [28]. Lợi ích: Maltitol có hƣơng vị tốt, cung cấp ít calo, có tính linh hoạt và có mức độ ngọt cao so với hầu hết các polyols khác tạo điều kiện sử dụng của nó trong nhiều loại sản phẩm.
Cũng nhƣ polyols khác, Maltitol có tác dụng nhuận trƣờng khi tiêu thụ ở mức độ rất cao (>100 gram mỗi ngày). Ứng dụng: Cũng nhƣ các polyols khác không tham gia phản ứng maillar hoặc caremelize nhƣ đƣờng. Maltitol có độ ngọt cao nên nó có thể sử dụng một mình mà không cần kết hợp với chất tạo ngọt khác. Tác dụng làm the mát không đáng kể trong miệng so với các polyols khác.