甘味料アリュロースパウダーの利点は何ですか?
生活水準の向上に伴い、毎日の食事で摂取する砂糖の量に対する消費者の関心が高まっている。近年では、砂糖を含まない飲料や低糖飲料も消費者の間で人気が高まっています。国民栄養計画(2017-2030)も健康的なライフスタイルの推進を明確に提案しており、「砂糖の削減」は重要な特別イニシアチブの1つです。希少糖(英:珍しいsugar)とは、天然に存在するがごく少量しか存在しない単糖およびその誘導体の一種である(2002年に国際希少糖学会によって定義された)。彼らは非常に安定している、低カロリー、非吸湿性、非カリブ生成および高い忍容性の利点を有する。
Allulosed-アルロース(d-allulose)またはd-プシコース(d-psicose)は、希少糖の分類に属する。表1に示すように、小麦、レーズン、イチジク、黒糖[1]などの食品に自然に含まれています。1930年代に小麦から初めて発見され、抗生物質アロプリノールアデノシンから単離された。
1. ^ のb c d e f g h i化学的性質
The systematic name ためD-allulose is D-ribose-2-hexulosed-フルクトースのジアステレオ異性体であり、c3位にある。その化学構造を図1に示します。2011年8月、アメリカ食品医薬品局(fda)は、d-アロロースは一般的に安全な食品として認識され、食品または食品添加物の成分として使用できると決定した。2020年12月、米国食品は総炭水化物や人工甘味料に含まれていない「無糖質(allulose)」に関するガイドラインを発行した[2]。
d alluloseは白色粉末状の結晶で、水に非常に溶けやすい。分子式はc6h12o6、分子量は180.156、補正密度は1.589g/cm3、融点は109℃、表面張力は92.6dyne/cmである。溶解度曲線(図3)を見ると、温度が上がると溶解度は上昇しますが、同じ温度でd-フルクトースの溶解度よりもかなり低いことがわかります[2]。アルロースはスクロースに似た口当たりと嵩を持ち、甘味は白砂糖の70%程度である。そのカロリー値は0.4 kcal/gであり、スクロースのカロリー値のわずか1/10である。水溶液中には5つの互変異性体が存在するため、溶解に伴って互変異性体の割合が連続的に変化し、溶液の光回転が動的に変化する。最終的に、5つの互変異性間で動的平衡に達し、溶液の光学回転は安定な値に達する。アリュロースが溶解する温度が高いほど、光学回転はより速く平衡に達する[3]。
2種類の属性を持つ
特殊な本の摂取を14C-labeled放射性同位体D-alluloseを行ったところ、約97% alloseバートック先生尿6時間後注射が、上空の95%以上alloseは7時間以内で体外に排泄されてしまい口腔摂取、の70%以上D-alloseバートック先生で尿に直接分子形で,残りのallulose、の形で代谢は排泄を示すには少量のalluloseが体に残っていた[4]。最近の臨床試験では、健康な人に12週間d-アルロースを摂取しても、身体的な症状は生じないことが示されています[5]。
2.1alluloseは神経を保護する効果がある
滋らは、d-アルロースが精巣内の活性酸素の産生を阻害し、精巣の萎縮を抑制することで、2-エチルヘキシルフタル酸から精巣を保護することを示した[7]。高田らで示し体外50ミリD-alluloseな解決方案を大幅のアポトーシスを誘発型PC12細胞遅らせ200μMアポトーシスを6 6-Hydroxydopamine-induced PC12細胞にある。さらに、d-アルロースは細胞内の還元されたグルタチオンの濃度を増加させ、神経変性疾患を治療することもできる[8]。単球ケモattractant proteで1 (mcp-1)は、グルコース刺激に応答して生産される76アミノ酸のケモカインである。これは、アテローム性動脈硬化症の主要なマーカーと考えられています。d- alluloseはp38細胞分裂活性化プロテインキナーゼの活性を部分的に阻害し、化学誘因性単球タンパク質1の発現を抑制することで、アテローム性動脈硬化の発生をある程度減少させ、アテローム性動脈硬化の治療に役立つ[9]。
2.2alluloseには低血糖作用があります
According にdata からの24th National Academic Conference のthe Chinese Medical Association'です Diabetes Branch, 中国has the largest number のdiabetic patients でthe world, with about 129.8 milliにadult diabetic patients [11]. In recent years, the incidence の糖尿病でChina has gradually increased, with タイプ2糖尿病accounting for up to 90% of cases. The maでpathological feature is a decrease でブドウ糖metabolism regulated by insulで(インスリンresistance) [10]. This is accompanied by a defect でthe functiにof pancreatic β cells, resulting でa decrease or relative decrease でインスリンsecretion. The maでsymptoms でpatients are “three highs とone low”, i.e. polyuria, polydipsia, polyphagia とunexplained weight loss [9]. D -Alloxのhas been shown to significantly lower blood 砂糖とimprove ブドウ糖tolerance{12~14}. On the one hand, this may be because glucose, fruc登世とallulose all belong to the hexosefamily とenter the bloodstream via the same transmembrane transporters (GLUT5, GLUT2), so allulose significantly inhibits the absorption of glucose とfructose in the small intestinal epithelial cells とreduces the permeabilityof the two monosaccharides [6].
実験的研究では、肝臓のグルコキナーゼがグルコースの摂取と生産を管理しており、その活性の低下が高血糖の原因であることが示されています[15,16]。アロケトースは、肝臓のフルクトキナーゼを促進してフルクトースをリン酸化させ、肝臓のグルコキナーゼを活性化させ、グルコキナーゼを核から細胞質へ転移させ、肝臓のグリコーゲンの合成を促進し、血漿中の血糖値を低下させることができる[1 7,22]。一方、glycosidase阻害薬は靴ひもαを抑制する-glycosidase筆、小腸の粘膜東端の内訳を挙げ、低減小腸が持つでんぷんやショ糖の吸収を助けるのですそうしたことから、きわめて有効α-glucosidase阻害薬糖負荷欠陥でに介入したための重要な方法として浮上し2型糖尿病の治療[18]。Alloglucanの活動を抑えるα-glucosidase、決裂炭水化物ショ糖などや炎症を抑える売り人の耳の部分にブドウ糖濃度を減らす小腸[19]。そのため、アログルカンは2型糖尿病の治療に用いられる。
2.3アログルカンには低脂血性作用がある
低血糖作用に加えて、アロキサンは体脂肪の代謝過程に影響を与えることが明らかにされている。huang weilaiたちは、wistarラットの脂肪代謝過程におけるアロケトースの効果を調べ、アロケトース群のラットでは、体重が最も低く、血清トリグリセリド、遊離脂肪酸、低密度リポタンパク質コレステロール値(p <0.05)が有意に低かったことを発見した。分析で披露したのはおもにupregulatingに大幅にalloketoseためmRNA燃やす働き表現水位-αの遺伝子を肝臓(P< 0.0 5) mRNA表情レベルを著しくdownregulatingしつつ、「FAS遺伝子を抑えることができる表情など≪コレステロールや人工的[20]肝臓で脂肪です同時に、alluloseはまた、血清中のコハク酸デヒドロゲナーゼ(sdh)と肝臓の肝および肝リパーゼ(hl)の濃度を増加させ、体を加速します'の脂肪代謝[22]。
Hossain et アルfound that D-allulose can significantly inhibit weight gain とabdominal fat accumulation in mice. Immunohistochemical analysis showed that D-allulose induced the 転地of glucose kinase from the nucleus to the cytoplasm of liver cells, increased the 活動of glucose kinase, とsynthesized glycogen in the liver. At the same time, the experimental results show that D-allulose can significantly slow down the fibrosis of pancreatic β cells, reduce the damage of high blood sugar to the islets of Langerhans, protect the normal function of pancreatic β cells, とenable the pancreas to produce insulin to control blood sugar levels [22]. D-Allulose can reduce the body'の食物摂取量は、ボディを下げます's血清インスリンとレプチンレベルは、肝臓における脂肪生成酵素の活性を阻害し、脂肪転写調節のレベルを高め、それによって体を増加させます'の脂肪酸化代謝率、体を減少させます'の脂肪蓄積、および体を減らす' s体重[23 ~ 25]。
2.4アルロースには抗酸化活性がある
スーパーオキシドジスムターゼ(sod)は、体内で広く見られる重要なフリーラジカルのスカベンジャーです。それは生物学的システムの抗酸化システムと来る保護剤であり、体内のスーパーオキシドアニオンフリーラジカルを除去することができます。カタラーゼ(cat)は、体内の活性酸素の代謝において重要な酵素であり、スーパーオキシドジスムターゼ(sod)と相乗的に体内のフリーラジカルを除去する能力を持っています。スーパーオキシドジスムターゼとカタラーゼの濃度は、抗酸化能力の指標としてしばしば用いられる。これまでの研究で、アラロース群のラットでは、他のラットに比べてスーパーオキシドジスムターゼの含有量が有意に高いことが示されています[21]。アロースとその誘導体のアロースは、いくつかのフリーラジカルの掃引活性を示し、掃引能力は濃度と高度に相関している[26]。
3. アリュロースの生産過程の研究
そのため、天然食品に含まれるアリュロースは、人間のニーズを満たすことができません。このため、国内外の学者は、alluloseの生産と開発について深い研究を行っている。日本、韓国、アメリカなどと比べると、中国&ですが#alluloseに関する39の研究は、業界でもかなりの進歩を遂げ、非常に良い研究成果を達成している、比較的遅く開始しました。近年、allulose-related patentsの件数は増加傾向にあります[27,28]。
現在、d-alluloseの作成方法主に化学合成と生物変換が含まれます。その中でも、化学試薬、複雑なプロセス、環境汚染、収率などの問題から、化学合成はまだ工業化されていません[29,30]。
化学合成と比較して、生物変換は、穏やかな反応条件、高い変換効率、および毒性および有害な化学試薬の使用を避けるという利点を有する。そのため、d- alluloseの研究開発では、生体内での形質転換が焦点となっている。2002年、香川教授は希少糖の変換戦略である「泉守戦略」を提唱した[31]。20年近くの改善と拡大を経て、泉守戦略は大幅に改善と追加されました。ヘクスロース-3-エピメラーゼ、アルドースイソメラーゼ、およびポリオールデヒドロゲナーゼを使用して、34のヘキソースの相互変換を達成することができる[32]。
現在、文献に報告されているallo-hexose-3-epimeraseはわずか11例であり、異なるソースからのd- allose-3-epimeraseの特性は表3に示すように異なっている。天然のアルドオープントースイソメラーゼは熱安定性が低く、半減期が短く、触媒効率を改善する必要があるという自然の欠点を持つ。これは多くの研究者の重要な方向でもあります。zhuらは黄色ブドウ球菌(sadae)の相同性モデルを行い、sa-daev105a変異体を再構築した。この変異体は、d-フルクトースの相対活性を68%増加させ、6時間後の変換率は38.9%に増加した[44]。相対的な活動は68%増加し、6時間後のコンバージョン率は38.9%に増加した[44]。
wang yifanは、clostridium cellulolyticum h10からdpeの不合理な方向進化により、熱安定性と相対活性が向上した変異体h56q / a 107 pを得た。55°cで6時間培養すると、残留酵素活性が3倍に増加した。酵素全体の構造の剛性を高め、熱安定性を向上させたのは、ループリングの107番目の変異がプロリンであると推測されている[45]。酵素の活性と再利用性を向上させるために、多くの研究者が酵素固定化技術を用いてアルロース-3-エピメラーゼを固定化し、酵素の使用回数と回収率を向上させてきた。
li qiuxiは、アルギン酸ナトリウムを固定化した大腸菌細胞を用いたd-アルロースの生産と、異なる担体を用いたd-アルロース-3-エピメラーゼの生産の違いを研究した。固定化後、dpe細胞の最適酵素活性温度を上昇させ、7 ~ 10サイクルの再利用後も酵素活性回復率は高い[46]。歩Yifan's実験では、固定化細胞の酵素活性の最適温度は15°c上昇し、固定化細胞の酵素活性は259.20 u /gキャリアにも達した[47]。wei yuxiaは、従来の固定化材料アルギン酸ナトリウムに適切な量の二酸化チタンを添加すると、固定化細胞の回収率が大幅に向上することを発見した'の酵素活性と機械的強度。アルギン酸ナトリウム濃度が2%細胞埋め込み量だけで60 g / Lは二酸化チタン、量は1:4 (TiO2: SA)、塩化カルシウムの濃度は2% glutaraldehydeの濃度は0.03%の回収率を酵素スナイパー细胞が82%のイベントで、10回連続後、酵素が働き回復率は未だに58%機械長所は100%[47]窒息だ。
At present, the main raw material for the bioconversion of D-allulose is fructose. Fructose とD-allulose are isomers, とseparating the two とobtaining a concentrated solution of D-allulose is also a key technology. Commonly used separation techniques include ion exchange chromatography とsimulated moving bed chromatography. Some researchers have reported that D-fructose and D-allulose can be separated and purified 使用DTF-Ca2+ ion exchange resin. The column temperature was 60°C, the injection volume was 10 mL, and the flow rate was 1 mL/min.
得られたd- alluloseの純度は98.3%であった[49]。しかし、シミュレートムービッドクロマトグラフィーは、連続分離の自動化、樹脂利用率の高さ、資源消費量の低さなどの利点を有しており、d- allulose製造への応用が期待されている。d-アルロース分子は、カチオン結合モデルに最も適合する2つの隣接する軸平なヒドロキシ基が平行に配列しているため、最も強いカチオン結合能を持つ。この原理を使って2つを分離することができる。研究では、dowex310ca樹脂が最も適した静止相であることがわかっています。流量は5 ml /min ~ 10 ml /minです。d-フルクトースとd-アルロースの質量移動係数はそれぞれ4.84/minと24.2/minである。このカラムの空隙率は0.092であり、シミュレーションされた動床クロマトグラフィーを用いてd- alluloseの分離を最適化するための基礎となっている[50]。
Due to the high solubility of D-allulose powder in aqueous solution, it is difficult to crystallize pure product, so the process of obtaining pure product is also a key technology that restricts the development of the industry. The melting temperature of D-allulose is 109°C, and it is also prone to glass transition when heated. It is not easy to obtain solid powder by conventional spray drying [51]. Guo Yuanheng et al. used ethanol as the crystallization system and studied the process conditions such as the ratio of ethanol to D-allulose, the crystallization time and the crystallization temperature. The results showed that the density of the D-allulose solution was 1.35 g/mL, the ratio of ethanol to D-allulose solution was 3.8:1, the crystallization temperature was 25°C, and the crystallization time was 325 min. The yield of D-allulose can reach 71.58% [52]. Because with the increase of supervision 生産safety, the above-mentioned ethanol precipitation process uses a large amount of ethanol, an explosive solvent, so this method places higher requirements on the explosion-proof performance of the production plant.
4今後と展望
In the past two years, consumers have become increasingly health-conscious, and low-sugar, low-calorie products have become increasingly popular. Erythritol has been strongly sought after by food manufacturers, and there is even a phenomenon of a severe shortage of erythritol products in 2021. However, there is an individual 寛容issue with erythritol[53], which has led to severe restrictions on the amount of erythritol added to foods. D-allulose, which is also a sugar substitute, does not have such a situation. In practical applications, D-allulose has high solubility and a relatively low solution viscosity. However, when D-allulose is used as a raw material to make drinks, it is found that it is more prone to a Maillard reaction with proteins than erythritol. Therefore, special attention is required when making drinks containing proteins. With in-depth research on the safety evaluation, physiological functions, and industrialization of D-allulose, as well as the healthy and rapid development of the industry, D-allulose has great potential and prospects for development.
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