食品分野でのタガトース粉末の用途は何ですか?

タガトース(tagatose)は、フルクトースのエナンチオマーである分子量180∙16uおよびcas 87—81-0のc-4キラル炭素原子で。優れた低エネルギー食品甘味料および充填剤であり、高血糖を抑制し、腸内フローラを改善し、非カリブ生成であるなど、様々な生理学的効果を有します。2001年、米国fdaはタガトースをgrasとして承認した。

1 。タガトースの性質と機能

純粋なタガトースは、白、無臭、非結晶性の物質である融点134°c、ガラス転移温度15°c。水溶性が高く、水に溶かすと沸点が上がり、凝固点が下がる。しかし、熱を吸収しないので、冷却効果はありません。タガトースは吸湿性があり、酸性条件下で良好な安定性を示す。ph 3 - 7の範囲で安定に存在することができます。メイラードブラウニングを起こしやすく、低温でカラメル化することができます[1]。

タガトースはショ糖の92%の甘さで、甘味料としても優れています。その甘さの特徴はスクロースに似ており、不快なオフフレーバーや後味はありません。比較的、タガトースの甘さはスクロースよりも早く刺激され、フルクトースに似ている。また、シクラミン、サッカリン、アスパルテーム、アセスルファム、ステビア、ネオテーム、スクラロースなどの強力な甘味料との良好な相乗効果があります[2]。

の体内に取り込まれたタガトースは、小腸に完全には吸収されない。小腸で吸収されたタガトースは、解糖系を経て肝臓で代謝される。未吸収のタガトースは大腸に直接入り、微生物叢によってほぼ完全に発酵される。この発酵によって生成された短鎖脂肪酸は、ほぼ完全に再吸収され、体内で代謝される。多くの関連研究に基づき、米国fdaは栄養ラベルに6280∙2 j /gのエネルギー値を表示できることを確認しました[1]。

タガトースは自然界で広く見られるそして、いくつかの食品(殺菌牛乳、uht (ultra high temperature:超高温殺菌)牛乳、粉ミルク、ホットココア、各種チーズ、ヨーグルト、乳児用粉ミルクなど)およびいくつかの植物および医薬品に含まれています[3]。

タガトースは吸収率が低い体内では、糖尿病を持つ人々に適した作り、血糖値に大きな変化を引き起こすことはありません。研究によると、健康な被験者および2型糖尿病患者において、タガトースは空腹時血糖値およびインスリン値に有意な変化を引き起こさず、糖尿病患者におけるグルコース摂取による血糖値の増加を有意に抑制することができる[4]が、インスリン感受性に有意な影響を及ぼさないことが示されている。また、糖尿病の症状を緩和・改善し、さまざまな合併症の発生を抑制することが特許で報告されています[5]。タガトースが高血糖を抑制するメカニズムは、低吸収率に加えて小腸でのグルコースの吸収を抑制することと考えられる。

だけタガトースの20%は体内で摂取される小腸に吸収されます大部分のタガトースは大腸に直接入り、微生物叢によって選択的に発酵され、有益な細菌の増殖を促進し、有害な細菌の増殖を抑制する。これは腸内細菌叢の改善に大きな効果をもたらし、優れたプレバイオティクスである[6]。同時に、タガトースの発酵は有益な短鎖脂肪酸(scfa)を大量に生成する。特に、酪酸は大腸上皮細胞の良好なエネルギー源であり、大腸がんの抑制、腸内病原性細菌(大腸菌など)の抑制、乳酸菌などの善玉菌の増殖促進に効果があると考えられています。いくつかの研究では、重要な前生物学的効果を持つタガトースの最小投与量は7.5 g/dであることが示されている。

研究によるとタガトースは歯垢のphを低下させない虫歯の原因にもなりません。歯垢の抑制と口臭の除去に効果があるため、虫歯、歯肉炎などの歯の病気の抑制、口臭の除去、歯の清掃などに広く使われている。2002年12月2日、アメリカ食品医薬品局(fda)は多くの科学的研究の結果に基づき、タガトースは口腔内細菌によって発酵されておらず、虫歯を引き起こさないことを確認する声明を発表した。

他の研究はそれを示しているタガトースは適切かつ継続的に体重を減らすことができる健康な患者および2型糖尿病患者では[1]。特許報告によると、,タガトースはまた、血液の健康を促進するために非常に有益です[7]そして、女性ラットの妊娠の可能性を高め、母体と胚の健康を促進することができます[8]。さらに、タガトースは毒素に対する細胞の感受性を高め、コカイン、ニトロフラントインなどの肝細胞に対する毒性作用を有意に阻害することもできる[9]。

多くの安全性および毒性試験により、タガトースは安全で無毒であることが示されている。2001年4月11日、アメリカ食品医薬品局はタガトースをgrasとして食品に使用することを承認した。その後、オーストラリアニュージーランドも食品へのタガトースの使用を承認した。しかし、タガトースの過剰な消費はまだ、鼓腸や下痢などの軽度の胃腸不快感を引き起こす可能性があります#39;sのタガトースの吸収障害。2001年6月、fao / who合同食品添加物専門家委員会(jecfa)は、adiが0 - 80 mg/kg・dの食品添加物としてタガトースを承認した[1]。

2タガトースの製造技術

一般的にガラクトースから作られる化学的または酵素的な異性化によって。ガラクトースはラクトースを加水分解することで得られる。いくつかの研究では、ガラチトールを原料として利用し、生物学的に酸化してタガトースを生成する。しかし、ガラクチトールは比較的高価であり、現時点では工業生産には適していません。

2.1タガトースの化学合成

タガトースの化学合成はガラクトースを原料とし、主に異性化と酸中和の2段階からなる[10]。まず、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用い、ガラクトースを水酸化金属と異性化して金属水酸化タガトース錯体中間体を形成する。中間錯体は酸で中和されます最終製品のタガトースを入手します。ガラクトースはラクトースを加水分解することで得られる。

ガラクトースの異性化は、タガトースの化学合成における重要なステップである。コスト上の理由から、金属水酸化物反応物はca (oh) 2またはca (oh) 2とnaohの混合物が好ましい。一般的には、ca (oh)2を水に混合した水溶性スラリー、または水に混合した石灰(cao)を加えた水和物として添加される。アルカリ金属塩(またはアルカリ土類金属塩)の触媒は通常cacl2で、使用量はガラクトースのモル数の約1 ~ 5%です。異性化反応は、アルカリおよび低温条件下で行われるべきです,phの範囲内で制御>10と-15 ~ 40°c。

酸中和の目的は、不溶性の金属塩とを形成することです複合体中間体からタガトースを放出する。残りのイオンはイオン交換樹脂によって除去されます。酸の中和にはh2so4、h3po4、hclが使用でき、co2が最適です。酸性中和の進行は、反応系のphに応じて制御されます。phが<7になると、中和反応が完了します。

酸の添加中、反応系の温度は、副作用を避けるために25°c以下に制御する必要があります。最後に、反応溶液からタガトースを結晶化し、濾過する。

例えば、230 lのステンレスの反応容器に10・0kgのラクトースと40 lの純水を加えてよく混ぜ、温度を50°cに上げます。ラクターゼを加え、加水分解が基本的に完了するまで6時間加水分解すると、グルコース45%、ガラクトース45%、ラクトース10%を含むラクトース加水分解物が得られます。ラクトース加水分解物を25°cまで冷却した後、154 gのcacl2とca (oh)2水溶液(ca (oh)2 2.0 kg +水2.5 l)を順に加える。適当な10%のnaoh溶液を加えてphを12.5に調整します。3時間反応すると、反応混合物は厚くなり、沈殿し始めます。沈殿物を濾過し、遠心分離機でパスティ・フィルター・ケーキを得る。25 lの水をフィルターケーキと混合して懸濁液を形成する。その後、適切な量のco2を導入し、溶液を中和して最終ph 6.5にしました。中和過程で濾過ケーキが溶解し、最終生成物であるタガトースとcaco3が沈殿した。反応溶液は遠心分離、脱イオン化、およびによって精製された結晶化してタガトースを得る。hplc解析では、タガトースの収率は47.6%に達した。

2.2タガトースの酵素合成

研究によるとL-arabinose異性化酵素(araa, ec 5∙3∙1∙4)は類似した立体配座を持つl-アラビノースとd-ガラクトースの異性化触媒活性を持ち、それぞれl-リブロースとd-タガトースを異性化することができる[11,12]。

lactobacillus fermentum、lactobacillus pentosus、lactobacillus mannitopous、lactobacillus buchneri、lactobacillus brevis、lactobacillus pentoaceticus、lactobacillus lycopersiciおよびその他の種のlactobacillus、aerobacter aerogenes、bacillus amyloliquefaciens、bacillus subtilis、candida utilis、(aerobacter aerogenes)、medical 環状桿菌(bacillus amyloliq uefaciens)、bacillus subtilis、candida utilis、clostridium acetobutylic um)、(escherichia 大腸菌),erw inia cativosa,(マイコバクテリウム属),(サルモネラチフィムリウム),(pediococcus, pediococcus pentosaceous) (rthrobacter)は発酵させてaraaを生成する。使用炭素源としてのl-アラビノースph 5.5 - 7.0および30 - 40℃で発酵するとl-アラビノース・イソメラーゼという酵素が得られる。

araaの発生源によって、最適な異性化条件は異なります。異性化は通常20 - 80℃、ph 4.0 - 9.0、好ましくは50 - 70℃、ph 5.5 - 7.0で行われる。いくつかの変異株は100℃までの温度で異性化できるl-アラビノースイソメラーゼを産生することもある。ある研究では、thermotoga neapolitanaのaraaコード遺伝子をクローンし、再結合し、大腸菌で発現させることで、非常に高い熱安定性を持つ組み換えaraaを得ることができることが示されている[13]。

d-ガラクトースの濃度は異性化反応の速度と変換速度に大きく影響する。原料のd-ガラクトース濃度が高い場合は、通常、d-ガラクトースからタガトースへの変換のための酵素反応過程のミカエリス定数kmが高いため、収量も高い。原料のd-ガラクトースの濃度が低い場合には、生産する酵素の系統に依存する。

図2は、ラクトース浸透(チーズホエイまたはカウ&の超濾過によって得られる)からのタガトースの調製プロセスフローを示しています#2 ~ 6%の乳糖、0.2% ~ 0.4%のタンパク質、0.2% ~ 0.6%の塩および微量の脂肪を含む39 s牛乳)[14]。乳糖支配で浸透除去されるタンパク質を削除し(1)、そしてを通過する貯蔵タンク(2)はdesalted所に集まる逆浸透(3)してきた。濃縮液microfiltrationを隔てて高分子量物质には古い角質を除去する(4)(細菌、すなわち、不溶性、タンパク質)によって加水分解スナイパー酵素による(5)はブドウ糖と半乳糖ものが入り交じる(ブドウ糖:半乳糖は1:1)。ラクトース加水分解物は半連続的に発酵させ(6)、ブドウ糖を酵母や細菌によって発酵させてエタノールを生成し(15)、真空ポンプによって回収され(16)、蒸留される。あるいは、液体を遠心分離機(7)で無細胞の液体にし、蒸留によりエタノールを回収し(16)、微生物細胞を発酵槽(6)に戻すこともできます。

蒸留によって回収されたエタノールは、副生成物として貯蔵タンク(7)に送り込まれます。未発酵のガラクトースは異性化され(8)、ガラクトースとタガトースの混合物が得られる。のtagatose原油液体次に、カチオン交換カラム(9)を通過させ、脱イオン水(10)を選択的に溶出させることで分離されます。未異性化ガラクトースは再び異性化カラム(8)に戻る。タガトース粗液を蒸発濃縮(11)、結晶化(12)、濾過、乾燥させ、完成品を得る。結晶化過程では、適切な量のエタノールとタガトース種子結晶を導入し、結晶化を促進します。エタノールは濾過・回収され、結晶化槽(12)に戻されてリサイクルされます。

2.3ガラクチトールからタガトースへの生物学的変換

研究によると、酢酸細菌はガラクチトールをタガトースに生変換することができる[15]。研究によると、アセトバクターsp∙は3 - 35 mg/ lの低収率でタガトースを産生し、グルコノバクターsp∙はガラチトールを100 - 160 mg/ lの高収率でタガトースに酸化する。中でもグルコノバクターmim 1000/9は最も収率が高く、5 g/ lのガラチトールを24時間で酸化して158 mg/ lに達する。また、ガラクトースやフルクトースの副生成物も検出されなかった。

にタガトースの収量を増加させますそこで、ガラクチトールの添加量を徐々に培地中で増加させ、g∙oxydans dsmを誘導しました 2343株は徐々にgalactitolの高濃度に適応する。その結果、ガラクチトール脱水素酵素の活性とタガトースの収率が有意に向上した。栽培24時間後の最大収量は3160 mg/ l (20 g/ lガラチトール、24時間)、換算率は6.6×10-3 l /hであった。

3つの用途があります

3.1タガトースの風味向上

タガトースは優れた相乗甘味を持っています強い甘味料への影響[1]。少量のタガトースを加えると甘みが著しく増す。強い甘味料と組み合わせて使用すると、かなりの量の強い甘味料を置き換えることができ、その量は甘味閾値を下回ることもあります。0・1 ~ 50g/kgのタガトースは、特に0・5 ~ 20g/kgの用量で優れた相乗甘味効果を得ることができます。強力な甘味料と組み合わせることで、タガトースの甘味が大幅に向上し、味、風味、後味が大幅に向上する。

タガトースは良好な相乗効果を有するシクラミン酸、サッカリン、アスパルテーム、アセスルファム- k、甘草甘味料、ステビア、モンクフルーツ抽出物、ソーマチン、アリタメ、ネオカメおよびスクラロースを含む多くの強力な甘味料、上。濃厚な甘味料の種類、最終製品の甘さ、官能要件(口当たり、後味、風味)に応じて、タガトースの甘味料に対する質量比は通常1:1から1000:1であり、できれば4:1から200:1の間です[2]。

感覚分析コーラとレモネード酒を饮みシステムでは、加算少量のtagatose規模で製品の食感さを大きく向上させ、苦い余韻を残すを減らす金属後味と渋皮味強甘味料に起因する(しかし、サッカリンacesulfameなど出て、等)、が、の甘み商品を速くを刺激され、実にやり切れない気持ちと力を得た爽やかな食感ですさらに、飲料システム内の可溶性固形分の含有量を増加させることができ、飲料の味をより完全にすることができます。全体的にはタガトースは、低エネルギーの軽飲料の味と風味を作るスクロースで甘くした伝統的なフルエネルギー飲料に近い。

濃厚な甘味料(チョコレート味、ヨーグルト味、フルーツ味など)を加えた低脂肪乳飲料には、タガトースを添加すると味が大幅に改善され、濃厚な甘味料による後味の苦味が軽減され、最高の甘さと後味が得られる。特にチョコレートミルク飲料はタガトースは、その豊かでまろやかなクリーミーな風味を大幅に高めることができます.

また、タガトースはまた、菓子やチョコレート製品のための良い風味向上剤です。官能評価によると、濃厚な甘味料で甘くしたチョコレートにタガトースを加えると、甘味と後味が大幅に向上し、苦味は軽減される。同時に、口当たりも大幅に改善され、クリーミーな風味が大幅に向上しました[1]。

3.2食品へのタガトースの応用

時シリアル食品にタガトースを使用する高い融点、低いガラス転移温度、非吸湿性結晶、高い溶解性、結晶化しやすい、ph安定性など、タガトースの重要な物性に十分注意することが重要である。特に、タガトースは優れたメイラード反応特性を有することに注目すべきである。温度が低いと風味が増しますが、温度が高く加工時間が長いと色が濃すぎて後味が苦くなります。

すぐに食べられる穀物の生産において、調理プロセスは重要なステップであり、従来のバッチ蒸気調理プロセスまたは押出プロセスのいずれかを使用して行うことができます[1]。使用する調理方法によって、デンプンのゼラチン化度、風味、組織構造、栄養特性が異なります。押出プロセスは、より低い温度と短い時間を必要としながら、伝統的な蒸気調理プロセスは、通常、高温と圧力で行われます。押出工程中の加工温度が比較的低く(例えば130°c)、加工時間が短い場合タガトースは唯一の甘味料として使用することができる低エネルギーですぐに食べられるシリアルです

タガトースは穀物の表面に噴霧することもできる製品の甘さを高めるために、それは様々な風味のアイシングや砂糖コーティングされた穀物を作るために使用することができます。粘度が低く、結晶化が速く、吸湿性が低いため、着氷コーティングの保存寿命も長くなります。水に溶かして83°brixの水溶液を作り、97°cで完全に溶けるまで加熱し、70°cに冷却してシリアルの表面にスプレーする。最後に、80°cで15分間乾燥させると、タガトース結晶は均一な白糖結晶霜コーティングを形成する。

タガトースは非結晶のコーティングにも用いられる表面に光沢のある砂糖がコーティングされており、ナッツなどの他の添加物がシリアルの表面に付着することができます。しかし、安定した表面を作るためには、フルクトリゴ糖、デクストラン、ラクチトール、マルチトール、イソマルトなどの非結晶甘味料と組み合わせて使用する必要がある。タガトースを使用することで、砂糖のコーティングがより良い甘味プロファイルになり、パリッとした食感になり、固結を防ぐ。

タガトースは、菓子やチョコレートに使用するのにも非常に適しています。プロセスに大きな変更を加えることなく、無糖チョコレートの唯一の甘味料として使用できます。ココアバターの一部を脂肪以外の材料と混ぜ、細かく挽いて固めます。レシチンと香料を加え、温度を調整し、混合物を型に流し込み、冷却して完成品が完成する。タフィーは、イソマルトなどの他の甘味料と組み合わせて使用することもでき、トフィーなどの高品質で低エネルギーの無糖お菓子を作ることができます。

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