エリスリトールは糖尿病患者に良いですか?

砂糖の過剰消費は、人間の慢性疾患の主な原因の1つであり、糖尿病、肥満、心血管疾患、癌の高い割合をもたらします。同時に、人々の約90%は、高糖食に起因する歯科の健康上の問題に苦しんでいます。したがって、低カロリー、低血糖指数、抗虫歯特性を持つ砂糖の代替品の開発は、健康のために不可欠です[1]。エリスリトール(erythritol)は、ブドウ、メロン、梨、桃などの果物や醤油、ワイン、ビールなどの発酵食品に広く含まれる4炭素ポリオールである。これは、炭水化物中のアルデヒド基またはケトン基の加水分解によって生成され、藻類や真菌の代謝物または化合物として蓄積することができる[2-4]。低カロリーの甘味料として、エリスリトールはインシュリンの生産を刺激せず、伝統的な砂糖よりもカロリーが少ない。そのユニークな栄養特性から、糖尿病や肥満の人に有益であるため、食品、製薬、医療業界で広く使用されています[5]。

キシリトール、マンニトール、ソルビトール、エリトリトールは4つの代表的な糖アルコールである。市販のエリスリトールは、主に高濃度の純粋な炭素源を含む液体培地の微生物変換によって製造されます。液体培地は多種多様なものから選択できるため、食品メーカーでは他の糖アルコールよりもエリスリトールの方が人気がある[6,7]。2019年のエリスリトールの世界市場規模は1億9,500万ドルを超え、2020年から2026年までの年平均成長率は6。5%と、2017年のエリスリトール総生産額(8,100万ドル)を大幅に上回る成長が見込まれています。微生物発酵により、エリスリトールの生産は、グリセロール、単糖、キシロース、糖蜜などの炭素源の様々なを持っています。生物発酵によるエリスリトールの生産は、選択的かつ経済的であるため、世界的なエリスリトールの需要をよりよく満たすことができる[7-9]。本稿では、エリトリトールの構造、物理的および化学的特性、機能特性および飲料開発におけるアプリケーションを概観し、エリトリトールの機能探索および無糖飲料の研究開発のための参考資料を提供することを目的としています。

1 .エリトリトールへの導入への導入

エリスリトールは、優れた構造的および物理化学的性質を有しており、食品の甘味料、風味向上剤、保湿剤、安定剤、増粘剤として使用することができます[3,6]。さらに、ポリオールは、ブタジエン、1,4-ブタンジオール、2,5-ジヒドロフラン、およびテトラヒドロフランの合成のためのプラットフォーム化学として使用する可能性もあります[10]。

1. 1. エリトリトールの構造と物理的および化学的性質

Erythritol is のwhite 粉or crystalline four-carbにpolyhydric alcohol compound との化学systematic name の1,2,3,4-butanetetrol とのmolecular ためmula C4H10O4 (relative molecular mass 122.12). are shown でFigure 1 (からthe open source database ChemSpider, http://www.chemspider.com/Chemical-Structure.13835932.html) [11]. Erythritolglycol is easily soluble でwater, hとしてa high osmotic pressure でsolution, is hygroscopic, とhとしてhigh stability にacids とheat. Its sweetness is about 70% that のsucrose, とit has a sweet taste that is not bitter aftertaste comparエドにother sweeteners, とcan mask other negative aftertastes, such as astringent とstrong irritating 甘味料taste [12-14]. Erythritolis usually present でan intermediate state, とbecause it has a high negative heat のsolution, it has a strong cooling 効果when dissolved [15].

1.2エリトリトールの源と合成経路

ヒトの体内でのエリトリトールは、外因性の食物摂取と、ヒトの体内での内因性合成の2つの源から得られます。外因性食品は、果物、発酵食品、海藻、菌類などから作られますが、エリスリトールの含有量が少ないため、大量生産には対応できません[2]。ヒトの体内でのエリトリトールの内因性合成の研究は徐々に進んでいる。まず、hoot- man[16]などは、人体のグルコースがペントースリン酸経路を介してエリトリトールを産生することを証明した。さらなる研究として、ソルビトールデヒドロゲナーゼとアルコールデヒドロゲナーゼ1は補因子nadphを用いてエリスリトールのグルコース合成(すなわち、赤血球からエリスリトールへの変換)の最終段階を触媒することが明らかになった[17]。

Currently , erythritolis now recognized as an ideal 砂糖substitute とbroad applicatiにprospects でareas such as daily diet, pharmaceutical manufacturing, とspecial diets ためobese or 糖尿病患者[18]. In recent years, the wide range のapplications とinteresting 文化財erythritolのhave attracted increasing attentiにからthe food とpharmaceutical industries. As a result, erythritolis rapidly gaining ground でthe sweetener market. のindustrial synthesis ののindustrial synthesis erythritolのmainly includes chemical synthesis とbiotechnological synthesis. Chemical synthesis mainly involves the catalytic conversiにのorganic acids とsugars (such as l-tartaric acid とstarch bi-aldehyde), but this reactiにprocess requires special high-pressure (4MPa~200MPa) とhigh-temperature (120℃ ~200℃) conditions [19]. In additiにchemical synthesis process often produces by-products such as sorbitol とethylene glycol, resulting でlow element utilization.

そのため、収率が低く、複雑性が高く、操作条件が厳しいため、化学合成は商業的な応用には向いていない製造方法となっています。化学合成よりも微生物を利用したエリトリトールの生産方法が優れていると考えられている[20]。技術プロセス微生物を用いたエリスリトールの工業的バイオテクノロジー生産には、持続可能な代替手段として、生産条件、使用可能な基材(天然基材、非天然基材および不純基材を含む)の多様性、および菌株の選択性というユニークな利点がある[21]。例えば、カンジダ属、yarrowia属、torulopsis属、pseudocerevisia属の様々な真菌株は、微生物の高い浸透圧が細胞外培地中の過剰な糖、グリセロールまたは塩によって引き起こされるとき、ペントースリン酸経路を介してこれらの炭素源をエリトリトールに変換することができる[10]。

2 エリテノールエリテノールの機能性

エリトリトールは、他の人工甘味料とは異なり、そのユニークな構造と物理的および化学的性質のために、多くの有益な機能性と生物学的活性を有する[22]。

2.1低カロリー、低インスリンレベルとその特別な代謝経路

As a sugar substitute that is naturally found でfruits, 野菜とfermented foods, erythritoldoes not affect 血ブドウ糖or insulでconcentrations. Relevant studies have shown that acute doses erythritolのintake withでthe range の20g to 75g will not affect blood ブドウ糖or insulでlevels, regardless のwhether the persにis obese or thin, or whether they have diabetes[23,24]. According to According to the national standard ためthe energy coefficient のerythritol, Article 24 のthe Q&の(revised edition) のthe “General Principles ためNutritiにLabelling のPrepackaged Foods” (GB28050-2011) stipulates: “Given that sugar alcohols are currently used in some types のfood, for the purpose of scientifically calculating energy, it is recommended that the energy coefficient of erythritolbe 0kJ/g, とthe energy coefficient of other sugar alcohols be 10kJ/g. Article 24 のrevised version of the “National Standard for Food Safety: General Rules for Nutrition Labelling of Prepackaged Foods” (GB28050-2011) stipulates: “Given that sugar alcohols are currently used in some food categories, for the purpose of scientifically calculating energy, it is recommended that the energy coefficient of erythritolbe 0 kJ/g とthe energy coefficient of other sugar alcohols be 10 kJ/g.” [25].

Erythritolmolecules consist of 4 carbon atoms, and compared to other common sugar alcohols such as xylitol (5 carbon atoms), sorbitol (6 carbon atoms) and mannitol (6 carbon atoms), erythritol molecules have a smaller spatial volume and lower relative molecular weight, and erythritol is absorbed through the 小さなintestine によってpassive diffusion that is dependent on molecular size. Therefore erythritol is absorbed into the blood faster than sugar alcohols とa higher molecular weight. Once it enters the bloodstream, 80% to 90% erythritolのis not metabolised によってthe body and is excreted in the urine. After consuming 20 g of erythritol, about 90% of it is not absorbed by the body and is excreted in the urine within 24 hours, and about 80% is excreted in the urine within 24 hours after ingesting 1 g/kg of erythritol [22]. However , there is currently ongoing academic debate about the fate of the remaining 10% to 20% of erythritol and how it is utilized. However, in vitro experiments have shown that erythritol is completely resistant to bacterial fermentation within 24 hours. Therefore, 基づいてon the above data, it can be concluded that erythritol is mainly absorbed in the human intestine, not metabolized by the body, and excreted through the kidneys [26].

エリスリトールを摂取した後の血糖値とインスリン値に関して、meyer-gers - pach[27]などが50人のボランティアを対象に無作為化二重盲検交差試験を実施した。エリトリトールを75 g溶液として300 mlの水に摂取し、血糖値とインスリン値を測定するために血液サンプルを採取した。その結果、エリトリトールは血糖値やインスリン値に影響を与えないことが分かった。また、か考えてみる長期摂取erythritol影響ブドウ糖肥満している场合に吸収した場合、Bordier【28】表になど無作為審肥満患者8日だが、迷わせerythritolを1日3回服用し3 gの3 w 7 w。長期摂取量結果、結果erythritolならブドウ糖に影响がない天然甘味料の吸収腸内でまるまる太っていてとも無事にerythritolことを示しの消費がブドウ糖吸収面では、ボディに影響しないので' sブドウ糖たくありません

2.2糖尿病などの代謝疾患に有益な効果

糖尿病は、世界で最も急速に成長している病気の1つです。2019年の世界の糖尿病患者数は約4億6,300万人であり、2045年には51%に達すると予測されている[29]。糖尿病は、高血糖と炭水化物、タンパク質、脂肪酸の代謝障害を特徴とする代謝障害のグループです。2型糖尿病は糖尿病の中で最も多く、糖尿病全体の90%以上を占めている。主にインスリン分泌によるで欠陥がある、により細胞インスリン分泌を使ってはいけないし、すい臓β細胞、高血糖[30]に至ったという。

Compared with ショ糖compared to sucrose, the effect of erythritol on blood sugar is negligible, so it is used as a sucrose substitute or sugar substitute sweetener for diabetics. At present, many many animal and human experimental studies have shown that the intake of erythritol has a beneficial effect on some indicators in 糖尿病patients [31–34]. The replacement of sucrose with erythritol 患者with タイプ2糖尿病can improve 内皮機能and reduce aortic central stiffness. Endothelial dysfunction is involvedin the pathogenesis of cardiovascular disease in タイプ2diabetes and can predict cardiovascular events [35]. In summary erythritol may be a good dietary supplement and a preferred sugar substitute for the treatment of hyperglycemia, especially for patients with type 2diabetes.

糖尿病に加え、肥満、心血管疾患、高尿酸血症などの代謝疾患にエリトリトールが及ぼす影響にも注意が必要です。これらの代謝性疾患は、多くの場合、インスリン抵抗性、血中脂質および尿酸の上昇、全身炎症の増加などの複数の危険因子と関連している[36]。wolnerhanssen[37]およびその他の研究者は、12人の健康なボランティアが経鼻胃管を介して4日間にわたってエリトリトールを摂取したところ、血中脂質および尿酸濃度に有意な影響は認められなかったことを示した。検査中、腹痛や吐き気、嘔吐はなかった。太りすぎや肥満であることは、一般的な代謝疾患です。ペースの速い食事プロセスの緩やかな加速に伴い、肥満の人々の数は世界的に増加しており、それは多くの潜在的な健康上の問題を引き起こしています[38]。

砂糖飲料の摂取は、ボディマス指数と有意に関連し、2型糖尿病の発生率と正の関連があることが研究によって示されている[39]。したがって、人工甘味料としてスクロースをエリトリトールに置き換えることは、肥満や肥満の問題を解決する可能性があります。満腹ホルモン満腹ホルモンは、胃の排出の遅延、満腹感、食物摂取量の減少のシグナルを制御するホルモン群です。主にコレシストキニン(cck)、グルカゴン様ペプチド1 (glp-1)、ペプチドチロシンチロシン(pyy)などである[40]。エリスリトールは、グルコースと同様にcck、glp-1、pyyの放出を誘導し、胃の排出を著しく遅らせることが報告されています。最近の研究では、エリスリトールが人間の胃腸満腹ホルモンの分泌を刺激することも示されています[23、37、41]。要約すると、エリスリトールは、代謝性疾患に大きな影響を与えない砂糖の代替品である可能性があり、また、血液中の脂質、尿酸、肥満にもある程度役立つ可能性があります。

2.3歯の健康を改善し、虫歯を予防する

臨床試験では、人間の歯の健康を改善し、虫歯を予防することが明らかになっている。しかし、これらの機能性糖アルコールといえば、ソルビトールやキシリトールを思い浮かべることが多い[42]。しかし、ますます多くの学術研究は、エリスリトールは、歯の健康を改善するために効果的な砂糖の代替品や糖アルコールとして使用することができ、その特性は、ソルビトールやキシリトールよりも優れていることがわかりました[43 - 45]。

プラーク形成および細菌増殖の阻害に関しては、ghezel—bash[46]などが、streptococcus株およびstreptococcus biofilmの形成に対するキシリトールおよびエリトリトールの阻害効果を研究した。その結果、キシリトールよりもエリスリトールの方が、本研究で使用した連鎖球菌の増殖およびバイオフィルム形成を抑制する効果があることが示された。さらに、エリトリトールエリトリトールは、小児歯科プラーク患者から単離されたcariogenic streptococcus種の成長とプラーク形成を阻害することが示された[43]。おそらくエリトリトールが細菌の細胞膜を介して受動的に浸透し、その成長に干渉するためである[47];falony [47]and others 3 ~ 6年前と後にエリトリトールキャンディーを摂取した485人の地元エストニアの小学生。その結果、対照群(ソルビン酸カリウム飴を摂取)と比較して、エリスリトールを摂取した混合歯列の小児は、虫歯予防効果があった。

エリトリトール人間の歯の健康を改善することに加えて、最近の動物研究ではエリトリトールは動物の歯周病を改善し、予防し、関連する歯の病原体の成長を抑制することが示されています。例えば、t io[49]などは、エリトリトールがイヌの歯周病に関連するポルフィロモナス・ジンギバリスの増殖を有意に阻害することをin vivoおよびin vitro実験で実証しており、エリトリトールがイヌの歯周病に関連する細菌に対して静菌効果を有することを示している。キシリトールは、経口細菌の増殖を阻害する糖アルコールですが、犬にとっては毒性があり、キシリトールを摂取すると低血糖や肝不全につながることがあります[50]。エリトリトールがイヌの口腔内細菌に対してキシリトールと同等の静菌効果(エリトリトールはイヌには毒性がない)を示すことを確認するため、シミズ[51]などの単離された細菌を単離し、エリトリトールを口腔内細菌に添加することによるin vitro抗菌作用を調べた。その結果、エリスリトールの歯周病関連細菌に対する抗菌効果はキシリトールに匹敵することが分かった。

3飲料開発におけるエリトリトールの応用

As mentioned above, erythritol has good physical and chemical properties and functional characteristics, so it is widely used in the 開発of zero-sugar or low-sugar foods, such as beverages, confectionery and baked goods. Currently, about 90% of erythritol is used in the 飲料industry, mainly because it has a good taste, a mild sweetness and can be used in combination with other sweeteners when preparing sugar-free beverages [52]. Regarding the taste of erythritol Andersen [53] and Kim [54]and others have conducted sensory evaluations of sucrose replacement samples by trained sensory panels.

その結果、エリスリトールはスクロースに似た感覚特性を持ち、スクロースをシミュレートして同じ感覚味を作り出すことができることが明らかになりました。加えて、エリトリトールはマルチトールのような他の甘味料と混合することができ、酸性飲料のショ糖をより良く置き換えることができる。また、エリトリトールは比較的満腹感の高い砂糖の代替品です。sorrentino[55]らは、健康な非過体重被験者のグループに対してランダム化二重盲検交差試験を実施した。参加者はエリスリトールを含む飲料を毎日摂取し、アスパルテームを含む飲料を摂取した。その結果、高浸透圧エリスリトールを非カロリー飲料に経口投与すると、満腹感が誘発され、胃の飢餓ホルモンが抑制されることが明らかになった。肠内寛容erythritol飲料として、研究さ4 ~ 5 m 6-year-oldsいち早く15消費(6% w / v)コブシの食事と食事の间にerythritol飲料erythritolがの饮料、研究さ4 ~ 5 m 6-year-olds良い耐性があり急速に摂取15 g (6% w / v)食事の間に飲むのはerythritol、下痢の効果もないや激しい胃腸障害症状[56]。

Erythritol is mainly used in low-sugar or sugar-free drinks in the fields of tea drinks, carbonated drinks and functional drinks. In terms of tea drink research, Zhang Yanhong [57] and others conducted an experimental analysis of the 効果of different sugars on the quality of oolong tea drinks. During the sterilization process, erythritol had the best protective effect on the color, vitamin C and catechins in the tea broth. During storage the storage process, erythritol also has the best protective effect on the color and polyphenols of the tea broth, indicating that the use of erythritol as a sugar substitute in beverages can improve the physical and chemical properties of oolong tea and the functionality of ◆active ingredients to a certain extent.

At the same time, erythritol has also been shown to be useful in making lemon green tea with a good taste and flavor[58]. And in lemon juice drinks, erythritol can not only be used as a substitute for sucrose or white sugar, but also to a certain extent, it can protect the vitamin C in lemon juice drinks. Gao Shengjun[59] and others have proved through relevant experiments that a 2% erythritol addition concentration can maximize the activation of the vitamin C degradation reaction in lemon juice 中storage. In carbonated drinks drinks, Qiu Fanyu [60] and others used erythritol as the main sweetening additive in combination with sucralose to prepare sugar-free peach soda.

最適なエリスリトール量は、応答面法を用いて34.2 g/ lであった。同様に、エリスリトールはココナッツウォーターのプロセス製剤の改善にも使用できます。gong shenghua[61]らは、ココナッツウォーター飲料に加えるエリスリトールの最適量は1.66%であると考えている。上記に加え、上記の液体飲料の研究に加えて、低糖豆乳など固形飲料の調製にも有用であることが示されている。pourahmad[62]などは、エリスリトールを他の2つの天然の砂糖代替物と組み合わせて、より優れた官能特性と優れた物理的および化学的特性を持つ豆乳パウダーを調製しました。

4結論と展望

要約すると、天然甘味料としてのエリトリトールは、ユニークな構造的・物理化学的性質を持っています。水溶性が高く、溶液の浸透圧が高く、冷却にもよく溶け、酸や熱にも高い安定性を持ち、甘味料の特性を持っています。機能的特性の面では、エリスリトールは、低カロリー、低インスリンレベルと特別な代謝経路を持っています。それは体によって代謝されず、また、糖尿病などの代謝性疾患の潜在的な害を改善するためにショ糖の代わりに使用することができます。また、虫歯を予防し、歯の健康を改善することができます。

The excellent structural, physical and chemical, and functional properties of erythritol have made it widely used in the food industry. Most erythritol is currently used in the development of beverage products, including tea drinks, carbonated drinks and functional drinks. However, the application of erythritol in the beverage industry is still in the exploratory stage. It is urgent to conduct in-depth research on the solubility of erythritol, the effect of ◆combined use with other sweeteners, and the development and utilization of its functionality throughout the beverage 生産process. These studies will further promote the development of the food and beverage industry in the direction of low-sugar and sugar-free products.

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