Эритритол, что это?

- эритритолis a new type Соединенные Штаты америкиfunctional sugar alcohol food sweetener that is widely found in fruits иvegetables, algae, fungi and fermented foods such as soy sauce and wine. It has high thermal stability[1], low hygroscopicity[1], a characteristics such as high thermal stability[1], low hygroscopicity[1], sweet taste[2], zero caloric value[2], non-cariogenic[3], non-glycemic[3] and high tolerance, it is widely used in food, medicine, chemical industry and other fields, especially in the sweetener market with strong competitiveness. In addition, erythritol is currently the only sugar alcohol sweetener produced by microbial fermentatiПо состоянию наcompared to other sugar alcohol sweeteners[4]. В настоящее времяUС. SFood and Drug Administration (FDA) recognizes the safety Соединенные Штаты америкиerythritol and approved its inclusion in the GRAS list in 1997 [5]. In addition to being used as a food sweetener, erythritol cА вот и нет.also be used as a diluent дляhigh-intensity sweeteners and as a pharmaceutical excipient. It is a functional food additive with a filling effect[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 надстройкой для образования двухалдолового пиролиза, а затем гидрогенизируется для получения эритритола [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

The main strains used to Производите эритритол are fungi, yeasts, bacteria, etc., mostly of the genus Saccharomyces. Current research has found that the main species of bacteria that can produce erythritol are the genus Candida[14], the genus Trichosporon[15], the genus Torulaspora[16], the genus Kluyveromyces[16], and the genus Pichia[16] and so on. In the 1950s, Binkle y et al. [17] first proposed that - дрожжи.can be used to produce erythritol. Most of the strains used were osmotolerant yeasts isolated from the daily activities of bees, such as short-stemmed molds, round yeasts, and the genus Trichosporon. Hajny et al. [18]isolated a strain of Torulopsis from pollen, which produced erythritol from glucose as a carbon source with a yield of 35% to 40%. Similarly, Ishizuka et al. [19] isolated and obtained a high-osmotic-pressure-tolerant yeast strain from the natural world, such as soil and pollen, and obtained a 50% yield of erythritol by fermenting glucose. Jeya et al. [20] isolated a strain of erythritol yeast (Pseudozyma tsukubaensis KN75) with the ability to grow under high osmotic pressure. Using glucose as the carbon source and batch feeding fermentation, the yield reached 61%. Using dissolved oxygen as a parameter, the Производство и продажаof erythritol can be scaled up to production plant scale, which has great market potential.

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

In the production of erythritol, glucose is the main carbon source for yeast fermentation. A study by Gao Hui et al. [28] showed that glucose is the best carbon source for the fermentation of erythritol by Torulaspora delbrueckii (B84512). When the total sugar concentration is gradually increased in batches until it reaches 50%, the maximum yield of erythritol is 253 g/L, with a yield of 1.03 g/L. Wu Yan et al. [29] studied the Воздействие на окружающую средуof substrate concentration on the Производство эритритола путем ферментации. The results showed that the hypertonicity-tolerant yeast grew vigorously in a 50% glucose solution and produced erythritol, but the conversion rate was low. In addition, the higher the concentration of the sugar solution, the more residual sugar there was. The optimal concentration of glucose as a substrate for the fermentation of erythritol is 200 g/L. Yang Libo et al. [30] found that Yarrowia lipolytica can ferment glycerol to produce erythritol with a yield of 93.6 g/L and a yield of 49% when glycerol is used as an excellent carbon source.

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

The many excellent properties of erythritol have led to its wide application in the fields of food, medicine, and chemicals. In the pharmaceutical industry, erythritol can be used as a flavouring agent and excipient in medicines, effectively improving the taste of medicines, and it can also be used to synthesise a variety of drugs. In the chemical industry, erythritol can be used as an intermediate in organic synthesis. In cosmetics, erythritol can be added instead of some glycerin to increase its water retention and prevent the cosmetics from spoiling. However, as a new functional sugar alcohol sweetener, erythritol is mainly used in the food industry.

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

- эритритолis a new type of healthy food sweetener that is widely found in nature. It has a number of functional properties, such as zero calories, low moisture absorption, easy crystallization, thermal stability, a refreshing taste, no cariogenic effect, and no effect on blood glucose fluctuations. It can be used in sweet foods, baked goods, milk drinks, and other products. At present, the production of erythritol in the food industry is mainly based on microbial fermentation. With the continuous improvement of theoretical research and technological conditions, the purity of erythritol will continue to increase, and its scope of use will become more and more extensive. The development of erythritol is in line with people'. 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 Production (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 for  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 темеof Pharmaceu- tics, 2010, 388(1/2) : 129-135.

[13] лю X, ху Y, ян W и др. Растворимость эритритола в мета-ноле, этаноле and  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 an  - осмофилик - мутант. of  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. Erythritol  production  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  yeast  Часть 2 из 3 - XV. The  effect  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.