Какие виды применения подсластителя D тагатозы в пищевом поле?

D- тагатоза является редким сахаром, который является новым типом функционального подсластника, открытый в последние годы. Он обладает такими функциями, как низкое содержание калорий, снижение сахара в крови, регулирование кишечной флоры и сопротивляемость кариеса [1]. В 2001 году управление по контролю за продуктами питания и лекарствами США признало его безопасным [2], а в 2014 году оно было одобрено в качестве пищевого компонента национальной комиссией по здравоохранению и планированию семьи people#39; китайская республика [3]. D- тагатозе сладость, похожая на sucrose, со сладостью 92% sucrose, в основном без неприятных запахов или послевкусов, и производит только 1/3 калорий sucrose, с энергетической ценностью 1. 5 ккал/г. Кроме того, d-тагатоза подвержена реакции майяра и может карамелизоваться при более низких температурах, поэтому имеет широкие перспективы применения в молочных продуктах, напитках, зерновых, конфетах, сушеных фруктах и других пищевых продуктах.

1 структура д-тагатозе

D- тагатоза является редким природным гексозом, изомером d-галактозы и диастереоизомером d-фруктозы на позиции C-4. Его химическая структура показана на рис. 1.

2 производство d-тагатозы

Чистый натуральный d-тагатозе не так-то просто найти и его можно найти только в жвачке, скрытой деревьями [4]. В настоящее время d-тагатоза в основном производится путем химического синтеза и биосинтеза.

2.1 химический синтез

Метод химического синтеза использует растворимый щелочный металл или щелочную земную металлическую соль в качестве катализатора для катализации изомеризации d-галактозы и гидроксида металла в щелочных условиях, образуя гидроксид металла и d-тагатозный сложный осадочный слой. Затем осадки нейтрализуются кислотой, чтобы отделить и осадки, чтобы получить окончательный результатПродукт d-тагатозы[5]. Сообщалось, что "сперикс корпорейшн" в соединенных штатах, "арла фудс" в дании и "нутрилад" в бельгии уже применяют химический синтез d-тагатозы в промышленном производстве.

По сравнению с зарубежными странами, метод химического синтеза d-тагатозы в китае все еще находится в стадии изучения процесса индустриализации. Исследователи стремятся улучшить технологические условия для повышения урожайности и чистоты д-тагатозы [6-8]. В настоящее время, хотя химический синтез может обеспечить промышленное производство, он имеет определенные недостатки, такие, как многие побочные продукты и серьезное загрязнение окружающей среды. Поэтому для дальнейшего развития химического синтеза необходимо внести дальнейшие усовершенствования в этот процесс.

2.2 биосинтетический метод

Метод биосинтеза предусматривает использование биологических ферментов или ферментосодержащих клеток в качестве катализаторов для ускорения синтеза д-тагатозы из субstrates. По сравнению с химическим методом синтеза, он имеет преимущества мягких условий, высокой урожайности, и меньше побочных продуктов. В настоящее время d-тагатоза может быть получена путем каталитического окисления гальактитола путем дегидрогеназы или путем каталитического воздействия изомеризации d-галактозы с помощью l-арабинозного изомера для получения d-тагатозы.

2.2.1 производство d-тагатозы из гальактитола

Производство d-тагатозы из гальактитола является одним из первых изученных биосинтетических методов. В 1984 году Izumori K И др.[9] впервые использовали штаммы Bacillus subtilis и Bacillus globigii для окисления гальактитола в тагатозе. MuniruzzamА вот и нет.С. SИ др.[10] обнаружили, что штамм энтеробактерной плащи, изолированный от почвы, может окисление гальактитола до д-тагатозы. Результаты показали, что коэффициент преобразования составил 92%, когда концентрация - гальактитол.была 2%, и снизился до 86%, когда концентрация 5%. Кроме того, было установлено, что иммобилизованные ферменты по-прежнему сохраняют высокую каталитическую активность. Jagtap С. SС. SВ то же время- эл. - привет.[11] обнаружили, что галактитол дегидрогеназа из Rhizobium pei anthii может также использоваться в качестве субстрата для производства d-тагатозы. Было установлено, что эта галактитоловая дегидрогеназа имеет более высокую удельную активность, чем другие сообщенные галактитоловые дегидрогеназы. Однако из-за высокой цены galactitol, этот метод не подходит для промышленного производства и имеет небольшую ценность для коммерческого применения.

2.2.2 производство d-тагатозы из d-галактозы

По сравнению с более дорогим методом гальактитолового окисления для производства d-тагатозы, метод использования l-арабинозного изомера для катализации d-галактозы для производства d-тагатозы, впервые описанный читам п с и др. в 1993 году [12], имеет больше перспектив для индустриализации. Lim B C В то же время- эл. - привет.[13] использовали изомеры Bacillus l-arabinose для катализации реакции d-галактозы на d-тагатозу. Результаты показали, что максимальная доходность составила 11. 5 г /(л · ч), что в 1,5 раза превышает максимальную урожайность при отсутствии борной кислоты. Liang С. О.В то же время- эл. - привет.[14] использовали альгинат кальция для иммобилизации L- арабинозного изомера из термофила для производства d-тагатозы в упакованном биореакторе с максимальной мощностью 10 г /(л · ч).

Хотя d-галактоза относительно недорога по сравнению с ценой на гальактитол, ее себестоимость по-прежнему относительно высока для метода биосинтеза, и исследователи провели соответствующие исследования по этому вопросу. Одним из решений является обездвиживание ферментосодержащих клеток. Hong уH И др.[15] использовали альгинат натрия для иммобилизации рекомбинантных клеток EscherichiA/данные отсутствуют.coli для производства d-тагатозы, получая d-тагатозу с чистотой > 99%. Однако использование EscherichiA/данные отсутствуют.coli в качестве штамма для производства d-тагатозы сопряжено с определенными рисками в плане безопасности. Xu Z et - эл. - привет.[16] использовали штамм Lactobacillus 3. ФерментумCGMCC2921пищевого класса для производства иммобилизации клеток для производства d- тагатозы путем интродукции альгината натрия и перекрестного соединения глутаральдегида. При условии добавления борной кислоты скорость преобразования д-галактозы в д-тагатозу может достигать 60%, а урожайность может достигать 11. 1 г /(л · ч). Метод иммобилированного катализа клеток не требует извлечения L- ai фермента, и биотраптация d-тагатозы может быть завершена в vivo, что исключает процесс очистки фермента и упрощает производственный процесс, тем самым снижая производственные издержки.

Биосинтезный метод — это зеленый процесс, который отвечает современным международным требованиям по охране окружающей среды и является основным направлением развития будущего промышленного производства d-тагатозы. Однако из-за низкого коэффициента конверсии d-тагатозы и высокой стоимости производства добиться промышленного производства трудно. Таким образом, исследовательские точки биосинтеза должны найти l-арабинозный изомер, который может эффективно производить d-тагатозу, оптимизировать производственный процесс, повысить урожайность d-тагатозы и снизить затраты.

3. Применение d-тагатозы в пище

D- тагатозе имеет широкие перспективы применения в пищевой промышленности в качестве функционального подсластителя, в основном используется в медицинских напитков, молочных продуктов, конфет, зерновых и т.д.

3.1. Применение в напитках для здоровья

В индустрии напитков d-тагатоза используется главным образом для устранения металлических, послевкусовых, астрагентных и других неприятных послевкусов сильных подсластителей, таких как cyclamate, aspartame, acesulfame и stevia, а также для улучшения [17]. В 2003 году PepsiCo начал добавлять к карбонированным напичкам комбинированный подсластитель, содержащий d-тагатозу, для получения нулевых и низкокалорийных здоровых напитков, которые на вкус как полноценные напитки [18, 19]. В 2009 году ирландская компания концентрированной переработки получила низкокалорийный чай, кофе, фруктовый сок и другие напитки, добавив D-1. Тагатозе[20, 21]. В 2012 году, южная корея'. Кроме того, компания «s CJ CheilJedang» получила низкокалорийные кофейные напитки, добавив Д-тагатозе (D-tagatose)[22].

3.2 применение в молочных продуктах

В качестве низкокалорийного подсластителя d-тагатоза может значительно улучшить текстуру молочных продуктов с небольшим количеством добавления. Таким образом, d-тагатоза добавляется в молочные продукты, такие как стерилизованное сухое молоко, сыр и йогурт [23]. С углублении исследований свойств d-тагатозе его применение было распространено на большее количество молочных продуктов. Например, добавление d-тагатозы в шоколадные молочные продукты может дать богатый и мягкий вкус тоффи. D- тагатозе также может быть использован в йогурте. В дополнение к обеспечению сладости, он может увеличить количество живых бактерий в йогурте, улучшить питательную ценность йогурта, и дать ему более богатый и мягкий вкус [24].

3.3 применение в зерновой продукции

D- тагатоза легко карамелизован при низких температурах, что делает его легче производить идеальный цвет и более богатый вкус, чем sucrose, и может быть использован в хлебопекарных изделий. Исследования показали, что d-тагатоза может подвергаться майардной реакции с аминокислотами для производства летучих ароматических веществ, таких как 2- ацетилфурон, 2- этилпиразин и 2- ацетилтиазол, которые имеют более высокий аромат, чем те, которые производятся путем сокращения сахара, таких как глюкоза и галактоза [25]. Однако при добавлении d-тагатозы внимание следует также уделять температуре выпечки. Более низкая температура способствует повышению вкуса, в то время как высокая температура и длительное время обработки приводят к темному цвету и горькому послевкусу [26].

Кроме того, потому чтоD- тагатоза имеет низкую вязкостьИ легко кристаллизуется, он также может быть использован в глазури. D- тагатоза может применяться на поверхности зерновых отдельно или в сочетании с полигидрическими соединениями, такими как мальтитол, чтобы повысить сладость продукта [27].

3.4 применение в кондитерских изделиях

D- тагатоза может быть использована в качестве единственного подсластника в шоколаде, и процесс не требует серьезных изменений. Вязкость и теплопоглощающие свойства шоколада аналогичны свойствам сахароза. В 2003 году-Новая Зеландия#39;s MadA/данные отсутствуют.Sports Nutrition - продукты питанияCompany была первой, кто разработал шоколадные продукты, содержащие d-тагатозу во вкусах, таких как молоко, темный шоколад и белый шоколад. Затем были разработаны различные новые шоколадные продукты, содержащие д-тагатозу, такие как сушеные фрукты с шоколадным покрытием, сушеные фруктовые батончики и пасхальные яйца [28].

3.5 применение в сушеных фруктах с низким содержанием сахара

Низкосахарный консервированный плод-это консервированный плод с содержанием сахара менее 50%. По сравнению с высокосахарными консервированными фруктами с содержанием сахара от 65% до 75%, это больше соответствует "трем низким" санитарным требованиям "низкий сахар, низкая соль и низкий жир". Поскольку d-тагатоза имеет характеристики очень низкого содержания калорий и высокой сладости, она может быть использована в качестве подсластителя при производстве низкосахарных консервированных фруктов. Как правило, d- тагатоза не добавляется к консервированным фруктам в качестве отдельного подсластителя, а используется в сочетании с другими подсластителями для подготовки консервированных фруктов с низким содержанием сахара. Например, добавление 0,02% тагатозы в сахарный раствор для приготовления низкосахарной зимней дыни и арбуза может повысить сладость продукта [29, 30].

4. Выводы и перспективы

D- тагатоза является редким моносахаридом, физические и химические свойства и физиологические функции которого доказаны. Он используется в качестве пищевой добавки в производстве продовольствия во многих странах. В качестве нового многофункционального наполнителя Д-тагатозе (D-tagatose)имеет широкие рыночные перспективы. Однако из-за ограниченности сырья и производственного процесса для д-тагатозы производство дешевого, высококачественного д-тагатозы находится на очень низком уровне, намного ниже спроса. Таким образом, совершенствование производственного процесса и производство дешевой и высококачественной продукции d-тагатозы станет будущим направлением развития d-тагатозы в пищевой промышленности.

Ссылка:

[1] LevВ случае необходимостиG V. - тагатозе, Новый подсластитель GRAS и продукт для здоровья [J]. Журнал лекарственных средств, 2002, 5(1) : 23-36.

[2] Kim S B,В чем дело?Y M,Park S W, et - эл. - привет. Изомеры арабинозы Выраженные в процентах   Из российской федерации   - коринебактерия   Род с/г    и    1. Тагатозе Метод изготовления с его использованием [P].  США :8802393, 2014- 08-12.

[3] национальная комиссия по вопросам здравоохранения и планирования семьи#39; китайская республика. Объявление об утверждении шести новых видов продовольственного сырья, таких, как тагатозе [J]. Пищевые добавки китая, 2014 (5): 202-204.

[4] зехнер 1. О - р.  Д-тагатозе (D-tagatose) По состоянию на 31 декабря a  Низкое содержание калорий Углеводы (углеводы) Подсластитель и - что такое? Агент [п].   США: 4786722, 1998-11-22.

[5] «ороскар а р», Кулкарни о м, дом д, И др. 1. Тагатозе Производство с использованием имитированного разделения подвижного слоя [P]. США: 8802843, 2014-08-12.

[6] хуан вэнься, цзян бо, му ванменг и др. Исследования по химическому синтезу д-тагатозы [J]. Наука и технологии пищевой промышленности, 2008, 29(1): 247 — 248, 274.

[7] ку сяин, ю гопин, сюй юн. Исследования по синтезу d-тагатозы методом алюминиевого калия [J]. Наука и техника о продовольствии, 2010, 35(4): 93 — 95.

[8] син-фу шунь, вэнь-ли цзин, ли ю и др. Исследование по вопросу о производстве тагатозы путем химической изомеризации [J]. Пищевые добавки китая, 2013(S1): 89-92.

[9] идзумори к, Миёши ти, 1. Токуда С, и др.  Производство D- тагатозы Из российской федерации Дульцитол (дульцитол)  По запросу: Артробактер (arrobacter)  Globiformis [J].  Применение на практике и По окружающей среде  - микробиология, 1984 год, 46: 1055-1057.

[10] Muniruzzaman S,Tokunaga H,Izumori  К, и, и др. 1. Изоляция Соединенные Штаты америки Энтеробактер (энтеробактер) - агломеранцы 1. Поезд s  221 e Из почвы, a  С большой силой Д-тагатозе (D-tagatose) Дизайн и дизайн Из российской федерации Galactitol [J].Journal Соединенные Штаты америкиBioscience иBioengineering, 1994, 78(2) : 145-148.

[11] джагтап S  С, сингх, - р,  Кан (Китай) Y  C, C,  et  al.    1. Клонирование И определение характеристик  Соединенные Штаты америки   a    galactitol    2- дегидрогеназа  Из Rhizobium legumenosarum и его применение в производстве d-тагатозы [J].  1. Фермент и На микробной основе Технологии, 2014, 58-59:44.

[12] читам  P. P.  S    - джей,   - вуттон?  A/данные отсутствуют.   - н.    1. Биопреобразование  Из d-галактозы В Том числе: D-tagatose [J].  1. Фермент и Микробные технологии, 1993, 15(2) : 105 — 108.

[13] Lim B C, Ким х джей, О, боже мой! - ди кей.  - высокий уровень Производство d- тагатозы добавкой борной кислоты [J]. Прогресс в области биотехнологии, 2007 год, 23(4) :824-828.

[14] лян - м, чэнь М, лю, X X X X - Y,  et   al.   1. Биопреобразование От д-галактозы до д-тагатозы: Непрерывные операции (продолжение) Реакция в упаковке an  В неподвижном состоянии  1. Термостабильность Г-н арабинозе  Изомеры и    В целях повышения эффективности    Очистка от загрязнения    По запросу:    На выборочной основе    Разложение микробов [J].  Применение на практике 1. Микробиология  * * * *  Биотехнология, 2012, 93(4) : 1469 — 1474.

[15] хонг и - г,  В чем дело? D. Д. Ч, ч, ч. Lee  S  - джей, et  al.    Производство и продажа Из д-тагатозе   По адресу:   - высокий уровень    Температура с использованием иммобилированной эшерихии Клетки коли, выражающие l-арабинозный изомер из термотоги неаполитана [J]. Биотехнология - письма, 2007, 29(4) : 569-574.

[16] сюй зи, ли с, фу ф г, et al.   Производство и продажа Д-тагатозе, A функциональная функция.   - подсластитель,    Использование природных ресурсов    Альгинат (альгинат)    Иммобилизованный лактобациллу fermentum  CGMCC2921   Клетки [J].   Прикладная биохимическая биотехнология, 2012, 166(4) : 961-973.

[17] андерсен  - г,  В чем дело?  M   - я.   Синергизм в работе  Комбинация из двух частей  Соединенные Штаты америки Подсластители, включая D-tagatose[P].  США :6432464, 2002 — 08 — 13.

[18] ли т, Бывшая югославская республика македония - г,  В колокол звонят. Z, et, al.    - использование Соединенные Штаты америки - эритритол И д-тагатозе in  Питание по системе - либо  - снижение калорий 3. Напитки  и Продукты питания [п]. США :8227006, 2012-07-24.

[19] ли т, Бывшая югославская республика македония - г,  В колокол звонят. Z, et, al.    - использование Соединенные Штаты америки - эритритол и D-tagatose  Inzero-или  Низкое содержание калорий  Напитки [P].   США: 8221815, 2012-07-17.

[20] F Talebi, M A A A Garcia, T. Li, et al. Низкокалорийные напитки, содержащие rebaudioside A, эритритол или тагатозу и кислотные вещества [P]. Китай: 101662954, 2010-03-03.

[21] т. ли. Напитки подслащены rebaudioside A, эритритолом и D-tagatose [P]. Китай: 101662944, 2010-03-03.

[22] Li Yingmei, Jiang Mingyu, Kim Youngjae и др. Состав смеси кофе с низким содержанием калорий, подготовленный с использованием D-tagatose [P]. Китай: 102595919A, 2012-07-18.

[23] Лу - Y.  Юмористические формы тела Соединенные Штаты америки D-tagatose  и D- сорбитол [J]. < < международный журнал > > of  - косметические средства  Наука, 2001, 23 (3) : 175 — 181.

[24] лян чжен, Lv Hongxian, Wang Ruiming и др. Применение нового подсластителя d-тагатозы в замороженном йогурте [J]. Пищевые добавки китая, 2014(5): 143-147.

[25] чо I H, Ли с р, чжун н р, et al.  Сравнение волатильности майяра  Реакция на них   Товары для дома   Из российской федерации   tagatose    и   Другие уменьшающие сахар с Организация < < амино > > Кислоты [J].   Food  Наука и техника И биотехнология, 2010 год, 19(2) : 431-438.

[26] чжан X. новые тенденции в ингредиентах для выпечки [J]. Китайские и зарубежные продукты питания, 2005(8): 36-38.

[27] вою - д, Калаган дж. - я.  Рте (RTE) 1. Зерновые культуры and  Другие виды деятельности Продукты, прессованные D-tagatose[P]. США :6475540, 2002-11-05.

[28] лян мин. Исследование на l-арабинозе изомера (тамай) из термоанаэробактера mathranii и его преобразования D-tagatose [D]. Цзинань: шаньдунский университет, 2012.

[29] чжан липан. Технология переработки низкосахарных зимних дынь с консервированными фруктами [J]. Журнал переработки сельскохозяйственной продукции, 2006(11): 64-66.

[30] чжан липан. Технология переработки низкосахарных зимних дынь с консервированными фруктами [J]. Современная пищевая наука и техника, 2007, 23(1): 65 — 67.