食品分野での甘味料dタガトースの用途は何ですか?

d-タガトースは、新しいタイプの機能性甘味料である希少糖です近年発見された。低カロリー、血糖値の低下、腸内フローラの調節、虫歯の予防などの機能があります[1]。2001年には米国食品医薬品局(fda)により一般的に安全であると認定され[2]、2014年には米国人民の国家保健・家族計画委員会により食品原料として承認されました#39の中国共和国[3]。d-タガトースの甘さはスクロースに似ており、甘さはスクロースの92%で、不快な臭いや後味はほとんどなく、生成カロリーはスクロースの1/3、エネルギー値は1である。5燃やせるカロリー/ g。また、d-タガトースはメイラード反応を起こしやすく、低温でカラメル化できることから、乳製品、飲料、穀物、キャンディー、ドライフルーツなどの食品分野への応用が期待されています。

1 d-タガトースの構造

d-タガトース(d- tagatose)は、希少な天然のヘキソースであるc-4位のd-ガラクトースの異性体とd-フルクトースのジアステレオ異性体である。その化学構造を図1に示す。

2 d-タガトースの生成

純粋な天然d-タガトースを見つけるのは容易ではないそして、木が分泌するガムにのみ見られます[4]。現在、d-タガトースは主に化学合成と生合成によって生産されている。

2.1化学合成

この化学合成法では、可溶性アルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩を触媒として、アルカリ条件下でd-ガラクトースと水酸化金属の異性化を触媒し、水酸化金属とd-タガトース錯体を沈殿させる。沈殿物を酸で中和して分離し、沈殿させて最終沈殿物を得ますD-tagatoseの産物[5]。既に、米国のスフェリックス社、デンマークのarlのfoods社、ベルギーのnutrilad社が、d-タガトースの化学合成を工業生産に応用していることが報告されている。

外国と比較して、化学物質中国におけるd-タガトースの合成法工業化プロセスの研究中です研究者らは、d-タガトースの収率と純度を向上させるためのプロセス条件の改善に取り組んでいる[6-8]。現在、化学合成は工業生産を達成することができますが、多くの副生成物や深刻な環境汚染などの欠点があります。したがって、化学合成をさらに発展させるためには、プロセスをさらに改善する必要があります。

2.2 Biosynthetic方法

生合成法は、生物学的酵素または酵素を含む細胞を触媒として用い、基質からd-タガトースを合成する。化学合成法と比較して、条件が穏やかで、収率が高く、副生成物が少ないという利点がある。現在、d-タガトースは、ガラクチトールの酸化を触媒することで得られるデヒドロゲナーゼによって、またはl-アラビノースイソメラーゼによってd-ガラクトースの異性化を触媒してd-タガトースを生成する。

2.2.1ガラクチトールからのd-タガトースの生成

のガラクチトールからd-タガトースを生成する研究されている最も初期の生合成法の1つです1984年、izumori kら[9]は、最初にbacillus subtilisとbacillus globigiiを用いて、ガラクチトールをタガトースに酸化させた。muniruzzamのsら[10]は、土壌から単離されたenterobactercloacae株が、ガラクチトールをd-タガトースに酸化することを発見した。その結果、ガラクチトール濃度2%では変換率は92%であったが、濃度5%では変換率は86%まで低下した。また、固定化された酵素細胞は高い触媒活性を維持していることが分かりました。jagtap s s etal.[11]は、rhizobium pei anthii由来のgalactitolデヒドロゲナーゼも、galactitolを基質としてd-タガトースを生成することを発見した。このガラクチトール脱水素酵素は、これまで報告されている他のガラクチトール脱水素酵素よりも高い特異的活性を持つことがわかった。しかし、ガラクチトールは高価であるため、工業的な生産には適しておらず、商業的な利用価値も低い。

2.2.2 d-ガラクトースからのd-タガトースの生成

より高価なgalactitoloxidation法でd-タガトースを生成するのに対し、l-アラビノースイソメラーゼを用いてd-ガラクトースの異性化を触媒する方法である生産D-tagatose1993年にcheetham p sらによって最初に報告された[12]が、工業化の見通しがより高い。lim b cらは、bacillus l-arabinose isomeraseを用いて、d-ガラクトースの異性化反応をd-タガトースに触媒する。その結果、最大収量は11個だった。5 g /(l・h)であり、ホウ酸を含まない場合の最大収率の1.5倍である。liang mら[14]は、アルギン酸カルシウムを用いて、thermus thermophilusからl-アラビノースイソメラーゼを固定化し、バイオリアクターを充填したベッドでd-タガトースを生産し、最大収率は10 g/(l・h)であった。

d-ガラクトースは、ガラクチトールに比べて比較的安価であるが、生合成法としては比較的製造コストが高く、これに対応する研究が行われている。1つの解決策は、酵素を含む細胞を固定化することである。hong y hら[15]は、組換えを固定化するためにアルギン酸ナトリウムを用いた大腸菌細胞からd-タガトースを生成する, >の純度でd-タガトースを得る;99%。しかし、d-タガトースの生産株として大腸菌を使用すると、安全上の問題がある。xu zらは、食品グレードのlactobacillus fermentumcgmcc2921株を用いて、アルギン酸ナトリウム埋め込みとグルタルアルデヒド架橋によるd-タガトース産生のための固定化細胞を作製した[16]。ホウ酸を添加した場合、d-ガラクトースからd-タガトースへの変換率は60%に達し、収率は11に達する。固定化細胞触媒法は、l- ai酵素の抽出を必要とせず、生体内でd-タガトースの生体変換を行うことができるため、酵素精製工程が省略され、生産工程が簡素化され、生産コストが削減される。

生合成法は、環境保護のための現在の国際的な要求を満たすグリーンプロセスであり、d-タガトースの将来の工業生産のための主要な開発方向である。しかし、のためにd-タガトースの変換率が低いそして、コストが高く、工業生産を達成することは困難です。そのため、d-タガトースを効率的に生産できるl-アラビノースイソメラーゼの探索、生産プロセスの最適化、d-タガトースの収率の向上、コスト削減が生合成法の研究ホットスポットとなっている。

3. d-タガトースの食品への応用

d-タガトースは幅広い応用がある食品業界への展望機能性甘味料として、主に健康飲料、乳製品、キャンディー、シリアル食品などに使用されています。

3.1. 健康飲料への応用

飲料業界ではd-タガトースは主に金属を除去するために用いられる,後味,このようなシクラミン酸、アスパルテーム、アセスルファムやステビアなどの強力な甘味料の渋味や他の不快な後味,および改善するために[17]。2003年、ペプシコは、基本的にフルカロリー飲料のような味のゼロカロリーと低カロリーの健康的な飲料を得るために、炭酸飲料にd-タガトースを含む甘味料を追加し始めました[18,19]。2009年には、アイルランド濃縮処理会社は、d-タガトースを添加することによって、低カロリーのお茶、コーヒー、フルーツジュースおよび他の飲料を得た[20,21]。2012年、韓国に移籍#39;s cj cheiljedangもd-タガトースを加えて低カロリーのコーヒー飲料を得た[22]。

3.2乳製品への適用

低カロリーの甘味料としてd-タガトースは、乳製品のテクスチャーを大幅に改善することができる少量を加える。そのため、殺菌粉乳、チーズ、ヨーグルトなどの乳製品にd-タガトースが添加されている[23]。d-タガトースの特性に関する研究の深化に伴い、その応用はより多くの乳製品へと拡大している。例えば、チョコレート乳製品にd-タガトースを添加すると、豊かでまろやかなトフィーの風味が得られる。d-タガトースはヨーグルトにも用いられる。甘味を与えるだけでなく、ヨーグルトの生きている細菌の数を増やし、ヨーグルトの栄養価を高め、より豊かでまろやかな風味を与える[24]。

3.3穀物製品への適用

d-タガトースは低温で容易にカラメル化するスクロースよりも理想的な色と豊かな風味を出しやすく、焼き菓子にも使用できます。研究によると、d-タガトースはアミノ酸とメイラード反応を起こし、グルコースやガラクトースなどの糖を還元して生成するものよりも高い風味を持つ2-アセチルフラン、2-エチルピラジン、2-アセチルチアゾールなどの揮発性フレーバー物質を生成することがある[25]。ただし、d-タガトースを加える場合は、焼く温度にも注意する必要がある。低温にすると風味が増し、高温にすると処理時間が長くなると色が濃くなり、後味が苦くなります[26]。

また、d-タガトースは粘度が低い結晶化しやすく、フロスティングにも使用できます。d-タガトースは、穀物の表面に単独で、またはマルチトールなどの多水素化合物と組み合わせて、製品の甘味を高めることができる[27]。

3.4菓子のアプリケーション

d-タガトースはチョコレートの唯一の甘味料として用いられるそして、プロセスは大きな変更を必要としません。チョコレートの粘度と熱吸収特性は、スクロースを加えたものと似ています。2003年、ニュージーランドに移住#39;sのマダ・スポーツ栄養食品は、牛乳、ダークチョコレート、ホワイトチョコレートなどの味にd-タガトースを含むチョコレート製品を最初に開発しました。その後、チョコレートでコーティングしたドライフルーツ、ドライフルーツバー、イースターエッグなど、d-タガトースを添加した様々な新しいチョコレート製品を開発した[28]。

3.5低糖ドライフルーツに適用

低糖度保存果実(こうしょくしょくしょく)とは、糖度が50%未満の保存果実のこと。糖度が65 ~ 75%と高糖度の保存フルーツに比べ、「低糖・低塩・低脂肪」という「3低」の健康条件にもマッチしている。からd-タガトースは非常に低カロリーの特徴を持つそして、高い甘味、それは低糖保存果物の生産における甘味料として使用することができます。一般的に、d-タガトースは単体の甘味料として保存果実に添加されることはなく、他の甘味料と組み合わせて低糖度の保存果実製品の調製に用いられる。例えば、糖度の低い冬瓜やスイカを作る際に砂糖溶液に0.02%のタガトースを加えると、製品の甘さが増す[29,30]。

4まとめと展望

d-タガトースは希少な単糖であるその物理的、化学的性質と生理学的機能が証明されています。多くの国で食品製造のための食品添加物として使用されています。d-タガトースは、新規の多機能甘味料として、幅広い市場展開が期待されています。しかし、d-タガトースの原料や製造プロセスの制約から、安価で高品質なd-タガトースの生産は、需要をはるかに下回っています。したがって、どのように生産プロセスを改善し、安価で高品質のd-タガトース製品を生産するかは、食品業界でのd-タガトースの将来の発展方向になります。

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