Какие виды применения D тагатозе?

D тагатозе моносакварид с особыми преимуществами для здоровья, который был обнаружен в последние годы. В 2001 году управление по контролю за продуктами питания и лекарствами США (FDA) приняло решение о Том, что оно будет в целом признано безопасным (GRAS). Исследования показали, что d-тагатоза не только имеет такой же вкус и физические свойства, как и sucrose1, и может использоваться в качестве подсластителя для замены sucrose, но и оказывает дополнительное лечебное воздействие на лечение заболеваний конкретных групп населения (2), поэтому в настоящее время привлекает большое внимание со стороны рынка и потребителей. В связи с этим очень важно в полной мере использовать превосходные свойства d-тагатозы и применять его в области продовольствия, медицины, косметики и т.д.

1 структура и физико-химические свойства д-тагатозы

D тагатоза представляет собой редкую естественную гексапиранозу, изомер D- галактозы и обратный диастереоизомер D- фруктозы в положении C-4 (как показано на рис. 1(3)). По словам лобри де брюин-аль-берда ван Экенштейн преобразования, D- талоза и D- тагатоза на рисунке могут взаимодействовать друг с другом из-за гравитационного углерода атом молекулы сахара, обеспечивая активный водород, чтобы дать карбониловую группу, в результате чего форма энола, в щелочном растворе. D- тагатоза-белый порошкообразный кристалл без запаха. Его молекулярная формула CgH₁₂O₆, молекулярный вес 180.16, температура плавления 132°C - 135°C, и 1% водный раствор [α]20-6±1° (C =5,H₂O);D-Tagatose устойчив к кислотности и может существовать стабильно при pH 3~7. Он также термостойкий и щелочный. Он склонен к майярд браунинг и может подвергаться карамелизации при более низких температурах.

2 D-Tagatose функциональные свойства

2.1 подавляет высокий уровень сахара в крови

D- тагатоза является низким уровнем энергии сахар сладости, что составляет около 92%, что сукроза, и он не очень хорошо поглощается телом (4). Доннер Томас и др. (2) использовали 6 здоровых людей и 6 неинсулинозависимых сахарный диабет пациентов в качестве субъектов исследования, и измеряли изменения в крови глюкозы и инсулина уровней после того, как они были даны 75 г глюкозы или 75 г d-тагатозы устно в течение 3 часов, или 75 г тагатозы устно в течение 30 минут, а затем 75 г глюкозы.

Результаты показали, что пероральное введение д-тагатозы само по себе не привело к изменениям уровня глюкозы и инсулина в крови у здоровых людей и больных сахарным диабетом 2 - го типа. Напротив, он подавлял увеличение глюкозы в крови, вызванное потреблением глюкозы диабетическими пациентами, но не оказал существенного воздействия на инсулиновую чувствительность диабетических пациентов 2 - го типа. Аналогичным образом, предоставление сахарного диабета 2 типа 75g сукроза, или 75g d-тагатозы 30 минут до принятия 75g сукроза, также может подавить рост сахара в крови, вызванный сукроза. Поэтому считается, что д-тагатоза оказывает дополнительное воздействие на лечение сахарного диабета 2 - го типа, что может быть вызвано тем, что д-тагатоза ослабляет всасывание сахарозы в желудке и кишечнике, эффективно предотвращая при этом скачки глюкозы в других сахарных продуктах и предотвращая повышение уровня глюкозы в крови.

2.2 улучшает кишечную флору и способствует росту полезных бактерий

D- тагатоза ферментируется микроорганизмами в желудочно-кишечном тракте человека, в основном производя уксусную кислоту, бутирную кислоту и гексаноидную кислоту, основным компонентом которых является бутирная кислота. Растительная кислота может способствовать росту полезных бактерий, таких как лактобацилли и является хорошим источником кишечных эпителиальных клеток. Он также оказывает определенное воздействие на ингибирование рака толстой кишки и кишечных патогенных бактерий. Laerke et al. (5) собрали и проанализировали фекалии 16 здоровых людей (10 г d-тагатозы давали три раза в день в течение 14 дней), и обнаружили, что концентрация молочных кислотных бактерий в стуле на 14 - й день после приема пищи была значительно выше, чем без приема пищи, в то время как концентрация колиформ бактерий в стуле на 14 - й день после приема пищи была уменьшена.

2.3 не легко сломать и использовать пероральные бактерии, и не вызывает кариеса

В 2002 году улх США подтвердило этоД-тагатозе (D-tagatose)Не разлагается пероральными бактериями и не вызывает кариеса. D- тагатозе также может эффективно устранить плохое дыхание и предотвратить такие заболевания, как гигивит.

3. Метод производства d-тагатозы

D- тагатоза встречается во многих продуктах питания, в основном в молочных продуктах, таких как стерилизованное сухое молоко, сыр и йогурт [6]. В настоящее время d-тагатоза производится изомеризацией галактозы с использованием биологических и химических методов.

3.1 биологический метод

Lzumori et al. [78] использовали Mycobacterium Организация < < смегматис > >и Arthrobacter globiformis, а также Muniruzzaman et al. [9] использовали Enterobacter applomerans для преобразования дорогого - гальактитол.в тагатозу, которая является методом использования galactitol для биосинтезирования d-тагатозы размера d, т.е. метод биосинтезирования galactitol. Кроме того, в промышленном производстве используется метод ферзиматического синтеза. Исследования показали, что фермент l-галактозы изомеров имеет каталитическую активность в процессе преобразования, преобразования l-галактозы в l-рибулозы. Поскольку l-галактозный изомер является относительно специфическим (специфическим для группы) ферментом, он может преобразовать альдозу в кетозу. Таким образом, катализируя l-тагатозу, он может также преобразовать другие алдозы (например, d-галактозу, дл-фруктозу и D-xylose) в соответствующую форму гексазы. Если лактоза пермиата используется в качестве сырья для ферментативной подготовки тагатозы, то технологический процесс:

Лактоза проникает в парадометрическую гравитацию

3.1.1 удаление белков, солей и высокомолекулярных веществ

Высокомолекулярные вещества, такие как белки, удаляются из лактозы, чтобы предотвратить бактериальное загрязнение последующих этапов процесса. Соли, например, препятствуют кристаллизации тагатозы на стадии кристаллизации и поэтому также должны быть удалены.

3.1.2 гидролиз

После удаления из лактозы веществ с высоким молекулярным весом, таких как белки, иммобилизуемый фермент лактозы используется для непрерывного гидролиза лактозы до глюкозы и галактозы. Гидролиз происходит при температуре от 40 до 60 градусов и pH от 4 до 6 градусов.

3.1.3 концентрация

Гидролизат лактозы концентрируется в растворе, содержащем от 2% до 20% галактозы и от 2% до 20% глюкозы, причем соотношение между ними составляет 1:1, а остальную часть составляют белки, жиры, соли и неперевариваемой лактозы.

3.1.4 ферментация

Лактоза гидролизируется, образуя смесь галактозы и глюкозы. После селективной ферментации дрожжевыми продуктами или бактериями глюкоза ферментируется до этанола, в то время как галактоза не ферментируется и вступает в следующий этап изомеризации, или галактоза отделяется, испаряется, концентрируется и кристаллизируется, чтобы получить чистый галактозный порошок.

3.1.5 изомеризация фермента

Брот ферментации центрифугируется или подвергается микрофильтрации для удаления микробных клеток и дистиллируется для удаления этанола с целью получения галактозного концентрата. L- тагатозу получают путем изомеризации с помощью l-галактозы альдегидных изомеров.

3.1.6 очистка воды

Смесь, получаемая путем изомеризации, отделяется хроматографией колонки обмена катионов, а готовый продукт-концентрацией и кристаллизацией.

3.2 химический метод

В работе Beadle et al. (10) использовался двухэтапный химический метод производства d-тагатозы из галактозы. Галактоза сначала изомеризируется в нерастворимый металлический гидроксид тагатозный комплекс под катализатором растворимой щелочной соли (например, Ca(OH)₂), а конечный продукт тагатозы получается путем нейтрализации комплекса кислотой.

3.2.1 изомеризация

Изомеризация — это формирование металлического гидроксида-тагатозного комплекса, нерастворимого промежуточного комплекса, который играет важную роль в химическом производстве тагатозы. Это объясняется тем, что: (1) формирование нерастворимого промежуточного комплекса способствует позитивному направлению; (2) галактоза нестабильна при щелочных условиях и подвержена побочным реакциям и реакциям разложения, а формирование сложного промежуточного вещества может препятствовать возникновению побочных реакций; (3) нерастворимые сложные промежуточные осадки и могут быть эффективно отделены от других побочных продуктов.

3.2.2 кислотная нейтрализация

Цель кислотной нейтрализации заключается в производстве нерастворимых металлических солей для отделения тагатозы от сложных металлических промежуточных веществ.

3.2.3 очистка воды

D- тагатоза отделяется от реакционной системы кристаллизацией, в то время как фильтрат все еще содержит тагатозу. Таким образом, фильтрат реагирует с помощью гидроксида щелочного металла, образуя комплекс гидроксида-тагатозы металла для извлечения тагатозы.

В настоящее время компания MarylиBiospherics запатентовала химический метод производства тагатозных изделий. Конечно, есть также некоторые проблемы с химическим производством d-тагатозы, такие как использование сильно щелочных гидроксидов металлов и высокий уровень pH, которые не способствуют пищевой промышленности.

4 д-тагатозы в биохимических процессах человека

4.1 пищеварение и абсорбция человека

D- тагатоза в основном переваривается и всасывается в кишечник, но в академическом сообществе все еще ведутся дебаты о точном количестве пищеварения и поглощения. Бар (4) используется L-rhamnose в качестве ссылки для изучения человеческого тела и#39;s поглощение d-тагатозы. Так как скорость пассивного рассеивания веществ через слизистую оболочку кишечника зависит от молекулярного веса и липофилитности, L-rhamnose является чуть меньшим молекулярным весом и чуть более липофилическим соединением, то d-тагатоза поглощается в кишечнике чуть больше, чем L-rhamnose (от 14% до 24%). Таким образом, бар оценивает, что кузова и#39;s поглощение d-тагатозы не будет превышать 20%.

В отличие от Bar' доклад генерального секретаряНизкое поглощение d-тагатозы, Норман и др. [11] обнаружили, что d-тагатоза всасывание у пациентов с илеостомами может достигать 80%. Дженкинс и др. (12) ранее обнаружили, что l-носовая абсорбция у пациентов с этой операцией была близка к 50%. Хотя илеостомия может дать лишь ограниченную оценку неполного пищеварения и поглощения моносахаридов, выводы этих исследований противоречат выводам Bar. Аналогичным образом, Buemann et al. (13) обнаружили в ходе двойного слепого перекрестного испытания, что только 1,5% из 30 г d-тагатозы, проглоченной перорально, выводилось в моче после того, как 8 человек проглотили только 30 г d-тагатозы и 30 г d-фруктозы.

4.2 биотрансформация человека

D- тагатоза может быть фосфорилирована и преобразована в 1- фосфод-тагатозу в организме человека. Раушель и др. Клиланд сообщил [14], что в соответствии с условиями СПС и K+ fructokinase говядины может катализировать фосфорилирование d-тагатозы для производства 1- фосфод-тагатозы. Поскольку fructokinase встречается только в печени и почках, 1- фосфод-тагатоза также в основном производится в печени и почках, и образуется меньше в слизистой оболочке кишечника и клетках островка. Buemann et al. [13] в ходе двухслепых испытаний на перекрестке обнаружили, что сыворотка неорганического фосфора была временно сокращена, что может быть непосредственно связано с образованием 1- фосфод-тагатозы.

1- фосфод-тагатоза может по-прежнему разбиваться алдолазой в печени для образования d-глицералдегида и дигидроксипропанона фосфата, что приводит к глюконеогенному преобразованию d-тагатозы в глюкозу. Рогстад (15.16) использовал клетки печени мышей и d-тагатозу в культуре in vitro для производства глюкозы, в которой глюконеогенная скорость 20 ммоль/л d-тагатозы в два раза превышала скорость 20 ммоль/л d-галактозы и в два раза-скорость фруктозы. "C-fructose и ¹ - d -tagatose образуют lC глюкозу через глюконеогенный путь, что указывает на то, что у них Один и тот же глюконеогенный путь.

Хотя глюконеогенный путь d-тагатозы еще не установлен, он, вероятно, метаболизируется через галактозно-фосфорную кислоту в печени млекопитающих. Например, изомеры катализируют преобразование 1- фосфод-тагатозы в 1- фосфогалактозу. Отслеживание изотопов показало, что увеличение объема фруктозы до уровня д-тагатозы препятствует преобразованию д-тагатозы в глюкозу, а увеличение объема д-тагатозы до уровня фруктозы не влияет на глюконеогенез фруктозы. Это может быть связано с тем, что структура d-тагатозы более подвержена глюконеогенезу, чем фруктозе.

5 приложений D-tagatose

5.1 применение в пище

В качестве людей#39; уровень жизни продолжает улучшаться, все больше и больше людей начинают уделять внимание своему здоровью и питаться низкокалорийными продуктами питания. D-tagatose, как низкокалорийный сахар, может дать полную игру его преимущества в продуктах питания. Марзур (17 лет) сообщил, что, помимо низкой энергии, d-тагатоза, как правило, не вызывает диарею во время пищеварения и абсорбции в организме человека, как это имеет место в случае с другими полигидроксидными заменителями сахара. В ходе 3- месячного эксперимента по кормлению мышей было установлено, что вес тела мышей, питавшихся 15% (вт/вт) сукроза, в два раза превышал вес мышей, питавшихся 15% (вт/вт) d-тагатозы. Поскольку d-тагатоза схожа с сахарозой по вкусу и физическим свойствам и имеет физические и химические свойства, такие как теплостойкость, кислотная устойчивость и щелочная устойчивость, она широко используется в качестве идеального подсластителя в пищевой промышленности. В основном используется в производстве шоколада, хлебобулочных изделий, мороженого, твердых и мягких конфет, жевательной резинки, безалкогольных напитков, приправ и других изделий.

5.1.1 применение в промышленности по производству напитков

В индустрии напитков основными добавками являются сахарин, кикламат, аспартам, ацесуласлава, стевия и сукралоза. Все это сильные подсластители, и иногда, учитывая вкус, их результатом является горький послевкусный, металлический вкус и астральный вкус. Однако тагатозе может эффективно уменьшить эти нежелательные факторы. D- тагатозе имеет синергетический эффект подслащивания, и только небольшое количество может значительно повысить сладость. Например, добавление d-тагатозы в низкокалорийные молочные напитки (шоколадные и йогуртные вкусы) может не только уменьшить нежелательные вкусы, но и сделать сладость продукта более стимулирующим, вкус более мягким и богатым; Добавление d-тагатозы в лимонные соки может сделать продукт более свежим и чистым; Это также может увеличить содержание растворимых твердых веществ в системе напитков.

Поэтому в 2001 году управление по контролю за продуктами питания и лекарствами США официально одобрило использование d-тагатозы в качестве подсластителя в пищевой промышленности и производстве напитков. В настоящее время он широко используется в США в качестве заменителя сукроуз в медицинских напитках, йогуртах, фруктовых соках и других продуктах.

5.1.2 применение в зерновых продуктах

Высокая температура плавления, теплостойкость, кислотная и щелочная устойчивость, а также низкая температура карамелизации тагатозы имеют важное значение при переработке зерновых. Это потому, что тагатоза имеет низкую вязкость и легко кристаллизоваться. Поэтому применение глазурь из тагатозы на поверхность зерновых не только повышает сладость продукта, но и продлевает срок его годности.

5.2 применение в медицине, косметике и других областях

В дополнение к своим превосходным свойствам в качестве подсластителя в пище и напитках, d-тагатоза может также использоваться в качестве начинающего в фармацевтической промышленности, а также в качестве юмоктанта и стабилизатора в косметике. В настоящее время в зубной пасте и полоскании для рта d-тагатоза используется главным образом в качестве смачивающего средства, за которым следует стабилизатор, но она также может эффективно улучшить вкус зубной пасты и полоскания для рта. В настоящее время многие зубные пасты используют d-сорбитол или глицерин, или их сочетание, в качестве смачивающего средства.

Однако сладость смеси d-сорбитола и глицерина в два раза меньше, чем сукроза, и эта сладость не так желательна при чистке зубов. Поэтому сахарин, высокоинтенсивный подсластитель, добавляется ко многим зубным пастам, чтобы сделать продукт на вкус так хорошо, как он должен. Тем не менее, это соединение, обеспечивая необходимую смачиваемость и сладость, также имеет металлический вкус, горький вкус послевкуса и сакчарин послевкуса. D- тагатоза, как и сукроза, в два раза слаще d-сорбитола, и ее добавление не только сохраняет сладость зубной пасты, но и предотвращает карие. Lu6 измеряя водную активность и содержание влаги в d-тагатозе и d-сорбитоле и сравнивая их смачиваемость, можно увидеть десорбционные кривые d-тагатозе и d-сорбитоле, когда d-тагатозе растворяется в воде выше 0,62, d-тагатозе и d-сорбитоле считаются одинаково смачиваемыми с точки зрения водной активности. Когда зубная паста добавляется с 20% до 25% (вт/вт) d-тагатозы, сладость не только достигает удовлетворительного уровня, но и сохраняет хорошую смачиваемость и стабильность.

В настоящее время, хотя механизм действия д-тагатозы как нового моносакварида в организме человека нуждается в дальнейшем изучении, его превосходные физические и химические функциональные свойства неоспоримы. Ожидается, что в ближайшие несколько лет Д-тагатозе (D-tagatose)станет самым продаваемым натуральным подсластителем на международном рынке и будет широко использоваться в пищевой, медицинской, косметической и других областях. Его рыночные перспективы весьма широки.

Ссылка:

[1] сан хён юн, пхиль ким, дек кун о. Свойства L- изомеров арабинозы из биоокаталыста escherichia colias для производства тагатозы [J]. World Journal Соединенные Штаты америкиMicrobiology& Биотехнология,2003, 19:47-51.

[2] доннер Томас, уилбер, США - Джон, островский - дебра. - привет. D-tagato- se: новая терапия 3. Дополнительная информация Для сахарного диабета, не зависящего от инсулина [J].Diabetics,1996,45(дополнение):125A.

[3] Hans Beyer,Wolfgang Watler,Tang Weicheng, Organic Chemistry Textbook [м], Beijing: Higher Education Press, 1989, 306-307.

[4] Bar A.D-tagatose: досье подготовлено компанией bioresco от ее имени  Д/д  Продукты питания и напитки   Амба, видебек, Дания   [J]. Нормативная токсикология и фармакология,1999,29(2):83-93.

[5] ларк Х.н., дженсен Б. б., х  Организация < < с.а. > >  Влияние на окружающую среду  D- тагатозы по бактериальному составу и ферментации capa- город фекальных образцов из человеческих добровольцев [J.J.Nutr] , 2000,130:1772-1779.

[6] Лу,Y. Юмористические формы тела Соединенные Штаты америки Д-тагатозе (D-tagatose) и D- сорбитол  [J]. In- international Journal Соединенные Штаты америкиCosmetic Science,2001,23(3):175-181.

[7] идзумори - к, цузаки K.Production (производство) Соединенные Штаты америки D-tagatose  Из российской федерации D гальактитол По запросу:  Микобактерия (mycobacterium)  smegmatis   [дж] джей фермент. Технол.,1988,66:225-227.

[8] идзумори К, мийоши. Привет - ти, токуда  С, и, и  Al.Production. Производство of  D тагатоза из дуцитола от артробактера globiformis [J].Appl. Microbiol,1984, 46:1055-1057.

[9] мунирузаман - с, токунага - эйч, идзумори K. изоляция of  En-terobacter agglomerans штамм 22le из почвы, мощный D-ta- гатозе  Дизайн и дизайн  Из российской федерации   galactitol   [дж] джей фермент. Bioeng, 1994,78:145-148.

[10] бидл Джей ар, сондерс Джей пи, ваджада Ти джей процесс для Manu-facтьютинг тагатозе [P]. World Patent.12263,1992.

[11] нормен - я, лэрк Х.н., лангкильд Первая половина дня,et al.Small Бо-всасывание d-тагатозы в кишечник и связанное с этим воздействие на автомобиль-обезвоживание     3. Возможность пищеварения      [J].Am.J.Clin.Nutr. ,2001,73: 105 — 110.

[12] дженкинс Эй пи, мензис Ай-эс, нукаджам В.с., этал Воздействие на окружающую среду При всасывании L-rhamnose,D-xylo- se и 3-0- метил-d-глюозы у субъектов с илеостомиями [J]. Scand.J.Gastroenterol,1994, 29:820-825.

[13] буэман  B, тубро  - с, холст.  J,et и  Al.D-Tagatose,a  Ste-реоизомер d-фруктозы, повышенное содержание сотрясения мочевой кислоты в крови [м] метаболизм,1999.

[14] раушель  Фк «клиланд»  В.в. говядина  - печень.  Fructokinase: чистота и кинетические свойства [J]. Биохимия,1977, 16:2169--2175.

[15] Rognstad R.Gluconeogenesis from D-tagatose by изолированные крысы and  - хомяк. - печень. Клетки [J]. Февраль 2009 года - нет, нет. ,1975,52:292-294.

[16] Rognstad R.Pathway of gluconeogenesis from tagatose in rat hepatocytes    [J].Arch.Biochem.Biophys. ,1982,218: 488 — 491.

[17] Marzur A.W.Functional sugar заменители с пониженным содержанием ca- lories [P]. EP 341062,1989.