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、の開発砂糖は低カロリーの代替品です低血糖指数と抗虫歯特性は、健康に不可欠です[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4つの代表的な糖アルコールです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

エリトリトールは、優れた構造的・物理化学的特性を有していますそして、広く入手可能であるため、食品中の甘味料、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

エリトリトール(erythritol)は、白色の粉末または結晶性の4炭素多水性アルコール化合物である化学式はc4h10o4(相対分子量122.12)である。図1に示されている(オープンソースのデータベースchemspider、http://www.chemspider.com/chemical- structure.13835932.html)[11]。エリトリトールグリコールは水に容易に溶解し、溶液中の高い浸透圧を有し、吸湿性があり、酸および熱に対して高い安定性を有する。その甘さはショ糖の約70%であり、他の甘味料と比較して苦味のない甘味を有し、渋味や強い刺激性の甘味料のような他の否定的な後味をマスクすることができる[12-14]。エリトリトールは通常、中間状態に存在し、溶液の負熱が高いため、溶解時に強力な冷却効果を有する[15]。

1.2エリトリトールの源と合成経路

人体のエリトリトールは2つの源から来ている1つは外生的な食物摂取であり、もう1つは体内での内生的な合成である。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]。

現在、エリトリトールは現在、理想的な砂糖の代替品として広く認識されている毎日の食事、医薬品製造、肥満や糖尿病患者のための特別な食事などの分野での見通し[18]。近年、エリトリトールの応用範囲の広さと興味深い特性は、食品業界や製薬業界からますます注目されています。その結果、エリトリトールは甘味料市場で急速に成長しています。エリトリトールの工業合成の工業合成は、主に化学合成とバイオテクノロジー合成を含む。化学合成では、主に有機酸と糖(l-酒石酸やデンチビアルデヒドなど)の触媒変換が行われるが、この反応には特殊な高圧(4 mpの~200 mpa)と高温(120℃~200℃)が必要である[19]。さらに、化学合成プロセスでは、ソルビトールやエチレングリコールなどの副生成物が生成されることが多く、元素の使用率が低くなります。

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。化学合成より使用しますエリトリトールを生産する微生物は、より良い生産方法であ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

天然の砂糖代用品としてエリトリトール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により、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

砂糖の代用品としてそれは自然に果物、野菜、発酵食品で発見され、エリトリトールは、血糖値やインスリン濃度に影響を与えません。関連する研究では、20g ~ 75gの範囲内でのエリスリトールの急性摂取量は、肥満であろうと痩せていようと、糖尿病であろうと、血糖値やインスリン値に影響しないことが示されている[23、24]。技術の国家標準によればによればエネルギーerythritol係数Q& 24条は;の(改訂版)「総ていて食品として扱う表示栄養に関する原則」(GB28050-2011)規定:「砂糖が一生活用される食品のいくつかのタイプには、科学的に計算エネルギーを目的が薦められるエネルギーの係数erythritol0kJ/ gのうち、などのエネルギー係数に一生砂糖を10kJ/ g。改正案を24条は「食品の安全の国家標準:「栄養表示にていて食品の規則」(GB28050-2011)規定:「砂糖が一生活用されるいくつかの食品類の編成では、科学的にエネルギー計算のための提案のエネルギーerythritol係数0集合/ gなどのエネルギー係数砂糖一生10集合/ gになりますよね。「[25]。

エリトリトール分子は4つの炭素原子から構成される類など他の部門に比べて、一般砂糖一生キシリトール(炭素原子5)sorbitol(6炭素原子)とマニトール(6炭素原子)・erythritol分子もっと小さい空間巻があり、相対分子量を引き下げるとerythritolは小腸で浸透さ受身的な拡散すなわち分子サイズに頼っているのが現状だ。そのため、エリトリトールは、糖アルコールよりも分子量の多い高速で血液中に吸収される。血液中に入ると、エリトリトールの80 ~ 90%は体内で代謝されず、尿中に排出される。20 gのエリトリトールを摂取した後、約90%は体内に吸収されず24時間以内に尿中に排泄され、約80%は1 g/kgのエリトリトールを摂取した後24時間以内に尿中に排泄される[22]。しかし、エリトリトールの残りの10%から20%の運命とそれがどのように利用されているかについての学術的な議論が現在進行中である。しかし、でvitro実験では、エリトリトールは24時間以内に細菌発酵に完全に耐性であることが示されている。したがって、上記のデータから、エリスリトールは主にヒトの腸で吸収され、体内で代謝されず、腎臓から排出されると考えられる[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。エリトリトールは75 g溶液として300 mlの水で摂取された血糖値とインシュリン値の検査の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。

比較することができます血糖値に対するエリトリトールの影響は無視できるそのため、糖尿病患者のショ糖代用品や砂糖代用品として使われています。現在、多くの動物およびヒトの実験研究で、エリトリトールの摂取が糖尿病患者のいくつかの指標に有益な効果をもたらすことが示されている[31 - 34]。2型糖尿病患者の場合、スクロースをエリトリトールに代替すれば、内皮機能を改善し、大動脈の中心剛性を下げることができる。内皮機能障害は、2型糖尿病における心血管疾患の発症機序に関与しており、心血管イベントを予測することができる[35]。要約エリトリトールは、特に2型糖尿病患者のための高血糖症の治療のための優れた栄養補助食品と好ましい砂糖の代替品である可能性があります。

糖尿病に加えて代謝性疾患に対するエリトリトールの潜在的な影響肥満、心血管疾患、高尿酸血症など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]。そのため、スクロースを交換します人工甘味料としてのエリトリトール肥満や太りすぎの問題に対する解決策かもしれません。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がそれを発見していますエリトリトールはまた、有効な砂糖の代替品として使用することができますまたは、歯の健康を改善するために砂糖アルコール、およびその特性は、ソルビトールやキシリトールよりも優れています[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。また、エリトリトールエリトリトールは、小児歯垢患者およびプラーク形成から単離されたカリブ系連鎖球菌種の成長を阻害することが示された[43],おそらくの受動的浸透のために細菌の細胞膜を横切ってエリトリトール成長の妨げになります[47]falony [47]と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。

エリトリトールは、人間の歯の健康を改善することに加えて最近の動物実験では、エリス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る。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でvivoおよびで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で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

上述したように、エリトリトールは、良好な物理的および化学的性質および機能的特性を有するしたがって、それは広く、飲料、菓子、焼き菓子などのゼロ糖または低糖食品、の開発に使用されます。現在、エリトリトールの約90%は飲料業界で使用されています。主な理由は、おいしい味、穏やかな甘さがあり、砂糖フリー飲料を製造する際に他の甘味料と組み合わせて使用することができるからです[52]。erythritolandersen[53]やkim[54]などは、訓練された官能パネルによるショ糖置換サンプルの官能評価を行っている。

結果によるとエリトリトールはスクロースに似た感覚特性を持つスクロースをシミュレートして同じ感覚を生み出すことができます加えて、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]。

エリトリトールは、主に茶飲料分野の低糖質飲料や無糖飲料に使用されています炭酸飲料と機能性飲料です茶飲料の研究では、zhang yanhong[57]らが、さまざまな糖類がウーロン茶飲料の品質に及ぼす影響を実験的に分析した。殺菌の過程で、エリトリトールは茶湯の色、ビタミンc、カテキンに最も効果がありました。記憶記憶過程でerythritol一番保護効果があることもの色ポリフェノールを多く含んで茶煮汁の使用が違法であることを示すerythritol砂糖な代案として飲料を高めることができる体力トレーニングとウーロン茶の化学的性质が機能してある程度現役の材料は适当な大きさに。

同時にerythritolまた、良い味と風味のレモン緑茶を作るのに役立つことが示されています[58]。また、レモンジュース飲料に含まれるエリスリトールは、ショ糖や白砂糖の代替として使用できるだけでなく、レモンジュース飲料に含まれるビタミンcをある程度保護することができる。高盛俊(コ・スンジュン)氏[59]らは関連実験を通じて、2%のエリトリトール添加濃度が、貯蔵中のレモン汁中のビタミンc分解反応の活性化を最大化できることを証明した。炭酸飲料には、秋凡宇[60]らがエリスリトールを主成分とする甘味料に、クロロースを配合して無糖の桃ソーダを作った。

最適なエリスリトール量は、応答面法を用いて34.2g/ 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]などが使用されました他の2つの天然の砂糖の代替物との組み合わせでエリトリトールは、豆乳パウダーを準備する優れた官能特性と優れた物理的および化学的特性を有する。

4結論と展望

これを大きくまとめれば、天然甘味料としてのエリトリトールは、ユニークな構造的および物理化学的性質を有しています。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。

優れた構造、物理的および化学的、とエリトリアの機能性広く食品業界で使用されています。現在、エリトリトールのほとんどは、茶飲料、炭酸飲料、機能性飲料などの飲料製品の開発に使用されています。しかし、エリトリトールの飲料業界への応用はまだ検討段階にある。エリスリトールの溶解度、他の甘味料との併用の効果、飲料製造プロセス全体におけるエリスリトールの機能性の開発と利用に関する詳細な研究を行うことが急務である。これらの研究は、低糖・無糖製品の方向で食品・飲料業界の発展をさらに促進する。

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