¿Cuáles son los usos del edulcord Tagatose en el campo de la alimentación?

Lund-tagatosunes un azúcar raro que es un nuevo tipo de edulcorfuncional descubierto en los últimos años. Tiene lasfunciones de ser bajunen calorías, reducir el azúcar en la sangre, regular la flora intestinal y resistir la caries [1]. En 2001, la administración de alimentos y medicamentos de los Estados Unidos determinó que era generalmente reconocido como seguro [2], y en 2014 fue aprobado como ingrediente alimenticio pola Comisión nacional de salud y planificación familiar de las personas#39;s República de China [3]. La d-tagatosa tiene un dulzor similar a la sacarosa, con un dulzor del 92% de sacarosa, básicamente senolores desagradables o resabores, y produce sólo 1/3 de las calorías de sacarosa, con un valor energético de 1. 5 kcal/g. Además, la d-tagatosa es propensa a la reacción de Maillard y puede caramelizar a temperaturas más bajas, por lo que tiene amplias perspectivas de aplicación en productos lácteos, bebidas, productos de cereales, dulces, frutas secas y otros productos alimenticios.

1 estructura de d-tagatosa

La d-tagatosa es un raro hexoso natural, un isómero de d-galactosa y un diastereoisóde d-fructosa en la posición C-4. Su estructura química se muestra en la figura 1.

2 producción de D-tagatose

La d-tagatosa pura natural no es fácil de encontrar y sólo se encuentra en la goma secretada por los árboles [4]. En la actualidad, la d-tagatosa se produce principalmente por síntesis química y biosíntesis.

2.1 síntesis química

El método de síntesis química utiliza un metal alcalino soluble o una sal de metal alcaltérreo como catalizador para catalizar la isomeride de d-galactosa y un hidróxido de metal en condiciones alcalinas para formar un hidróxido de metal y un complejo de D-tagatoseprecipit. El precipites entonces neutralizado con ácido para separar y precippara obtener el finalProducto de D-tagatose[5]. Se ha informado de que Spherix Corporation en los Estados Unidos, Arla Foods en Dinamarca y Nutrilad en Bélgica ya hanaplicado la síntesis química de la d-tagatosa en la producción industrial.

En comparación con los países extranjeros, el método de síntesis química de D-tagatoseen China se encuentra todavía en la investigación del proceso de industrialización. Los investigadores se han comprometido a mejorar las condiciones del proceso para mejorar el rendimiento y la pureza de la d-tagatosa [6-8]. En la actualidad, aunque la síntesis química puede lograr la producción industrial, tiene ciertas desventajas, como muchos subproductos y una grave contaminación ambientAl.Por lo tanto, si se quiere seguir desarrollando la síntesis química, es necesario mejorar el proceso.

2.2 método biosintético

El método de biosíntesis utiliza enzimas biológicas o células que contienen enzimas como catalizadores para catalizar la síntesis de d-tagatosa a partir de sustr. Comparado con el método de síntesis química, tiene las ventajas de condiciones suaves, alto rendimiento, y menos subproductos. Actualmente, la d-tagatosa se puede obtener catalizando la oxidde galactitolpor la deshidrogenasa, o catalizando la isomeride de d-galactosa por la l-arabinosa isomerasa para producir d-tagatosa.

2.2.1 producción de d-tagatosa a partir de galactitol

La producción de d-tagatosa a partir de galactitol es uno de los primeros métodos biosintéticos estudiados. En 1984, Izumori K Et al.[9] utilizaron por primera vez las cepas Bacillus subtilis y Bacillus globigii para oxidar galactitol a tagatosa. Muniruzzaman SEt al.[10] encontraron que la cepa Enterobacter cloacae, aislada del suelo, podría oxidar galactitol a d-tagatosa. Los resultados mostraron que la tasa de conversión fue del 92% cuando la concentración de galactitol fue del 2%, y disminuyó al 86% cuando la concentración fue del 5%. Además, se encontró que las células de la enzima inmoviliztodavía mantenían una alta actividad catalítica. Jagtap SSetAl.[11] encontraron que la galactitol deshidrogenasa de Rhizobium pei anthii también puede utilizar galactitol como un sustrpara producir d-tagatosa. Se encontró que esta galactitol deshidrogenasa tiene una mayor actividad específica que otros reportados galactitol deshidrogenasas. Sin embargo, debido al alto precio del galactitol, este método no es adecuado para la producción industrial y tiene poco valor para su aplicación comercial.

2.2.2 producción de d-tagatosa a partir de d-galactosa

Comparado con el método más costoso de oxidde galactitol para producir d-tagatosa, el método de usar l-arabinosa isomerasa para catalizar la isomeride d-galactosa para producir d-tagatosa, primero reportado por Cheetham PS etAl.en 1993 [12], tiene más perspectivas para la industrialización. Lim B C etAl.[13] usaron bacil-arabinosa isomerasa para catalizar la reacción de la d-galactosa isomeria d-tagatosa. Los resultados mostraron que el rendimiento máximo fue de 11. 5 g /(L· h), que es 1,5 veces superior al rendimiento máximo en ausencia de ácido bórico. Liang MEt al.[14] usaron alginato de calcio para inmovilizar la l-arabinosa isomerasa de Thermus thermophilus para producir D-tagatoseen un lecho lleno de biorreactor, con un rendimiento máximo de 10 g/(L · h).

Aunque la d-galactosa es relativamente barata en comparación con el precio del galactitol, su costo de producción es todavía relativamente alto para el método de biosíntesis, y los investigadores han realizado la investigación correspondiente sobre este tema. Una solución es inmovilizar las células que contienen enzimas. Hong YH et Al.[15] usaron alginato de sodio para inmovilizar células de Escherichia coli recombinantes para producir d-tagatosa, obteniendo d-tagatosa con una pureza > 99%. Sin embargo, usar Escherichia coli como cepa de producción de d-tagatosa tiene ciertos riesgos de seguridad. Xu Z Et al.[16] usaron la cepa de Lactobacillus Fermentación fermentCGMCC2921de grado alimenticio para producir células inmovilizpara la producción de D-tagatosepor incorporación de alginato de sodio y reticulde glutaraldehído. Bajo la condición de la adición de ácido bórico, la tasa de conversión de d-galactosa a d-tagatosa puede alcanzar el 60%, y el rendimiento puede llegar a 11. 1 g/(L · h). El método de catálisis celular inmovilizno requiere la extracción de la enzima L-AI, y la biotransformación de la d-tagatosa puede completarse in vivo, lo que omita el proceso de purificación de la enzima y simplifica el proceso de producción, reduciendo así los costes de producción.

El método de biosíntesis es un proceso verde que cumple con los requisitos internacionales actuales para la protección del medio ambiente y es la principal dirección de desarrollo para la futura producción industrial de D-tagatose. Sin embargo, debido a la baja tasa de conversión de d-tagatosa y el alto costo, es difícil lograr la producción industrial. Por lo tanto, los puntos de investigación del método de biosíntesis son encontrar una l-arabinosa isomerasa que puede producir de manera eficiente D-tagatose, optimizar el proceso de producción, mejorar el rendimiento de D-tagatose, y reducir los costos.

3. Aplicaciones de la d-tagatosa en alimentos

La d-tagatosa tiene amplias perspectivas de aplicación en la industria alimentaria como edulcorfuncional, utilizado principalmente en bebidas saludables, productos lácteos, dulces, cereales, etc.

3.1. Aplicaciones en bebidas de la salud

En la industria de las bebidas, la d-tagatosa se utiliza principalmente para eliminar el regusto metálico, astringente y otros resabores desagradables de edulcorantes fuertes como el ciclamato, aspartamo, acesulfame y stevia, y para mejorar el [17]. En 2003, PepsiCo comenzó a añadir un edulcorcombinado que contenía d-tagatosa a las bebidas carbonatadas para obtener bebidas saludables sin calorías y bajas en calorías que básicamente tienen un sabor similar al de las bebidas con todas las calorías [18,19]. En 2009, la Irish concentrados processing Company obtuvo té, café, zumde frutas y otras bebidas bajas en calorías mediante la adición de d-tagatosa [20,21]. En 2012, Corea del sur 's CJ CheilJedang también obtuvo bebidas de café bajas en calorías mediante la adición de D-tagatose[22].

3.2 aplicación en productos lácteos

Como edulcorbajo en calorías, la d-tagatosa puede mejorar significativamente la textura de los productos lácteos con una pequeña cantidad añadi. Por lo tanto, la d-tagatosa se agrega a productos lácteos como leche en polvo esterilizada, queso y yogur [23]. Con la profundización de la investigación sobre las propiedades de la d-tagatosa, su aplicación se ha extendido a más productos lácteos. Por ejemplo, la adición de d-tagatosa a los productos lácteos de chocolate puede dar un sabor rico y suave toffee. La d-tagatosa también se puede usar en el yogur. Además de proporcionar dulzura, puede aumentar el número de bacterias vivas en el yogur, mejorar el valor nutricional del yogur, y darle un sabor más rico y suave [24].

3.3 aplicación en productos cerealeros

La d-tagatosa se caramelizfácilmente a bajas temperaturas, por lo que es más fácil producir un color ideal y un sabor más rico que la sacarosa, y se puede utilizar en productos horneados. Estudios han encontrado que la d-tagatosa puede sufrir una reacción de Maillard con aminoácidos para producir sustancias volátiles de sabor como el 2-acetilfurano, 2-etilpirazina y 2-acetiltiazol, que tienen un sabor más alto que los producidos por la reducción de azúcares como la glucosa y la galactosa [25]. Sin embargo, al añadir d-tagatosa, también se debe prestar atención a la temperatura de cocción. Una temperatura más baja contribuye unrealzar el sabor, mientras que una temperatura más alta y un tiempo de procesamiento más largo darán como resultado un color más oscuro y un regusto amargo [26].

Además, porqueLa d-tagatosa tiene baja visco.Y es fácil de cristalizar, también puede ser utilizado en el glase. La d-tagatosa puede aplicarse a la superficie de los cereales sola o en combinación con compuestos polihídricos como el maltitol para aumentar la dulzura del producto [27].

Aplicación 3.4 en confitería

La d-tagatosa puede usarse como edulcorúnico en el chocolate, y el proceso no requiere cambios importantes. Las características de viscoy absorción de calor del chocolate son similares a las de la sacarosa. En 2003, New Zealand's Mada Sports Nutrition La comidaCompany fue la primera en desarrollar productos de chocolate que contienen d-tagatosa en sabores como leche, chocolate negro y chocolate blanco. A continuación, desarrolló varios productos de chocolate nuevos que contienen d-tagatosa, tales como frutas secas recubierde chocolate, barras de frutas secas y huevos de Pascua [28].

3.5 aplicar en frutos secos bajos en azúcar

La fruta conservada baja en azúcar es la fruta conservada con un contenido de azúcar inferior al 50%. En comparación con las frutas conservadas con alto contenido de azúcar, con un contenido de azúcar del 65% al 75%, se ajusta más a los "tres bajos" requisitos sanitarios de "bajo contenido de azúcar, bajo en sal y bajo en grasas". Debido a que la d-tagatosa tiene las características de un contenido muy bajo en calorías y un alto dulzor, se puede utilizar como edulcoren la producción de frutas conservadas bajas en azúcar. Por lo general, la d-tagatosa no se añade a las frutas conservadas como edulcorindependiente, sino que se usa en combinación con otros edulcorantes para preparar productos de frutas conservadas con bajo contenido de azúcar. Por ejemplo, la adición de 0,02% de tagatosa a la solución de azúcar para preparar melón de invierno y sandía bajos en azúcar puede aumentar el dulzor del producto [29,30].

4 conclusión y perspectivas

La d-tagatosa es un raro monosacárido cuyas propiedades físicas y químicas y funciones fisiológicas han sido probadas. Se utiliza como aditivo alimentario en la producción de alimentos en muchos países. Como un nuevo edulcormultifuncional, D-tagatosetiene amplias perspectivas de mercado. Sin embargo, debido a las limitaciones de las materias primas y el proceso de producción de D-tagatose, la producción de D-tagatose barato y de alta calidad es muy baja, muy por debajo de la demanda. Por lo tanto, cómo mejorar el proceso de producción y producir productos baratos y de alta calidad de D-tagatose se convertirá en la futura dirección de desarrollo de D-tagatose en la industria alimentaria.

Referencia:

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