Эритритол, что это?

Эритритол является новым типом функционального сахарного спирта пищевого подсластителя, который широко встречается в фруктах и овощах, водорослях, грибах и ферментированных продуктов, таких как соевый соус и вино. Обладает высокой термоустойчивостью [1], низкой гигроскопичностью [1], такими характеристиками, как высокая термостабильность [1], низкая гигроскопичность [1], сладкий вкус [2], нулевая калорийность [2], некариогенная [3], неглиемическая [3] и высокая толерантность, широко используется в пищевой, медицинской, химической промышленности и других областях, особенно на рынке подсластителей с высокой конкурентоспособностью. Кроме того, эритритол в настоящее время является единственным подсластителем сахара, производимым путем микробной ферментации, по сравнению с другими подсластителями сахара [4]. Управление пищевых продуктов и лекарственных средств США (FDA) признает безопасность эритритола и одобрило его включение в список GRAС. Sв 1997 году [5]. Помимо использования в качестве пищевого подсластителя, эритритол может также использоваться в качестве разбавителя для высокоинтенсивных подсластителей и в качестве фармацевтического препарата. Это функциональная пищевая добавка с эффектом наполнения [6].

1. Структура и физико-химические свойства эритритола

1. 1. Ii. Структура

Эритритол, также известный как 1,2,3,4- бутанететрол, представляет собой белый кристаллический порошок с молекулярным весом 122. 12, точка плавления 126°C [1], точка кипения 329~331°C [1], молекулярная структура симметрична, и это рацемо-межэритритол [7].

1. 2   Физические и химические свойства

1. 2. 1     Вкус на вкус

Эритритол имеет прохладный вкус, когда едят, с чистой сладостью и без послевкуса. Его сладость составляет от 60% до 70% от сахарозы [8], поэтому его можно использовать в качестве разбавителя для высокоинтенсивных подсластителей и в сочетании со стевиол гликозидами или сахарином. Кроме того, эритритол может также скрыть нежелательный вкус, полученный, когда различные подсластители используются в комбинации.

1. 2. 2 теплостойкость и кислотность

Эритритол очень устойчив к теплу и кислоте и не будет подвергаться реакции майяра с аминокислотами при высоких температурах, чтобы стать коричневым, и не будет разлагаться в экстремальных условиях.

1. 2. 3. Растворимость

Эритритол подвержен кристаллизации, и его растворимость составляет всего 36% при 25 гранулах. Он также плохо растворим в этаноле [8]. Поэтому в пищевой промышленности эритритол должен использоваться в сочетании с другими сахарными спиртами для предотвращения его кристаллизации.

1. 2. 4 гигроскопичность

Эритритол обладает низкой гигроскопичностью и не поглощает влагу в окружающей среде на 90% [9]. Поэтому эритритол может быть использован в таких продуктах, как шоколад, конфеты и напитки.

1. 2. 5 активность воды и осмотическое давление

При комнатной температуре активность воды эритритолового водного раствора составляет 0,92 (36%), а осмотическое давление - 461,5 кпа (15%). Erythritol'. Низкая гигроскопичность способствует снижению водной активности и увеличению срока годности пищевых продуктов [1].

2. Производственный процесс

Молекулярная структура эритритола симметрична и существует в виде рацемата, поэтому такие сложные шаги, как удаление энатиомеров, могут быть опущены в процессе производства [5]. В настоящее время существуют два основных метода получения эритритола: химический синтез и биологическая ферментация [10].

2. 1 метод химического синтеза

Метод химического синтеза эритритола разделен на две основные категории. Одной из категорий является подготовка 2- бутен -1,4- диола из ацетилена и формальдегида, а затем добавить перекись водорода для реакции с 2- бутен -1,4- диолом. Полученный водный раствор смешивается с хрома-катализатором и аммиачным ингибитором воды, в смесь вводится водород, после гидрогенации получается эритритол [11]; Другой тип использует крахмал в качестве сырья, который окисляется с периодатом для образования двухалдольного пиролиза, а затем гидрогенизируется доПолучить эритритол[12]. Основными недостатками метода химического синтеза являются низкая эффективность производства, длительность цикла, высокие затраты и опасные операции, что затрудняет крупномасштабное промышленное производство.

2. 2 метод биологической ферментации

Биологический метод ферментации использует крахмал в качестве сырья, добавляя ферменты, такие как амилаза и глюкоамилаза, для жидкого крахмала и сахарификации его для производства глюкозы. Дрожжи или другие бактерии затем используются для ферментации глюкозы для производства эритритола, который достигается путем центрифугации и концентрации, кристаллизации и разделения, а также сушки и очистки [13]. Процесс производства метода биологической ферментации прост в управлении и безопасен. Кроме того, эритритол в основном используется в качестве нового подсластителя в пищевой промышленности. Таким образом, биологическая ферментация имеет производственные преимущества и легко внедряется производственными предприятиями.

2. 2. 1 отбор микроорганизмов

Основными штаммами, используемыми для производства эритритола являются грибы, дрожжи, бактерии и т.д., в основном из рода Saccharomyces. Текущие исследования показали, что основными видами бактерий, которые могут производить эритритол, являются: Candida[14], Trichosporon[15], Torulaspora[16], Kluyveromyces[16], Pichia[16] и так далее. В 1950 - х годах Binkle y et al. [17] впервые предложили использовать дрожжи для производства эритритола. В большинстве случаев использовались осмостойкие дрожжи, изолированные от повседневной деятельности пчел, такие как короткоствольные формы, круглые дрожжи и род трихоспоронов. Hajny et al. [18]выделяют штамм торулопса из пыльцы, которая вырабатывает эритритол из глюкозы в качестве источника углерода с выходом от 35% до 40%. Аналогичным образом, Ishizuka et al. [19] изолированы и получили высокоосмотически-стойкий штамм дрожжевых дрожжевых культур из естественного мира, таких как почва и пыльца, и получили 50% выход эритритола путем ферментации глюкозы. Jeya et al. [20] выделяют штамм эритритоловых дрожжей (псевдодозима цукубаенсис кн75), способных расти под высоким осмотическим давлением. При использовании глюкозы в качестве источника углерода и ферментации методом пакетного откорма урожайность достигла 61%. Используя растворенный кислород в качестве параметра, производство эритритола может быть увеличено до производственных мощностей, что имеет большой рыночный потенциал.

Исследования по производству эритритола путем ферментации в китае начались относительно поздно. Фан гуансян и др. из университета цзяньнань [21] проверили сферические дрожжи (OS194), которые производят эритритол, и, исходя из предположения, что глюкоза является источником углерода для подстрата, он производит эритритол с коэффициентом преобразования 29,6%. Dong Haizhou et al. [22] получили стабильный штамм шарового дрожжа ERY237 со стабильной производительностью через ультрафиолетовое излучение и мутагенез органического растворителя, а также эритритол в оптимальных условиях ферментации с производительностью 87,8 г/л. Jia Wei [23] выделил штамм Moniliella sp. из проб меда, и выход эритритола может достичь 110,61 г/л при оптимальных условиях ферментации. Гу вейвей [24] использовал Венесуэла (боливарианская республика)для ферментации и производства эритритола, а также использовал ортогональный тест для определения оптимальных условий субстрата питательных веществ и ферментации. Результаты показали, что на основе глюкозы как оптимального источника углерода содержание эритритола в броте ферментации после обработки в оптимальных условиях составило 157,5 г/л. Ян сяовэ и др. [25] прошли проверку на торулопсис (B84512), и выход эритритола достиг 162,5 г/л. Лин и др. [26]выделяют монолиелью sp. в меде, а после мутагенеза нитросогуанидином урожайность эритритола достигла 189,4 г/л. Cai Wei et al. [27] использовали Moniliella mellis в сочетании с аномалией викерамомициса  Ферментация для производства эритритола с производительностью 114 г/л и коэффициентом преобразования 93,2%, что имеет хорошие перспективы применения.

2. 2. 2 выбор источника углерода

При производстве эритритола глюкоза является основным источником углерода для ферментации дрожжей. Исследование Gao Hui et al. [28] показало, что глюкоза является наилучшим источником углерода для ферментации эритритола торулассорой делбруэкки (B84512). Когда общая концентрация сахара постепенно увеличивается партиями до 50%, максимальная урожайность эритритола составляет 253 г/л, а урожайность 1,03 г/л. У ян и др. [29] изучали влияние концентрации субстратов на производство эритритола путем ферментации. Результаты показали, что гипертонически-толерантные дрожжи активно росли в 50% глюкозы раствора и производили эритритол, но коэффициент преобразования был низким. Кроме того, чем выше концентрация сахарного раствора, тем больше остается сахара. Оптимальная концентрация глюкозы как субстрата для ферментации эритритола составляет 200 г/л. Ян липо и др. [30] обнаружили, что ярровиа липолитика может ферментировать глицерол для производства эритритола с производительностью 93,6 г/л и производительностью 49%, когда глицерол используется в качестве отличного источника углерода.

2. 2. 3 эффект осмотического давления

Ким и др. [31] изучали влияние солевого осмотического давления на рост торулопсов цирцинкты и производство эритритола. Результаты показали, что по мере увеличения концентрации соли увеличивается производство эритритола, что свидетельствует о положительной корреляции. Ким и др. [32] изучали влияние осмотического давления на производство эритритола при помощи Saccharomyces cerevisiae. Результаты показали, что Mn2+ и Cu2+ могут увеличить производство эритритола, но наличие других неорганических солей, таких как Ca2+, Cr3+, Ni2+, V4+ и других неорганических солей может препятствовать производству эритритола, тем самым снижая его урожайность. Onish et al. [33]показали, что высокоосмотические дрожжевые добавки в большей степени способны выдерживать давление сахарного раствора при высоком осмотическом давлении. Когда глюкоза и соль имеют одинаковое осмотическое давление, это в большей степени способствует микробному росту и накоплению эритритола.

2. 2. 4 влияние других параметров

Другие параметры, такие как перенос кислорода, температура и скорость вращения, оказывают разное воздействие на рост микробов и производство эритритола. Спенсер и др. [34] показали, что осмотолерантные дрожжи производят больше эритритола при наличии достаточного количества кислорода. Это согласуется с мнением вентилятора гуансянь, что поддержание достаточной вентиляции в процессе ферментации позволяет более сниженной коэнзим I (NADH) участвовать в реакции снижения, что выгодно для производства полиолов. Кроме того, температура также является важным фактором, влияющим на производство эритритола. Се пилинг [35] показал, что в диапазоне 26-30 градусов содержание эритритола увеличивалось с повышением температуры, достигнув максимума при 30 градусах. Когда температура продолжала расти, содержание эритритола значительно снизилось.

3 приложения

Многочисленные превосходные свойства эритритола привели к его широкому применению в области продовольствия, медицины и химических веществ. В фармацевтической промышленности эритритол может быть использован в качестве ароматизатора и начинающего в лекарственных средствах, эффективно улучшая вкус лекарственных средств, а также может быть использован для синтеза различных лекарственных средств. В химической промышленности эритритол может использоваться в качестве промежуточного продукта в органическом синтезе. В косметике, эритритол может быть добавлен вместо глицерина, чтобы увеличить его удержание воды и предотвратить косметику от порчи. Однако, как новый функциональный сахарный спиртПодсластитель, эритритолИспользуется в основном в пищевой промышленности.

3. 1   - сладкие конфеты.

Эритритол-это подсластитель с нулевым содержанием калорий. В составе сладостей эритритол может заменить сахарозу и значительно сократить ее калории, улучшить вкус, внешний вид и стабильность продукта, а также предотвратить брожения и разложения во время производства продуктов питания. Продукты мороженого содержат много сахара, что не способствует людям с диабетом, ожирением, высоким липидом крови и высоким артериальным давлением. Добавление эритритола в рецепт мороженого в сочетании с другими сладостями может помочь уменьшить калории в мороженом и дать ему прохладный, освежающий вкус. Это также может значительно скрыть горечь многих комбинаций сладостей, давая чистую сладость. В шоколадных продуктах, в дополнение к снижению калорий в шоколаде, эритритоль'. S низкое поглощение влаги решает проблему глазури, вызываемую поглощением влаги в процессе производства, и одновременно значительно сокращает время обработки [36].

3.2 хлебобулочные изделия

В хлебобулочных изделиях низкая гигроскопичность эритритола может предотвратить поглощение влаги продуктами питания и продлить срок их годности. В то же время эритритол может уменьшить калории в хлебобулочных изделий, сбалансировать текстуру, заменить некоторые сукроза, и уменьшить содержание сахара. Это не только соответствует современному здоровому образу жизни, но и придает выпечке хорошую пористость и мягкость. Чжан вэ и др. [37] добавили эритритол в файлы cookie для разработки нового типа низкосахарной здоровой выпечки и использовали программное обеспечение для оптимизации параметров процесса. Результаты показали, что файлы cookie, полученные при оптимальных параметрах, имеют полную форму, золотой цвет, хрустящую текстуру и прекрасную текстуру.

3. 3 молочных продукта

Хан цзяньцзяо и др. [38] оптимизировали технологические условия ферментации красного бобового молока эритритолом посредством однофакторных и ортогональных экспериментов и обнаружили, что в оптимальных технологических условиях содержание свободного аминоазота в ферментированном красном бобовом молоке может достигать 1. 574 ммоль/л, и сенсорная оценка хорошая. Эритритол, который имеет более низкое осмотическое давление, может ингибировать молочную кислоту ферментацию и продлить срок годности и срок годности продукта.

3. 4 изделия из напитков

Ou Zhifeng et al. [39]использовали жасминовый чай и черный чай в качестве сырья, добавляли хорошо смешанный натуральный подсластитель xylitol, эритритол и экстракт фруктов монахов, и определяли условия экстракции чая с помощью ортогональных экспериментов, а сенсорная оценка определила формулу приготовления чая без сахара. После смешивания, он имеет легкий вкус чая и богатый рот. Эритритол обеспечивает приятную охлаждающую сенсацию во рту, и сам может повысить сладость продукта, уменьшить горечи чая, и маски вне ароматов.

4. Выводы и перспективы

Эритритол является новым типом здоровой пищи подсластителя, который широко встречается в природе. Он имеет ряд функциональных свойств, таких как нулевые калории, низкое поглощение влаги, простая кристаллизация, тепловая стабильность, освежающий вкус, не кариогенный эффект, и не влияние на колебания глюкозы в крови. Он может быть использован в сладких продуктах питания, хлебобулочных изделий, молочных напитков и других продуктов. В настоящее время производство эритритола в пищевой промышленности основано главным образом на микробной ферментации. С постоянным улучшением теоретических исследований и технологических условий чистота эритритола будет продолжать расти, а сфера его применения будет становиться все более и более широкой. Развитие эритритола соответствует интересам людей#39. Следование естественным, безопасным и здоровым концепциям, а также основной тенденцией будущего развития пищевой промышленности.

Ссылки на статьи

[1] ли кэвен. Эффективное производство эритритола [D]. Цзинань: технологический университет килу, 2015.

[2] ян хайцзюнь. Разработка и применение эритритола [J]. Пищевые добавки китая, 2004(1): 100-102.

[3] чжоу сянцзюнь, чжу минтао, юань ицзюнь. Влияние эритритола на структурные и функциональные свойства гороха выделяет белок [J]. Наука и технологии пищевой промышленности, 2018, 39(8): 73 — 77.

[4] Goossens J, Roper H. Эритритол: новый подсластитель [J]. Confec- tionery ProductiПо состоянию на(Великобритания),1996, 62(6) : 6-7.

[5] ван найцян, лю хайю, сюй цзюбинь и др. Свойства эритритола и его применение в фармацевтической промышленности [J]. Технологии ферментации, 2013, 42(4): 26-28.

[6] эндо к, амикава - с, мацумото A, и др. На основе эритритола Сухой порошок глюкагона для Легочные железы и легкие Администрация [J]. Интерна. Журнал фармацевтики, 2005, 290(1/2) : 63-71.

[7] сюсюй хон. Исследование процессов ферментации, разделения и экстракции эритритола [D]. Цзинань: шаньдунский институт легкой промышленности, 2011.

[8] лю лю. Исследование процесса ферментации и экстракции эритритола [D]. Цзинань: технологический университет килу, 2013.

[9] чэнь вэнь, лю сюань, ян чуньсяо и др. Научно-исследовательский прогресс в области производства эритритола и его применения в пищевой промышленности [J]. Пищевая промышленность, 2018, 39(2): 266 — 269.

[10] Qi Guangbin. Исследования по подготовке эритритола [D]. Цзинань: технологический университет килу, 2012.

[11] саран с, мухедж и с, далал дж, этал. Высокое производство эритритола из Candida sorbosivorans sse - 24и его ингибиторное воздействие на формирование биофилма стрептококков мутанов [J]. Технология биоресурсов, 2015, 198:31-38.

[12] Иисус а L, монашки, S  C, силва, Швеция С. О. Р и др. Эритритол: рост кристаллов из расплава [J]. International Журнал по темеСоединенные Штаты америкиPharmaceu- tics, 2010, 388(1/2) : 129-135.

[13] лю X, ху Y, ян W и др. Растворимость эритритола в мета-ноле, этаноле и Метанол +   Этанол: экспериментальный Мера-мент и термодинамическое моделирование [J]. Балансы фазы жидкости, 2013, 360:134 — 138.

[14] янг с ю, пак джей B, хан (Китай) Н с, и др. Производство и продажа Эритритола из глюкозы B в у А вот и нет. - осмофилик - мутант. Соединенные Штаты америки Candida  Magnoliae [J]. Биотехнологические письма, 1999, 21(10) :887-890.

[15] Park - J.B, Yook C, Park Y K. производство эритритола нового iso- литированного - осмофиликTrichosporon sp. [J]. Starch-Strke, 1998, 50 (2/3) : 120-123.

[16] ким с и, ли к Ч, ким ким J  H, и др. - эритритол Производство и продажа B y регулирующее осмотическое давление в тригонопсовых вариациях [J]. Bio- технологические письма, 1997, 19(8) :727-729.

[17] Binkley W W, Wolform M I. Biosynthesis of erythritol in a new yeast[J]. Журнал американского химического общества, 1950, 72: 4778-4782.

[18]  Хайни джи джей, смит джей Эйч, гарвер джей С. эритритол Y грибок, похожий на гриб [J]. Американское общество микробиологии, 1964, 12(3) :240-246.

[19] ишизука х, вако к, касуми т и др. Размножение мутанта с высоким содержанием ауреобазидия Производство эритритола [J]. Журнал ферментации и биоинженерии, 1989, 68(5) : 310-314.

[20] джея м, ли к м, тивари м к и др. Изоляция нового высокопроизводительного эритритолового псевдоцима цукубаенсис и увеличение ферментации эритритола до промышленного уровня [J]. Прикладная микроби — логия и биотехнология, 2009, 83(2) :225 — 231.

[21] фан гуансян, чжан хайпин, чжу геджиан. Влияние факторов высокого осмотического давления ферментации торулопса sp. на выработку эритритола [J]. Журнал вуси университета легкой промышленности, 2001, 20(2): 133-136.

[22] дун хайчжоу, е сянь, хоу хансюэ и др. Исследование условий производства эритритола, выполнённое фирмой Torulopsis sp. ERY237 [J]. Пищевая и ферментационная промышленность, 2008, 34(4): 75 — 79.

[23] Jia W. Research on the optimization of erythritol production conditions by Kluyveromyces[D]. Тяньцзинь: университет тяньцзинь, 2012.

[24] гу в. исследования по оптимизации производства эритритола путем ферментации Candida[D]. Чанчунь: цзилинский сельскохозяйственный университет, 2007.

[25] ян сяовей, у ян, Lv Huimin и др. Исследование процесса ферментации эритритола [J]. Биотехнология, 2005, 15(4): 63 — 65.

[26]  Lin S J, Wen C Y, Liau J C. скрининг и производство эрита-ритола b Y недавно изолированного осмофильного грибка, похожего на грибы [J]. Биохимия процессов, 2001, 36(12) : 1249-1258.

[27] цай вэй, чжан цзяньчжи, цзян чженцян и др. Оптимизация условий ферментации эритритола дрожжами Torulaspora delbrueckii [J]. Наука о еде, 2013, 34(21): 259 — 263.

[28] гао хуэй, ду венфан, Лу маолин и др. Воздействие источника углерода на ферментацию эритритола и побочного продукта глюцерола по Torula sp. B84512 [J]. Пищевая и ферментационная промышленность, 2013, 39(3): 17-21.

[29] у ян, Lv Huimin, ши далин и др. Скрининг новых бактерий, производящих подсластители эритритола [J]. Биотехнология, 2000, 10(2): 17-19.

[30] ян либо, чжэн чжиюн, чжан сяобей. Глицин и proline способствуют производству эритритола путем ферментации глицерола в гиперосмотической среде [J]. Пищевая и ферментационная промышленность, 2013(12): 1-6.

[31] Kim K A, Noh B S, Kim S Y, etal. Влияние осмотического давления солей на рост производства торулы и эритритола [J]. Ко рейский журнал прикладной микробиологии и биотехнологии, 1999 г. 27 :91-95.

[32] Kim S Y, Lee K H, Kim J H, etal. Производство эритола b y con- троллинг osmotic pressure in Trigonopsis variabilis[J]. Biotech- nology Letters, 1997, 19(8) :727-729.

[33]  - ониш х. Ii. Исследования on  osmophilic  - дрожжи. Часть 2 из 3 - XV. В настоящее время Воздействие на окружающую среду Высокой концентрации хлорида натрия на производстве полилола [J]. Сельскохозяйственная и биологическая химия, 1963, 27(7) :543-547.

[34] Spencer J F T, Sallans H/ч. R. производство полигидрических спиртов b и osmophilic Дрожжи [J]. Соединенные Штаты америки Journal  of  - микробиология, 1956 год, 2(2) :72-79.

[35] се пилинг. Исследование процессов отбора и ферментации штаммов эритритола [D]. Янглинг: северо-западный университет A&F, 2013.

[36] янь хайцзюнь, чжэн фэнжан. Применение эритритола в конфетах без сахара [J]. Переработка сельскохозяйственной продукции, 2006(8): 33-34.

[37] чжан вэй, чжу бейбэй, ван чао. Оптимизация методики обработки поверхности эритритоловых файлов cookie [J]. Наука о сельском хозяйстве, 2018, 46(7): 159 — 162.

[38] хань цзянцзяо, шуанг цюань, ван ли и др. Оптимизация технологических условий для безсахарного ферментированного красного бобового молока [J]. Пищевая наука и техника, 2016, 41(3) :82 — 86.

[39]  У чжифэн, ху сяорун, цзян сишенг и др. Процесс приготовления и рецепт чая без сахара [J]. Пищевая промышленность, 2016, 37(8) :32-34.