Erythritol
Biên soạn và Hiệu đính
Dược sĩ Xuân Hạo
Danh pháp
Tên chung quốc tế
Tên danh pháp theo IUPAC
(2S,3R)-butane-1,2,3,4-tetrol
Mã UNII
RA96B954X6
Mã CAS
149-32-6
Cấu trúc phân tử
Công thức phân tử
C4H10O4
Phân tử lượng
122.12
Cấu trúc phân tử
Erythritol là meso-diastereomer của butan-1,2,3,4-tetrol.
Các tính chất phân tử
Số liên kết hydro cho: 4
Số liên kết hydro nhận: 4
Số liên kết có thể xoay: 3
Diện tích bề mặt tôpô: 80.9 Ų
Số lượng nguyên tử nặng: 8
Các tính chất đặc trưng
Điểm nóng chảy: 119-123 °C
Điểm sôi: 330,5 °C
Tỷ trọng riêng: 1,451 g/cu cm ở 20 ° C
Phổ hồng ngoại: Đạt cực đại tại 1080 cm-1
Độ tan trong nước: 610 mg/mL ở 22 ° C
Độ nhớt (tính lưu biến): 1,3381 ở 20 °C
Hằng số phân ly pKa: 13,903 (18 °C)
Cảm quan
Erythritol có dạng bột tinh thể màu trắng, không mùi, không hút ẩm, ổn định nhiệt với độ ngọt khoảng 60-80 % so với sucrose.
Độ ổn định và điều kiện bảo quản
Erythritol có độ ổn định nhiệt và hóa học rất tốt nhưng không tương thích với các tác nhân oxy hóa mạnh và các bazơ mạnh. Erythritol chống lại sự phân hủy cả trong medida có tính axit và kiềm và vẫn ổn định trong thời gian dài ở pH 2-10. Khi được lưu trữ trong tối đa 4 năm trong điều kiện môi trường xung quanh (20 °C, 50% RH) erythritol đã được chứng minh là ổn định.
Nguồn gốc
Erythritol được phát hiện bởi nhà hóa học người Scotland John Stenhouse vào năm 1848 và được phân lập lần đầu tiên vào năm 1852. Đến năm 1950, nó được tìm thấy trong mật mía được lên men và sau đó được thương mại hóa dưới dạng rượu đường vào những năm 1990 ở Nhật Bản.
Cái tên “erythritol” bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là màu đỏ (erythros hoặc ἐρυθρός). Đây là trường hợp đặc biệt mặc dù erythritol hầu như luôn được tìm thấy ở dạng tinh thể hoặc bột màu trắng và cũng không chuyển sang màu đỏ do phản ứng hóa học. “Erythritol” xuất phát từ erythrin, một hợp chất có liên quan chặt chẽ, bị chuyển sang màu đỏ khi bị oxy hóa.
Erythritol tồn tại tự nhiên trong một số loại trái cây và thực phẩm lên men. Nó cũng hiện diện trong chất dịch cơ thể người, chẳng hạn như mô thủy tinh thể mắt, huyết thanh, huyết tương, dịch bào thai và nước tiểu.
Dược lý và cơ chế hoạt động
Erythritol là một hợp chất hữu cơ – một loại rượu đường có bốn carbon (hoặc polyol) tự nhiên. Erythritol ngọt bằng khoảng 60–70% so với sucrose (đường ăn). Tuy nhiên, erythritol hầu như không chứa calo và không ảnh hưởng đến lượng đường trong máu hoặc gây sâu răng.
Ở liều lượng nhỏ, erythritol thường không gây nhuận tràng và đầy hơi hoặc chướng bụng, như các triệu chứng thường gặp sau khi tiêu thụ các loại rượu đường khác (maltitol, sorbitol, xylitol và lactitol).
Ở liều lượng lớn, erythritol có thể gây buồn nôn, sôi bụng và phân lỏng. Ở nam giới, liều lượng lớn hơn 0,66 g/kg và ở nữ giới, liều lượng lớn hơn 0,8 g/kg, erythritol sẽ gây nhuận tràng và tiêu chảy (trên 50 gam (1,8 oz)). Hiếm khi, erythritol cũng có thể gây phát ban dị ứng.
Erythritol không ảnh hưởng đến đường huyết hoặc mức insulin trong máu và do đó nó có thể trở thành chất thay thế đường hiệu quả cho bệnh nhân đái tháo đường. Chỉ số đường huyết (GI) của erythritol là 0% GI đối với glucose và chỉ số insulin (II) là 2% II đối với glucose.
Erythritol khá thân thiện với răng và vì không thể được chuyển hóa bởi vi khuẩn miệng nên nó không góp phần gây sâu răng. Ngoài ra, cũng giống như xylitol, erythritol có tính kháng khuẩn chống lại vi khuẩn liên cầu, giúp làm giảm mảng bám răng và từ đó có thể bảo vệ chống sâu răng.
Ứng dụng trong y học
Giảm cân
Erythritol không bị lên men bởi enzyme trong cơ thể, nó chỉ có thể được hấp thu một phần hoặc hấp thu chậm với năng lượng thấp và có thể được sử dụng trong việc phòng chống béo phì và có lợi cho việc giảm cân.
Theo Harvard Health Publishing – Bộ phận giáo dục sức khỏe người tiêu dùng, việc dùng erythritol để thay thế đường có thể giúp giảm lượng calo nạp vào cơ thể cũng như giảm cân dễ dàng hơn.
Đái tháo đường
Erythritol không làm tăng đường huyết, cũng không thúc đẩy insulin, nó có thể thẩm thấu qua màng tế bào và cung cấp dinh dưỡng. Vì vậy, erythritol có thể thích hợp cho người bệnh đái tháo đường, người theo chế độ ăn kiêng keto và các chế độ ăn kiêng low-carb khác. Việc thay thế đường bằng erythritol trong khi thực hiện keto có thể giúp kiểm soát lượng carbohydrate và hỗ trợ duy trì trạng thái ketosis.
Theo Mayo Clinic, không giống như các chất làm ngọt nhân tạo, erythritol cũng như các loại rượu đường khác đều là carbohydrate. Vì thế, chúng vẫn có khả năng làm tăng đường huyết. Tuy nhiên, cơ thể không hấp thụ hoàn toàn lượng erythritol này nên không ảnh hưởng đáng kể đến lượng đường huyết so với các chất tạo ngọt khác.
Ngoài ra, erythritol không có ảnh hưởng đến choleѕterol, chất béo trung tính hoặc các tiêu chuẩn khác. Do đó, đối ᴠới người thừa cân, mắc bệnh đái tháo đường hoặc các ᴠấn đề khác liên quan đến hội chứng chuуển hóa, erуthritol có thể là một lựa chọn tốt để thaу thế cho đường.
Bảo vệ răng
Erythritol không có khả năng lên men trong ruột già giống như các polyol khác, và cũng không được sử dụng bởi các loại nấm gây hư hỏng răng. Ngược lại, nó có thể ức chế liên cầu khuẩn gây sản sinh axit, từ đó có thể ngăn ngừa và chữa trị răng bị hư hỏng. Điều này cũng có nghĩa là có ít khí hình thành gây đầy hơi và không gây tiêu chảy như các polyols khác. Hơn nữa, erythritol có thể thúc đẩy sự phát triển của vi khuẩn có lợi trong cơ thể và duy trì cân bằng sinh thái của ruột.
Giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch
Trong một cuộc nghiên cứu trên 24 người lớn mắc bệnh đái tháo đường type 2, kết quả cho thấy người uống 36g erythritol/ngày trong suốt một tháng đã cải thiện chức năng mạch máu và có khả năng làm giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch hiệu quả.
Ngoài ra, kết quả từ một nghiên cứu khác trên chuột bị đái tháo đường cũng cho thấy erythritol hoạt động như một chất chống oxy hóa, có thể làm giảm tổn thương mạch máu do lượng đường huyết cao.
Sản xuất dược phẩm
Erythritol là một tá dược tự nhiên không gây ung thư, được sử dụng trong nhiều chế phẩm dược phẩm, bao gồm cả dạng bào chế rắn với vai trò là một chất làm đầy viên nén và trong lớp phủ. Ngoài ra, erythritol cũng được sử dụng trong viên ngậm không đường, kẹo cao su thuốc và đã được nghiên cứu để sử dụng trong ống hít bột khô.
Dược động học
Trong cơ thể, hầu hết erythritol được hấp thụ vào máu ở ruột non với với một lượng khoảng 90%. Nồng độ đỉnh trong huyết tương đạt được trong vòng 1 – 2 giờ. Sau đó phần lớn liều uống được bài tiết dưới dạng không đổi qua nước tiểu trong vòng 24 giờ. Vì erythritol không được vi khuẩn đường ruột tiêu hóa nên 10% còn lại được bài tiết qua phân.
Phương pháp sản xuất
Erythritol được sản xuất ở quy mô công nghiệp bằng quá trình lên men với nguyên liệu ban đầu là dung dịch glucose hoặc sucrose. Men tự nhiên được sử dụng là Moniliella pollinis, được phân lập từ phấn hoa trong tổ ong. Trong dịch lên men, erythritol được hình thành với một lượng lớn bên cạnh các polyol khác. Sau khi lọc, sắc ký trao đổi ion và cô đặc, erythritol được kết tinh và có độ tinh khiết hơn 99%.
Độc tính ở người
Không có bằng chứng về độc tính sinh sản, độc tính phát triển hoặc gây quái thai của erythritol ở chuột hoặc thỏ ngay cả ở liều rất cao (10% chế độ ăn hoặc 5.000 mg/kg/ngày tiêm tĩnh mạch). Ngoài ra, nuốt phải 50 gam có thể gây buồn nôn và khó chịu nhẹ ở đường tiêu hóa hoặc có thể gây kích ứng.
Tính an toàn
Theo yêu cầu ghi nhãn của FDA, erythritol có giá trị calo là 0,2 calo mỗi gam (ít hơn 95% so với đường và các loại carbohydrate khác). FDA đã không đưa ra quyết định riêng về tình trạng chung được công nhận là an toàn (GRAS) đối với erythritol, tuy nhiên đã chấp nhận kết luận rằng erythritol là GRAS do một số nhà sản xuất thực phẩm đệ trình lên.
Để kiểm tra độ an toàn, các nhà nghiên cứu đã đánh giá liều lượng erythritol khi xảy ra các triệu chứng khó chịu nhẹ ở đường tiêu hóa, như buồn nôn, đầy hơi, chướng bụng hoặc đau và tần suất đại tiện. Ở hàm lượng 1,6% trong đồ uống, erythritol không được coi là có tác dụng nhuận tràng. Giới hạn trên của dung nạp lần lượt là 0,78 và 0,71 g/kg trọng lượng cơ thể ở người lớn và trẻ em.
Để sử dụng an toàn ở trẻ em, một hội đồng khoa học của Cơ quan An toàn Thực phẩm Châu Âu (EMA) đã khuyến nghị hàm lượng giới hạn trên trong mỗi khẩu phần thực phẩm hoặc đồ uống là 0,6 g/kg trọng lượng cơ thể.
Lưu ý khi sử dụng Erythritol
Không nên tiêu thụ quá 1g erythritol cho mỗi kg trọng lượng cơ thể.
Nếu có dấu hiệu bất thường, khó chịu hoặc dị ứng,… thì ngừng sử dụng erythritol và đến ngay cơ sở y tế gần nhất để thăm khám.
Một vài nghiên cứu của Erythritol trong Y học
Tác dụng ngăn ngừa sâu răng của viên ngậm xylitol/maltitol và erythritol/maltitol
Mục tiêu: Các nghiên cứu về xylitol đề xuất giảm sâu răng khoảng 50%. Dựa trên các nghiên cứu trên động vật/vi sinh vật, erythritol có khả năng có các đặc tính ngăn ngừa sâu răng. Tuy nhiên, các nghiên cứu lâm sàng được yêu cầu để xác nhận điều này.
Mục đích của nghiên cứu là điều tra tác dụng ngăn ngừa sâu răng bổ sung của viên ngậm xylitol/maltitol và erythritol/maltitol được cung cấp ở trường học, so với các biện pháp kiểm soát được phòng ngừa toàn diện, trong dân số có tỷ lệ sâu răng thấp.
Phương pháp: Một thử nghiệm lâm sàng mù đôi, ngẫu nhiên theo cụm trong 4 năm. 579 đối tượng 10 tuổi đồng ý từ 21 trường được phân ngẫu nhiên vào một trong năm nhóm. Bốn nhóm đã sử dụng viên ngậm trong những ngày đi học, trong ba buổi có giáo viên giám sát hàng ngày, trong hơn 1 hoặc 2 năm. Lượng hàng ngày là 4,7 g/4,6 g đối với xylitol/maltitol và 4,5 g/4,2 g đối với erythritol/maltitol.
Các nhóm được khám và chăm sóc miễn phí tại trung tâm y tế công cộng. 496 đứa trẻ đã được phân tích. Đo lường kết quả chính là sự gia tăng sâu răng dựa trên khám lâm sàng sau 4 năm kể từ khi bắt đầu. Các nhóm được so sánh liên quan đến mức tăng bằng cách sử dụng hồi quy logistic phân cấp để điều chỉnh khả năng phân cụm.
Kết quả: Sử dụng viên ngậm xylitol/maltitol hoặc erythritol/maltitol không làm giảm sâu răng. Một mối quan hệ chặt chẽ giữa tỷ lệ sâu răng ban đầu và gia tăng 4 năm đã được quan sát (OR = 7,38; 95% CI: 3,78-14,41).
Kết luận: Kết quả cho thấy rằng trong điều kiện tương đối ít sâu răng, việc sử dụng viên ngậm xylitol/maltitol hoặc erythritol/maltitol tại trường học sẽ không có tác dụng phòng ngừa sâu răng bổ sung khi so sánh với phòng ngừa toàn diện.
Tài liệu tham khảo
- Drugbank, Erythritol, truy cập ngày 14 tháng 3 năm 2023.
- Lenkkeri, A. M., Pienihäkkinen, K., Hurme, S., & Alanen, P. (2012). The caries-preventive effect of xylitol/maltitol and erythritol/maltitol lozenges: results of a double-blinded, cluster-randomized clinical trial in an area of natural fluoridation. International journal of paediatric dentistry, 22(3), 180–190.
- Pubchem, Erythritol, truy cập ngày 14 tháng 3 năm 2023.
- Bộ Y Tế (2012), Dược thư quốc gia Việt Nam, Nhà xuất bản Y học, Hà Nội