MỞ ĐẦU Chất làm ngọt nhân tạo thường được dùng thay thế cho đường trong thực phẩm, chủ yếu là trong các sản phẩm chứa ít chất béo hay không đường. Dù có cùng lượng calo như đường nhưng hoạt tính của chúng mạnh đến mức một lượng nhỏ là đã đủ sử dụng trong các thực phẩm ngọt. Những chất phổ biến bao gồm: Saccharin (E954), Cyclamate (E952), Aspartame (E951) và Acesulfame Potassium (E950).
1.SACCHARIN (E954) Spoiler: click to toggle
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… Ở Mĩ nhãn hiệu "Sweet N Low" saccharin được đóng thành những gói nhỏ màu hồng.
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.
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.
Tổng hợpSaccharin có thể tổng hợp bằng nhiều cách.
Quy trình Remsen-Fahlberg -Đầu tiên toluene –chất có vị ngọt tự nhiên phản ứng với một chất lỏng không màu chlorosulfonic acid. Hợp chất acid sau đó được tổng hợp với một loạt các hợp chất khác, gồm cả KMnO4 và NH3. Hợp chất này sau đó được đun nóng ở nhiệt độ thích hợp để tạo ra saccharin. Liên kết hydro của saccharin có những đóng góp chính để tạo ra vị ngọt khi sử dụng.
-Bởi vì quá trình này khi tổng hợp mất rất nhiều các hợp chất nhưng lại tạo ra một năng suất tương đối thấp, - do đó ngươi ta đã tìm kiếm một quá trình cải tiến mới mang tên Maumee
Quy trình MaumeeQuy trình này được tạo ra bởi Công ty Hóa chất Maumee, vì vậy nó được đặt tên là quy trình Maumee. Ban đầu anhydrit phthalic - một hợp chất công nghiệp được sử dụng để tạo nhựa, được chuyển đổi thành acid anthranilic (NH2C6H4COOH). Axit này được cho phản ứng với acid nitrơ (HNO2), SO2, Cl2 và kế tiếp là NH3. Sự khác biệt đối với quá trình Remsen-Fahlberg là ở các hợp chất được sử dụng và không sử dụng nhiệt trong quá trinh tổng hợp.
2. ASPARTAME (E951)Spoiler: click to toggle
-Vị ngọt của aspartame được tìm ra cũng hoàn toàn ngẫu nhiên bởi Jame Schlatter. 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.
-Trên thị trường aspartame được đóng thành những gói nhỏ màu xanh với nhãn hiệu là Equal, NutraSweet và NatraTaste.
-Hiện nay, aspartam 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 diete vv…và cả trong dược phẩm.
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 aspartam 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.
•Phân hủy dần trong nước nên nước ngọt có aspartam không giữ được 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.
Phương pháp sản xuất Điều chế-Aspartam được cấu tạo từ acid aspartic, phenylalanin và metanol. Các thành phần này đều tồn tại trong tự nhiên. Tuy nhiên bản thân aspartam 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…
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 aspartam, 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 65
0C (149
0F) 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 -18
0C (0
0F). 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 aspartam 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 H
2. 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 etanol và được kết tinh lại. Những tinh thể này sẽ được lọc và làm khô cho ra sản phẩm cuối cùng đó là bột aspartam.
Hình: Qui trình tổng hợp aspartame

3. NEOTAMESpoiler: click to toggle
-Neotame là chất mới được chế tạo có thể dùng như một chất làm ngọt nhiều chức năng trong các sản phẩm thực phẩm ngoài thịt và thịt gia cầm ngoài đồ uống, kẹo cao su.. Neotame không phải là một chất bổ dưỡng mà chỉ là một chất có độ ngọt cao sản xuất bởi công ty NutraSweet, Illinois.
-Các thử nghiệm thực phẩm cho thấy neotame có độ ngọt gấp khoảng 7,000 đến 13,000 lần đường. Nó là một dạng bột tinh thể tan trong nước, bền với nhiệt và có thể dùng dưới dạng viên ngọt cũng như trong chế biến thực phẩm. Neotame có thể được sử dụng trong đồ nướng, đồ uống không cồn (gồm cả thức uống nhẹ), kẹo chewing gum, mứt, quả đóng hộp, kem phủ trên thực phẩm, món tráng miệng đông lạnh, gelatin và bánh pudding, thịt nấu đông, rau quả đông lạnh, nước trái cây và sirô.
Phương pháp sản xuấtNguyên tắc Neotame là kết quả của sự kết hợp giữa nhóm amin của aspartame và nhóm đimetylbutyl (một dẫn xuất thay thế nitơ). Phản ứng này đặc trưng cho sự ngưng tụ được đặt tên theo những tính chất mà liên kết mới hình thành với nhóm ankyl đimêtylbutyl.
Hợp chất mới, neotame tồn tại với những đặc tính vật lý: điểm nóng chảy, kết tinh, hòa tan…
Phương pháp -Quá trình ankyl hóa để sản xuất neotame bao gồm phản ứng giữa 3,3-đimetylbutylaldehyde (tiền thân của nhóm đimetylbutyl) với sự hiện diện của hydro và chất xúc tác. Chất xúc tác có thể là bạch kim, đồng, sắt, thiếc.
-Không cần sử dụng loại thuốc thử linh hoạt, không có phản ứng phụ. Cuối cùng, neotame được kết tủa với chất lượng tốt.
-Không có dấu vết ban đầu của aspartame và đimetylbutylaldehye. Chất xúc tác được lấy ra bằng cách lọc và hydro thì bay hơi.
4. ACESULFAME – K (E950)Spoiler: click to toggle
Acesulfame – K có tên thương mại là đường Sunett hoặc Sweet One, là một dạng acid hữu cơ sinh ra từ acid acetic tức là từ giấm chua (vinegar). Nó là một muối hữu cơ tổng hợp có màu trắng, không mùi. Đây là muối hóa học kali của 6-methyl-1 ,2,3-oxathiazin-4 (3H)-one-dioxide.
Tính chất-Acesulfame K là ngọt hơn đường sacrose 180-200 lần ngọt như aspartam, khoảng một nửa là ngọt như saccharin,và một phần tử ngọt như sucralose. Giống như saccharin, nó có một dư vị hơi đắng, đặc biệt là ở nồng độ cao. Acesulfame K thường được trộn lẫn với chất tạo ngọt khác (sucralose hoặc aspartame trong nước có ga).
-Không giống như aspartam, acesulfame K là ổn định theo nhiệt độ cho phép nó được sử dụng trong nướng bánh hoặc trong các sản phẩm đòi hỏi phải có tuổi thọ dài. Là một chất làm ngọt thay thế hoặc làm chất ngọt nhân tạo, nó có nhiều ứng dụng trong thực phẩm, thực phẩm chức năng và các ngành công nghiệp nước giải khát.
Phương pháp sản xuấtAcesulfame – K được tổng hợp từ axit acetoacetic ester terbutyl và isocyanate fluorosulfonyl. Kết quả hợp chất được chuyển thành axit fluorosulfonyl amide, sau đó bị đóng vòng với sự hiện diện của kali hydroxide để hình thành hệ thống vòng oxathiazinone dioxide. Do hợp chất này có nồng độ axit mạnh nên trực tiếp tạo muối kali. Một con đường tổng hợp thay thế cho acesulfame – K bắt đầu với phản ứng giữa điketone và axit amidosulfonic. Với sự diện hiện của tác nhân dehydrate và sau khi trung hòa KOH thì acesulfmae – K hình thành.