Что такое использование порошка тагатозы в пищевом поле?

1. Тагатозе(see Figure 1) is an enantiomer Соединенные Штаты америкиfructose at the C-4 chiral carbon atom сa molecular weight Соединенные Штаты америки180∙16u иCAS 87- 81-0. It is a good low-energy food - подсластитель.and filler, and has various physiological effects such as inhibiting hyperglycemia, improving intestinal flora, and being non-cariogenic. In 2001, the US FDA approved tagatose as GRAS.

1 свойства и функции тагатозе

Pure tagatose is a white, odorless, non-crystalline substance with a melting point of 134°C and a glass transition temperature of 15°C. It is highly water-soluble and, when dissolved В случае необходимостиwater, causes the boiling point to rise and the freezing point to fall. However, it does not absorb heat, so it does not produce a cooling effect. Tagatose is hygroscopic and has good stability under acidic conditions. It can exist stably in the pH range of 3–7. It is prone to Maillard browning and can caramelize at lower temperatures [1].

Тагатоза на 92% сладкая, как сукроуз и является хорошим наполнителем. 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].

The tagatose ingested По запросу:the body is not completely absorbed by the small intestine. The tagatose absorbed by the small intestine is metabolized via the liver via the glycolytic pathway. Unabsorbed tagatose enters the large intestine directly, where it is almost completely fermented by the microbial flora. The short-chain fatty acids produced by this fermentation are almost completely reabsorbed and metabolized by the body. Based on many relevant studies, the US FDA has confirmed that tagatose can be labeled with an energy value of 6280∙2J/g on nutrition labels [1].

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

Тагатоза имеет низкий коэффициент поглощения в организме и не вызывает значительных изменений в уровне 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.

Only 20% of the tagatose ingested by the body is absorbed by the small intestine. The vast majority of tagatose enters the colon directly, where it is selectively fermented by the microbial flora, promoting the growth of beneficial bacteria and inhibiting the growth of harmful bacteria, which has a significant effect on improving the intestinal flora and is a good prebiotic [6]. At the same time, the fermentation of tagatose also produces a large amount of beneficial short chain fatty acids (SCFA). In particular, butyric acid is a good energy source for colon epithelial cells and is considered to have a good effect in inhibiting colon cancer, inhibiting intestinal pathogenic bacteria (such as Escherichia coli, etc.) and promoting the growth of beneficial bacteria such as lactic acid bacteria. Some studies have found that the minimum dosage of tagatose to have a significant prebiotic effect is 7.5 g/d.

Исследования показали, что тагатоза не снижает рн зубной доски и 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, что тагатоза может соответствующим образом и непрерывно уменьшать вес тела у 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].

A large number of safety and toxicology tests have shown that tagatose is safe and non-toxic. On April 11, 2001, the US FDA approved tagatose as GRAS for use in food. Later, Australia and New Zealand also approved the use of tagatose in food- 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 галактозы через химическую или ферментатическую 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 для получения конечного продукта тагатозы. 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 и высвобождении тагатозы из сложного промежуточного продукта. 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 и кристаллизации для получения тагатозы. 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. Используя Г-н арабинозев качестве источника углерода и ферментации при pH 5,5-7,0 и 30-40 °C, фермент L-arabinose 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.

Для увеличения урожайности тагатозы, количество добавляемого 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

Tagatose has a good synergistic sweetening effect on strong sweeteners [1]. A small amount of tagatose can significantly enhance the sweetness. When used in combination with a strong sweetener, it can replace a significant amount of the strong sweetener, and the amount can even be below the sweet taste threshold. 0∙1 to 50g/kg of tagatose can achieve a good synergistic sweetening effect, especially at a dosage of 0∙5 to 20g/kg. The sweetness of tagatose can be greatly enhanced by combining it with a powerful sweetener, and its taste, flavor and aftertaste can be significantly improved.

Тагатоза оказывает хорошее синергетическое воздействие на многие мощные подсластители, включая цикамат, сахарин, аспартам, ацесульфам-к, подсластитель лакрицы, стевия, фруктовый экстракт монахов, тауматин, алитаме, неотам и сукралозу. 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 целомtagatose makes the taste and flavor of low-energy light beverages closer to that of full-energy traditional beverages sweetened with 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. 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

При использовании тагатозы в зерновых продуктах важно 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.

In the production of ready-to-eat cereals, the cooking process is a key step, which can be carried out using either the traditional batch steam cooking process or the extrusion process [1]. Depending on the cooking process used, the starch gelatinization degree, flavour, tissue structure and nutritional properties of the product will differ. The traditional steam cooking process is usually carried out at high temperatures and pressures, while the extrusion process requires lower temperatures and shorter times. When the processing temperature during the extrusion process is relatively low (e.g. 130°C) and the processing time is short, tagatose can be used as the sole sweetenerВ низкокалорийных готовых к употреблению зерновых.

Тагатоза также может быть распылена на поверхности зерновых, чтобы повысить сладость продукта, и он может быть использован для изготовления различных ароматических глазурь или с сахарным покрытием зерновых. 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 может также использоваться для покрытия в некристаллической форме, создавая блестящую поверхность с сахарным покрытием и позволяя другим добавкам (например, орехам) присоединиться 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.

Tagatose is also very suitable for use in confectionery and chocolate. It can be used as the sole sweetener in sugar-free chocolate without major changes to the process. A proportion of cocoa butter is mixed with the other ingredients except the fat, then finely ground and conched. Lecithin and flavourings are added, the temperature is adjusted, the mixture is poured into moulds, cooled and the finished product is ready. Taffy can also be used in combination with other sweeteners such as isomalt to make high-quality, low-energy sugar-free sweets such as toffee.

Ссылка:

[1]http://www∙tagatose∙dk

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

[3]Levin G V. - тагатозе, новый GRAS sweetener and health product[J]∙ Journal of medical 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  with  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 by 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   L-arabinose  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