Tiểu luận Đường hóa học

TRƯỜNG …………………. KHOA………………………. -----š›&š›----- TIỂU LUẬN Đề tài: ĐƯỜNG HÓA HỌC MỤC LỤC Trong cuộc sống hằng ngày chúng ta vẫn thường xuyên phải dùng đến các đồ ngọt (hoa quả, khoai củ, chè, nước ngọt, bánh kẹo...). Ngoài ngọt thịt có bản chất là protein và các axit amin thì đa phần các vị ngọt khác đều là do các loại đường tạo ra. Đường sinh học dùng cho chuyển hóa tế bào là glucose nhưng trong thực tế cuộc sống chúng ta thường đưa vào cơ thể các dạng đường đơn, đường đa như fructose, mantose, saccharose, tinh bột...,được lấy từ các loại hoa, củ, quả, thân cây mía, củ cải, mật ong... vốn có sẵn trong tự nhiên. Còn các loại đường hóa học - các loại chỉ tạo vị ngọt chứ không chuyển hóa được - để dùng trong việc điều trị cho những người bệnh thừa cân hay đái tháo đường. Về bản chất, chúng là saccharin, acesulfame K, aspartame, sucralose được phép sử dụng trong chế biến thực phẩm với giới hạn tối đa và có quy định rõ ràng. Đường hóa học (hay là chất ngọt tổng hợp) là chất không có trong tự nhiên, thường có vị ngọt rất cao so với đường kính saccharose (đường tự nhiên khai thác từ mía, củ cải đường) và tuyệt nhiên không hề có một giá trị dinh dưỡng nào khác. Tuy nhiên trên thị trường hiện nay vẫn đang tồn tại rất nhiều những chất tạo ngọt có gốc hóa học là sodium cyclamate - một loại đường hóa học không hề có trong danh mục các loại phụ gia thực phẩm đã được Bộ Y tế cho phép lưu hành tại Việt Nam, vì loại đường hóa học này có thể gây ra ung thư gan, ung thư phổi, dị dạng bào thai, ảnh hưởng đến các yếu tố di truyền. Hơn nữa các chất chuyển hóa của cyclamate như mono và di cyclohexylamin còn độc hại hơn cả cyclamate (chỉ cần 0,7% đã có tác dụng kích thích và gây ung thư cho sinh vật). Bảng 1.1. ADI của các loại đường hóa học [3,7] ASPARTAME Aspartame là một chất tạo ngọt vốn được sử dụng phổ biến trong các loại nước uống và thực phẩm dành cho người bị bệnh tiểu đường và người muốn ăn kiêng với mục đích giảm lượng đường và năng lượng tiêu thụ. Tuy nhiên, có  những lo ngại về tác dụng phụ của nó như có khả năng gây ung thư, gây bệnh động kinh, gây u não…. [2] 1. Nguồn Gốc: Vị ngọt của aspartame được tìm ra cũng hoàn toàn ngẫu nhiên bởi Jame Schlatter. Chất này được nhà hóa học James Schlatter làm việc cho tập đoàn G.D Searle phát hiện rất tình cờ vào năm 1965 ,khi ông đang thử nghiệm thuốc chống lở loét vết thương. Sau nhiều năm kiểm tra độ độc hại của aspartame, FDA đã công nhận aspartame được dùng như một chất tạo ngọt  vào năm 1980. Không chỉ được dùng ở Mĩ, asparatme đã được dùng ở hơn 93 quốc gia. Hiện nay, aspartame là chất ngọt rất được ưa chuộng. Nó được sử dụng rộng rãi trên thế giới với sự hiện diện trong hơn 6000 loại thực phẩm khác nhau như bánh kẹo, yogurt, trong các thức uống ít nhiệt năng như Coke diete, Pepsi …và cả trong dược phẩm. [11] 2. Cấu tạo  Aspartame (tên khác là L-aspartyl-L-phenylalanine methyl ester) là một este methyl cấu tạo từ 2 acid amin là aspartic acid và phenylalanine. Công thức phân tử là C14H18N2O5 , khối lượng phân tử là 294,3 g mol -1, điểm nóng chảy là 246-247°C, ít tan trong nước, ethanol, tính axit 4,5-6,0, không bền trong axit, không bền nhiệt. Hình 1.1. công thức của Aspartame [2,10] 3. Tính chất Là một dipeptid, nó ngọt hơn saccharose khoảng 180 - 200 lần. Không để lại dư vị khó chịu Giống như các dipeptid khác, aspartam có chứa năng lượng khoảng 4 Kcal/g (17 KJ/g). Tuy nhiên, chỉ cần một lượng rất nhỏ aspartame đã tạo ra độ ngọt cần thiết. Do đó năng lượng chúng ta đưa vào cơ thể sẽ không đáng kể. Vị ngọt của nó chúng ta cảm nhận được chậm hơn và kéo dài lâu hơn so với đường. Không ổn định ở nhiệt độ và pH cao, ổn định khi hòa tan trong nước. Phân hủy dần trong nước nên nước ngọt có aspartame không giữ được lâu. Cho trộn aspartame với saccharin hoặc acesulfam K thì hỗn hợp ngọt hơn và ổn định hơn khi hai chất đứng riêng một mình. [11,10] Hình 1.2. So sánh độ ngọt của Acesulfame với Sugar [16] 4. Quy Trình Công Nghệ Sản Xuất Aspartame được cấu tạo từ acid aspartic, phenylalanin và metanol. Các thành phần này đều tồn tại trong tự nhiên. Tuy nhiên bản thân aspartame không tồn tại trong tự nhiên. Nó được điều chế thông qua các quá trình lên men và tổng hợp. Lên men Dùng số lượng lớn các vi khuẩn đặc trưng gồm B.flavum và C.glutamicum để sản xuất ra các acid amin L-aspratic và L-phenylalanin. Môi trường lý tưởng cho sự phát triển của vi khuẩn gồm nước ấm, thức ăn, nguồn cacbon và nguồn nitơ. Thức ăn là các loại cacbonhydrat như mật mía, đường glucose hoặc saccharose. Nguồn cacbon như acid acetic, rượu hoặc các hidrocacbon. Nguồn nitơ như NH3 lỏng hoặc urê. Đó là những điều kiện chủ yếu để vi khuẩn tổng hợp ra các acid amin mong muốn. Ngoài ra còn một số các yếu tố khác như các vitamin, acid amin… Hình 1.3. Bột đường Aspartame Tổng hợp Aspartame có thể được tổng hợp bằng nhiều phương pháp hóa học khác nhau. Một phương pháp thường dùng như sau : -Đầu tiên các acid amin phải qua quá trình xử lí, L - Phenylalanin thu được từ quá trình lên men được cho phản ứng với metanol tạo thành hợp chất gọi là L – phenylalanin metyl ester. -Còn acid aspartic phải qua một quá trình phản ứng để che các vị trí trong phân tử có thể ảnh hưởng đến phản ứng tạo aspartame, đảm bảo phản ứng chỉ xảy ra ở các vị trí cần thiết. -Sau khi đã được xử lý phù hợp, chúng được bơm vào bình phản ứng và trộn lẫn trong 24 giờ ở nhiệt độ phòng. Kế đó nhiệt độ được tăng lên 650C  (1490F) và duy trì trong 24 giờ nữa. Sau đó phản ứng được làm nguội đến nhiệt độ phòng. Nó được pha loãng với dung môi thích hợp và được làm kết tinh ở -180C (00F). Tinh thể thu được sẽ được lọc để tách riêng ra rồi làm khô. Những tinh thể này chỉ là sản phẩm trung gian và dùng cho phản ứng kế. -Chúng được chuyển hóa thành aspartame bằng phản ứng với acid acetic. Phản ứng này được thực hiện trong một cái bồn lớn chứa dung dịch acid, chất xúc tác Pd và H2. Chúng được trộn lẫn và cho phản ứng trong 12 giờ. Tinh chế Chất xúc tác Pd được loại bỏ bằng cách lọc và chưng cất để thu dung môi. Phần chất rắn còn lại được tinh chế bằng cách hòa tan trong dung dịch ethanol và được kết tinh lại. Những tinh thể này sẽ được lọc và làm khô cho ra sản phẩm cuối cùng đó là bột aspartame. [11,12] Hình 1.4.Quy trình tổng hợp aspartame [10] 5.Ứng dụng Aspartame được sử dụng cho việc sản xuất các sản phẩm không sử dụng đường thông thường, thấp calorie và ăn kiêng như: Nước uống có gas, nước trái cây và sirô. Các chất ngọt dạng cô đặc, dạng bột, dạng lỏng. Ứng dụng trong các sản phẩm sô cô la cứng hoặc sô cô la mềm, thức uống hỗn hợp và thức ăn tráng miệng nhanh. Dùng trong dược phẩm: thuốc viên, si rô, bột hỗn hợp, viên sủi. Dùng cho các sản phẩm như sữa chua, thức ăn đông lạnh. Các sản phẩm bánh kẹo: chewing gum, kẹo thơm, bạc hà, sô cô la, trái cây,…[12] 6. Liều Lượng Sử Dụng Aspartame được tìm thấy trong khoảng 6000 sản phẩm trên khắp thế giới, bao gồm đồ uống có ga mềm, bột ngọt, kẹo cao su, mứt, gelatins, món tráng miệng trộn, bánh tráng miệng và các chất hàn, món tráng miệng đông lạnh, sữa chua, chất ngọt bàn, và một số dược phẩm như vitamin và đường miễn giảm ho. Tất cả các thành phần thực phẩm, kể cả aspartame, phải được liệt kê trong báo cáo thành phần trên nhãn thực phẩm. Các biểu đồ sau mô tả phần ăn của các sản phẩm có chứa nhiều aspartame của một người lớn và trẻ em sẽ tiêu thụ aspartame trong một ngày (ADI). Aspartame có chứa sản p hẩm Ước số phần ăn mỗi ngày ADI (mg/kg thể trọng) Ước số phần ăn mỗi ngày ADI (mg/kg thể trọng) Dành cho người lớn Trẻ em Nước giải khát có ga 20 6 Bột ngọt 33 11 Gelatin 42 14 Chất ngọt (gói) 97 32 Bảng 1.2. Chỉ số ADI của Aspartame [1,2] B.SACCHARIN 1.Nguồn gốc Saccharin đã được định nghĩa như là “hóa chất tổng hợp có vị ngọt”, có công thức C7H5NO3S, Saccharin được tìm ra vào năm 1879. Đó là một sự phát hiện hoàn toàn tình cờ bởi Ira Remsen - giáo sư đại học Johns Hopkins và Constanin Fahlberg – một đồng nghiệp cùng nghiên cứu ở phòng thí nghiệm của Remsen. Trong lúc làm việc với những dẫn xuất mùn than, Remsen làm đổ một hóa chất dính vào tay. Sau đó ông quên rửa tay và dùng luôn buổi ăn tối, ông chú ý thấy vị bánh mì ngọt hơn. Ông đã tìm ra nguồn gốc vị ngọt do chất dính vào tay. Và ông đã đặt tên cho chất đó là saccharin. Remsen và Fahlberg đã công bố khám phá của mình vào năm 1880. Vào năm 1907, saccharin là đường hóa học đầu tiên được dùng như phụ gia thay thế đường trong thực phẩm cho bệnh nhân tiểu đường. Nó càng được tiêu thụ mạnh hơn vào những năm 1960 và 1970 trong thực phẩm và nước giải khát dành cho người ăn kiêng. Saccharin là loại đường hóa học ra đời sớm nhất, nhanh chóng được sử dụng rộng rãi trên thị trường do những ưu điểm của nó lúc bấy giờ. Nó là cơ sở cho nhiều sản phẩm ít calo và không đường trên khắp thế giới, được dùng trong nhiều sản phẩm như : mứt, chewing gum, trái cây đóng hộp, gia vị để trộn salad, các món nướng… [4,8] 2.Cấu Tạo Saccharin có tên khoa hoc là 1,1-Dioxo-1,2-benzothiazol-3-1, (Benzoic sulfimide Ortho sulphobenzamide), công thức phân tử C7H5NO3S, khối lượng phân tử 183.18 g.mol−1, màu trắng tinh thể rắn, điểm nóng chảy 228,8 - 229,7°C, độ hòa tan trong nước 1g/290ml, chỉ số ADI 2,5 mg/kg thể trọng. Hình 1.5. Công thức của saccharin [8] 3.Tính chất Ngọt gấp 300 - 400 lần saccharose, ổn định ở môi trường acid nên dùng được trong nước ngọt, thường dùng dưới dạng muối natri hay canxi. Bột trắng, tan ít trong nước và ete.  Trong cơ thể saccharin qua hệ thống tiêu hóa mà không hề bị hấp thu. Nó không gây ảnh hưởng đến hàm lượng insulin trong máu và cũng không cung cấp năng lượng cho cơ thể. Vì thế nó được xếp vào nhóm chất tạo ngọt không calo. Bền nhiệt, bền khi Ph<2 Nhược điểm :  Có vị chát và kim loại Khi bị phân hủy bởi nhiệt độ và acid giải phóng phenol, làm thức ăn có mùi vị khó chịu. [8] 4. Quy Trình Công Nghệ Sản Xuất Saccharin có thể tổng hợp bằng nhiều cách: Trước đây Remsen và Fahlberg đã tổng hợp saccharin từ toluen nhưng hiệu suất lúc đó rất thấp. Vào năm 1950, công ty hóa chất Maumee của Toledo đã áp dụng một phương pháp cải tiến khác. Trong phưong pháp này, saccharin được tạo ra bằng cách cho acid anthranilic (NH2C6H4COOH) phản ứng với acid nitrơ (HNO2), SO2, Cl2 và kế tiếp là NH3. Một phương pháp khác dùng nguyên liệu ban đầu là o-chlorotoluen. trong công nghệ thực phẩm. Mô tả của Preferred: Cho 151gam Na2SO3 trong 300 ml H 2O, thêm 150gam o-chlorobenzoic acid.Trung hòa với cacbonat natri hay hiđrôxít, và thêm vào chất xúc tác 10 gam CuSO 4.5H2O. Tạo nên khối lượng nước đến 500ml pH = 6,0-6,5, nhiệt độ 150°C. trong một bể áp lực và giữ ở nhiệt độ này trong 9 giờ với khuấy. Độ pH trong sulfonation có thể được duy trì ở mức 6,0-6,5 bằng cách bổ sung tự động của NaOH hoặc Na2C03, do đó cho phép việc sử dụng thép không gỉ của kính lót lò phản ứng được đề nghị.. Tuy nhiên, độ pH không được phép tăng hơn 6,5 vì điều này tạo điều kiện cho sự hình thành acid salicylic (OH thay thế thay vì thay thế SO3), mà không thể được dùng thứ. Hỗn hợp phản ứng được làm lạnh đến 20°C. và acid o-chlorobenzoic chưa phản ứng được lọc ra, bánh lọc được rửa sạch bằng nước 50 ml, và rửa kết hợp với lọc.. Các acid o-chlorobenzoic thu hồi (khoảng 8 g) có thể được tái chế. 143g KCl được thêm vào lọc hơn 1 giờ, và sau 2 giờ trộn với 77ml HCl được thêm vào. Các hỗn hợp được làm lạnh đến 10°C. và trộn trong 2 giờ. Thecrystals được loại bỏ bởi bộ lọc hoặc máy ly tâm, rửa sạch với 200 ml của một dung dịch nước bão hòa của KCl, và sấy khô ở nhiệt độ không quá 120°C. Các sản phẩm là 73% kali sulfonate o-carboxybenzene, phần còn lại chủ yếu là kali clorua . Điều này tương ứng với một hàm lượng kali thực tế sulfonate o-carboxybenzene của 207,5 gam.Nồng độ các chất phản ứng trong sulfonate được lựa chọn để cung cấp (33,4%) o-sulfobenzoic trong hỗn hợp phản ứng thu được. Điều này tạo điều kiện tiếp theo “muối ra”của muối kali và isdesirable để đảm bảo sự phục hồi của muối.Các sulfonate kali o-carboxybenzene được sấy khô và được chia nhỏ và trộn với 795 ml dichloroethane. Nhiệt độ được nâng lên đến 30°C, và 86,3 ml axit chlorosulfonic trong 170 ml dichloroethane được aldehyt trộn trong khoảng thời gian 1 giờ. Nhiệt độ được nâng lên trào ngược (85°C.), trong ít hơn 1 giờ, và được tiếp tục chảy ngược trong 1 giờ. Trong quá trình này, khí HCl được thải ra. Hỗn hợp phản ứng được làm lạnh đến 30°C., và 70 ml methanol. Được thêm vào và trộn khoảng 2 giờ ở 50°C. Các chất rắn (các muối vô cơ) được loại bỏ bằng cách ly tâm hoặc lọc và rửa sạch với dichloroethane, và kết hợp với dung môi.Tách methanol bằng cách chưng cất, và 94,1 ml clorua thionyl được thêm vào cùng với 1,7 ml của dimethylformamide, tiếp tuc ngược dòng trong 2 giờ. . Trong quá trình chảy ngược, SO 2 và HCl được tách ra, ác thionylchloric vượt quá được chưng cất và có thể được tái chế, để lại một giải pháp clorua methoxycarbonylbenzene-o-sulfonyl trong dichloroethanE. Dichloroethane không phải là chỉ thích hợp trong dung môi, dung môi khác có thể được sử dụng bao gồm chloroform (61°C) và tetrachloroethane (140° -150°C). Chất lượng của các đường tinh thu được trong giai đoạn tiếp theo của quá trình từ clorua themethoxycarbonylbenzene-o-sulfonyl ngày càng tăng . Các giải pháp của clorua methoxycarbonylbenzene-o-sulfonyl trong dichloroethane được thêm vào một hỗn hợp 266 ml amoniac thủy sản. Và 660 ml nước, với một tốc độ như vậy mà nhiệt độ không vượt quá 35°C và trộn kĩ. Trộn được tiếp tục trong 2 giờ ở 35°C, tiếp theo là lọc để loại bỏ lượng nhỏ các chất rắn được hình thành.. Hai pha dung môi được tách riêng biệt, và dichloroethane được xả ra để chưng cất và tái sử dụng. 120 ml acid ofhydrochloric được thêm vào trong thời gian 1 giờ, với nhiệt độ được giữ dưới 40°C và làm lạnh đến 20°C, trộn cho 1 giờ, trước khi được lọc để thu thập các saccharin thô. Các đường tinh sau đó có thể được tiếp tục tinh chế và chuyển đổi với canxi hoặc natri đường tinh, như mong muốn, bởi phương pháp thông thường. [4,5,9] 5.Ứng Dụng Saccharin được áp dụng trong công nghệ thực phẩm và nước giải khát dành cho người ăn kiêng, béo phì, và giúp giảm sâu răng nha khoa. Nó là cơ sở cho nhiều sản phẩm ít calo và không đường trên khắp thế giới, được dùng trong nhiều sản phẩm như : mứt, chewing gum, trái cây đóng hộp, gia vị để trộn salad, các món nướng…Và còn ứng dụng trong dược phẩm và kỹ nghệ sửa sắc đẹp… Ngoài ra, là chất ngọt ít calo cung cấp sản phẩm với tăng độ ổn định, hương vị được cải thiện, chi phí sản xuất thấp hơn và nhiều lựa chọn hơn cho người tiêu dùng. Hình 1.6. Sản phẩm đường ăn kiêng [8,18] C. ACESULFAME-K 1. Nguồn gốc Chất tạo ngọt có nhiều triển vọng là kali acesulfame, cũng tình cờ mà Clauss và Jensen của hãng Hoechst ở Đức tìm ra được năm 1967. Acesulfame-K còn được biết đến với các tên gọi khác như Sunette, Sweet one, Sweet’n safe. Nó được FDA kiểm nghiệm và cho đưa 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 được sử dụng trong hơn 4000 sản phẩm trên khắp thế giới như chewing gum, các món ngọt, rượu, xirô, kẹo, yogurt… Ngoài ra nó thường được dùng kết hợp với Aspartame hoặc các loại đường hóa học khác vì nó có tác động hỗ trợ, tăng cường và duy trì vị ngọt của thức ăn và nước giải khát. Kali acesulfame (còn gọi là K acesulfame) là một loại đường có cường độ cao, chất ngọt không calo. [13,17] 2.Cấu tạo Acesulfame-K (E950) tên khoa học 6-Methyl-1,2,3-oxathiazin-4(3H)-1-2,2-dioxide, công thức cấu tạo là C4H4O4NSK, trọng lượng phân tử 201.24, điểm nóng chảy 2500C, không mùi, độ ngọt từ 150- 200, dạng bột màu trắng, liều lượng cho phép 9,0 mg/kg thể trọng. Hình 1.7. Công thức của Acesufame-K [13,14] 3.Tính chất Vị ngọt gấp 150 – 200 lần đường saccharose. Hình 1.8. So sánh độ ngọt của Acesulfame-K với sugar [16] Có dạng tinh thể màu trắng với cấu trúc hóa học tương tự saccharin. Ổn định hơn Aspartam ở nhiệt độ cao và môi trường acid. Acesulfam-K không cung cấp năng lượng cho cơ thể vì nó không tham gia quá trình trao đổi chất và được thải ra ngoài theo nước tiểu mà không có bất kì sự biến đổi hóa học nào. Giá thành rẻ Tuy nhiên nó có dư vị hơi đắng Bền trong dung dich, bền nhiệt, ADI 9,0 (mg/kg). Nó rất dễ hòa tan trong nước, rượu, glycerin, rất ít hòa tan trong axeton và ethanol. [5,13] Nhiệt độ (oC) 0 10 20 30 40 50 70 100 Độ hòa tan (g/l) 150 210 270 360 460 580 830 1300 Bảng 1.3.Độ hòa tan trong nước Dung môi hoặc hỗn hợp Nhiệt độ oC Độ hòa tan (g/l) Methanol 20 10 Ethanol (khan) 20 1 glycerol (khan) 20 30 Acetone 20 0.8 Glacial acetic acid 20 130 Glycerol-nước (80/20, v / v) 20 82 Glycerol-nước (50/50, v / v) 20 162 Ethanol-nước (80/20, v / v) 23 46 Ethanol-nước (60 / 40, v / v) 23 100 Ethanol-nước (40 / 60, v / v) 23 155 Ethanol-nước (20 / 80, v / v) 23 221 Bảng 1.4.Độ hòa tan trong dung môi [15,17,18] 4.Ứng dụng Acesulfame-K thường được sử dụng kết hợp với aspartame hoặc chất ngọt khác vì nó có một tác dụng để tăng cường và duy trì vị ngọt của thực phẩm và đồ uống, bao gồm trong kẹo cao su, món tráng miệng, đồ uống có cồn, xirô, kẹo, nước sốt, và sữa chua. Được sử dụng trong các sản phẩm nướng. Acesulfame K không ảnh hưởng đến lượng đường máu, cholesterol, hoặc chất béo trung tính. Những người bị bệnh tiểu đường có thể kết hợp sản phẩm có chứa K acesulfame vào chế độ ăn uống cân bằng của họ. [1,5,13] Hình 1.9. Sản phẩm đường Acesulfame-K 5. Quy trình sản xuất Acesulfame kali được tổng hợp từ acid ester acetoacetic tertbutyl và isoxyanat fluorosulfonyl. Các hợp chất kết quả được chuyển thành axit amide fluorosulfonyl acetoacetic, mà sau đó cyclized sự hiện diện của KOH để hình thành hệ thống khí vòng oxathiazinone. Bởi vì các axit mạnh mẽ của hợp chất này, các muối kali được sản xuất trực tiếp. Một con đường tổng hợp thay thế cho kali acesulfame bắt đầu với những phản ứng giữa diketene và acid amidosulfonic (do phản ứng của dimethylethylamine với acid sulfamic và axit axetic băng).. Trong sự hiện diện của các tác nhân khử nước, và sau khi trung hòa với hydroxit kali, kali acesulfame được hình thành. Sản phẩm này đã được phát hiện bằng sắc ký lớp mỏng, các cấu trúc của nó đã được xác nhận với chỉ số IR. [9,13,17] D. CYCLAMATE 1. Nguồn gốc Cyclamate, phát hiện vào năm 1937, đường hoá học được chấp thuận cho sử dụng trong thực phẩm và đồ uống tại hơn 100 quốc gia trên toàn thế giới, bao gồm Canada, Australia và Mexico. Cyclamates, dù dưới hình thức của đường hoá học natri hay canxi đường hoá học, ổn định và hòa tan. Đường hoá học được sử dụng như một chất làm ngọt bàn, trong đồ uống, chế độ ăn uống, và trong các loại thực phẩm khác ít calo. Trong việc kết hợp, đường hoá học và chất ngọt ít calo khác có tác dụng làm tăng hương vị ngọt tổng thể và làm giảm chất ngọt tổng số cần thiết để có được một mức độ ngọt mong muốn . Nhưng tới cuối những năm 1960, các nghiên cứu bắt đầu liên hệ cyclamate với ung thư, ngày 18 tháng 10, 1969  Cơ quan FDA đã ra lênh cấm sử dụng cyclamate trong công nghệ thực phẩm. [3,7] 2.Cấu Tạo Công thức phân tử: C6H13NO3S (M= 179.23 ). Axid cyclamic, có 2 loại đường :cyclamate Na và cyclamate Ca (C12H24CaN2O6S2.2H2O). Tổng hợp từ cyclohexylamin bằng sulfonate hóa, độ ngọt bằng 30 lần so với độ ngọt đường mía, rất bền nhiệt dễ tan trong nước cyclamate : saccharin = 10:1 sẽ tăng độ ngọt, liều lượng cho phép 11mg/kg thể trọng. [7,20] 3. Tính Chất Dạng bột kết tinh trắng. Có hậu vị ngọt chua của chanh. Rất bền nhiệt, ánh sáng, và pH, tan rất ít trong nước. Ngọt gấp 30 lần saccharose Sử dụng kết hợp 10 phần cyclamate và 1 phần saccharin. Có ưu điểm là không để lại dư vị khó chịu như saccarin, cho nên được sử dụng rộng rãi hơn saccarin. [3,18,20] 4.Ứng dụng Được sử dụng trong chế biến thực phẩm và đồ uống, rất thích hợp cho sản phẩm nước trái cây, bột giải khát, mứt trái cây, …. Đường hoá học cũng có mặt nạ những dư vị của các chất ngọt ít calo khác như saccharin, cải thiện hương vị tổng thể của các loại thực phẩm và đồ uống có chứa chất làm ngọt. Giống như các chất ngọt khác ít calo, cyclamate có lợi cho những người tìm kiếm để kiểm soát trọng lượng, quản lý bệnh tiểu đường, hoặc giúp ngăn ngừa sâu răng. Nhưng Cyclamate bị cấm sử dụng trong công nghệ thực phẩm. [3.7] E. SUCRALOSE 1. Nguồn gốc: Sucralose là một đường hóa học có tên gọi chung là Altern.. Ngoài ra, trên thị trường succralose có tên thương mại là Splenda. Sucralose được tìm ra vào năm 1976 bởi các nhà khoa học thuộc công ty đường Tate & Lyle cùng các nhà nghiên cứu Leslie Hough và Shashikant Phadnis của đại học Queen Elizabeth (hiện nay là một phần của đại học King London). Họ đang cố gắng kiểm tra đường xử lý bằng clo. Tình cờ vào một ngày hè, Phadnis được bảo kiểm tra loại bột này. Phadnis lại nghĩ rằng Hough bảo anh ấy nếm thử nó. Và anh ấy đã làm thế. Kết quả thật bất ngờ, anh đã phát hiện ra hợp chất này có vị ngọt hiếm có. Họ đã làm việc với Tate & Lyle trong một năm trước khi tìm ra được công thức hoàn chỉnh của sucralose. Nó được chấp nhận sử dụng ở Canada với tên thương mại là Splenda vào năm 1991, ở Australia vào năm 1993, ở New Zealand vào năm 1996. Đến năm 1998 nó được FDA công nhận như là một loại đường hóa học hàng đầu. Nó đã trải qua hơn 20 năm nghiên cứu và kiểm tra độ an toàn bởi hơn 100 nhà khoa học. Sucralose được Châu Âu sử dụng rộng rãi vào năm 2004. Và đến năm 2006, nó được chấp nhận sử dụng ở hơn 60 quốc gia như Brazil, Trung quốc, Ấn Độ, Mĩ, Nhật Bản… [8] 2. Cấu Tạo Tên khoa học1,6-Dichloro-1,6-dideoxy-β- D -fructofuranosyl-4-chloro-4-deoxy-α- D –galactopyranoside, ( E955), công thức phân tử C12H19Cl3O8, khối lượng phân tử 397.64 g/mol, điểm nóng chảy 125°C, 398 K, 257°F, độ hòa tan trong nước 283g/L (20 °C). Hình 1.10. Công thức của Sucralose [8,13,14] 3. Tính Chất Có vị ngọt gấp 600 lần đường saccharose. Kết tinh dạng hạt rắn màu trắng. Tan trong nước Không giống aspartame, sucralose khá ổn định với nhiệt độ và pH biến đổi trên khoảng rộng. Mặc dù được tổng hợp từ đường nhưng cơ thể không hấp thu sucralose như một cacbonhydrat. Vì thế phân tử của nó không hề bị bẻ gãy sinh ra năng lượng trong cơ thể như đường. Và được loại ra nhẹ nhàng khỏi cơ thể sau khi ăn mà không có bất kì sự biến đổi nào. Vì thế nó được xác định là không có calo. Ưu điểm: Được dùng phổ biến vì so sánh với các loại chất tạo ngọt khác, sucralose có nhiều ưu điểm như : Không có năng lượng thích hợp với người béo phì, người bệnh tim mạch và người cao tuổi. Không làm dao động lượng đường trong máu thích hợp cho người bệnh tiểu đường. Vị ngọt tinh khiết tương tự như saccharose. Sức căng bề mặt nhỏ (71.8mN/m) nên sucralose có thể được dùng trong sản xuất nước giải khát có gas. Tính chất vẫn ổn định khi dự trữ trong thời gian dài. [8,13] Hình 1.11. So sánh độ ngọt của sucralose với sugar [16] 4. Quy Trình Công Nghệ Sản Xuất Sucralose được sản xuất bởi các clo hóa chọn lọc của sucrose (đường bảng), trong đó chuyển đổi ba trong số các nhóm hydroxyl để clorua . Các clo hóa chọn lọc là đạt được bằng cách chọn lọc bảo vệ của các nhóm rượu chính tiếp theo acetylation và sau đó deprotection của các nhóm rượu chính. Sau một chuyển đổi acetyl gây ra một trong các nhóm hydroxyl, các acetyl hóa một phần đường sau đó được clo hóa với một tác nhân clo như oxychloride phốt pho , tiếp theo là loại bỏ các nhóm acetyl để cung cấp cho sucralose. Sucralose là một disaccharid được tổng hợp từ đường saccharose qua 5 bước bằng cách thay thế chọn lọc 3 nhóm (–OH)  trong phân tử đường bằng 3 nguyên tử Cl. [8,14] Hình 1.12. Quy trình tổng hợp sucralose [14] 5. Ứng Dụng Sucralose được sự dụng như một chất phụ gia thực phẩm trong 14 nhóm thực phẩm: Hàng hóa và nướng bánh nướng hỗn hợp Đồ uống và các căn cứ nước giải khát Kẹo cao su Cà phê và trà Sản phẩm từ sữa tương tự Chất béo và dầu (xà lách trộn) Món tráng miệng đông lạnh sữa và hỗn hợp Nước trái cây và kem Gelatins và bánh pudding Mứt và thạch Sản phẩm sữa Chế biến trái cây và nước trái cây Đường substitue Nước sốt ngọt, bánh, và xi-rô [5,8,16] Hình 1.13. Sản phẩm của Sucralose. F. Những thông tin của đường hóa học Đường hoá học là là chất ngọt có cường độ cao được sản xuất lớn nhất trên toàn thế giới về khối lượng thực tế,nó chỉ chiếm 10% về khối lượng tương đương với vị ngọt sucrose.Saccharin là cường độ cao cao thứ hai sản xuất chất làm ngọt về khối lượng thực tế. Tuy nhiên, nó chiếm gần 36% khối lượng sucrose ngọt trên toàn thế giới vì nó là tương đương gấp 300 lần như ngọt như sucrose. Saccharin và đường hoá học là thấp nhất chi phí cường độ cao, chất ngọt sẵn có, và do đó được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các thị trường, đặc biệt là phát triển trong khu vực như châu Á, châu Phi, Trung và Nam Mỹ.. Các trường hợp ngoại lệ đáng chú ý cho đường hoá học là Hoa Kỳ và Nhật Bản là nơi cấm tiêu thụ. Châu Á là thị trường tiêu thụ trên thế giới lớn nhất của cả hai đường hoá học và saccharin, chủ yếu vì chi phí thấp của họ. Mặc dù đồ uống chế độ ăn uống và thực phẩm đang trở nên phổ biến vì lý do sức khỏe, khối lượng lớn các đường hoá học và saccharin được sử dụng để thay thế sucrose ở nhiều nước châu Á và khu vực đang phát triển khác.. Bắc Mỹ tiêu thụ chiếm gần 48% và 67% tương ứng aspartame, sucralose trên thế giới trong năm 2009, Hoa Kỳ là thị trường lớn nhất cho aspartame, acesulfame - K và sucralose, Aspartame và acesulfame K được sử dụng cho hầu hết các đồ uống ít năng lượng cũng như trong các ứng dụng khác trong nước phát triển, chẳng hạn như Hoa Kỳ, Tây Âu và Nhật Bản, và tốc độ tăng trưởng tới năm 2010 được ước tính là tương đối thấp hơn ở những nước này.. Một tốc độ tăng trưởng cao hơn ước tính cho các nước như Mexico, một số nước ở Trung và Nam Mỹ, châu Á và Đông Âu, như cải thiện mức sống ở những vùng này. Đường hoá học và saccharin tiếp tục là cường độ cao chất ngọt chính ở các nước đang phát triển. Hình 1.14 Biểu đồ hình tròn sau đây cho thấy mức tiêu thụ thế giới của chất làm ngọt cường độ cao [1,19,20] Quốc gia Thực phẩm * Đồ uống Tabletop Dược phẩm Angola + Antigua + + Argentina + + + + Australia + + + Áo + + + Bahamas + Bỉ + + + + Brazil + + + Canada + + Caribbean (Ind) + + + Chile + Trung Quốc + + Cyprus + Đan Mạch + + + + Dominica + + + Ecuador + + Phần Lan + + + + Pháp + + + + Đức + + + Hy Lạp + + + + Guadeloupe + Guatemala + Haiti + + Hungary + + + Iceland + + Indonesia + + + Ireland + + + + Israel + + + + Italy + + + + Kuwait + Luxembourg + + + Martinique + Montserrat + Hà Lan + + + New Zealand + + + + Nicaragua + + + Na Uy + + + + Oman + + Papua New Guinea + + + Paraguay + + + Peru + + Bồ Đào Nha + + + Nga + + + Sierra Leone + + + Nam Phi + + + + Tây Ban Nha + + + Srilanka + + Thụy Điển + + + Thụy Sĩ + + + Đài Loan + + Thái Lan + Trinidad + + Gà tây + Arab Emirates + Vương quốc Anh + + + Uruguay + + + + Venezuela + + Việt Nam * * Nam Tư + + Zimbabwe + + + Chú thích: + : Được phép ** : Sản phẩm phải thực hiện theo quy định của nước xuất khẩu. Bảng 1.5 Thông qua dường hóa học trên thế giới [16,19] * Tài Liệu Tham Khảo 1. Phụ Gia Thực Phẩm Được Phép Để Bổ Sung Trực Tiếp Đến Thực Phẩm Cho Tiêu Dùng Con Người; Sucralose. Michael A. Friedman, Phó ủy FDA, Liên bang Đăng ký: 21 CFR Phần 172, Docket số 87F 0086, Tháng 3, 1998 2. Magnuson BA, GA, Doull J, et al. (2007). "Aspartame: a safety evaluation based on current use levels, regulations, and toxicological and epidemiological studies". Critical Reviews in Toxicology 37 (8): 629–727. 10.1080/10408440701516184 . PMID 17828671 3. www.thebeverageinstitute.com/ingredients/cyclamate.shtml 4. Hartl, Brigitte., "Influence of Sweetener Solutions on Insulin Secretion and Blood Glucose Level." Hartl, Brigitte. August Bier European Society for Ecology and Medicine, Medical School of Hanover 5. Toxicological Evaluation of Certain Food Additives," World Health Organization. Food Additives Series 1983, No. 18, pp. 12-14, Geneva, 1983. Phụ gia thực phẩm Series 1983. 6. Ziesenitz, SC and Siebert, G., "Nonnutritive Sweeteners as Inhibitors of Acid Formation by Oral Microorganisms." Ziesenitz, SC và Siebert, G., Caries Research 20: 498-502, 1986. 7. - 8. & sucralose & acesulfame-k 9. Packard, Vernal S. (1976). Processed foods and the consumer: additives, labeling, standards, and nutrition . Minneapolis: University of Minnesota Press. pp. 332. ISBN 0-8166-0778-8 10. www.aspartame.org. 11. Prodolliet, J.; Bruelhart, M. (1993). "Determination of aspartame and its major decomposition products in foods.". J AOAC Int 76 (2): 275–82. PMID 8471853. Sugarman, Carole (1983/07/03). Washington Post . pp. D1–2 . 12. 13 14. . Frugia A, Goerl A, McMurry M, Hagan D. Acesulfame-K more acceptable than sucralose in baked products. Journal of the American Dietetic Association 2001 , 101(9):A-24. Frugia A, Goerl A, McMurry M, Hagan D. 15. Muhammad J, Yatka RJ, McGrew GN, Record DW, Broderick KB, Song JH. Muhammad J, Yatka RJ, McGrew GN, DW Record, KB Broderick, Song JH. Chewing gum containing encapsulated aspartame/acesulfame K. Trends in food science and Technology 1997; 8: 176. 16. . Kloesel L. Sugar substitutes. Int J Pharm Compound 2000; 4(2): 86-87. 17. Lipinski G-WvR, Huddart BE. Lipinski WvR G-, Huddart BE. Acesulfame K. Chem Ind 1983; 11: 427-432. 18. Food Chemicals Codex, 6th edn.Bethesda , MD : United States Pharmacopeia, 2008; 9. 19. Inactive ingredient (IIG) limits by FDA, accessed on Dec 17, 2009 20. Dimitrios P, Nikolelis, Pantoulias S, Krull UJ, Zeng J. Electrochemical transduction of the interactions of the sweeteners acesulfame-K, saccharin and cyclamate with bilayer lipid membranes (BLMs). Dimitrios P, Nikolelis, Pantoulias S, Krull UJ, Zeng J.