94139Aditivi Alimentari Curs Edulcoranti

8/6/2019 94139Aditivi Alimentari Curs Edulcoranti

1/16

ADITIVI ALIMENTARI

ndulcitori (edulcorani)

Dr. Ing. Daniel HDRUG


2/16

ndulcitori (edulcorani)

ndulcitorii sunt substanele folosite pentru a conferi un gust dulce produselor alimentare. Nu intr n categoria

aditivilor folosii ca ndulcitori o serie de ingrediente dulci folosite n alimentaie, cum sunt mono- i dizaharidele,mierea, siropul de glucoz, alte siropuri din plante (siropul de arar) i altele.

ndulcitorii se pot clasifica n dou categorii:-ndulcitori cu rol nutritiv-ndulcitori cu putere mare de ndulcire.Puterea de ndulcire a unui ndulcitor este raportul dintre concentraia de zaharoz dintr-un mediu i concentraiade ndulcitor care dezvolt un gust dulce de aceeai intensitate, n acelai mediu.

Se consider c ele conin un sistemdonor de electroni i unul acceptor deelectroni, distana dintre ele fiind deaproximativ 3 A. Compusul estepresupus a avea gust dulce dacacest sistem AH-B poate interaciona

cu un sistem complementar care segsete n membrana celulelorreceptoare ale papilelor gustative


3/16

ndulcitori cu rol nutritiv

D-glucoz D-Sorbitol

Sorbitolul (E 420)

ndulcitorii cu rol nutritiv sunt substane care nu sunt hidrai de carbon, avnd putere de ndulcire similar cu azahrului. ndulcitorii cu rol nutritiv se pot utiliza drept nlocuitori pentru zaharoz, glucoz, fructoz sau altezaharuri nutritive. Diferena fa de zaharurile obinuite este c dei sunt metabolizate, aceast metabolizare areloc independent de insulin i deci pot fi consumate i de diabetici.

Sorbitolul comercial este o pulbere alb, inodor, solubil n api alcool etilic. Se poate comercializa i sub form de siropconcentrat cu concentraia de minim 64% substan activ.Puterea sa de ndulcire este 0,5-0,7 din cea a zahrului. Estefoarte higroscopic i utilizarea sa n produse alimentare conferacestora capacitatea de a conserva proprieti ca plasticitatea,flexibilitatea sau consistena moale.

Se utilizeaz mai ales n produse de tip prjituri, n raport de 5-8% n raport cu fina, iar n biscuii i creme n raport de pn la10%. Se mai utilizeaz la fabricarea gumei de mestecat,caramelelor i ciocolatei fr zahr, sucurilor rcoritoare,ngheatei hipocalorice, etc. Valoarea sa energetic este de 2,6kcal/g (zahrul are 4 kcal/g) i poate avea efect laxativ dac esteconsumat n cantiti mai mari de 50 g.


4/16

Manitolul (E 421)

Este un poliol care se prezint sub forma unei pulberi cristalinealbe. Se poate obine prin inversia zahrului, urmat dehidrogenarea catalitic a zahrului invertit. Teoretic, prinhidrogenarea siropului invertit care conine D-glucoz i D-fructoz n raport 1:1 se obin 25% manitol i 75% sorbitol.Hidrogenarea se face cu Ni Raney la presiune ridicat i pHneutru, iarD-manitolul se poate separa din produsul de reacie

pe baza solubilitii sale mai sczute. Este un izomer (epimer) alsorbitolului, avnd o putere de ndulcire asemntoare cu aacestuia, dar o valoare energetic mai mic (1,6 kcal/g), deaceea se recomand pentru alimente hipocalorice. Efectul sulaxativ se observ la doze mai mici dect la sorbitol (20 g). Estecel mai puin solubil poliol i cel mai puin higroscopic. Seutilizeaz pentru fabricarea de gemuri, jeleuri, produse depatiserie, gume de mestecat i alte produse dietetice.


5/16

Xilitolul (E 967)

D-xiloz D-xilitol

Se prezint sub form de cristale incolore sau pulbere cristalin alb. Este cel mai dulce poliol folosit ca ndulcitor,puterea sa de ndulcire fiind aproximativ egal cu cea a zaharozei. Un alt avantaj al xilitolului este c gustul dulce estensoit de o component rcoritoare puternic datorit cldurii latente de dizolvare negative. Are o valoare energetic de2,4 kcal/g.

Se obine din materii prime care conin o cantitate mare de xilani ca paie, lemn, etc. i care prin hidroliz acid formeazxiloz, iar xiloza dup ce este separat se supune hidrogenrii catalitice.


6/16

ndulcitori cu putere mare de ndulcire

Steviol

Aceti ndulcitori sunt folosii fie pentru reducerea sau eliminarea complet a glucidelor din alimentaie, fie dinraiuni tehnologice. Astfel, ele se utilizeaz pentru realizarea alimentelor pentru bolnavii de diabet i a alimentelorcu coninut caloric redus. Existena lor a permis reducerea puterii calorice a multor alimente i, n special, buturi

rcoritoare. Alturi de considerentele de sntate, la baza nlocuirii ndulcitorilor naturali calorici cu ndulcitori cuputere mare de ndulcire stau i urmtoarele considerente de ordin tehnologic:- stabilitatea termic i microbiologic mai bun (de exemplu absena tendinei de caramelizare)- higroscopicitatea mai redus- capacitatea de a potena, n cazuri speciale, anumite arome.

ndulcitorii cu putere mare de ndulcire se pot clasifica, n funcie de natura lor,n naturali i sintetici.

ndulcitorii naturali sunt substane care se pot separa din esuturi ale diferitelorplante. Ele nu au utilizare general ca aditivi, f iind folosite mai mult la nivellocal n zonele de cultur ale plantelor respective. Exist ns i unele carefigureaz pe lista aditivilor autorizai, ca de exemplu taumatinele (E 957), carese extrag din planta Thaumatoccus daniellice crete n Sudan i alte riafricane i care conin nite proteine cu gust dulce, avnd o putere de ndulcirede 3500 de ori mai mare dect a zahrului. Un alt exemplu de ndulcitornatural cu putere mare de ndulcire l reprezint stevia (Stevia rebaudiana),care ns nu se gsete pe lista aditivilor alimentari a cror utilizare este

permis i din aceast cauz se poate comercializa doar ca supliment nutritiv.Este de 250-300 de ori mai dulce dect zahrul i este utilizat din cele maivechi timpuri ca ndulcitor de ctre populaiile btinae din America de Sud imai nou este utilizat pe scar larg i n Japonia.

Steviolul reprezint strucura de baz a glicozidelor dulci din stevie: steviosidai respectiv rebaudiosida A sunt obinute prin nlocuirea atomului de hidrogendin partea de jos cu un rest de glucoz i a celui din partea superioar cudou, respectiv trei resturi de glucoz legate. Conform unor cercetri, s-a

considerat c steviolul rezultat n cursul metabolizrii steviei ar avea efectmutagen, ceea ce a constituit piedica principal n calea acceptrii sale caaditiv.


7/16

Acesulfam K (E 950)

A fost descoperit din ntmplare n 1967. Din punct devedere chimic este sarea de potasiu a 6-metil-1,2,3-oxatiazin-2,2-dioxid-4(3H)-onei.

Este solubil n ap (solubilitatea este cca. 270 g/l la20C i 1300 g/l la 100C) i puin solubil n solveniorganici. Este stabil n domeniul de pH 3-7 i nu sedescompune n condiiile utilizate pentru procesareamajoritii alimentelor: temperatur ridicat, tratamentcu microunde. Puterea de ndulcire, comparat cu osoluie de zaharoz de 3%, este 200. La concentraiimai mari are un gust remanent slab amar, mai puinpronunat dect n cazul zaharinei. Are efect sinergic ncombinaie cu ali ndulcitori, de exemplu zaharin sauciclamat.


8/16

Exist mai multe variante de sintez pentru obinerea de acesulfam K. O asemenea variant pornete de lahalogen-sulfonil izocianai i compui cetonici. n funcie de tipul cetonei folosite, se pot obine diferii oxatiazinon-

dioxizi, dintre care unele sunt dulci, dar fr a ajunge la calitatea acesulfamului K. Prin reacia dintre fluorsulfonilizocianat i esterul ter-butilic al acidului acetoacetic se obine un compus de adiie instabil, care prin nclzireelimin bioxid de carbon i izobuten, formnd N-(fluorosulfonil)amida acidului acetoacetic. n prezen dehidroxid de potasiu, acest compus se ciclizeaz cu formarea inelului de oxatiazinon-dioxid.

Dup ingerare, acesulfamul K este absorbit rapid i eliminat din organism tot aa de repede, aportul suenergetic fiind nul. Doza zilnic admisibil este de pn la 15 mg/kg corp, cu valori diferite n diverse legislaii.Este autorizat n majoritatea rilor n care este permis folosirea ndulcitorilor cu putere mare de ndulcire, att n

produse alimentare (buturi rcoritoare, dulciuri, produse lactate, deserturi, produse de panificaie, gume demestecat), ct i n produse farmaceutice i produse de igien personal (paste de dini).


9/16

Aspartamul (E 951)

Gustul su dulce a fost descoperit ntmpltor, n 1965, dei compusul fusese sintetizat mai devreme. Din punctde vedere chimic, este esterul metilic al unei dipeptide, N-L--aspartil-L-fenilalanina.

Este o pulbere cristalin fr miros, a crei solubilitate n ap depinde de pH. La punctul izoelectric (pH = 5,2)solubilitatea n ap este de aproximativ 10 g/l la 20C. Aceast solubilitate crete odat cu scderea pH-ului i cucreterea temperaturii. La temperatur ambiant i umiditate sczut, stabilitatea sa este de ordinul anilor. Latemperatur ridicat ns viteza de descompunere crete rapid i aspartamul pierde metanol cu formare deprodui de descompunere dintre care cele mai importani sunt aspartilfenilalanina i dioxipiperazina. Dei niciacetia nu sunt compui toxici, aspartamul nu se utilizeaz n produse care sunt supuse procesrii termice.Gustul aspartamului este apropiat de cel al zahrului, fr nuane parazite semnificative, iar puterea sa de

ndulcire, comparat cu cea a unei soluii de zahr cu concentraia de 3% este de 180-200. Manifest efectsinergic in combinaie cu ali ndulcitori i poate n anumite cazuri potena aromele de lamie, portocale saugrapefruit.


10/16

Obinerea aspartamului se poate face pornind de la acid aspartic i fenilalanin sau acid aspartic i esterul metilic al fenilalaninei,urmnd cile de sintez cunoscute ale peptidelor. Exist trei variante de sintez: chimic, enzimatic i procedeul combinat chimico-enzimatic.Metodele chimice necesit protejarea gruprii aminice a acidului aspartic. Aceasta se poate face prin utilizarea anhidridei acidului N-formil-aspartic, care reacioneaz cu L-fenilalanina cu obinere de N-formil-aspartil-fenilalanin, care mai departe reacioneaz cuacid clorhidric i metanol. Se formeaz clorhidratul aspartamului, care poate fi cristalizat n vederea purificrii, pe baza faptului c

halohidraii -aspartamului sunt mai solubili dect izomerii . Izomerul al aspartamului (esterul metilic al N-L--aspartil-L-fenilalaninei) are un gust amar accentuat i trebuie ndeprtat. Aspartamul se obine din clorhidrat prin adugarea unei cantitistoichiometrice de agent de neutralizare.


11/16

Sinteza enzimatic a aspartamului este utilizat de asemenea la scar industrial (pe aceast cale se producanual n lume 2000 de tone aspartam). Aceast metod folosete o enzim numit termolizin, care este oproteaz capabil s catalizeze formarea legturii peptidice. Spre deosebire de metoda chimic, cea enzimaticeste enantioselectiv, deci se poate porni de la fenilalanin racemic.D-fenilalanina nereacionat seracemizeaz i se reintroduce n sistemul de reacie.

Aspartamul este hidrolizat n organism la acid aspartic, fenilalanin i metanol, care sunt apoi metabolizai pecile obinuite. Valoarea energetic a aspartamului este de 4 kcal/g, ns datorit concentraiilor foarte miciingerate ea nu are importan. Doza zilnic admisibil este de pn la 50 mg/kg corp. Din cauz c existpersoane care sufer de o boal numit fenilcetonurie i nu pot metaboliza fenilalanina, n unele ri pe etichetaproduselor care conin aspartam trebuie menionat c acestea sunt o surs de fenilalanin.

Aspartamul poate fi folosit n toate tipurile de produse alimentare care permit ncorporarea unui ndulcitor, limitrilefiind impuse doar de posibilitatea descompunerii prin hidroliz (la pH mai mare de 7) i descompunerii termice.

Aadar se utilizeaz n buturi rcoritoare, budinci, cafea i ceai instant, gume de mestecat, cereale pentru miculdejun, etc. Exist i variante de aspartam ncapsulat sau fixat pe suporturi, care prezint o rezistena termic maibun i s-au folosit la obinerea unor produse care includ i tratament termic de scurt durat n timpul procesrii,ca gemuri i produse de panificaie.


12/16

Acidul ciclamic i ciclamaii (E 952)

Caracterul dulce al srurilor acidului ciclohexilaminosulfonic a fost descoperit accidental n anul 1937.

Pot fi utilizai drept ndulcitori att acidul ciclamic ct mai ales srurile sale de sodiu, potasiu i calciu,ciclamatul de sodiu fiind cel mai important. Acesta are o solubilitate n ap de 200 g/l la temperaturacamerei i solubilitate foarte sczut n majoritatea solvenilor organici. Este foarte stabil din punct devedere termic. Stabilitatea soluiilor apoase de ciclamai este de asemenea foarte bun n intervalul de pH2-10, aadar ei nu prezint fenomene de descompunere n condiiile obinuite de procesare i pstrare alealimentelor. Comparativ cu o soluie de zaharoz de 0,1 mol/l, puterea de ndulcire a ciclamatului de sodiueste de aproximativ 35. La concentraii mari ciclamaii prezint o component rezidual neplcut, dar sunt

superiori zaharinei din acest punct de vedere.


13/16

Materia prim pentru sinteza ciclamailor este ciclohexilamina, care poate fi sulfonat utiliznd diferii ageni de sulfonare. Iniial s-autilizat acidul clorsulfonic, dar acesta a fost apoi nlocuit de ali ageni de sulfonare ca acidul sulfamic sau trioxidul de sulf.

O asemenea alternativ de sintez se bazeaz pe sulfonarea ciclohexilaminei cu acid sulfamic, obinndu-se N-ciclohexil-sulfamatde N-ciclohexil-amoniu. Acesta cu hidroxid de sodiu sau calciu formeaz ciclamatul corespunztor i ciclohexilamin liber.

Ciclamatul ingerat este aproape n totalitate eliminat n 1-2 zile. Exist ns persoane la care aproximativ 60% din ciclamatul ingeratse poate metaboliza. Produsul intermediar de metabolizare este ciclohexilamina, care a fost considerat dup unele studiicarcinogen, ceea ce a determinat interzicerea folosirii ciclamatului ca aditiv n SUA ncepnd din 1970. n alte ri se consider cdoze moderate de ciclamai pot fi admise. Doza zilnic admisibil este de 11 mg/kg corp.

Ciclamaii se utilizeaz ntr-o serie de produse ca buturi rcoritoare, biscuii, produse de patiserie, gemuri, conserve de fructe.Ciclamaii au putere de ndulcire relativ redus i nu se pot introduce n doza prea mari, dar avnd proprietatea de a masca gustulamar al altor ndulcitori se utilizeaz n amestecuri cu zaharina (raportul optim este de 10:1), mai ales innd cont de faptul cmanifest i un sinergism accentuat. Se mai utilizeaz pentru mascarea gustului amar al unor preparate farmaceutice.


14/16

Zaharina (E 954)

A fost primul ndulcitor cu putere mare de ndulcire utilizat, fiind descoperit nc din 1878 i a reprezentat timp dedecenii singurul ndulcitor artificial folosit ca aditiv. Din punct de vedere chimic este 1,1-dioxo-1,2-benzotiazol-3-on, putnd fi considerat imida ciclic a acidului o-benzensulfonic.

Este o pulbere alb, cristalin, fr miros, relativ greu solubil n ap (solubilitatea este de 2 g/l la 20C i 40 g/l la100C). Soluiile apoase de zaharin sunt acide, avnd pH n jur de 2. Stabilitatea soluiilor apoase este foartebun pe ntreg domeniul de pH. Din cauza solubilittii reduse, se folosesc srurile sale, mai ales cea de sodiu,care sunt uor solubile. Sarea de sodiu are o solubilitate de 1000 g/l la temperatura camerei. Puterea de ndulcire

a zaharinei comparat cu soluii apoase de zaharoz este de aproximativ 550, n timp ce puterea de ndulcire asrurilor sale este n jur de 450. Principalul su dezavantaj fa de ali ndulcitori este gustul rezidual amar/metalic.Pentru a masca acest gust, se folosesc amestecuri de sare de sodiu a zaharinei cu ali ndulcitori, n special cuciclamat de sodiu.


15/16

Fabricarea zaharinei se face conform procedeului Remsen-Fahlberg n majoritatea rilor (excepie fac StateleUnite). Ca materie prim se utilizeaz toluenul, care prin clorsulfonare d un amestec de izomeri de orto- i para-toluen-sulfoclorur. n etapa urmtoare, izomerul orto reacioneaz cu amoniac, formnd o-toluen-sulfonamida.Acesta este apoi oxidat la zaharin. Drept ageni oxidani se folosesc permanganatul de potasiu sau acidulcromic.

Zaharina nu este metabolizat n organismul uman. A existat o perioad cnd era bnuit c dup perioade lungii n doze mari provoac cancerul vezicii urinare, dar mai trziu aceste opinii au fost puse sub semnul ndoielii.Doza zilnic admisibil este de 5 mg/kg corp, exprimat sub form acid. Exist o serie de ri n care folosireazaharinei este interzis, n timp ce n altele este permis iar n SUA produsele conin zaharin trebuie s aib oetichet special.

Zaharina se utilizeaz mai ales ca sare de sodiu. Practic orice tip de produs poate fi ndulcit cu zaharin, dardomeniile de utilizare mai importante sunt buturile rcoritoare, conservele de fructe, deserturile, produsele de

patiserie, gumele de mestecat. Din motive de gust, se prefer amestecurile cu ali ndulcitori. Se utilizeaz deasemenea n produsele de igien personal (past de dini, ap de gur) pentru a masca gustul neplcut al altoringredieni.


16/16

Sucraloza (E 955)Sucralose este un ndulcitor artificial care a fost descoperit n anul 1976 din ntmplare, n cadrul unor cercetri care vizau de faptobinerea unor derivai clorurai ai zaharurilor ca intermediari n sinteze organice. Utilizarea sa este aprobat n SUA din anul 1998,iar n Uniunea European din 2004. Din punct de vedere chimic este 1,6-diclor-1,6-dideoxy--D-fructofuranozil-4-clor-4-deoxi--D-

galactopiranozid, sau 1,4,6-triclorgalactozaharoz. Se prezint ca o pulbere de culoare alb, cu stabilitate termic ridicat dar caren stare pur sufer totui oarecare descompunere la temperaturi ridicate. n soluie i n amestec cu maltodextrin ns aceaststabilitate crete. De asemenea este stabil pe un domeniu larg de pH. Puterea de ndulcire a sucralozei este de aproximativ 600 deori mai mare dect a zahrului i de 4 ori mai mare dect a aspartamului.

Se fabric prin clorurarea selectiv a zaharozei, astfel ca trei grupri hidroxilice s fie nlocuite prin clorur. O alt posibilitate deobinere este prin clorurarea selectiv a rafinozei.

Din cauza stabilitii ridicate, poate fi utilizat n produse care necesit tratament termic sau perioad de pstrare ndelungat. Se

folosete pentru obinerea dulciurilor i sucurilor rcoritoare, dar se comercializeaz i ca atare, sub numele de Splenda, n amesteccu dextroz i puin maltodextrin, astfel nct s ajung la o putere de ndulcire echivalent cu a zahrului. n SUA a ajuns la ocot de 62% pe piaa ndulcitorilor artificiali, vnzrile de Splenda n anul 2006 fiind de 212 milioane USD. Doza zilnic admisibileste de 15 mg/kg corp. Din cantitatea de sucraloz ingerat, cea mai mare parte este eliminat direct, iar ntre 11-27% este absorbitprin traiectul gastrointestinal.Din cantitatea absorbit, 20-30% este metabolizat i restul eliminat prin urin. Exist o serie decontroverse n ce privete acest ndulcitor, ntruct este un compus halogenat i se tie c o serie de asemenea substane suntextrem de toxice. Studiile efectuate nu au relevat o toxicitate acut sau cronic a sucralozei, care fiind total insolubil n grsimi nuse poate acumula n esuturile grase ca alte hidrocarburi halogenate. Totui, ntruct o parte din sucraloza ingerat este metabolizati nu au fost efectuate studii de lung durat pe oameni, exist opinii conform crora consumarea acestui ndulcitor poate fi

periculoas pentru sntate.

94139Aditivi Alimentari Curs Edulcoranti

Documents

Transcript of 94139Aditivi Alimentari Curs Edulcoranti