Что такое использование порошка тагатозы в пищевом поле?

Тагатоза (см- да. рис. 1) — энантиомер фруктозыНа C-4 хиральный атом углерода с молекулярным весом 180∙16u и кас 87- 81-0. Это хороший низкокалорийный пищевой подсластитель и наполнитель, и имеет различные физиологические эффекты, такие как ингибирующая гипергликемия, улучшение кишечной флоры, и не кариогенный. В 2001 году управление сельского хозяйства США утвердило тагатозу в качестве гра.

1 свойства и функции тагатозе

Чистый тагатоза — белое, без запаха, некристаллическое веществоС температурой плавления 134°C и температурой перехода стекла 15°C. Он обладает высокой растворимостью в воде и при растворении в воде приводит к повышению температуры кипения и снижению температуры замерзания. Однако он не поглощает тепло, поэтому не производит охлаждающего эффекта. Тагатоза гигроскопическая и имеет хорошую устойчивость в кислотных условиях. Он может стабильно существовать в диапазоне pH 3-7. Он подвержен майяру браунингу и может карамелизироваться при более низких температурах [1].

Тагатоза на 92% сладкая, как сукроуз и является хорошим наполнителем- да. Его сладость профиль похож на sucrose и не имеет никаких неприятных вневкусов или послевкусов. Относительно говоря, сладость тагатозы стимулирует быстрее, чем сукроза, и похожа на фруктозу. Кроме того, тагатоза обладает хорошим синергетическим эффектом с сильными подсластителями, в Том числе цикамом, сахарином, аспартамом, ацесульсламой, стевией, неотамом и сукралозой [2].

В настоящее времяТагатоза, поглощенная телом, не полностью поглощается тонким кишечником- да. Тагатоза, поглощенная тонким кишечником, метаболизируется через печень гликолитическим путем. Непоглощенная тагатоза попадает непосредственно в толстую кишку, где почти полностью ферментируется микробной флорой. Короткоцепные жирные кислоты, образующиеся в результате этой ферментации, почти полностью реабсорбируются и метаболизируются организмом. Основываясь на многих соответствующих исследованиях, FDA США подтвердило, что тагатозе может быть обозначено энергетической ценностью 6280∙2J/g на этикетках питания [1].

Тагатозе широко встречается в природе, и присутствует в некоторых продуктах питания (например, стерилизованное молоко, ухт молоко, сухое молоко, горячее какао, различные сыры, некоторые виды йогурта, детское питание), а также в некоторых растениях и лекарствах [3].

У тагатозы низкая скорость поглощенияВ организме и не вызывает значительных изменений в уровнях глюкозы в крови, что делает его подходящим для людей с диабетом. Исследования показали, что тагатоза не вызывает значительных изменений в уровнях содержания глюкозы и инсулина в крови у здоровых субъектов и больных сахарным диабетом 2 - го типа и может существенно замедлить рост глюкозы в крови, вызываемый потреблением глюкозы у больных сахарным диабетом [4], но не оказывает существенного влияния на чувствительность инсулина. В патентах также сообщается, что тагатоза может смягчить и улучшить симптомы диабета и препятствовать возникновению различных осложнений [5]. Механизм, с помощью которого тагатоза подавляет повышенный уровень глюкозы в крови, может быть таким, что, помимо низкой скорости поглощения, тагатоза также препятствует поглощению глюкозы в тонком кишечнике.

- только20% тагатозы, поглощенной теломПоглощается тонким кишечником. Подавляющее большинство тагатозы попадает непосредственно в толстую кишки, где селективно ферментируется микробной флорой, способствуя росту полезных бактерий и препятствуя росту вредных бактерий, что оказывает значительное влияние на улучшение кишечной флоры и является хорошим пребиотическим [6]. В то же время ферментация тагатозы также производит большое количество полезных короткоцепных жирных кислот (SCFA). В частности, бутирическая кислота является хорошим источником энергии для эпителиальных клеток толстой кишки и, как считается, оказывает хорошее воздействие на ингибирование рака толстой кишки, ингибирующие кишечные патогенные бактерии (такие как Escherichia coli и т.д.) и содействие росту полезных бактерий, таких как молочных кислотных бактерий. Некоторые исследования показали, что минимальная доза тагатозы, имеющая значительный пребиотический эффект, составляет 7,5 г/д.

Исследования показали, чтоТагатоза не снижает рн зубной доскиИ не вызывает кариеса [1]. Он эффективен в подавлении зубной доски и устранении плохого дыхания, поэтому он широко используется в оральных продуктов, чтобы подавить кариес зубов, гигивит и других стоматологических заболеваний, устранить плохое дыхание и чистые зубы. 2 декабря 2002 года FDA США опубликовало заявление, подтверждающее, что тагатоза не ферментируется пероральными бактериями и не вызывает кариеса, основываясь на результатах многих научных исследований.

Другие исследования показали этоТагатоза может соответствующим образом и постоянно уменьшать вес телаУ здоровых субъектов и больных сахарным диабетом 2 типа [1]. Согласно патентным отчетам, тагатоза также очень полезна для укрепления здоровья крови [7] и может способствовать повышению вероятности беременности у крыс и укреплению здоровья матери и эмбриона [8]. Кроме того, тагатоза может также повысить чувствительность клеток к токсинам и значительно подавить токсическое воздействие кокаина, нитрофурантоина и т.д. на клетки печени [9].

Многочисленные тесты на безопасность и токсикологию показали, что тагатоза безопасна и нетоксична. 11 апреля 2001 года управление сельского хозяйства США утвердило тагатозу в качестве гра для использования в пищевой промышленности. Позднее, Австралия иНовая Зеландия также одобрила использование тагатозы в продуктах питания- да. Тем не менее, чрезмерное потребление тагатозы может по-прежнему вызывать мягкий желудочно-кишечный дискомфорт, такие как плоскостность и диарея, которые могут быть в основном из-за тела 's-нарушение всасывания тагатозы. В июне 2001 года объединенный комитет экспертов фао/воз по пищевым добавкам (окэср) утвердил тагатозу в качестве пищевой добавки с ДСП 0-80 мг/кг · д [1].

2 технология производства тагатозы

Тагатоза, как правило, производится из галактозыЧерез химическую или ферментативную изомеризацию. Галоктозу можно получить путем гидролиза лактозы. Некоторые исследования также использовали гальактитол в качестве сырья и окисляли его биологически для производства тагатозы. Однако гальактитол является относительно дорогим и в настоящее время не подходит для промышленного производства.

2.1 химический синтез тагатозы

Химический синтез тагатозы использует галактозу в качестве сырья и в основном состоит из двух этапов: изомеризации и кислотной нейтрализации [10]. Во-первых, растворимая щелочно-металлическая соль или щелочно-земная металлическая соль используется в качестве катализатора для изомеризации галактозы с помощью гидроксида металла с целью формирования промежуточного осадительного слоя комплекса гидроксида-тагатозы металла. Затем промежуточный комплекс нейтрализуется кислотой вПолучить конечный продукт тагатозе- да. Галактозу получают путем гидролиза лактозы.

Изомеризация галактозы является ключевым этапом в химическом синтезе тагатозы. По финансовым соображениям гидроксидным реагентом металла является предпочтительно Ca (OH) 2 или смесь Ca (OH) 2 и NaOH. Как правило, она добавляется в качестве водорастворимой навозной жижи, образующейся в результате смешивания Ca(OH)2 с водой, или в качестве продукта гидратации после добавления лайма (CaO), смешиваемой с водой. Катализатор щелочной металлической соли (или щелочной земной металлической соли), как правило, CaCl2, и количество используется от 1% до 5% молярного количества галоктозы. Реакция изомеризации должна осуществляться в щелочных и низкотемпературных условиях, контролируемых в диапазоне pH > 10 и -15-40 градусов.

Цель кислотной нейтрализации состоит в формировании нерастворимых металлических солей иОсвободите тагатозу из сложного промежуточного продукта- да. Остальные ионы удаляются с помощью ионно-обменной смолы. H2SO4, H3PO4 или HCl могут быть использованы для кислотной нейтрализации, при этом CO2 является лучшим. Ход кислотной нейтрализации контролируется в соответствии с pH системы реакции. При pH < 7 реакция нейтрализации завершается.

Во время добавления кислоты температура реакционной системы должна контролироваться ниже 25 градусов во избежание побочных побочных реакций. Наконец, тагатоза кристаллизируется из раствора реакции и фильтруется.

Например, добавьте 10 гравитационных кг лактозы и 40 л деионизированной воды в реакционный сосуд 230л из нержавеющей стали, перемешивайте хорошо и повышайте температуру до 50 гравитаций. Добавить лактозу и гидролиз в течение 6 часов до завершения гидролиза, чтобы получить гидролиз лактозы, содержащий 45% глюкозы, 45% галактозы и 10% лактозы. После охлаждения гидролизата лактозы до 25 градусов последовательно добавить 154 г CaCl2 и Ca (OH)2 водный раствор (2,0 кг Ca (OH)2 плюс 2,5 л воды). Затем добавьте соответствующее количество 10% NaOH раствора для регулировки pH до 12,5. После реакции в течение 3 часов смесь реакции становится толстой и начинает образовывать осадки. Осадитель фильтруется и центрифугируется для получения пастового фильтрующего торта. 25 л воды смешивается с фильтрующим тортом, чтобы сформировать подвеску. Затем было введено соответствующее количество CO2 для нейтрализации раствора до окончательного pH 6,5. В процессе нейтрализации растворился фильтрующий торт, а также образовались конечный продукт тагатоза и осадитель CaCO3. Раствор реакции был очищен путем центрифугации, деионизации иКристаллизация для получения тагатозы- да. Анализ HPLC показал, что выход тагатозы может достичь 47,6%.

2.2 синтез фермента тагатозы

Исследования показали, чтоL- арабиноз изомеры(AraA, EC 5∙3∙1∙4) обладает каталитической активностью для изомеризации l-арабинозы и d-галактозы с аналогичными трехмерными конформациями и может изомеризировать l-рибулозу и d-тагатозу, соответственно [11,12].

Lactobacillus fermentum, Lactobacillus pentosus, Lactobacillus mannitopous, Lactobacillus buchneri, Lactobacillus brevis, Lactobacillus pentoaceticus, Lactobacillus lycopersici и другие виды Lactobacillus, Aerobacter aerogenes, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus subtilis, Candida utilis, (Aerobacter aerogenes), medical Кольцеобразные стержневые бактерии (Bacillus amyloliq uefaciens), Bacillus subtilis, Candida utilis, Clostridium acetobutylic um), (Escherichia) Коли, ВПВ inia cativosa,(Mycobacterium),(Salmonella typhimurium),(Pediococcus, Педиококк пентасальный), (rthrobacter), могут быть ферментированы для получения AraA. Использование программного обеспеченияL- арабиноза как источник углеродаИ фермент при pH 5,5-7,0 и 30-40 грац, фермент l-арабиноз изомеров может быть получен.

В зависимости от источника AraA оптимальные условия изомеризации варьируются. Изомеризация обычно осуществляется при температуре 20-80 °C и pH 4.0-9.0, предпочтительно при температуре 50-70 °C и pH 5,5-7.0. Некоторые штаммы мутантов могут также производить l-арабинозу изомеров, которые могут изомеризироваться при температурах до 100 градусов. Исследование показало, что ген кодирования AraA из термотоги neapolitana может быть клонирован, рекомбинирован и выражен в Escherichia coli для получения рекомбината AraA с очень высокой термоустойчивостью [13].

Концентрация d-галактозы значительно влияет на скорость и скорость преобразования реакции изомеризации. Когда концентрация сырья d-галактозы высока, микаэлизский констант км процесса ферментативной реакции для преобразования d-галактозы в тагатозу, как правило, высок, поэтому выход тагатозы также высок. Если концентрация сырья d-галактозы низкая, то выход тагатозы зависит от штамма производимого фермента.

На рис. 2 показан технологический процесс подготовки тагатозы из лактозы пермиата (получаемый путем ультра-фильтрации сырных сыров или корови)#39;s молоко, содержащее от 2% до 6% лактозы, от 0,2% до 0,4% белка, от 0,2% до 0,6% соли и остатков жира [14]. Лактоза пермиата удаляется посредством ультра фильтрации (1) для удаления белков, а затем проходит через резервуар хранения (2), где она опресняется и концентрируется обратным осмосом (3). Концентрированная жидкость отделяется микрофильтрацией (4) для удаления веществ с высоким молекулярным весом (бактерии, т.е. нерастворимые белки), а затем гидролизируется иммобилизуемой лактозой (5) в смесь глюкозы и галактозы (глюкоза: галактоза составляет около 1:1). Лактозный гидролиз ферментируется в полунепрерывном процессе (6), где глюкоза ферментируется дрожжами или бактериями для производства этанола, который восстанавливается вакуумным насосом (15), а затем дистиллируется (16). В качестве альтернативы жидкость может быть центрифугирована (7) для получения жидкости, свободной от целлюлозы, а этанол может быть рекуперирован путем дистилляции (16), в то время как микробные клетки возвращаются ферментору (6).

Этанол, рекуперированный путем дистилляции, закачивается в резервуар для хранения (7) в качестве побочного продукта. Неферментированная галактоза изомеризируется (8) для получения смеси галактозы и тагатозы. В настоящее времяТагатозная сырая жидкостьЗатем отделяется путем его прохождения через колонку обмена катионов (9) и селективного выделения деионизированной водой (10). Неизомеризированный галактоз возвращается в колонку 8 изомеризации для следующего раунда изомеризации. Тагатозная сырая жидкость концентрируется путем испарения (11), кристаллизации (12), фильтрации, высушивания, а затем получается готовый продукт. В процессе кристаллизации для облегчения кристаллизации вводится соответствующее количество этанола и тагатозных семенных кристаллов. Этанол фильтруется и извлекается, а затем возвращается в кристаллизационную цистерну (12) для рециркуляции.

2.3 биопреобразование гальактитола в тагатозу

Исследования показали, что бактерии уксусной кислоты могут биопреобразовать гальактитол в тагатозу [15]. Исследования показали, что ацетабактер sp∙ производит тагатозу при низкой мощности всего 3-35 мг/л, в то время как Gluconobacter sp∙ oxidizes galactitol-tagatose при высокой мощности 100-160 мг/л. Среди них глуконобактер MIM 1000/9 имеет самую высокую урожайность тагатозы, окисляя 5 г/л гальактитола в тагатозу в 24 ч до 158 мг/л. Кроме того, побочных продуктов галоктозы и фруктозы обнаружено не было.

По адресу:Увеличить урожайность тагатозы, количество добавленного гальактитола постепенно увеличивалось в среде, чтобы вызвать G. Г.∙ oxydans DSM 2343 штамм для постепенной адаптации к более высоким концентрациям гальактитола. Результаты показали, что значительно повысилась активность галактитоловой дегидрогеназы и урожайность тагатозы. После 24 часов обработки урожай тагатозы достиг максимума 3160 мг/л (20 г/л гальактитол, 24 ч), а скорость переработки достигла 6,6 град 10-3 л/ч.

3 применения тагатозы

3.1 повышение вкуса тагатозы

Тагатозе обладает хорошим синергическим подслащиваниемВлияние на сильные подсластители [1]. Небольшое количество тагатозы может значительно повысить сладость. При использовании в сочетании с сильным подсластителем, он может заменить значительное количество сильного подсластителя, и количество может быть даже ниже порога сладкого вкуса. От 0∙1 до 50 г/кг тагатозы может достичь хорошего синергетического эффекта подслащения, особенно при дозировке от 0∙5 до 20 г/кг. Сладость тагатозы может быть значительно повышена, объединив его с мощным подсластителем, и его вкус, вкус и послевкусие может быть значительно улучшен.

Тагатозе обладает хорошим синергическим эффектомНа многих мощных подсластителях, включая cyclamate, saccharin, aspartame, acesulfame-K, licorice sweetener, stevia, монах фруктовый экстракт, thaumatin, alitame, neotame и sucralose. В зависимости от типа интенсивного подсластителя, сладости конечного продукта и сенсорных требований (вкус, вкус и вкус), отношение массы тагатозы к подсластителю обычно 1:1 к 1000:1, и предпочтительно между 4:1 и 200:1 [2].

Сенсорный анализ показывает, что в системах лимонада и колы добавление небольшого количества тагатозы может значительно улучшить ощущение рта продукта, уменьшить горький послевкусовый, металлический послевкусовый и астрагентный вкус, вызываемый сильными подсластителями (такими как ацесулама, сахарин и т.д.), и сделать сладкий вкус продукта стимулировать быстрее, с более свежим и освежающим ощущение рта. Кроме того, это может увеличить содержание растворимых твердых веществ в системе напитков, что делает напитки вкус более полным, что именно то, что интенсивные подсластители не хватает. Поэтому в целомТагатозе делает вкус и вкус низкокалорийных легких напитковБлиже к полной энергии традиционных напитков, подслащенных sucrose.

Для низкокалорийных молочных напитков, подслащенных интенсивными подсластителями (включая шоколад, йогурт и фруктовые ароматы), добавление тагатозы может значительно улучшить вкус, уменьшить горький послевкусие, вызванный интенсивными подсластителями, и достичь лучшей сладости и послевкусия. Особенно для шоколадных молочных напитков,Тагатоза может значительно повысить их богатый и мягкий сливочный вкус.

Кроме того,Тагатозе также хороший усилитель вкуса для кондитерских и шоколадных изделий- да. Сенсорная оценка показала, что добавление тагатозы в шоколад, подслащенный интенсивными подсластителями, может значительно повысить сладость и послевкусие, при этом уменьшая горение; В то же время значительно улучшается и сливочный вкус рта [1].

3.2 применение тагатозы в пищевых продуктах

Когда это происходит?Использование тагатозы в зерновых продуктахВажно уделять достаточное внимание ряду важных физических свойств тагатозы, включая ее высокую температуру плавления, низкую температуру перехода стекла, негигроскопические кристаллы, высокую растворимость, легкую кристаллизацию и pH стабильность. В частности, следует отметить, что тагатозе обладает хорошими характеристиками реакции майяра. Более низкие температуры способствуют повышению вкуса, но высокие температуры и длительные сроки обработки могут привести к чрезмерно тёмному цвету и горькому послевкусу.

В производстве готовых к употреблению зерновых процесс приготовления пищи является ключевым этапом, который может осуществляться с использованием либо традиционного процесса пакетного приготовления пара, либо экструзионного процесса [1]. В зависимости от используемого процесса приготовления, степень гелатинизации крахмала, вкус, структура ткани и питательные свойства продукта будут различаться. Традиционный процесс приготовления пара обычно осуществляется при высоких температурах и давлениях, в то время как процесс экструзии требует более низких температур и более короткого времени. Когда температура обработки в процессе экструзии относительно низкая (например, 130°C) и время обработки короткое,Тагатоза может быть использована в качестве единственного подсластителяВ низкокалорийных готовых к употреблению зерновых.

Тагатоза может также распыляться на поверхности зерновыхДля повышения сладости продукта, и он может быть использован для изготовления различных ароматизированные глазурь или сахарное покрытие крупы. Из-за низкой вязкости, быстрой кристаллизации и низкой влажности срок годности ледяного покрытия также больше. Растворить тагатозу в воде, чтобы сформировать 83° Brix водный раствор, тепло до 97°C до полного раствора, затем охладить раствор до 70°C и распылить его на поверхность зерновых. Наконец, сухая на 80 градусов в течение 15 минут, и кристаллы тагатозы образуют однородное белое ледяное покрытие из сахарного хрусталя.

Тагатоза также может быть использована для пальто в некристаллической форме- создание блестящей поверхности с сахарным покрытием и обеспечение возможности присоединения других добавок (например, орехов) к поверхности зерновых. Однако тагатоза должна использоваться в сочетании с некристаллическими подсластителями, такими как fructooligosaccharides, dextrans, lactitol, maltitol и изомальт, для создания стабильной поверхности с сахарным покрытием. Использование тагатозы придает сахарному покрытию более привлекательный профиль, повышает его чистоту и не позволяет ему заедать.

Тагатоза также очень подходит для использования в кондитерских изделиях и шоколаде- да. Он может быть использован в качестве единственного подсластителя в шоколаде без сахара без существенных изменений в процессе. Часть какао-масла смешивается с другими ингредиентами, за исключением жира, а затем тонко грунтовой и консистентной. Добавляются лецитин и ароматизаторы, корректируется температура, смесь заливается в формы, охлаждается и готовый продукт готов. Taffy также может быть использован в сочетании с другими сладостями, такими как изомальт, чтобы сделать высококачественные, низкокалорийные сладости без сахара, такие как тоффи.

Ссылка:

[1]http://www∙tagatose∙dk

[2]Andersen H,Vigh M L ∙ gistic combination Соединенные Штаты америкиsweeten- ers including D-tagatose[P]∙ US Patent,6432464B1∙2002 -08-13

[3]LevВ случае необходимостиG V. - тагатозе, новый GRAS - подсластитель.иhealth product[J]∙ Journal Соединенные Штаты америкиmedical Food,2002,5(1):1~19

[4]Donner T W,Wilber J F,Ostrowski D ∙ D- tagatose, новая гексатоза: острая Организация < < эйпсон > > Углеводы (углеводы) В отношении терпимости in  Предметы с и без диабета типа 2диабетом, ожирением и обменом веществ,1999,1:285~291

[5]Zehner L R,Levin G V,Saunders J P et al ∙ Д-тагатозе (D-tagatose)as Anti -hyperglycemic agent[P]∙ US Patent,5447917.1995 -09-05

[6] бертельсен О, мой Бог B. B,Buemann B ∙ D-tagatose: роман Низкий объем калорий sweetener  с Пребиотические свойства [J]∙ World Review of  Питание и питание Диет,1999,85:98~ 109

[7] левин G v-использование тагатозы Для повышения ключевой крови Факторы [п]. Патент США,6015793.2000-01-18

[8] левин G  V. Увеличение ассигнований B. рождаемость and  Улучшение состояния плода Разработка препарата [P]∙ US патент,6225452B1.2001-05-01

[9] валерий ф, боэсс ф, волк а и др. ∙ Fructose и tagatose pro- tect против окислительной клеточной травмы железной хелатации [J]∙ Free Радикальная биология & медицина,1997,22:257~268

[10]Beadle J R,Saunders J P,Wajda J et al.J ∙ Process for Патент на производство тагатозы [P]∙ US,5002612.1991-03 -26

[11]Kim P,Yoon S H,Seo M J et al ∙ ∙ of tagatose conversion rate По запросу:genetic evolution of thermostable galactose isomerase[J] Biotechnol Appl Biochem,2001,34:99~ 102

[12]Roh H J,Kim P,Park Y C et al ∙Bioconversion of D-galac- tose в D-tagatose  by  Выражение на английском языке of   Г-н арабинозе 1. Изомеры (изомеры) [J]∙ Biotechnol Appl Biochem,2000,31:1~4

[13]Kim B C,Lee Y H,Lee H S et al ∙,expression and Характеристика l-арабинозе 1. Изомеры (изомеры) - из термотоги Неаполитана: биопреобразование д-галактозы в д-тагатозу Фермент [J]∙ FEMS 1. Микробиология Письма,2002,212: 121~126

[14] ибрагим,Spradlin J E ∙ Process for manufacturing D- tagatose ∙ US Patent,6057135.2000-05-02

[15] манцони M,Rollini M,Bergomi S ∙Biotransformation of D- galactitol to tagatose by ∙ tic acid bacterium [J] Process Bio- chemistry,2001,36:971~977