功能性甜味剂汇总Word下载.docx
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其甜味特性与蔗糖相似,无任何不良异味或后味。
相对而言,塔格糖的甜味刺激较蔗糖快,与果糖类似。
此外,塔格糖对强力甜味剂还有很好的协同增效作用,包括甜蜜素、糖精、阿斯巴甜、安赛蜜、甜菊糖、纽甜和三氯蔗糖等[2]。
机体所摄取的塔格糖,并不能被小肠所完全吸收。
被小肠吸收的塔格糖,通过肝脏,
经糖酵解途径代谢。
未被吸收的塔格糖则直接进入大肠后,几乎被其中的微生物菌群完全发
酵。
其发酵所产生的短链脂肪酸,几乎完全被机体重新吸收代谢。
在诸多相关研究的基础上,美国FDA确认,塔格糖可在营养标签上标示其能量值为6280.2J/g[1]。
塔格糖广泛存在于自然界中,许多食品(如灭菌牛乳、超高温灭菌乳、乳粉、热可可、
各种干酪、某些品种的酸乳、婴儿配方食品)以及某些植物、药物中都存在有一定量的塔格
糖[3]。
塔格糖在机体内的吸收率较低,不会引起机体血糖水平的明显变化,很适合糖尿病
人食用。
研究显示,塔格糖并不会引起健康受试者和H型糖尿病患者空腹血糖和胰岛素水平的明显变化,并可明显抑制糖尿病患者因摄入葡萄糖所引起的血糖升高[4],但对其胰岛素
敏感性并无明显作用。
另据专利报道,塔格糖可缓解改善糖尿病的症状,抑制各种并发症的发生⑸。
塔格糖抑制血糖升高的机制可能在于,塔格糖除吸收率较低外,同时还抑制了小肠对葡萄糖的吸收。
机体摄入的塔格糖,仅有20%被小肠吸收。
而绝大部分塔格糖直接进入结肠,被其
中微生物菌群所选择性发酵,促进有益菌增殖,抑制有害菌的生长,起到明显的改善肠道菌
群的作用,是一种很好的益生素(prebiotic)[6]。
同时,塔格糖发酵还产生大量有益的短链
脂肪酸(shortchainfatacid,SCFA)o尤其是丁酸,它是结肠上皮细胞的良好能量来源,
并被为在抑制结肠癌、抑制肠道致病菌(如大肠杆菌等)以及促进乳酸菌等有益菌的生长等方面都有良好作用。
有研究认为,塔格糖起到明显益生素作用的最低剂量为7.5g/do
研究显示,塔格糖并不会降低牙斑的pH值,而不会引起龋齿[1]。
它在抑制齿蚀斑、
消除EI臭方面有良好功效,因此在EI腔产品方面用途广泛,可用于抑制龋齿、齿龈炎等牙
齿疾病,消除EI臭以及洁齿等。
2002年12月2日美国FDA发表声明,基于诸多科学研究成果,可以确认塔格糖不被口腔细菌发酵,不会导致龋齿。
还有研究显示,对于健康受试者和H型糖尿病患者,塔格糖可适当而持续地降低其体重[1]。
另据专利报道,塔格糖对促进血液健康十分有利[7],有助于提高雌鼠怀孕的几
率并促进母体及胚胎健康[8]。
此外,塔格糖还可增强细胞对毒素的敏感性,并可显著抑制可卡因(cocaine)、呋喃妥英(nitrofurantoin)等对肝细胞的毒害作用[9]。
大量安全毒理学试验显示,塔格糖安全无毒。
2001年4月11日,美国FDA批准塔
格糖作为GRAS用于食品。
后来,澳大利亚和新西兰也批准了塔格糖在食品中的应用。
但过量食用塔格糖仍可能导致轻微的肠胃不适,如肠胃气胀、腹泻等,其原因可能主要在于机体
对塔格糖的吸收障碍2001年6月,FAQ/wHO食品添加剂专家委员会(jointFAO/WHOe—pertcommitteeonfoodadditives,JECFA)批准塔格糖作为食品添加剂,ADI值为0〜80mg
/kg•d[1]。
2、塔格糖的生产技术
塔格糖的生产,一般以半乳糖为原料,通过化学方法或酶法进行异构化反应而成。
其中,半乳糖原料可由乳糖水解得到。
也有研究使用半乳糖醇为原料,经生物氧化为塔格糖。
但半乳糖醇价格较高,目前暂不适宜用作工业化生产原料。
2.1塔格糖的化学合成工艺
塔格糖的化学合成是以半乳糖为原料,主要包括异构化和酸中和2个步骤[10]。
首
先,以可溶性碱金属盐或碱土金属盐为催化剂,将半乳糖与金属氢氧化物发生异构化反应,生成金属氢氧化物一塔格糖复合物中间体沉淀。
然后,以酸中和复合物中间体,得到塔格糖
终产物。
其中,半乳糖可由乳糖水解而得。
半乳糖的异构化是塔格糖化学合成反应的关键。
基于成本的考虑,金属氢氧化物反
应物最好采用Ca(OH)2,或Ca(OH)2与NaOH的混合物。
一般是加入Ca(OH)2混合水而成的水溶浆,或者加入石灰(CaO)混合水发生水合作用后的产物。
碱金属盐(或碱土金属盐)催化剂通常采用CaCI2,用量约为半乳糖摩尔数的1%〜5%。
异构化反应应在碱性、低温条件
下进行,控制在pH>
10—15〜40*(2范围内。
酸中和的目的是生成不溶性金属盐,而将塔格糖从复合物中间体中释放出来。
剩余的离子则通过离子交换树脂除去。
中和酸可使用HS04HPO4或HCI等,以C02为最佳。
根据反应体系的pH值来控制酸中和反应的进程,当pH<
7时,中和反应结束。
在加酸过程中,
反应体系温度应控制在25*(2以下.以yol3'
1No1(Total205)避免不利副反应的发生。
最后,将塔格糖从反应液中结晶过滤出来。
例如,在230L不锈钢反应釜中加入10,0kg乳糖和40L去离子水,搅拌混匀,升温至5013。
加入乳糖酶,水解6h直至水解基本完成,得到含45%葡萄糖、45%半乳糖和
10%乳糖的乳糖水解液。
将乳糖水解液降温至25C后,再顺序加入154gCaCI2、Ca(OH)2
水溶浆(2.0kgCa(oH)2加2.5L水)。
然后,加入适量质量分数10%NaOH溶液,调整pH12.5。
反应3h后,反应物变得稠厚,开始形成沉淀。
将沉淀物过滤、离心后,得到糊状滤饼。
在滤饼中混入25L水,制成悬浮液。
然后,通入适量CO2中和,至最终pH6.5。
在中和过程
中,滤饼溶解,同时形成塔格糖终产物和CaCO沉淀。
反应液经离心分离、去离子、结晶等
步骤,即可提纯出塔格糖。
HPLC分析显示,塔格糖产率可达到47.6%。
2.2塔格糖的酶法合成
研究显示,L,阿拉伯糖异构酶(AraA,EC
5.3.1.4)对三维构型相似的L一阿拉伯糖和D一半乳糖的异构化都具有催化活性,可将其分别异构化L一核酮糖和D一塔格糖[11、12]。
发酵乳杆菌(Lactobacillusfermentum)、Lactobacilluspentosus、Lactobacillusmannitopous、Lactobacillusbuchneri、Lactobacillusbrevis、Lactobacilluspentoaceticus、Lactobacilluslycopersici等乳杆菌属,产气杆菌(Aerobacteraerogenes),医学环状杆菌(Bacillus
amyloliquefaciens),枯草杆菌(Bacillussubtilis),产朊假丝酵母(Candida“tilis),
丙酮丁酸梭状芽孢杆菌(Cl0stridi“acetobutylicum),大肠杆菌(Escherichincoli),Erwiniacativosa,分枝杆菌(Mycobacterium),鼠伤寒沙门氏菌(Salmonellatyphimurium),以及小球菌(Pediococcus,女口Pediococcuspentosaceous)、节杆菌(Arthrobacter)等,都可以发酵产生AraA。
以L.阿拉伯糖为碳源,经pH5.5〜7.0、30〜40C发酵,即可
得到诱导酶L一阿拉伯糖异构酶。
根据AraA来源的不同,其异构化作用的最佳条件也不尽相同。
通常采用20〜80~C
pH4.0〜9.0.最好是在50〜70*(2、pH5.5〜7.0条件下进行异构化。
也有某些突变菌系产生的L一阿拉伯糖异构酶,可在高达100C温度下进行异构化作用。
有研究将源自超
嗜热菌(Thermotoganeapolitnn)的AraA编码基因,在大肠杆菌中复制、重组、表达,得到热稳定性非常好的重组体AraA[13]。
D一半乳糖的浓度,明显影响着异构化反应的速率和转化率。
原料D—半乳糖的浓
度较高时,其转化为塔格糖的酶反应过程的米氏常数Km通常较高,因此塔格糖的产率也较
高。
若原料D一半乳糖的浓度较低,那么塔格糖的产率则依赖于生产酶的菌种。
ffi2ia乳糖瀋透物为原料齣肚制篩嗒梢畅的匚艺甌弄
图2示出以乳糖渗透物(Lactosepermeate,干酪乳清或牛乳经超滤处理后得到,含有2%〜6%乳糖、0.2%〜0.4%蛋白质、0.2%〜0.6%盐以及微量脂肪)为原料制
备塔格糖的工艺流程_1。
乳糖渗透物经超滤
(1)去除蛋白质,经暂贮槽
(2),通过反渗透(3)脱盐并浓缩。
浓缩液经微滤(4)分离去除高分子量物质(细菌,也就是不溶性蛋白),由固定
化乳糖酶水解(5)为葡萄糖和半乳糖混合物(葡萄糖:
半乳糖约为1:
1)。
乳糖水解物经半连续式发酵(6),葡萄糖被酵母或细菌发酵生成乙醇,经真空泵(15)、蒸馏(16)回收。
或者也
可先离心(7)得到无细胞液体,再蒸馏(16)回收乙醇,微生物细胞则返回发酵罐(6)。
蒸馏回
收的乙醇泵入储罐(7),为副产品。
未被发酵的半乳糖,经异构化(8),得到半乳糖与塔格糖
混合物。
然后,经阳离子交换柱(9),去离子水选择性洗脱(10),而分离得到塔格糖粗液。
未被异构化的半乳糖,返回异构化柱(8)再次进行异构化作用。
塔格糖粗液经蒸发浓缩(11)
后,结晶(12),过滤,干燥,即为成品。
结晶过程中,弓I入适量乙醇及塔格糖晶种,以利于结晶。
乙醇经过滤回收后,返回结晶罐(12),可循环使用。
2.3由半乳糖醇生物转化为塔格糖
研究显示,醋酸菌(AcPticacidbactPr)可将半乳糖醇生物转化为塔格糖[15]。
研
究显示,醋酸杆菌(Acetobactersp.)产塔格糖的产率较低,仅有3〜35mg/L;
而葡萄糖
酸菌(Gluconobactersp.)氧化半乳糖醇为塔格糖的产率很高,达到100〜160mg/L。
其
中,GluconobacterMIM1000/9的塔格糖产率最高,24h内氧化5g/L半乳糖醇为tagatgose达到158mg/L。
而且,未发现有半乳糖和果糖副产物。
为提高塔格糖产率,在培养基中逐渐增加半乳糖醇的添加量,以诱导G.oxydansDSM
2343菌株逐渐适应较高浓度的半乳糖醇。
结果显示,其半乳糖醇脱氢酶活力和塔格糖产率
显著提高,培养24h后塔格糖产量最高达到3160mg/L(20g/L半乳糖醇,24h),转化
速率达到6.6X10。
L/h。
3、塔