Khoai tây bảo quản trong tủ lạnh rồi đem chiên sẽ có màu nâu sẫm và vị đắng; bánh dùng siro glucose có màu vàng đẹp hơn bánh dùng đường kính; sữa bột để lâu chuyển màu ngả nâu. Điểm chung của các hiện tượng này là sự tham gia của đường khử, nhóm carbohydrate có vai trò quyết định trong hóa nâu, hương vị và cả sự hình thành một số chất không mong muốn trong thực phẩm.

Đường khử là gì?

Đường khử (reducing sugar) là các loại đường có nhóm aldehyde tự do hoặc nhóm ketone có thể chuyển thành aldehyde trong dung dịch, nhờ đó có khả năng khử các ion kim loại như Cu²⁺ (thành Cu₂O màu đỏ gạch), Ag⁺ (thành bạc kim loại), Fe³⁺. Về mặt cấu trúc, đường khử có nhóm hemiacetal tự do, cho phép vòng đường mở ra thành dạng mạch hở có nhóm carbonyl hoạt động.

Đường nào là đường khử?

  • Tất cả monosaccharide: glucose, fructose, galactose, mannose, xylose. Fructose là ketose nhưng trong môi trường kiềm có thể đồng phân hóa qua dạng enediol nên vẫn cho phản ứng khử.
  • Một số disaccharide: maltose (đường mạch nha), lactose (đường sữa), cellobiose.
  • Oligosaccharide và polysaccharide có một đầu khử, nhưng khả năng khử trên mỗi đơn vị khối lượng giảm khi mạch càng dài; tinh bột gần như không có tính khử đáng kể.

Đường không khử: saccharose (đường mía, đường kính), trehalose, raffinose, vì nhóm hemiacetal của các đơn vị đường đã tham gia liên kết glycoside. Tuy nhiên saccharose bị thủy phân (bởi axit, nhiệt, enzyme invertase) thành glucose và fructose, khi đó trở thành đường khử.

Phương pháp xác định

Phép thử định tính

  • Thuốc thử Fehling, Benedict: dung dịch đồng II trong môi trường kiềm; đường khử tạo kết tủa đỏ gạch Cu₂O khi đun nóng.
  • Thuốc thử Tollens: phức bạc amoniac; đường khử tạo lớp gương bạc.

Phương pháp định lượng

  • Lane–Eynon: chuẩn độ dung dịch Fehling bằng dung dịch mẫu, chỉ thị xanh methylen; là phương pháp chuẩn trong ngành đường, mật ong, siro và để xác định đương lượng dextrose (DE).
  • Phương pháp DNS (axit 3,5-dinitrosalicylic): đo màu, phổ biến trong phòng thí nghiệm, nghiên cứu enzyme.
  • Somogyi–Nelson, Munson–Walker: các phương pháp đo đồng cổ điển.
  • Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC): định lượng riêng từng loại đường; được ưa dùng cho ghi nhãn dinh dưỡng vì chính xác và chi tiết hơn.

Các phương pháp hóa học cho biết “tổng khả năng khử” quy đổi theo một loại đường chuẩn (thường glucose), không phân biệt từng loại đường.

Vai trò trong chế biến thực phẩm

Phản ứng Maillard và màu sắc

Đường khử phản ứng với nhóm amin của axit amin, protein trong phản ứng Maillard, tạo màu vàng nâu và hương thơm ở bánh mì, bánh quy, cà phê rang, thịt nướng. Sản phẩm dùng nhiều đường khử (siro glucose, mật ong, đường nghịch đảo) nâu nhanh hơn sản phẩm dùng saccharose. Ngược lại, sữa bột, sữa đặc, bột trứng có thể bị nâu hóa không mong muốn khi bảo quản lâu ở nhiệt độ cao do lactose, glucose phản ứng với protein, đồng thời làm giảm lysine sử dụng được.

Acrylamide và màu khoai tây chiên

Hàm lượng đường khử (glucose, fructose) trong khoai tây là yếu tố quyết định màu sản phẩm chiên và lượng acrylamide hình thành. Bảo quản khoai tây dưới khoảng 6–8 °C làm tinh bột chuyển hóa thành đường khử (hiện tượng ngọt hóa do lạnh), khiến khoai chiên sẫm màu, đắng và giàu acrylamide. Các nhà máy snack kiểm soát chặt đường khử trong khoai nguyên liệu, chọn giống phù hợp và có thể “phục hồi” khoai bằng cách bảo quản ở nhiệt độ ấm hơn vài tuần trước khi chế biến.

Caramel hóa

Đường khử như fructose caramel hóa ở nhiệt độ thấp hơn saccharose, xem phản ứng caramel hóa.

Lên men

Nấm men và vi khuẩn sử dụng glucose, fructose trực tiếp; theo dõi đường khử giúp kiểm soát tiến trình lên men rượu vang, bia, kombucha, bánh mì.

Chỉ tiêu chất lượng

  • Mật ong: đường khử (chủ yếu glucose và fructose) chiếm phần lớn; tiêu chuẩn Codex yêu cầu tổng fructose và glucose không thấp hơn 60 g/100 g với mật ong hoa, và giới hạn saccharose; giúp phát hiện mật ong pha đường.
  • Đường kính: đường khử là tạp chất, quy định ở mức rất thấp với đường tinh luyện.
  • Nước quả, mứt, siro: tỷ lệ đường khử/saccharose cho biết mức độ thủy phân saccharose trong chế biến, bảo quản.
  • Bột mì, malt: đường khử liên quan hoạt tính amylase và khả năng lên men, tạo màu vỏ bánh.

Đường khử và dinh dưỡng

Tính khử là đặc tính hóa học, không phải chỉ tiêu dinh dưỡng. Trên nhãn dinh dưỡng, “đường” (sugars) bao gồm tất cả mono- và disaccharide, kể cả saccharose không khử. Tuy vậy, đường khử tự do trong máu (glucose) từng được phát hiện bằng phép thử Benedict trong nước tiểu, phương pháp chẩn đoán đái tháo đường ngày xưa.

Kiểm soát đường khử trong sản xuất

  • Chọn loại đường phù hợp với mục tiêu màu sắc: saccharose cho sản phẩm cần màu nhạt; siro glucose, đường nghịch đảo cho sản phẩm cần màu vàng nâu và giữ ẩm.
  • Kiểm soát pH và nhiệt độ để hạn chế thủy phân saccharose khi không mong muốn (đồ uống axit bảo quản lâu).
  • Dùng enzyme glucose oxidase để loại glucose trong lòng trắng trứng trước khi sấy, tránh hóa nâu.
  • Kiểm soát nhiệt độ bảo quản sản phẩm sữa bột, thực phẩm khô chứa protein.

Câu hỏi thường gặp

Đường kính có làm bánh nâu được không? Có, nhưng chậm hơn. Ở nhiệt độ nướng, một phần saccharose bị thủy phân thành đường khử và tham gia phản ứng Maillard, caramel hóa.

Vì sao sữa không đường vẫn có đường khử? Vì sữa chứa lactose, một disaccharide có tính khử, chiếm khoảng 4,5–5% trong sữa bò.

Thuật ngữ liên quan

Đọc thêm: Ngành Công Nghệ Thực Phẩm Là Gì? Tổng Quan A-Z