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

D-tagatose is unrare sugar thenis unnew type defunctional sweetener discovered enrecent years. It hasthe functions debeing low in calories, lowering blood sugar, regulating intestinal flora, yresisting tooth decay [1]. In 2001, it was determined porthe USLa comidayDrug Administration to be generally recognized as safe [2], yin 2014 it was approved as unfood ingredient porthe National Health yFamily Planning Commission dethe People's República de China [3]. La d-tagatosa tiene un dulzosimilar a la sacarosa, con un dulzor del 92% de sacarosa, básicamente sin olores 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

Pure natural D-tagatose is not easy to find yis only found in the gum secreted by trees [4]. At present, D-tagatoseis mainly produced by chemical synthesis ybiosynthesis.

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 producto final de la d-tagatosa [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 producto químicosynthesis method deD-tagatose in China is still in the research deindustrialization process. Researchers are committed to improving the process conditions to improve the yield ypurity deD-tagatose[6-8]. At present, although chemical synthesis can achieve industrial production, it has certain disadvantages, such as many by-productosyserious environmental pollution. Therefore, if chemical synthesis is to be further developed, further improvements must be made to the process.

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 SS etAl.[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

As a Bajo en caloríassweetener, D-tagatosecan significantly improve the texture dedairy products cona small amount added. Therefore, D-tagatose is added to dairy products such as sterilized milk powder, cheese, yyogurt [23]. With the deepening of research on the properties of D-tagatose, its application has been extended to more dairy products. For example, adding D-tagatose to chocolate dairy products can give a rich and mellow toffee flavor. D-tagatose can also be used in yogurt. In addition to providing sweetness, it can increase the number of live bacteria in yogurt, improve the nutritional value of yogurt, and give it a richer and mellow flavor [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, debido a que la d-tagatosa tiene baja viscoy es fácil de crist, también se puede utilizar en la congelación. 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 Food Company was the first to develop chocolate products containing D-tagatose in flavors such as milk, dark chocolate, and white chocolate. It then developed various novel chocolate products containing D-tagatose, such as dried fruits coated in chocolate, dried fruit bars, and Easter eggs [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

D-tagatose is a rare monosaccharide whose physical and chemical properties and physiological functions have been proven. It is used as a food additive in food production in many countries. As a new multifunctional sweetener, D-tagatose has broad market prospects. However, due to the limitations of the raw materials and production process for D-tagatose, the production of cheap, high-quality D-tagatose is very low, far below the demand. Therefore, how to improve the production process and produce cheap and high-quality D-tagatose products will become the future development direction De D-tagatosein the food industry.

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