¿Cuáles son los usos de la D tagatosa?

Tagatose D es un monosacárido con beneficios especiales para la salud que se descubrió en los últimos años. Se determinó que era generalmente reconocido como seguro (GRAS) por la administración de alimentos y medicamentos de los Estados Unidos (FDA) en 2001. Los estudios han demostrado que la d-tagatosa no solo tiene un sabor y propiedades físicas similares a la sacarosa (1), y puede usarse como edulcorpara sustituir a la sacarosa, sino que también tiene un efecto terapéutico complementario en el tratamiento de enfermedades en poblaciones específicas (2), por lo que actualmente está atrayendo mucha atención del mercado y los consumidores. En vista de esto, es de gran importancia hacer pleno uso de las propiedades superiores de la d-tagatosa y aplicarla a los campos de la alimentación, la medicina, la cosmética, etc.

1 estructura y propiedades físicas y químicas de la d-tagatosa

La tagatosa D es una rara hexopyranosa natural, un isómero de d-galactosa, y un isómero de d-fructosa diastereoinverso en la posición C-4 (como se muestra en la figura 1(3)). Según el Lobry de Bruyn-Al- berda van La transformación de Ekenstein, la d-talosa y la d-tagatosa en la figura pueden interconvertirse entre sí debido al átomo de carbono de la molécula de azúcar que proporciona hidrógeno activo para dar un grupo carbonilo, resultando en una forma de enol, en una solución alcalina. La d-tagatosa es un cristal blanco en polvo sin olor. Su fórmula molecular es CgH → → O ₁, peso molecular 180.16, punto de fusión 132 ₂ C-135 ₆ C, y 1% de solución acuosa [−]20-6 ° 1° (C =5,H → O);D-Tagatose es resistente a los ácidos y puede existir de forma estable a pH 3~7. También es resistente al calor y resistente al álcali. Es propenso al pardeamiento de Maillard y puede sufrir caramelización a temperaturas más bajas.

2 propiedades funcionales D-Tagatose

2.1 inhilos niveles altos de azúcar en la sangre

La d-tagatosa es un azúcar de baja energía con un dulzor que es aproximadamente 92% el de la sacarosa, y no es bien absorbido por el cuerpo (4).

Los resultados mostraron que la administración oral de d-tagatosa sola no causó cambios en los niveles de glucosa sanguínea e insulina en personas sanas y pacientes con diabetes tipo 2. Por el contrario, se suprimiel aumento de la glucosa en sangre causada por la ingesta de glucosa en pacientes diabéticos, pero no tuvo un efecto significativo sobre la sensibilidad a la insulina de los pacientes diabéticos en pacientes con diabetes tipo 2. Del mismo modo, dar a los pacientes con diabetes tipo 2 75g de sacarosa, o 75g de D-tagatose30 minutos antes de tomar 75g de sacarosa, también puede suprimir el aumento de azúcar en la sangre causada por la sacarosa. Por lo tanto, se considera que la d-tagatosa tiene un efecto complementario en el tratamiento de la diabetes tipo 2, lo que puede deberse a que la d-tagatosa debilita la absorción de sacarosa en el estómago y los intestinos, mientras previene eficazmente las subidas de glucosa en otros productos de azúcar y previene un aumento en los niveles de glucosa en la sangre.

2.2 mejora la flora intestinal y favorece el crecimiento de bacterias beneficiosas

La d-tagatosa es fermentada por microorganismos en el tracto gastrointestinal humano, principalmente produciendo ácido acético, ácido butírico y ácido hexanoico, siendo el ácido butírico el principal componente. El ácido butírico puede promover el crecimiento de bacterias beneficicomo los lactobacilos y es una buena fuente de células epitelidel colon. También tiene un cierto efecto en la inhibición del cáncer de colon y bacterias patógenas intestinales. Laerke et al. (5) recogieron y analizaron las heces de 16 personas sanas (10 g de D-tagatosese administraron tres veces al día durante 14 días), y encontraron que la concentración de bacterias de ácido lácen las heces en el 14 día después de la ingestión era significativamente mayor que la sin ingestión, mientras que la concentración de bacterias coliformes en las heces en el 14 día después de la ingestión se redujo.

2.3 no es fácil de descomponer y utilizar por bacterias orales, y no causa caries

En 2002, la FDA de Estados Unidos lo confirmóD-tagatoseNo se descompone por bacterias orales y no causa caries dental. La d-tagatosa también puede eliminar eficazmente el mal aliento y prevenir enfermedades como la gingivitis.

3. Método de producción de d-tagatosa

La d-tagatosa se encuentra en muchos alimentos, principalmente en los productos lácteos como la leche en polvo esterilizada, el queso y el yogur [6]. Actualmente, la d-tagatosa es producida por galactosa isomerusando métodos biológicos y químicos.

3.1 método biológico

Lzumori et al. [78] usaron Mycobacterium smegmatisy Arthrobacter globiformis, y Muniruzzaman et al. [9] usaron Enterobacter applomerans para convertir el costoso galactitola tagatose, que es un método para usar galactitol para biosintetizar D-tagatose, es decir, el método de biosíntesis de galactitol. Además, el método de síntesis enzimtambién se utiliza en la producción industrial. Estudios han demostrado que la enzima l-galactosa isomerasa tiene actividad catalítica en el proceso de conversión, convirtiendo l-galactosa en l-ribulosa. Dado que la l-galactosa isomerasa es una enzima relativamente específica (grupo específico), puede convertir aldose en cetosa. Por lo tanto, mientras cataliza la l-tagatosa, también puede convertir otras aldosis (como d-galactosa, dl-fructosa y d-xilosa) ala forma de hexosa correspondiente. Si se utiliza el permede lactosa como materia prima para la preparación enzimde la tagatosa, el flujo del proceso es:

Lactosa perme− ultrafiltración − ósmosis inversa − microfiltración − hidrólisis − concentración − fermentación − isomeri− concentración − cristalización − producto terminado.

3.1.1 eliminación de proteínas, sales y sustancias altamente moleculares

Sustancias de alto contenido molecular como las proteínas se eliminan del permede lactosa para prevenir la contaminación bacteriana de los siguientes pasos del proceso. Las sales, por ejemplo, inhila la cristalización de la tagatosa durante la etapa de Cristy por lo tanto también deben ser eliminadas.

3.1.2 hidrólisis

Después de la eliminación de sustancias de alto peso molecular, tales como proteínas del permede lactosa, la enzima lactasa inmovilizse utiliza para hidrolizar continuamente la lactosa a glucosa y galactosa. Las condiciones de hidrólison una temperatura de 40°C a 60°C y un pH de 4 a 6.

concentración

The lactose hydrolysate is concentrated to a solution containing 2% to 20% galactose y2% to 20% glucose, with the ratio dethe two being 1:1, ythe rest being protein, fat, salt and undigested lactose.

3.1.4 la fermentación

La lactosa se hidroliza para formar una mezcla de galactosa y glucosa. Después de la fermentación selectiva por levaduras o bacterias, la glucosa se fermenta a etanol, mientras que la galactosa no se fermenta y entra en el siguiente paso de isomeri, o la galactosa se separa, se evapora, se concentra y se cristaliza para obtener polvo puro de galactosa.

3.1.5 isomerización de la enzima

El caldo de fermentación se centrifuo microfiltrado para extraer células microbi, y se destila para extraer etanol para obtener un concentrado de galactosa. La l-tagatosa se obtiene por isomericon l-galactosa aldehído isomerasa.

3.1.6 purificación

La mezcla obtenida por isomerización se separa por cromatode columna de intercambio catiónico, y el producto terminado se obtiene por concentración y cristalización.

3.2 método químico

Beadle et al. (10) usaron un método químico, un método de dos pasos, para producir d-tagatosa a partir de galactosa. La galactosa es primero isomeria al hidróxido de metal insoluble complejo tagatosa bajo la catálisis de una sal de metal alcalsoluble (por ejemplo, Ca(OH)₂), y el producto final de la tagatosa se obtiene neutralizando el complejo con ácido.

3.2.1 isomerización

La isomeries la formación de un complejo hidroxi-tagatoso metálico, un complejo intermedio insoluble, que es importante en la producción química de la tagatosa. (1) la formación de un complejo intermedio insoluble facilita la dirección positiva; (2) la galactosa es inestable en condiciones alcalinas y es propensa a reacciones secundarias y reacciones de degradación, y la formación del intermediario complejo puede inhibir la aparición de reacciones secundarias; (3) el complejo intermedio insoluble precipita y puede ser efectivamente separado de otros subproductos.

3.2.2 neutralización ácida

El propósito de la neutralización ácida es generar sales metálicas insolubles para separar la tagatosa de los intermediarios complejos metálicos.

3.2.3 purificación

La d-tagatosa se separa del sistema de reacción por cristalización, mientras que el filtrado todavía contiene tagatosa. Por lo tanto, el filtrado se reacciona con un hidróxido de metal alcalino para formar un complejo hidroxi-tagatometálico para extraer la tagatosa.

Actualmente, Maryland Biospherics ha patentado un método químico para la producción de productos de tagatosa. Por supuesto, también hay algunos problemas con la producción química de d-tagatosa, como el uso de hidróxidos metálicos fuertemente alcalinos y pH alto, que no son propicios para el procesamiento de alimentos.

4 D-tagatose en procesos bioquímicos humanos

4.1 digestión y absorción humana

La d-tagatosa es digerida y absorbida principalmente en los intestinos, pero todavía hay cierto debate en la comunidad académica sobre la cantidad exacta de digestión y absorción. Bar (4) utilizó L-rhamnose como referencia para estudiar el cuerpo humano#39;s absorción de d-tagatosa. Dado que la tasa de difusión pasiva de sustancias a través de la mucosa intestinal depende del peso molecular y la lipofilicidad, y la l-rinosa es un peso molecular ligeramente menor y un compuesto ligeramente más lipofílico, por lo que la D-tagatose es ligeramente más absorbida en el intestino que la l-rinosa (14 a 24%). Por lo tanto, Bar estima que el body's absorción de D-tagatose no excederá el 20%.

En contraste con Bar's informe deBaja absorción de d-tagatosaNorman et al. [11 encontraron que la absorción de d-tagatosa en pacientes con ileostomías podría alcanzar 80%. Jenkins et al. (12) encontraron previamente que la absorción de L-rhamnose en pacientes con esta operación era cercana al 50%. Aunque la ileostomía solo puede proporcionar una evaluación limitada de la digestión y absorción incompleta de los monosacáridos, las conclusiones de estos estudios son contrarias a las de la Bar. De manera similar, Buemann et al. (13) encontraron en un ensayo cruzado doble ciego que sólo el 1,5% de los 30 g de D-tagatose ingeripor vía oral fue excretado en la orina después de que 8 individuos habían ingeri30 g de D-tagatose y 30 g de d-fructosa solos.

4.2 biotransformación humana

La d-tagatosa puede ser fosforilada y convertida en 1-fosfo-d-tagatosa en el cuerpo humano. Raushel & Cleland informó [14] que bajo condiciones de ATP y K+, la fructoquinasa del hígado bovino puede catalizar la fosforilación de D-tagatose para producir 1-fosfo-d-tagatose. Dado que la fructoquinasa solo se encuentra en el hígado y los riñones, la 1-fosfo-d-tagatose también se produce principalmente en el hígado y los riñones, y se forma menos en la mucosa intestinal y las células de los islotes. Buemann et al. [13] encontraron mediante un ensayo cruzado doble ciego que el fósforo inorgánico sérico se redujo temporalmente, lo que puede estar directamente relacionado con la formación de 1-fosfo-d-tagatosa.

La 1-fosfo-d-tagatose puede continuar siendo degradada por la aldolasa en el hígado para formar d-gliceraldehído y dihidroxipropanona fosfato, que conduce a la conversión gluconeogénica de la D-tagatose en glucosa. Rognstad (15.16) utilizó células de hígado de ratón y d-tagatosa en un cultivo in vitro para producir glucosa, en el que la tasa gluconeogénica de 20 mmol/L de d-tagatosa era el doble de la de 20 mmol/L de d-galactosa y la mitad de la de fructosa. "La c-fructosa y la − − c-d-tagatosa forman glucosa lC a través de la vía gluconeogénica, lo que indica que tienen la misma vía gluconeogénica.

Aunque la vía gluconeogénica de la d-tagatosa aún no se ha establecido, es probable que sea metaboliza través de la vía del ácido galactosa-fosfórico en el hígado de los mamíferos. Por ejemplo, una isomerasa cataliza la conversión de 1-fosfo-d-tagatose a 1-fosfo-galactosa. El rastreo de isótopos ha encontrado que el aumento de fructosa a D-tagatose inhila la conversión de D-tagatose a glucosa, y el aumento de D-tagatose a fructosa no afecta a la gluconeogéde fructosa. Esto puede ser debido al hecho de que la estructura de la d-tagatosa es más propensa a la gluconeogénesis que la fructosa.

5 aplicaciones de D-tagatose

5.1 aplicación en alimentos

As people's el nivel de vida sigue mejorando, cada vez más personas están empezando a prestar atención a su salud y a consumir alimentos de bajo consumo energético. La d-tagatosa, como azúcar de baja energía, puede dar pleno juego a sus ventajas en los alimentos. Marzur (17) informó que además de ser baja en energía, la d-tagatosa generalmente no causa diarrea durante la digestión y absorción en el cuerpo humano, que es el caso con otros compuestos polihidroxi sustitutos del azúcar. En un experimento de alimentación de 3 meses con ratones, se encontró que el peso corporal de los ratones alimentados con 15% (p/p) de sacarosa era el doble que el de los ratones alimentados con 15% (p/p) de d-tagatosa. Debido a que la d-tagatosa es similar a la sacarosa en sabor y propiedades físicas, y tiene propiedades físicas y químicas tales como resistencia al calor, resistencia a los ácidos y resistencia a los álcalis, se utiliza ampliamente como un edulcorperfecto en la industria alimentaria. Se utiliza principalmente en la producción de chocolate, productos horneados, helados, dulces duros y suaves, goma de mascar, refres, condimentos y otros productos.

5.1.1 aplicación en la industria de bebidas

En la industria de las bebidas, los principales edulcorantes que se añaden son la sacarina, el ciclamato, el aspartamo, el acesulfame, la stevia y la sucralosa. Todos estos son edulcorantes fuertes, y a veces, en consideración al sabor, su resultado es un regusto amargo, sabor metálico y astringente. Sin embargo, la tagatosa puede reducir eficazmente estos factores indeseables. La d-tagatosa tiene un efecto endulzante sinérgico, y sólo una pequeña cantidad puede mejorar significativamente la dulzura. Por ejemplo, la adición de d-tagatosa a las bebidas de leche bajas en grasa (sabores de chocolate y yogur) no sólo puede reducir los sabores indeseables, sino también hacer que la dulzura del producto sea más estimulante, el sabor más suave y rico; Añadir d-tagatosa a las bebidas de zumde limón puede hacer que el sabor del producto sea más fresco y limpio; También puede aumentar el contenido de sólidos solubles del sistema de bebidas.

Por lo tanto, en 2001, la administración de alimentos y medicamentos de los Estados Unidos aprobó oficialmente el uso de d-tagatosa como edulcoren la industria de alimentos y bebidas. Ahora es ampliamente utilizado en los Estados Unidos como un sustituto de la sacarosa en bebidas saludables, yogur, zumde frutas y otros productos.

5.1.2 aplicación en alimentos a base de cereales

El alto punto de fusión, la resistencia al calor, la resistencia a ácidos y alcalinos, y la caramelización a baja temperatura de la tagatosa son importantes durante el procesamiento de cereales. Esto se debe a que la tagatosa tiene baja viscoy es fácil de cristalizar. Por lo tanto, aplicar hielo de tagatosa a la superficie de los cereales no solo aumenta el dulzor del producto, sino que también prolonga su vida útil.

5.2 aplicaciones en medicina, cosmética y otros campos

Además de sus excelentes propiedades como edulcoren alimentos y bebidas, la d-tagatosa también se puede utilizar como excipiente en productos farmacéuticos y como humectante y estabilizante en cosméticos. En la actualidad, en la pasta de dientes y enjuague bucal, la d-tagatosa se utiliza principalmente como agente humectante, seguido de un estabilizador, pero también puede mejorar eficazmente el sabor de la pasta de dientes y enjuague bucal. Hoy en día, muchas pastas de dientes utilizan D-sorbitolo glicer, o una combinación de los dos, como agente humectante.

Sin embargo, la dulzura de la mezcla de D-sorbitol y glicerina es la mitad de la de la sacarosa, y esta dulzura no es la deseada al cepillarse los dientes. Por lo tanto, la sacarina, un edulcorde de alta intensidad, se añade a muchas pastas de dientes para que el producto tenga el sabor adecuado. Sin embargo, este compuesto, mientras proporciona la humectación y dulzura requeridas, también tiene un sabor metálico, un regusto amargo y un regusto de sacarina. La d-tagatosa, como la sacarosa, es dos veces más dulce que el D-sorbitol, y su adición no sólo mantiene la dulzura de la pasta de dientes, sino que también previene la caries dental. Lu6 mediante la medición de la actividad del agua y el contenido de humedad de D-tagatose y D-sorbitol y comparando su humectación, se puede ver en las curvas de desorción de D-tagatose y D-sorbitol curvas, cuando D-tagatose se disuelve en agua por encima de 0,62, D-tagatose y D-sorbitol se considera que tienen la misma humectación en términos de actividad del agua. Cuando se añade pasta de dientes con 20% a 25% (p/p) de d-tagatosa, no sólo la dulzura alcanza un nivel satisfactorio, sino que también mantiene una buena humectabilidad y estabilidad.

En la actualidad, aunque el mecanismo de acción de la d-tagatosa como un nuevo monosacárido en el cuerpo humano necesita ser explorado más a fondo, sus excelentes propiedades físicas y químicas funcionales son inneg. Se espera que en los próximos años, el D-tagatose se convierta en un edulcornatural de mayor venta en el mercado internacional, y se utilice ampliamente en alimentos, medicina, cosméticos y otros campos. Sus perspectivas de mercado son muy amplias.

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