L’érythritol est-il sûr?

L’érythritol est un nouveau type d’édulcorant polyol à faible valeur calorifique, bonne cristallinité, bon goût, faible hygroscopicité, non cariogène, sans danger pour les diabétiques, très stable à la chaleur et à l’acide, non fermentable et ne cause pas d’inconfort gastro-intestinal. Il a l’avantage de ne pas briller ou se décomposer dans des conditions normales de transformation des aliments, et est connu comme un ingrédient "zéro" de calories. On le trouve largement dans les champignons (comme les algues et les champignons), les fruits (melons et raisins, etc.), et divers aliments fermentés (comme le vin, la gomme à mâcher, le saké, la sauce de soja, etc.). Il est également présent dans les tissus et les liquides organiques des humains et des animaux, tels que le sang, le sperme et l’urine. La répartition de l’érythritol dans la nature est indiquée dans le tableau 1.

À mesure que la technologie de production de l’érythritol par fermentation mûrit, les coûts de production seront encore réduits et les champs d’application de l’érythritol continueront à se développer en raison de ses propriétés physiologiques et métaboliques spéciales et de ses fonctions d’application.

1 propriétés physico-chimiques et caractéristiques physiologiques et métaboliques de l’érythritol

1.1 propriétés physico-chimiques de l’érythritol [2,3]

L’érythritol est un polyol à quatre carbone avec le nom chimique 1,2,3,4-butanétetrol et la formule moléculaire C₄H fines. C’est une molécule symétrique et se produit sous la forme racémique. La masse moléculaire est de 122,12, le point de fusion 119°C, le point d’ébullition 329-331 °C, et la chaleur de la solution -96,86 kJ/kg.

L’érythritol est une poudre ou un cristal blanc et brillant qui est soluble dans l’eau. Sa solution aqueuse est un liquide incolore et non visqueux. Ses propriétés chimiques sont similaires à celles d’autres alcools polyhydriques. Il ne contient pas de groupes réducteurs d’aldéhyde, est stable à la chaleur et aux acides (pH applicable 2-12), et a un poids moléculaire inférieur et une pression osmotique de solution plus élevée que le sorbitol, le mannitol, le xylitol et d’autres alcools de sucre.

1.1.1 caractéristiques de la douceur

L’érythritol est de 70 à 80% aussi sucré que le saccharose, avec une sensation de refroidissement en bouche, une douceur pure, semblable au saccharose, sans fin de bouche, et peut être mélangé avec de la saccharine, de l’aspartame et d’autres édulcorants pour masquer les goûts désagréables.

1.1.2 chaleur élevée de la solution

La chaleur de dissolution de l’érythritol est de -96,86 kJ/kg, soit trois fois celle du glucose. Il absorbe plus d’énergie lorsqu’il est dissous dans l’eau, et a une sensation fraîche en bouche lorsqu’il est consommé.

1.1.3 faible hygroscopicité

L’érythritol a une bonne cristallinité et n’absorbe pas l’humidité. Il reste non hygroscopique à une humidité relative de 90% à 20°C et convient au traitement des bonbons au chocolat.

1.1.4 faible solubilité

Sa solubilité à 20°C n’est que de 37%, soit environ 50% de la solubilité du sorbitol. Lors de la fabrication d’aliments très sucrés, il doit être mélangé avec d’autres alcools de sucre pour empêcher la cristallisation et maintenir la stabilité de la texture de l’aliment.

1.1.5 forte chaleur et résistance aux acides, stable à la chaleur et à l’acide

L’érythritol est très résistant à la chaleur et ne se décompose pas même à des températures élevées (160°C). Il est stable à la chaleur et à l’acide, ne se décompose pas, ne se décolore pas ou ne subit pas la réaction de Maillard, et convient à la transformation des aliments où la couleur est critique.

1.1.6 faible activité de l’eau et haute pression osmotique

En raison de la petite taille des molécules d’érythritol, le poids moléculaire est seulement environ 1/3 celui du saccharose, ce qui peut réduire considérablement l’activité de l’eau. L’activité dans l’eau d’une solution aqueuse à 25°C à 36% est de 0,91; Et l’érythritol a une pression osmotique élevée. La pression osmotique d’une solution aqueuse à 20°C à 15% est de 461,5 KPa, soit 3,2 fois celle du saccharose et 1,8 fois celle du sorbitol. Cette caractéristique de l’érythritol est bénéfique pour améliorer 0℃, la pression osmotique de solution aqueuse de 15% de 461,5 KPa, 3,2 fois celle du saccharose, 1,8 fois celle du sorbitol. Cette caractéristique de l’érythritol est propice à l’amélioration de la capacité de conservation des aliments et à la prolongation de la durée de conservation des aliments.

1.1.7 dépression du point de congélation et caractéristiques de viscosité

L’érythritol a une petite molécule et un effet significatif sur l’abaissement du point de congélation. Le point de congélation d’un 25℃, 30% p/p solution aqueuse d’érythritol est -4,1 ℃. Par rapport à d’autres alcools de sucre, l’abaissement du point de congélation de l’érythritol est significatif, alors que la viscosité à ce moment n’est que de 3,0 x 10-³Pa· S.

1.2 fonctions physiologiques et caractéristiques métaboliques

1.2.1 métabolisme Unique et faible capacité de production

L’érythritol est facilement absorbé dans l’intestin grêle, dont la majeure partie pénètre dans la circulation sanguine, et seulement une petite quantité pénètre directement dans le gros intestin pour être fermenté comme source de carbone. Puisque le corps humain n’a pas le système enzymatique pour métaboliser l’érythritol, l’érythritol qui pénètre dans la circulation sanguine ne peut pas être digéré et dégradé, et peut seulement être excrété du corps par les reins dans l’urine. Cette caractéristique métabolique unique détermine le faible pouvoir calorifique de l’érythritol.

Selon la littérature [2], 80% de l’érythritol qui pénètre dans le corps est excrété dans l’urine, et environ 20% pénètre dans le gros intestin. 50% de l’érythritol qui pénètre dans le gros intestin est utilisé par des bactéries. De ceci, on peut voir qu’au plus seulement 5% ~10% de l’érythritol ingéré est métabolisé et utilisé comme énergie par le corps humain fournit l’énergie pour le corps humain. La valeur énergétique de l’érythritol est de 836 à 1672 J/g, ce qui ne représente que 5 à 10% de l’énergie du saccharose. C’est la plus basse énergie de tous les édulcorants d’alcool polyhydrique. Selon le ministère japonais de la santé, du travail et des affaires sociales#39; S méthode d’évaluation de la valeur calorique des sucres (Wei Xin n ° 71, 1991), la valeur calorique de l’érythritol est 0. En outre, selon les "Standards for Nutrition Labeling De laFoods (Draft)" publié par le ministère japonais de la santé, du travail et du bien-être social en octobre 1995, le 71) a déterminé que la valeur calorique de l’érythritol est 0. En outre, selon les «Food Nutrition Labeling Standards (Draft)» publiés par le ministère japonais de la santé et du bien-être en octobre 1995, le coefficient de conversion calorique (J/g) de l’érythritol est de 0[4]. La valeur calorique (J/g) des divers composés de l’alcool de sucre est indiquée dans le tableau 2[S].

1.2.2 haute tolérance, peu d’effets secondaires

Un grand nombre d’expériences animales et cliniques ont prouvé que l’érythritol est sûr et non toxique, n’a aucune toxicité tératogène, ne provoque pas de mutations chromosomiques, n’affecte pas la reproduction et le développement, n’est pas cancérogène, ne stimule pas la croissance tumorale, est bien toléré par le tube digestif, n’a aucun effet significatif sur le métabolisme des patients diabétiques, et n’a aucun effet secondaire sur le contrôle de la glycémie [6.7]. Puisque l’érythritol pénètre dans l’organisme et que 80% de celui-ci peut être rapidement absorbé dans l’intestin grêle, évitant les effets secondaires de la diarrhée et des flatulences qui peuvent être causées par des substances qui ne sont pas absorbées, l’érythritol est fortement toléré et est l’un des alcools de sucre les plus fortement tolérés. Comme seule une petite quantité pénètre dans le gros intestin et que 50% est excrétée, très peu reste dans les intestins et cause très peu d’effets secondaires [8].

1.2.3 aptitude pour les diabétiques

Puisque le corps humain n’a pas le système enzymatique pour métaboliser l’érythritol, la majeure partie de l’érythritol qui entre dans le corps est excrétée dans l’urine. Sa voie métabolique est indépendante ou rarement dépendante de l’insuline, il n’a donc aucun effet sur le métabolisme du glucose. Les aliments contenant de l’érythritol sont sans danger pour les groupes de consommateurs particuliers ayant une consommation limitée de sucre, tels que les diabétiques.

1.2.4 propriétés non cariogènes

Parce que les bactéries de la bouche, en particulier Streptococcus mutans, ne peuvent pas utiliser et fermenter l’érythritol, il ne provoque pas une diminution du pH de la surface de la dent dans la bouche, entraînant la plaque et la carie dentaire. 1.2.5 favorise la prolifération des bifidobactéries.

Recherche sur leUtilisation de l’érythritolPar les bactéries intestinales a montré que l’érythritol a un effet prolifératif significatif sur les bifidobactéries dans l’intestin.

2 processus de Production de l’érythritol

Les méthodes de production de l’érythritol comprennent principalement la synthèse chimique et la fermentation.

2.1 synthèse chimique de l’érythritol

La synthèse chimique peut être obtenue en réagissant le butène-2,1-diol avec du peroxyde d’hydrogène. Le butène-2,1-diol est produit en fabriquant d’abord du 2-butène-1,4-diol à partir d’acétylène et de formaldéhyde, puis en mélangeant la solution aqueuse avec un catalyseur actif de nickel et en ajoutant un inhibiteur, l’ammoniac. L’hydrogénation est effectuée à 0,5 MPa pour obtenir de l’érythritol. La méthode de synthèse chimique utilisant l’amidon comme matière première consiste à utiliser la méthode de la périodate pour produire de l’aldéhyde d’amidon, puis l’oxyder et le craquer pour produire de l’érythritol et d’autres dérivés [10]. La méthode de synthèse chimique pour la production d’érythritol présente des inconvénients tels qu’un long processus, un coût élevé, une pollution grave, des exigences élevées et une mauvaise sécurité des produits, et ne peut être comparée à la méthode de fermentation. Par conséquent, la méthode la plus recherchée et appliquée est la méthode de fermentation utilisant l’amidon comme matière première pour produire de l’érythritol.

2.2 procédé de fermentation microbienne pour produire de l’érythritol

La méthode de fermentation utilise l’hydrolyse de l’amidon pour produire du glucose comme matière première, qui est fermenté par une souche de levure osmotolérante pour produire de l’érythritol et une petite quantité de sous-produits tels que le ribitol et le glycérol. Après séparation, extraction et purification, on obtient un produit érythritol de grande pureté, avec un rendement de produit d’environ 50%. Comparé à la synthèse chimique, il présente les avantages de conditions douces, de contrôle facile, de respect de l’environnement, de moins de pollution, de sécurité des produits, de sources de matières premières abondantes et de faible coût. Il est également plus facile de réaliser une production à grande échelle.

La levure peut produire de l’érythritol. Cela a été proposé pour la première fois par Binkey et Wolfrom en 1950 [11]. En 1956, Spencer et coll. du Canada ont découvert que la levure à haute osmotique pouvait également fermenter les sucres pour produire de l’érythritol lorsqu’ils étudiaient la production de glycérol par la levure à haute osmotique [12]. Par la suite, le Japon, la Corée du Sud, la Belgique et d’autres pays ont effectué des recherches sur la production d’érythritol par fermentation. Des chercheurs japonais ont isolé, trié et induit l’élevage à partir d’échantillons tels que le sol, les aliments fermentés, les fruits et le pollen pour obtenir une souche de levure Aureobasidium sp. SN-115 qui produit de l’érythritol, avec un rendement de 50% en utilisant le glucose comme matière première [13]. Jinb et al. en Corée du Sud ont examiné une souche de Candida sp. à haute résistance à la pression osmotique qui peut produire 141 g/L d’érythritol avec un rendement de 47% lorsqu’il est fermenté à 35 °C en utilisant le glucose comme matière première [16].

Des chercheurs taïwanais Shie et al. ont examiné 28 bactéries productrices d’érythritol, dont la souche 166-2 peut ferment 30% de glucose pour produire 111,0 g/L d’érythritol [15]. Jusqu’à présent, les microorganismes producteurs d’érythritol étudiés étaient principalement des levures osmotolérantes isolées des ruches, du miel et du pollen[3], telles que Aureobasidium, Moniliella, Torula, Trichosporon, Trichosporon oides, Candida, Pichia, Torulopsis et Trigonopsis.

Les principales souches actuellement utilisées dans l’industrieProduction d’érythritolSont la souche mutante d’aureobasidium sp. du Japon; Candida magnoliaeu de Corée du Sud; Et Trigonopsis variabilis, Trichosporonoides megachiliensis, Trichosporonoides et Pichia sp. des États-Unis. L’université de Jiangnan [16] et l’institut de microbiologie du Jiangsu [17] en Chine ont également effectué des recherches sur la production d’érythritol par fermentation, mais il n’y a pas eu de rapports sur son application dans la production. À l’heure actuelle, quelques entreprises nationales telles que Shandong Huanyu ont effectué la production en lots d’érythritol, et une petite quantité du produit a été lancée sur le marché.

L’institut Shandong de la recherche et de la conception de l’industrie de la Fermentation alimentaire s’est engagé dans la recherche de la technologie de production d’érythritol par Fermentation depuis 1992. Après plus de dix ans de travail acharné, une souche de levure osmotolérante a été obtenue par le dépistage d’échantillons tels que le pollen et le miel.

Après isolement naturel, traitements multiples de mutagénèse composée, domestication et autres méthodes, la souche et#La capacité à tolérer un taux élevé de sucre a atteint plus de 50%. Utilisant l’hydrolysat d’amidon comme matière première, le rendement d’érythritol peut atteindre plus de 180g/L et le taux de conversion peut atteindre plus de 50%. À l’heure actuelle, l’essai pilote et l’essai de production de la technologie de processus de fermentation d’érythritol et de la technologie d’extraction ont été accomplis, et la pureté du produit peut atteindre plus de 99%. Les résultats préliminaires de la recherche montrent que les bactéries productrices d’érythritole obtenues par la sélection ont des performances stables, des conditions de fermentation libres qui sont faciles à contrôler, vitesse de fermentation rapide, faible sucre résiduel dans la fermentation, et peu de sous-produits de fermentation. C’est une excellente souche pour la production d’érythritol. L’ensemble du processus de production et de la voie technique déterminée par la recherche est simple et facile à mettre en œuvre, et est adapté à la production industrielle. À l’heure actuelle, les conditions techniques pour la production industrielle à grande échelle d’érythritol sont en place.

3 applications d’érythritol

3.1 applications de l’érythritol dans l’industrie alimentaire

En 1990, la réglementation alimentaire japonaise a approuvé l’érythritol comme ingrédient alimentaire direct. En 1997, il a été approuvé par la US Food and Drug Administration (FDA), a obtenu le US FDA' S GRAS (généralement reconnu comme sûr) certification et a été autorisé à étiqueter «bon pour la santé dentaire». En 1999, le comité mixte FAO/ oms d’experts des additifs alimentaires (JECFA), un organe mixte de l’organisation des nations unies pour l’alimentation et l’agriculture (FAO) et de l’organisation mondiale de la santé (oms), le comité mixte d’experts des additifs alimentaires (JECFA) a approuvé l’érythritol comme édulcorant alimentaire sans préciser de valeur dja; En 1999, l’autorité alimentaire australienne et néo-zélandaise (AN, A) A approuvé l’érythritol comme ingrédient comestible [6], et la Chine autorise également son utilisation dans les aliments dans la norme GB 2760.

L’érythritol, en tant que nouvel édulcorant alimentaire fonctionnel qui commence tout juste à être utilisé à l’échelle internationale, a un large éventail d’utilisations dans l’industrie alimentaire en raison de ses propriétés physiologiques et métaboliques uniques, telles que sa faible hygroscopicité, sa faible valeur calorifique, sa bonne cristallinité, ses propriétés non cariogènes et son aptitude pour les diabétiques. En raison de sa bonne stabilité thermique et acide, l’érythritol causera à peine le brunissement ou la décomposition dans des conditions normales de traitement des aliments, et ne causera pas le brunissement pendant le processus à haute température d’ébullition de la production dure de bonbons. Cela a un impact significatif sur la qualité du chocolat. La stabilité thermique élevée de l’érythritol permet de raffiner à des températures plus élevées, ce qui favorise davantage la formation de saveur de chocolat et améliore la qualité du produit. L’érythritol a l’hygroscopicité pauvre, et dans des conditions d’humidité élevée, il n’est pas sujette à l’absorption d’humidité, même dans des environnements avec l’humidité au-dessus de 90%. Cette caractéristique est particulièrement importante dans le traitement des aliments tels que le chocolat et le chewing-gum.

Des expériences ont montré que lorsque 10 g d’érythritol sont dissous dans 90 g d’eau, la température peut baisser de 4,8 °C. Lorsque 17 g d’érythritol sont dissous dans 100 mL d’eau à 22 °C, il y a un effet refroidissant d’environ 6 °C. L’absorption de chaleur élevée de l’érythritol rend le produit frais et rafraîchissant après la consommation. Lorsque 17 g d’érythritol sont dissous dans 100 mL d’eau à 22 °C, il y a un effet refroidissant d’environ 6 °C. L’absorption de chaleur élevée de l’érythritol rend le produit avoir une sensation de rafraîchissement et de refroidissement de longue durée après la consommation, ce qui est très important pour améliorer la qualité de la gomme à mâcher, des boissons solides rafraîchissantes et des bonbons.

L’érythritol a une douceur propre et peut masquer efficacement l’arrière-goût des édulcorants de haute intensité tels que le sucre protéiné et la stéPar l’intermédiaire delorsqu’il est utilisé en combinaison avec ces édulcorants. L’érythritol peut également réduire l’odeur particulière d’odeur d’alcool, améliorant le goût et la saveur des spiritueux et du vin distillés. Une fois utilisé dans les boissons de jus de légumes, il peut effectivement supprimer le goût indésirable unique aux boissons de légumes. Une fois ajouté au café, il peut supprimer efficacement le goût astringent du café. La résistance à la chaleur et à l’acide de l’érythritol signifie que la pasteurisation, les processus de stérilisation à haute ou à ultra-haute température n’affecteront pas l’apparence des boissons édulcorées à l’érythritol.

3.2 l’application de l’érythritol dans la production de médicaments et de produits de santé

L’érythritol a très peu de calories et est connu comme un édulcorant «zéro» de calories, de sorte qu’il peut être utilisé pour produire divers aliments sains à faible teneur en calories, des aliments diététiques et des boissons. En raison de son mécanisme métabolique physiologique spécial et de sa caractéristique de ne pas affecter les niveaux de glucose dans le sang, l’érythritol peut être utilisé pour développer des aliments ou des boissons fonctionnels pour les patients atteints de diabète et d’autres intolérants au glucose. L’érythritol est non cariogène et ne peut pas être utilisé par des bactéries pathogènes telles que Streptococcus mutans. Par conséquent, les bonbons et les produits spéciaux de nettoyage des dents fabriqués à partir d’érythritol ont un effet positif sur la protection des enfants.#39; S santé buccodentaire. Dans l’industrie pharmaceutique, l’érythritol peut être utilisé comme agent aromatisant pour les médicaments et comme excipient pour les comprimés, ce qui peut améliorer efficacement le goût des médicaments. Des études récentes ont également montré que le dérivé de l’érythritol, le dihydroxy érythritol, possède une activité anti-vih [10]. Le Nitro érythritol, qui est formé par la nitration d’érythritol, peut être utilisé dans des médicaments destinés au traitement de maladies cardiovasculaires et cérébrovasculaires et de patients asthmatiques [2].

3.3 applications de l’érythritol dans d’autres industries

Dans l’industrie chimique, l’érythritol est utilisé comme intermédiaire dans la synthèse organique et a de larges perspectives d’application dans la synthèse des résines alkydes, des polyesters, des polyéthers, des peintures, des explosifs, etc. En cosmétique, l’érythritol peut remplacer partiellement la glycérine. Puisque la plupart des microorganismes ne peuvent pas utiliser l’érythritol, il peut empêcher la détérioration des cosmétiques. En outre, l’érythritol peut être utilisé comme matière première pour synthétiser certains produits rares, tels que la production de la rare l-érythrulose à partir de l’érythritol comme substrat. Au Japon, Rahman et al. [18] ont introduit la technologie de production de l-érythrulose par oxydation microbienne de l’érythritol et isomérisation de L-ribose isomérase, avec un rendement de 18%. Ensuite, il est purifié par une colonne échangeuse d’ions, et 1. 7g de l-érythritol pur. Avec le développement rapide de la science et de la technologie, de nouvelles utilisations de l’érythritol continueront d’être développées.

La technologie de production de l’érythritol par fermentation de l’amidon comme matière première est de plus en plus mûre. En raison des sources abondantes de matières premières, processus de production respectueux de l’environnement, la sécurité élevée des produits, et le fait qu’il peut être considéré comme purement naturel, ce processus deviendra sûrement la principale voie technologique pour la production d’érythritol. Avec l’amélioration continue de la technologie de production, la qualité du produit continuera à s’améliorer, les coûts de production continueront à diminuer et le produit aura une compétitivité plus forte sur le marché.

Références:

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