Chất tạo ngọt (tiếng Anh sweet tasting compound) là những chất có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp hóa học có vị ngọt nhưng không cung cấp năng lượng, dùng để thay thế đường mía hoặc đường từ củ cải đường trong thực phẩm, dược phẩm hoặc các sản phẩm khác. Người ta phân biệt hai loại chất tạo ngọt là chất tạo ngọt nguồn gốc thiên nhiên và chất tạo ngọt tổng hợp hóa học.
Chất tạo ngọt nguồn gốc thiên nhiên
Rất nhiều chất có nguồn gốc thực vật thuộc nhóm carbonhydrat có vị ngọt bao gồm các monosaccharide (isomer của C6H12O6) như glucose, fructose, galactose cũng như các disaccharide (isomer của C12H22O11) như sacharose, lactose, trehalose. Ngoài ra còn có những nhóm các hợp chất thiên nhiên khác cũng có vị ngọt như polyol (sorbitol, mannitol, xylitol), các D-aminoacid (v.d. D-tryptophane), các protein (v.d. taumatin).
Cảm giác vị ngọt là khả năng bẩm sinh và được xem là cảm giác ngon, xem là thực phẩm bổ dưỡng. Tuy nhiên nếu quá nhiều đường trong chế độ ăn uống hiện đại sẽ dẫn đến béo phì và bệnh tiểu đường typ II sớm. Có nhiều bệnh tật liên quan đến rối loạn chức năng chuyển hóa glucose như sự tăng quá trình glucose phân (tăng sự tiêu thụ glucose của tế bào) trong bệnh ung thư và các triệu chứng như tăng sự oxy hóa glucose trong bệnh tiểu đường, mệt mỏi, thiếu hụt insulin và thậm chí trầm cảm.
Ngày nay các nhà khoa học tiếp tục phát hiện ra nhiều hợp chất thiên nhiên có vị ngọt gấp nhiều lần glucose. Trong số đó đặc biệt có nhiều hợp chất thuộc nhóm triterpen glucoside. Tuy nhiên cho đến nay mới chỉ có một chất gọi là stevioside được sử dụng làm chất tạo ngọt thay đường đang được bán trên thị trường. Những chất tạo ngọt này không cung cấp năng lượng. Người ta đã sử dụng phương pháp thực nghiệm và tính toán để giải thích cơ chế cảm nhận vị ngọt và tìm kiếm những chất ngọt mới. Mối tương quan định lượng Cấu trúc - Hoạt tính (Quantitative Structure Activity Relationship, QSAR) đã phần nào thu được kết quả trong việc giải thích vị ngọt của nhiều nhóm chất có vị ngọt. Gần đây cách tiếp cận QSAR đã được phát triển để dự đoán tính ngọt, phân biệt phân tử ngọt và không ngọt và dự đoán những chất ngọt nguồn gốc thiên nhiên mới.
Chất tạo ngọt tổng hợp hóa học
Chất tạo ngọt tổng hợp hóa học thường là các chất hữu cơ tổng hợp bằng hóa học hoặc vi sinh có độ ngọt cao hơn sacharose (đường mía, đường củ cải) nhiều lần nhưng không có giá trị dinh dưỡng.
Nhiều khi thay đổi tý chút cấu trúc hóa học của chất tạo ngọt ta lại thu được chất có vị đắng. Ví dụ chất S,S-aspartam có vị ngọt nhưng chất R,S-aspartam lại có vị đắng, chất neohesperidin dihydrochalcon có vị ngọt, trong khi chất neohesperidin lại có vị đắng, rất nhiều D-aminoacid có vị ngọt, trong khi phần lớn L-amoniacid lại có vị đắng.
S,S-aspartam vị ngọt
R,S-aspartam vị đắng
Neohesperidin dihydrochalcon vị ngọt
Neohesperidin vị đắng
Thụ thể (receptor) cảm nhận vị ngọt ở người là TAS1R2/TAS1R3 heterodimer thuộc protein nhóm CGPCRs, còn thụ thể cảm nhận vị đắng là TAS2Rs thuộc nhóm AG-protein GPCRs. Độ ngọt của một chất tạo ngọt phụ thuộc vào hệ số phân bố của chúng.
Chất tạo ngọt tổng hợp nổi tiếng nhất là saccharin hiện nay vẫn được dùng trong thực phẩm, dược phẩm, thuốc đánh răng. Saccharin là chất tạo ngọt không cung cấp năng lượng (không có giá trị dinh dưỡng) nên được dùng cho người ăn kiêng, người bị bệnh đái tháo đường. Nó thường được dùng dưới dạng muối natri và ngọt hơn đường mía từ 300-400 lần.
Ngoài ra còn có thể kể đến một số chất tạo ngọt tổng hợp khác như sorbit, dulcin (4- ethoxy phenylurea) ngọt hơn saccharose (đường mía) 250 lần. Oxim của perillaaldehyd, một aldehyd được tách từ cây tía tô ngọt gấp 2000 lần saccharose, alkylmalonyldihydrazid, succinic acid dihydrazid v.v. Một số dẫn xuất của 1-alkoxy-2-amino-4-nitrobenzen thuộc nhóm chất “cực ngọt”. Các chất này không có vấn đề gì với sinh lý nếu là chất tinh khiết. Độ hòa tan trong nước của chúng kém nhưng trong dầu thì tốt.
Độ ngọt của các chất này phụ thuộc vào gốc R. Vd. nếu R = CH3 thì độ ngọt trong nước gấp 2150 lần; R = C2H5 gấp 830 lần; R = C3H7 gấp 3100 lần; R = iso-propyl gấp 100 lần; R = n-butyl gấp 280 lần saccharose. Nếu nhóm –NH2 là nhóm amino thế thì không còn tính ngọt nữa. Các chất ngọt nhóm này có tác dụng gây tê tại chỗ và hạ sốt. Bởi vậy các dẫn xuất của chúng được sử dụng trong y tế làm thuốc giảm đau, hạ sốt.
Người ta sử dụng khái niệm “ngưỡng cảm nhận” (recognition threshold) là nồng độ thấp nhất mà một vị giác nhất định có thể nhận biết được. Trường hợp ở đây là vị ngọt.
Tài liệu tham khảo
- Brockhaus ABC Chemie, VEB F. A. Brockhaus Verlag Leipzig 1966, 1368.
- Di Pizio, Antonella; Ben Shoshan-Galeczki, Yaron; Hayes, John E.; Niv, Masha Y. (tháng 5 năm 2019), "Bitter and sweet tasting molecules: It's complicated", Neuroscience Letters, 700: 56–63, doi:10.1016/j.neulet.2018.04.027, PMID 29679682, S2CID 5033332
