Эритритол в безопасности?

Эритритол является новым типом полиола подсластителя с низкой теплотворной способностью, хорошей кристалличностью, хорошим вкусом, низкой гироскопичностью, некариогенным, безопасным для диабетиков, очень стабильным к теплу и кислоте, неферментируемым и не вызывает желудочно-кишечного дискомфорта. Он имеет преимущества не браунинг или разложение в нормальных условиях пищевой промышленности, и известен как "нулевой" калорийный ингредиент. Широко распространена в грибах (таких как морские водоросли и грибы), фруктах (дыни и виноград и т.д.), а также в различных ферментированных пищевых продуктах (таких как вино, жевательная резинка, сакэ, соевый соус и т.д.). Он также присутствует в тканях и жидкостях организма человека и животных, таких как кровь, сперма и моча. Распределение эритритола в природе показано в таблице 1.

По мере развития технологии производства эритритола путем ферментации производственные издержки будут еще больше уменьшаться, а области применения эритритола будут продолжать расширяться в силу его особых физиологических и метаболических свойств и функций применения.

1 физико-химические свойства и физиологические и метаболические характеристики эритритола

1.1 физико-химические свойства эритритола [2, 3]

Эритритол представляет собой четырехуглеродный полиол с химическим названием 1,2,3, 4- бутанететрол и молекулярной формулой C₄H₁₀O. Это симметричная молекула и происходит в рацемической форме. Молекулярный вес 122,12, температура плавления 119°C, температура кипения 329 ° 331°C и температура раствора - 96,86 КДЖ/кг.

Эритритол — белый, блестящий порошок или кристалл, растворимый в воде. Водный раствор — бесцветная, невязкая жидкость. Его химические свойства аналогичны свойствам других полигидрических спиртов. Он не содержит уменьшающихся групп альдегидов, устойчив к воздействию тепла и кислот (применимый pH 2-12), имеет меньший молекулярный вес и более высокое давление раствора, чем сорбитол, маннитол, ксилитол и другие сахарные спирты.

1.1.1 характеристики сладкости

Эритритол от 70% до 80% сладкий, как sucrose, с охлаждающей сенсацией во рту, чистая сладость, похожая на sucrose, без привкуса, и может быть смешан с saccharin, aspartame и других сладостей, чтобы скрыть неприятные вкусы.

1.1.2 высокая температура раствора

Температура растворения эритритола составляет - 96,86 КДЖ/кг, что в три раза больше, чем у глюкозы. Он поглощает больше энергии, когда растворяется в воде, и имеет прохладные ощущения рта, когда потребляется.

1.1.3 низкая гигроскопичность

Эритритол имеет хорошую кристалличность и не поглощает влагу. Он остается негигроскопическим при относительной влажности 90% при 20 градусах, и подходит для обработки шоколадных конфет.

1.1.4 низкая растворимость

Его растворимость при 20°C составляет только 37%, что составляет около 50% растворимости сорбитола. При производстве высокосладких продуктов, его следует смешивать с другими сахарными спиртами, чтобы предотвратить кристаллизацию и сохранить стабильность пищевой текстуры.

1.1.5 высокая устойчивость к воздействию тепла и кислоты, устойчивая к воздействию тепла и кислоты

Эритритол обладает высокой термостойкостью и не разлагается даже при высоких температурах (160°C). Он устойчив к нагреванию и кислоте, не разлагается, не обесцвечивается и не подвергается реакции майяра, и подходит для пищевой промышленности, где цвет имеет решающее значение.

1.1.6 низкая активность воды и высокое осмотическое давление

Из-за небольшого размера молекул эритритола, молекулярный вес составляет лишь около 1/3 молекулярного веса сукроза, что может значительно снизить активность воды. Водная активность 25 - грационного, 36% водного раствора 0,91; У эритритола высокое осмотическое давление. Осмотическое давление 20 - грационного 15% водного раствора составляет 461,5 кпа, что в 3,2 раза превышает давление сукроза и в 1,8 раза-сорбитола. Эта характеристика эритритола благотворно влияет на улучшение осетического давления 0 °, 15% водного раствора 461,5 кпа, что в 3,2 раза больше, чем у сукроза, в 1,8 раза больше, чем у сорбитола. Эта характеристика эритритола способствует повышению консервантной способности пищи и увеличению срока годности пищи.

1.1.7 характеристики разрежения в точке замерзания и вязкости

Эритритол имеет небольшую молекулу и оказывает значительное влияние на снижение температуры замерзания. Точка замерзания 25 гравия, 30% вт/вт водного раствора эритритола -4.1 гравия. По сравнению с другими сахарными спиртами, снижение температуры замерзания эритритола является значительным, в то время как вязкость в это время составляет всего 3,0 градуса 10- × Pa·s.

1.2 физиологические функции и метаболические характеристики

1.2.1 уникальный метаболизм и низкая производственная мощность

Эритритол легко всасывается в тонкую кишку, большая часть которой попадает в кровообращение, и только небольшое количество непосредственно попадает в толстую кишку, чтобы ферментировать ее в качестве источника углерода. Поскольку организму не хватает фермента для метаболизации эритритола, эритритол, входящий в кровоток, не может быть переварит и деградировать и может выводиться только из организма через почки в моче. Эта уникальная метаболическая особенность определяет низкую теплотворную способность эритритола.

Согласно литературным отчетам [2], 80% эритритола, входящего в организм, выделяется в мочу, а около 20% поступает в толстую кишку. 50% эритритола, входящего в толстую кишку, используется бактериями. Из этого видно, что не более 5% ~10% потребляемого эритритола метаболизируется и используется как энергия человеческого тела обеспечивает энергию для человеческого тела. Энергетическая ценность эритритола составляет 836-1672 дж/г, что составляет всего от 5% до 10% энергии сукроза. Это самая низкая энергия среди всех полигидрических спиртных подсластителей. По данным министерства здравоохранения, труда и социального обеспечения японии#39; метод оценки калорийности сахара (Wei Xin No. 71, 1991), калорийность эритритола равна 0. Кроме того, в соответствии с "стандартами маркировки продуктов питания (проект)", опубликованным японским министерством здравоохранения, труда и социального обеспечения в октябре 1995 года, 71 человек определил, что калорийность эритритола равна 0. Кроме того, согласно "стандартам маркировки продуктов питания (проекту)", опубликованному министерством здравоохранения и социального обеспечения японии в октябре 1995 года, коэффициент преобразования калорий (J/g) эритритола равен 0[4]. Калорийность (J/g) различных соединений сахарного спирта показана в таблице 2[S].

1.2.2 высокий допуск, незначительные побочные эффекты

Большое количество животных и клинических экспериментов доказали, что эритритол безопасен и нетоксичен, не обладает тератогенной токсичностью, не вызывает хромосомных мутаций, не влияет на репродуктивную функцию и развитие, не является канцерогенным, не стимулирует рост опухоли, хорошо переносится пищеварительным трактом, не оказывает существенного влияния на обмен веществ диабетических больных, не оказывает побочных эффектов на контроль сахара в крови [6.7]. Так как эритритол попадает в организм и 80% его можно быстро всасывать в тонкую кишки, избегая побочных эффектов диареи и плодородия, которые могут быть вызваны веществами, которые не всасываются, эритритол очень переносим и является одним из самых высокопереносимых сахарных спиртов. Поскольку лишь небольшое количество попадает в толстую кишку и 50% выводится, очень мало из него остается в кишечнике и вызывает очень мало побочных эффектов [8].

1.2.3 пригодность для диабетиков

Поскольку в организме человека отсутствует фермент системы метаболизации эритритола, большая часть эритритола, входящего в организм, выводится в мочу. Его метаболический путь не зависит от инсулина или редко зависит от него, поэтому он не влияет на обмен глюкозы. Продукты, содержащие эритритол, безопасны для особых групп потребителей с ограниченным потреблением сахара, таких как диабетики.

1.2.4 некариогенные свойства

Поскольку бактерии во рту, особенно стрептококки мутаны, не могут использовать и ферментировать эритритол, это не приводит к уменьшению pH поверхности зуба во рту, в результате чего бляшки и кариеса гниют. 1.2.5 способствует распространению бифидобактерий.

Объединенных наций по исследованиюИспользование эритритолаКишечные бактерии показали, что эритритол оказывает значительное пролиферативное воздействие на бифидобактерии кишечника.

2. Производство эритритола

Методы производства эритритола в основном включают химический синтез и ферментацию.

2.1 химический синтез эритритола

Химический синтез может быть достигнут путем реакции бутен -2,1- диола с перекиси водорода. Бутен -2,1- диол получают путем первого производства 2- бутен -1,4- диола из ацетилена и формальдегида, а затем смешивают водный раствор с активным никелевым катализатором и добавляют ингибитор аммиак. Гидрогенация осуществляется при 0,5 мпа для получения эритритола. Метод химического синтеза с использованием крахмала в качестве сырья заключается в использовании метода "период времени" для получения альдегида крахмала, а затем окисления и взлома крахмала для получения эритритола и других производных [10]. Метод химического синтеза для производства эритритола имеет такие недостатки, как длительный процесс, высокая стоимость, серьезное загрязнение, высокие требования и низкая безопасность продукции, и не может быть сопоставлен с методом ферментации. Поэтому наиболее исследованным и прикладным методом является метод ферментации с использованием крахмала в качестве сырья для производства эритритола.

2.2 метод микробной ферментации для получения эритритола

Метод ферментации использует гидролиз крахмала для производства глюкозы в качестве сырья, который ферментируется штаммом осмоустойчивых дрожжей для производства эритритола и небольшого количества побочных продуктов, таких как рибитол и глицерол. После разделения, экстракции и очистки получается высокочистый эритритоловый продукт, выход которого составляет около 50%. По сравнению с химическим синтезом, он обладает такими преимуществами, как мягкие условия, простота контроля, экологичность, меньшая загрязненность, безопасность продукции, обильные источники сырья и низкая стоимость. Кроме того, легче добиться крупномасштабного производства.

Дрожжи могут производить эритритол. Это было впервые предложено бинки и волофом в 1950 году [11]. В 1956 году спенсер и др. из канады обнаружили, что высокоосмотические дрожжи могут также ферментировать сахар для производства эритритола при изучении производства глицерола высокоосмотными дрожжами [12]. Впоследствии Япония, Южная Корея, Бельгия и другие страны провели исследования по производству эритритола путем ферментации. Японские ученые изолировали, исследовали и индуцировали селекцию из таких образцов, как почва, ферментированные продукты, фрукты и пыльца, чтобы получить высокоосмостойкий штамм дрожжевых ауробацидов sp. Sn115, который производит эритритол, с урожайностью 50%, используя глюкозу в качестве сырья [13]. Jinb et al. в южной корее проверили штамм высокоосмотично-герметичного Candida sp. который может производить 141 г/л эритритола с выходом 47%, когда ферментирован при 35 °C использованием глюкозы в качестве сырья [16].

Тайваньские ученые ши и др. проверили 28 эритритоловых бактерий, из которых штамм 166-2 может фермировать 30% глюкозы для производства 111,0 г/л эритритола [15]. До сих пор исследованными микроорганизмами, производящими эритритол, были в основном некоторые осмотолерантные дрожжи, изолированные от пчелиных ульев, меда и пыльцы [3], такие как ауреобацидий, монильелла, торула, трихоспорон, тригонопс, Кандида, пича, торулопс и тригонопс.

Основные штаммы, используемые в настоящее время в промышленностиПроизводство эритритолаЯвляются штаммом мутантов Aureobasidium sp. из японии; Кандида магнолия из южной кореи; И Trigonopsis variabilis, Trichosporonoides megachiliensis, Trichosporonoides, и Pichia sp. из США. Университет цзяньнань [16] и институт микробиологии цзянсу [17] в китае также проводили исследования по производству эритритола путем ферментации, однако сообщений о его применении в производстве не поступало. В настоящее время несколько отечественных предприятий, таких как шаньдун хуаню, осуществляют серийное производство эритритола, и небольшое количество продукции было выпущено на рынок.

Шаньдунский институт исследований и дизайна пищевой ферментации занимается исследованиями технологии производства эритритола путем ферментации с 1992 года. После более чем десяти лет напряженной работы, штамм осмоустойчивых дрожжей был получен путем отбора проб, таких как пыльца и мед.

После естественной изоляции, многосоставного лечения мутагенеза, одомашнения и других методов, strain's способность выдерживать высокое содержание сахара достигла более 50%. Используя гидролиз крахмала в качестве сырья, выход эритритола может достигать более 180 г/л, а скорость преобразования может достигать более 50%. В настоящее время завершены опытно-производственные испытания технологии ферментации эритритола и технологии экстракции, а чистота продукта может достигать более 99%. Предварительные результаты исследований показывают, что эритритолопроизводящие бактерии, полученные путем размножения, имеют стабильную производительность, свободные условия ферментации, которые легко контролировать, быструю скорость ферментации, низкий остаточный сахар в ферментации, и мало побочных продуктов ферментации. Они являются отличным штаммом для производства эритритола. Весь производственный процесс и технический маршрут, определяемый исследованием, прост и прост в реализации и подходит для промышленного производства. В настоящее время созданы технические условия для масштабного промышленного производства эритритола.

3 применения эритритола

3.1 применение эритритола в пищевой промышленности

В 1990 году японские правила питания утвердили эритритол в качестве прямого пищевого ингредиента. В 1997 году он был одобрен управлением по контролю за продуктами питания и лекарствами США (FDA), получил US FDA's GRAS (общепризнанная безопасная) сертификация и было разрешено маркировать "хорошо для стоматологического здоровья". В 1999 году объединенный комитет экспертов фао/воз по пищевым добавкам (окэср), являющийся совместным органом продовольственной и сельскохозяйственной организации (фао) и всемирной организации здравоохранения (воз), объединенный комитет экспертов по пищевым добавкам (окэср) утвердил эритритол в качестве пищевого заменителя без указания значения ади; В 1999 году австралийское и новозеландское управление по вопросам продовольствия (AN, A) утвердило эритритол в качестве пищевого ингредиента [6], а Китай также разрешает его использование в продуктах питания в стандарте GB 2760.

Эритритол, как новый функциональный пищевой подсластитель, который только начинает применяться на международном уровне, имеет широкий спектр применения в пищевой промышленности из-за его уникальных физиологических и метаболических свойств, таких как низкая гигроскопичность, низкая теплотворная способность, хорошая кристалличность, некариогенные свойства и пригодность для диабетиков. Благодаря хорошей термокислотной стабильности эритритол вряд ли вызовет браунинг или разложение при нормальных условиях переработки пищевых продуктов, а также не вызовет браунинг при высокой температуре кипения при производстве твердых конфет. Это оказывает значительное влияние на качество шоколада. Высокая тепловая стабильность эритритола позволяет проводить очистку при более высоких температурах, что дополнительно способствует формированию шоколадного вкуса и улучшает качество продукции. Эритритол имеет низкую гигроскопичность, и в условиях высокой влажности он не подвержен поглощению влаги, даже в окружающей среде с влажностью выше 90%. Эта особенность особенно важна при переработке таких продуктов, как шоколад и жевательная резинка.

Эксперименты показали, что когда 10 г эритритола растворяется в 90 г воды, температура может упасть на 4,8 градуса. Когда 17 г эритритола растворяется в 100 мл воды при 22 градусах, охлаждающий эффект составляет около 6 градусов. Высокая теплопоглощение эритритола делает продукт прохладным и освежающим после потребления. Когда 17 г эритритола растворяется в 100 мл воды при 22 градусах, охлаждающий эффект составляет около 6 градусов. Высокая теплопоглощение эритритола делает продукт имеет длительное освежающее и охлаждающее чувство после потребления, что очень важно для улучшения качества жевательной резинки, освежающие твердые напитки и конфеты.

Эритритол имеет чистую сладость и может эффективно маскировать послевкусовые сладости высокой интенсивности, такие как белковый сахар и стевия, когда используется в сочетании с этими сладостями. Эритритол также может уменьшить специфический запах алкоголя запах, улучшая вкус и вкус спиртных напитков и вина. При использовании в овощных соковых напитках, он может эффективно подавлять нежелательный вкус, уникальный для овощных напитков. При добавлении к кофе, он может эффективно подавлять астральный вкус кофе. Тепло-и кислотная устойчивость эритритола означает, что процессы пастеризации, высокотемпературной или ультравысокотемпературной стерилизации не повлияют на внешний вид напитков, подслащенных эритритолом.

3.2 применение эритритола при производстве лекарственных средств и изделий медицинского назначения

Эритритол имеет очень низкие калории и известен как "нулевой" калорийный подсластитель, так что он может быть использован для производства различных низкокалорийных продуктов для здоровья, диетических продуктов и напитков. Благодаря своему особому механизму физиологического метаболизма и свойствам, не влияющим на уровень глюкозы в крови, эритритол может быть использован для разработки функциональных продуктов питания или напитков для пациентов с диабетом и другой непереносимостью глюкозы. Эритритол не кариогенный и не может быть использован патогенными бактериями, такими как стрептококк мутанцы. Поэтому конфеты и специальные средства для чистки зубов, изготовленные из эритритола, оказывают положительное влияние на защиту детей#39;s здоровье полости рта. В фармацевтической промышленности эритритол может быть использован в качестве ароматизатора для лекарств и начинающего для таблеток, которые могут эффективно улучшить вкус лекарств. Недавние исследования также показали, что производная эритритола дигидроксидная эритритола обладает антивичинфекционной активностью [10]. Нитро эритритол, образующийся нитратом эритритола, может использоваться в лекарственных средствах для лечения сердечно-сосудистых и цереброваскулярных заболеваний и астмы [2].

3.3 применение эритритола в других отраслях промышленности

В химической промышленности эритритол используется в качестве промежуточного продукта в органическом синтезе и имеет широкие перспективы применения в синтезе алкидных смол, полиэфиров, полиэфиров, красок, взрывчатых веществ и т.д. В косметике эритритол может частично заменить глицерин. Поскольку большинство микроорганизмов не могут использовать эритритол, он может предотвратить ухудшение косметики. Кроме того, эритритол может быть использован в качестве сырья для синтеза некоторых редких продуктов, таких как производство редких l-эритролозы из эритритола в качестве субстрата. Рахман и др. [18] в японии внедрили технологию производства l-эритрулозы путем микробного окисления эритритола и изомеризации l-рибозного изомера с урожайностью 18%. Затем очищается ионным обменным столбом, и 1. 7 г чистого л-эритритола. В связи с быстрым развитием науки и техники будут и далее разрабатываться новые виды применения эритритола.

Технология производства эритритола путем ферментации крахмала в качестве сырья становится все более зрелой. Благодаря обильным источникам сырья, экологически безопасному производственному процессу, высокой безопасности продукции и тому, что его можно считать чисто естественным, этот процесс, несомненно, станет основным технологическим маршрутом производства эритритола. По мере постоянного совершенствования технологии производства качество продукции будет продолжать улучшаться, производственные издержки будут продолжать снижаться, а продукция будет иметь более высокую рыночную конкурентоспособность.

Ссылки на статьи

[1] цзинь циронг, цзинь фэнцю. Разработка и применение эритритола [J]. Крахмал и крахмал сахар, 2002,(3):13~15

[2] ты син. Отдельные документы по ферментации пищевых продуктов [м]. Пекин: China Light Industry Press, 2005. ~ 272~274

[3] сюй ин, ли цзинцзюнь. Научно-исследовательский прогресс и применение эритритола в пищевой промышленности [J]. Пищевые добавки китая, 2005, (3): 92-95

[4] кан веймин. Перспективы применения эритритола в пищевой промышленности [J]. Китайские пищевые добавки, 1997, (3): 17-18

[5] лю цзяньцзюнь, чжао сяньцзинь. Применение и исследования нового подсластителя эритритола [J]. Гидролиз промышленность, 2007, (2): 33-37

[6] фу юн, сюй кайшу, мао гуангмин. Экспериментальное исследование по острой токсичности и генотоксичности эритритола [J]. Исследования по обнаружению. Канцерогенез · тератогенез · мутагенез, 2003, 15(1): 54 ~55

[7] Mmrro, I C. Beret W O, Borzeleca JF, et al. Эритритол: интерпретационное резюме биохимических, метаболических, токсикологических и клинических данных [J]. Пищевая химическая токсикология, 1998, 36: 1139~1174

[8] чжан цзяньсян. Низкокалорийные продукты [м]. Пекин: China Light Industry Press, 2001

[9] цзян шицюн. - ма ли. Разработка и исследования новых крахмальных сахарных продуктов [J]. Наука и техника пищевой промышленности, 2002, 22(3): 83 — 85

[10] чжу мин. Технология производства эритритола и ее применение в пищевой промышленности [J]. Крахмал и крахмал сахар, 2005, (2): 5-6

[11] Binkley WW, Wolform MI. Биосинтез эритритола в новой дрожжи [J]. J Am Chem Soc. 1950, 72: 4778-4782

[12] Spencer J FT, roxburg JM, Sdlans HR. Факторы, влияющие на производство полигидрических спиртов осмофильными дрожжами. [J] химия сельского хозяйства и продовольствия, 1957 год (5): 64 ~67

[13] ян сяовей, у ян, Lv Huimin и др. Исследование процесса ферментации эритритола [J].  Биотехнология, 2005(4):63~65

[14] чжин б парк, чхоль юк, ё н к парк. Производство эритритола новым изолированным осмофильным трихопороном SP. Крахмал/старк 50, 1998,(2~3), с :120~123

[15] лин СИ джей, вен СИ, ляу джей СИ. Скрининг и производство эритритола недавно изолированными осмофилическими грибами [J]. В рамках процесса     Биохимия, 2001, 36:1249~1258

[16] фан гуансян, чжан хайпин, цзив цзянь. Влияние факторов производства эритритола на осмотолерантные дрожжи [J]. Журнал вуси университета легкой промышленности, 2001(2):133~136

[17] у янь, Лу маолин, ян сяовей. Исследование по производству эритритола с помощью гипертонически устойчивых дрожжей B845 [J]. Jiangsu Food Fermentation, 2001(4):7~9

[18] рахман С. О. D.производство (производство) Соединенные Штаты америки Я-эритроз По адресу: via L-erythru- проиграть от эритритола с помощью микробных и ферзиматических реакций [J]. Журнал бионаук и биоинженерии,2001, 92(3),237~241