¿Cuál es el beneficio del edulcor?

Cellunmejora del nivel de vida, los consumidores están prestando cada vez más atención a la cantidad de azúcar que consumen en su dieta diaria. En los últimos años, las bebidas senazúcar o celbajo contenido de azúcar también se hanhecho populares entre los consumidores. El Plan nacional de nutrición (2017-2030) también propone claramente la promoción de un estilo de vida saludable, y "reducir el azúcar" es una de las iniciativas especiales clave. Los azúcares raros son un tipo de monosacárido y sus derivados que existen en la naturaleza pero en cantidades muy pequeñas (según lo definido por la sociedad internacional de azúcares raros en 2002). Tienen las ventajas de ser altamente estables, bajas en calorías, no higroscópicas, no cariogénicas y altamente toleradas.

allulosa(D-psicose) pertenece a la categoría de azúcares raros. Se encuentra naturalmente en alimentos como el trigo, las pasas, los higos y el azúcar morena [1], como se muestra en la tabla 1. Fue descubierapor primera vez en el trigo en la década de 1930 y aislado del antibiótico alopurinadenosina, de ahí su nombre allulose.

1. Las características físicas y químicas de la d-allulosa

El nombre sistemático para la d-allulosa es d-ribosa-2-hexulosa, y es un diastereoisóde d-fructosa en la posición C3. La estructura química se muestra en la figura 1. En agosto de 2011, la administración de alimentos y medicamentos de los Estados Unidos (FDA) determinó que la d-allulosa podría ser utilizada como un alimento generalmente reconocido como seguro y como un componente de los alimentos o aditivos alimentarios. En diciembre de 2020, la La comidade Estados Unidos emitió directrices sobre la allulosa, que no está incluida en los carbohidratos totales y los edulcorantes artificiales [2].

La D allulosa es un cristal blanco en polvoQue es altamente soluble en agua. Su fórmula molecular es C6H12O6, el peso molecular es 180.156, la densidad corregies 1.589g/cm3, el punto de fusión es 109℃, y la tensión superficial es 92.6dyne/cm. La curva de solubilidad (figura 3) muestra que la solubilidad aumenta con el aumento de la temperatura, pero es significativamente menor que la solubilidad de la d-fructosa a la misma temperatura [2]. La allulosa tiene propiedades similares a la sacarosa, y su dulzor es sólo el 70% del del azúcar blanco. Su valor calórico es de 0,4 kcal/g, que es sólo 1/10 del valor calórico de la sacarosa. Debido aque hay cinco tautomers en una solución acuosa de allulose, la proporción de tautomers en la solución cambia continuamente a medida que la allulose se disuelve, causando que la rotación óptica de la solución cambie dinámicamente. Eventualmente, se alcanza un equilibrio dinámico entre los cinco tautomers, y la rotación óptica de la solución alcanza un valor estable. Cuanto mayor sea la temperatura cuando la allulosa se disuelve, más rápido la rotación óptica alcanzará el equilibrio [3].

2propiedades funcionales de la alulosa

Un experimento de ingesta de ratas utilizando el isótopo radioactivo marcado con 14c D-allulose mostró que alrededor del 97% de allose fue excretado con la orina 6 horas después de la inyección, y que más del 95% de allose fue excretado dentro de las 7 horas después de la ingesta oral, de los cuales más del 70% de D-allose fue excredirectamente en la orina en forma molecular, y la allulose restante se excreen forma de metaboli, lo que indica que sólo una pequeña cantidad de allulose permanece en el cuerpo [4]. Ensayos clínicos recientes también han demostrado que la ingesta de d-allulosa durante 12semanas en personas sanas no causa ningún síntoma físico [5].

2.1la celulosa tiene un efecto protector sobre los nervios

Shigeru et Al.mostraron que la d-allulosa puede proteger el tests de 2-etilhexilftalal al inhibir la producción de eespeciereactivas de oxígeno en el tests, inhibiendo así la atrofia testicular [7]. Takata et al. mostraron envitro que una solución de d-allulosa de 50 mMretrassignificativamente la apoptosis de células PC12inducida por 200 μM 6 6-hidroxidopamina inducida por apoptosis en células PC12. Además, la d-allulosa también puede aumentar la concentración de glutatión reducido en las células, tratando así enfermedades neurodegenerativas [8]. La proteína Monocyte chemoattractant proteen1 (MCP-1) es una quimiocina de 76 aminoácidos producida en respuesta a la estimulación con glucosa. Se considera que es un marcador importante de la aterosclerosis. La d-allulosa puede inhibir parcialmente la actividad de la proteína quinasa activpor mitógeno P38 y suprimir la expresión de la proteína quimioatractiva de monoci1, reduciendo así la aparición de la aterosclerosis hasta cierto punto y proporcionando ayuda para el tratamiento de la aterosclerosis [9].

2.2 la ululosa tiene un efecto hipoglic.

Según datos de la 24a conferencia académica nacional de la asociación médica China#39;s Diabetes Branch, Chinatiene el mayor número de pacientes diabéticos en el mundo, con cerca de 129,8 millones de pacientes diabéticos adultos [11]. En los últimos años, la incidencia de diabetesen China ha aumentado gradualmente, con diabetestipo 2 que representa hasta el 90% de los casos. La principal característica patológica es una disminución en el metabolismo de la glucosa regulado por la insulina (resistencia a la insulina) [10]. Esto se acompaña de un defecto en la función de las células pancreβ, lo que resulta en una disminución o disminución relativa de la secreción de insulina. Los principales síntomas en los pacientes son "tres altos y uno bajo", es decir poliuria, polidipsia, polifagia y pérdida de peso inexplicable [9]. D -Alloxan se ha demostrado para reducir significativamente el azúcar en la sangre y mejorar la tolerancia a la glucosa {12~14}. Por un lado, esto puede ser debido a que la glucosa, la fructosa y la allulosa pertenecen a la familia de la hexosa y entran al torrente sanguíneo a través de los mismos transportadores transmembrana (GLUT5, GLUT2), por lo que la allulosa inhisignificativamente la absorción de glucosa y fructosa en las células epiteliales del intestino delgado y reduce la permeabilidad de los dos monosacáridos [6].

Estudios experimentales han demostrado que la glucoquinasa en el hígado maneja la ingesta y producción de glucosa, y una disminución en su actividad es la patogéde la hiperglicemia [15,16]. La alocétosa puede promover la fructoquinasa en el hígado para fosforilar la fructosa, activar la glucoquinasa en el hígado, transferir la glucoquinasa desde el núcleo al citoplasma, acelerar la síntesis de glucógeno en el hígado, y reducir la concentración de glucosa en sangre en el Plasma plasma[1 7,22]. Por otro lado, los inhibidores de la glucosidasa pueden inhibir competitivamente la -glicosidasa en el borde de la mucosa del intestino delgado, reduciendo así la degradación y absorción de almidón y sacarosa en el intestino delgado. Por lo tanto, el uso de inhibidores de la? -glucosidasa altamente efectivos para intervenir en defectos de tolerancia a la glucosa se ha convertido en un método importante para el tratamiento de la diabetes tipo 2 [18]. Alloglucan puede inhibir la actividad de − -glucosidasa, inhibila degradación de carbohidratos como la sacarosa y la maltosa en el intestino delgado, y reducir la concentración de glucosa en el intestino delgado [19]. Por lo tanto, alloglucan puede usarse para ayudar en el tratamiento de la diabetes tipo 2.

2.3 Alloglucan tiene un efecto hipolipidémico

Además de su efecto hipoglic, se ha encontrado que el alloxan afecta el proceso metabólico de la grasa corporal. Huang Weilai et al. estudiaron el efecto de la alocétosa en el proceso del metabolismo de la grasa en ratas Wistar y encontraron que las ratas en el grupo de alocétosa tenían el peso corporal más bajo y niveles séricos de triglicéridos, ácidos grasos libres y colesterol de lipoproteínas de baja densidad significativamente más bajos (P < 0.05). El análisis reveló que esto se debía principalmente a que la alocétosa aumentaba significativamente el nivel de expresión de ARNm del gen PPAR-α en el hígado (P < 0,0 5), mientras que disminuía significativamente el nivel de expresión de ARNm del gen FAS, inhibiendo así la expresión de colesterol y la síntesis de grasa en el hígado [20]. Al mismo tiempo, la celultambién aumenta la concentración de succinato deshidrogenasa (SDH) en el suero y el hígado y la lipasa hepática (HL) en el hígado, acelerando el organismo#39;s metabolismo de las grasas [22].

Hossaenet al. encontraron que la d-allulosa puede inhibisignificativamente el aumento de peso y la acumulación de grasa abdominal en ratones. El análisis inmunohistoquímico mostró que la d-allulosa induce la translocación de glucosa quinasa desde el núcleo al citoplasma de las células del hígado, aumenta la actividad de la glucosa quinasa y sinteglucógeno en el hígado. Al mismo tiempo, los resultados experimentales muestran que la d-allulosa puede retrasar significativamente la fibrosis de las células pancreβ, reducir el daño de los niveles altos de azúcar en la sangre en los islotes de Langerhans, proteger la función normal de las células pancreβ, y permitir que el páncreas produzca insulina para controlar los niveles de azúcar en la sangre [22]. La D-Allulose puede reducir el cuerpo#39;s la ingesta de alimentos, bajar el cuerpo's niveles séricos de insulina y leptina, inhila la actividad de las enzimas lipogénicas en el hígado, y aumentar el nivel de regulación transcripcional de la grasa, lo que aumenta el body's tasa de metabolismo de oxidde la grasa, reduciendo el body's la acumulación de grasa, y la reducción del cuerpo 's peso [23~25].

2.4 la alulosa tiene actividad antioxidante

La superóxido dismutasa (SOD) es un importante eliminador de radicales libres que se encuentra ampliamente en el cuerpo. Es un agente protector que viene con el sistema antioxidante de los sistemas biológicos y puede eliminar los radicales libres de aniones superóxido en el cuerpo. Catalasa (CAT) es una enzima clave en el metabolismo de especies reactivas de oxígeno en el cuerpo, y tiene la capacidad de eliminar sinérgicamente los radicales libres en el cuerpo con superóxido dismutasa (SOD). Los niveles de superóxido dismutasa y catalasa se utilizan a menudo como indicadores de la capacidad antioxidante. Los resultados de investigaciones existentes muestran que el contenido de superóxido dismutasa en ratas del grupo de la allulosa es significativamente mayor que en ratas de otros grupos [21]. La allulosa y su derivado allose también exhialguna actividad de eliminación de radicales libres, y la capacidad de eliminación está altamente correlacionada con la concentración [26].

3. Por otra parte, la Comisión transmitió al Consejo una propuesta de modificación del pro-grama de investigación y desarrollo en el proceso de producción de la alulosa

Debido a que la allulosa tiene muchas excelentes características tales como múltiples propiedades funcionales y un bajo valor energético, el contenido de allulosa en los alimentos naturales no puede satisfacer las necesidades humanas. Por lo tanto, los estudiosos en el país y el extranjero han llevado a cabo una investigación en profundidad sobre la producción y el desarrollo de la celulosa. En comparación con Japón, Corea del sur, los Estados Unidos y otros países, aunque China&#La investigación sobre la allulosa comenzó relativamente tarde, pero la industria también ha hecho progresos considerables y ha obtenido resultados bastante buenos. En los últimos años, el número de patentes relacionadas con allulose-related patentes ha ido en aumento [27,28].

En la actualidad, los métodos de preparación de la celulosa incluyen principalmente la síntesis química y la bioconversión. Entre ellos, la síntesis química aún no ha sido industrializada debido a problemas como reactivos químicos, procesos complejos, contaminación ambiental y rendimiento [29,30].

En comparación con la síntesis química, la biotransformación tiene las ventajas de condiciones de reacción suaves, alta eficiencia de conversión, y evitar el uso de reactivos químicos tóxicos y nocivos. Por lo tanto, la biotransformación se ha convertido en el foco de la investigación y el desarrollo de D-allulose. En 2002, el profesor Kagawa de Japón propuso de manera innovadora una estrategia de conversión de azúcar poco común, la estrategia de Izumori [31]. Después de casi 20 años de mejoras y expansión, la estrategia de Izumori ha sido de grandes mejoras y adiciones. Puede utilizar hexulosa-3-epimerasa, isomerasa aldose, y poliol deshidrogenasa para lograr la interconversión de 34 hexosis [32].

En la actualidad, solo 11 allo-hexose-3-epimerasas han sido reporten la literatura, y las propiedades de d-allo-3-epimerasas de diferentes fuentes son diferentes, como se muestra en la tabla 3. La aldopentosa isomerasa Natural todos tienen los defectos naturales de pobre estabilidad térmica, corta vida media, y la necesidad de mejorar la eficiencia catalítica. Esta es también la dirección clave de muchos investigadores. Zhu et al. realizaron modelos de homología en Staphylococcus aureus (SaDAE) y reconstrureconstruel mutante Sa-DAE_V105A, que aumentó la actividad relativa de la d-fructosa en un 68%, y la tasa de conversión después de 6 horas aumentó a 38,9% [44]. La actividad relativa aumentó en un 68%, y la tasa de conversión aumentó a 38,9% después de 6 horas [44].

Wang Yifan obtuvo el mutante H56Q/A 107P, que ha mejorado la estabilidad térmica y la actividad relativa, A través de la evolución irracional dirigida de DPE de Clostridium cellulolyticum H10. La incubación a 55 °C durante 6 h triplicó la actividad enzimresidual. Se especula que la mutación en la posición 107 en el anillo de bucle es prolina, lo que aumentó la rigidez de la estructura general de la enzima y mejoró la estabilidad térmica [45]. Con el fende mejorar la actividad y la reutilización de la enzima, muchos investigadores han utilizado la tecnología de inmovilización enzimpara inmovilizar la allulosa-3-epimerasa, aumentando así el número de veces que la enzima puede ser utilizada y la tasa de recuperación.

Li Qiuxi estudió las diferencias entre la producción de d-allulosa usando alginato de sodio inmovilizde células de E. coli y d-allulosa-3-epimerasa inmovilizen diferentes portadores. Después de la inmovilización, la temperatura óptima de actividad enzimática de las células DPE se incrementó, y después de 7 a 10 ciclos de reutilización, la tasa de recuperación de la actividad enzimseguía siendo alta [46]. Bu Yifan's experimentos mostraron que la temperatura óptima para la actividad enzimde las células inmovilizse incrementó en 15°C, y la actividad enzimde las células inmovilizfue tan alta como 259,20 U/g portador [47]. Wei Yuxia encontró que la adición de una cantidad adecuada de dióxido de titanial alginato de sodio material inmoviliztradicional puede mejorar significativamente la tasa de recuperación de la célula inmoviliz.#39;s actividad enzimática y resistencia mecánica. Cuando la concentración de alginato de sodio es 2%, la cantidad de inmersión celular es 60g/L, la cantidad de adición de dióxido de titanies 1:4 (TiO2: SA), la concentración de clorde calcio es 2%, y la concentración de glutaraldehído es 0.03%, la tasa de recuperación de la actividad enzimática de las células inmovilizes 82%, y después de 10 lotes consecutivos, la tasa de recuperación de la actividad enzimsigue siendo 58%, y la resistencia mecánica es 100% [48].

En la actualidad, la principal materia prima para la bioconversión de la celulosa es la fructosa. La fructosa y la d-allulosa son isómeros, y separar las dos y obtener una solución concentrada de d-allulosa es también una tecnología clave. Las técnicas de separación comúnmente usadas incluyen la cromatode intercambio iónico y la cromatode lecho móvil simulada. Algunos investigadores han reportado que la d-fructosa y D-allulose pueden ser separadas y puriusando la resina de intercambio iónico DTF-Ca2+. La temperatura de la columna fue de 60°C, el volumen de inyección fue de 10 mL y el flujo fue de 1 mL/min.

La pureza de la d-allulosa obtenida fue del 98,3% [49]. Senembargo, la cromatode lecho móvil simulada tiene las ventajas de la separación continua automati, alta utilización de resina y bajo consumo de recursos, por lo que tiene un gran potencial de aplicación en la producción de d-allulosa. Debido a que la molécula de d-allulosa tiene dos grupos hidroxilo planos axiadyacentes dispuestos en paralelo, que se ajusta mejor al modelo de Unión a cationes, d-allulosa tiene la mayor capacidad de Unión a cationes. Este principio puede usarse para separar los dos. Los estudios han encontrado que la resina DOWEX310Ca es la fase estacionaria más adecuada. La velocidad de flujo es de 5mL/mena 10mL/min. Los coeficientes de transferencia de masa de d-fructosa y D allulose tienen un coeficiente de transferencia de masa de 4,84 /meny 24,2 /min, respectivamente. La porosidad de la columna es de 0.092, lo que sienta las bases para optimizar la separación de d-allulosa usando cromatode lecho móvil simulado [50].

Debido a la alta solubilidad de la d-allulosa en solución acuosa, es difícil cristalizar producto puro, por lo que el proceso de obtención de producto puro es también una tecnología clave que restringe el desarrollo de la industria. La temperatura de fusión de la d-allulosa es de 109°C, y también es propensa a la transición vítrea cuando se calienta. No es fácil obtener polvo sólido mediante un secado por pulverización convencional [51]. Guo Yuanheng et al. usaron etanol como el sistema de Cristyestudiaron las condiciones del proceso tales como la relación de etanol a d-allulosa, el tiempo de Cristy la temperatura de cristalización. Los resultados mostraron que la densidad de la d-allulosa fue de 1,35 g/mL, la relación de etanol a d-allulosa fue de 3,8:1, la temperatura de cristfue de 25°C, y el tiempo de cristfue de 325 min. El rendimiento de d-allulosa puede alcanzar el 71,58% [52]. Debido a que con el aumento de la supervisión sobre la seguridad de la producción, el proceso de precipitación de etanol mencionado anteriormente utiliza una gran cantidad de etanol, un disolvente explosivo, por lo que este método pone mayores requisitos sobre el rendimiento a prueba de explosiones de la planta de producción.

4 futuro y perspectivas

En los últimos dos años, los consumidores se han vuelto cada vez más conscientes de la salud y los productos bajos en calorías y bajos en azúcar se han vuelto cada vez más populares. El eritritol ha sido fuertemente buscado por los fabricantes de alimentos, y hay incluso un fenómeno de una severa escasez de productos de eritritol en 2021. Senembargo, existe un problema de tolerancia individual con eritritol [53], el cual ha llevado a restricciones severas en la cantidad de eritritol agregado a los alimentos. La celulosa, que también es un sustituto del azúcar, no tiene tal situación. En aplicaciones prácticas, la d-allulosa tiene una alta solubilidad y una viscode solución relativamente baja. Senembargo, cuando la d-allulosa se utiliza como materia prima para hacer bebidas, se encuentra que es más propensa a una reacción de Maillard con proteínas que eritritol. Por lo tanto, se requiere especial atención a la hora de elaborar bebidas que contengan proteínas. Con una profunda investigación sobre la evaluación de la seguridad, las funciones fisiológicas y la industrialización de la D-allulose, así como el rápido y saludable desarrollo de la industria, la D-allulose tiene un gran potencial y perspectivas de desarrollo.

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