Érythritol qu’est-ce que c’est?

érythritolis a new type De lafunctional sugar alcohol food sweetener that is widely found in fruits Et en plusvegetables, algae, fungi and fermented foods such as soy sauce and wine. It has high thermal stability[1], low hygroscopicity[1], a characteristics such as high thermal stability[1], low hygroscopicity[1], sweet taste[2], zero caloric value[2], non-cariogenic[3], non-glycemic[3] and high tolerance, it is widely used in food, medicine, chemical industry and other fields, especially in the sweetener market with strong competitiveness. In addition, erythritol is currently the only sugar alcohol sweetener produced by microbial fermentatiSur lecompared to other sugar alcohol sweeteners[4]. Le conseil des ministresUL lFood and Drug Administration (FDA) recognizes the safety De laerythritol and approved its inclusion in the GRAS list in 1997 [5]. In addition to being used as a food sweetener, erythritol cunalso be used as a diluent pourhigh-intensity sweeteners and as a pharmaceutical excipient. It is a functional food additive with a filling effect[6].

1. La structure et les propriétés physiques et chimiques de l’érythritol

1. 1. La Structure

L’érythritol, également connu sous le nom de 1,2,3,4-butanetétrol, est une poudre cristalline blanche d’un poids moléculaire de 122. 12, point de fusion 126°C [1], point d’ébullition 329~331°C [1], la structure moléculaire est symétrique, et c’est un racemic-inter-érythritol [7].

1. 2   Propriétés physiques et chimiques

1. 2. 1     Le goût

L’érythritol a un goût frais lorsqu’il est consommé, avec une douceur pure et sans arrière-goût. Sa douceur est de 60% à 70% celle du saccharose [8], de sorte qu’il peut être utilisé comme diluant pour les édulcorants de haute intensité et combiné avec des glycosides de stéviol ou de la saccharine. En outre, l’érythritol peut également masquer le goût indésirable produit lorsque plusieurs édulcorants sont utilisés en combinaison.

1. 2. 2 résistance à la chaleur et aux acides

L’érythritol est très stable à la chaleur et à l’acide, et ne subira pas de réaction de Maillard avec des acides aminés à haute température pour devenir brun, et il ne se décomposera pas dans des conditions extrêmes.

1. 2. 3 solubilité

L’érythritol est sujet à la cristallisation, et sa solubilité est seulement 36% à 25°C. Il est également peu soluble dans l’éthanol [8]. Par conséquent, dans la transformation des aliments, l’érythritol doit être utilisé en combinaison avec d’autres alcools de sucre pour l’empêcher de cristalliser.

1. 2. 4 hygroscopicité

L’érythritol a une faible hygroscopicité et n’absorbe pas l’humidité dans un environnement à 90% [9]. Par conséquent, l’érythritol peut être utilisé dans les aliments tels que le chocolat, les bonbons et les boissons.

1. 2. 5 activité de l’eau et pression osmotique

À température ambiante, l’activité de l’eau d’une solution aqueuse d’érythritol est de 0,92 (36%), et la pression osmotique est de 461,5 kPa (15%). érythritolet#Une faible hygroscopicité favorise la réduction de l’activité de l’eau et la prolongation de la durée de conservation des aliments [1].

2 processus de Production

La structure moléculaire de l’érythritol est symétrique et existe sous la forme d’un racémé, de sorte que des étapes complexes telles que l’élimination des énantiomères peuvent être omises pendant le processus de La production[5]. Actuellement, il existe deux méthodes principales pour produire de l’érythritol: la synthèse chimique et la fermentation biologique [10].

2. 1 méthode de synthèse chimique

La méthode de synthèse chimique pour produire de l’érythritol est divisée en deux catégories principales. Une catégorie consiste à préparer le 2-butène-1,4-diol à partir de l’acétylène et du formaldéhyde, puis à ajouter du peroxyde d’hydrogène pour réagir avec le 2-butène-1,4-diol. La solution aqueuse résultante est mélangée à un catalyseur de chrome et à un inhibiteur de l’eau ammoniacale, on introduit de l’hydrogène dans le mélange et, après hydrogénation, on obtient de l’érythritol [11]; Un autre type utilise l’amidon comme matière première, qui est oxydé avec le périodate pour former une pyrolyse bi-aldol, puis hydrogéné pour obtenir l’érythritol [12]. Les principaux inconvénients de la méthode de synthèse chimique sont une faible efficacité de production, de longs temps de cycle, des coûts élevés et des opérations dangereuses, ce qui rend difficile la réalisation d’une production industrielle à grande échelle.

2. 2 méthode de fermentation biologique

La méthode de fermentation biologique utilise l’amidon comme matière première, en ajoutant des enzymes telles que l’amylase et la glucoamylase pour liquéfier l’amidon et le saccharifier pour produire du glucose. La levure ou d’autres bactéries sont ensuite utilisées pour faire ferrer le glucose pour produire de l’érythritol, qui est obtenu par centrifugation et concentration, cristallisation et séparation, puis séchage et raffinement [13]. Le processus de production de la méthode de fermentation biologique est facile à contrôler et sûr. De plus, l’érythritol est principalement utilisé comme nouvel édulcorant dans l’industrie alimentaire. Par conséquent, la méthode de fermentation biologique présente des avantages de production et est facilement adoptée par les entreprises de production.

2. 2. 1 sélection de micro-organismes

The main strains used to Produire de l’érythritol are fungi, yeasts, bacteria, etc., mostly of the genus Saccharomyces. Current research has found that the main species of bacteria that can produce erythritol are the genus Candida[14], the genus Trichosporon[15], the genus Torulaspora[16], the genus Kluyveromyces[16], and the genus Pichia[16] and so on. In the 1950s, Binkle y et al. [17] first proposed that La levurecan be used to produce erythritol. Most of the strains used were osmotolerant yeasts isolated from the daily activities of bees, such as short-stemmed molds, round yeasts, and the genus Trichosporon. Hajny et al. [18] [traduction]isolated a strain of Torulopsis from pollen, which produced erythritol from glucose as a carbon source with a yield of 35% to 40%. Similarly, Ishizuka et al. [19] isolated and obtained a high-osmotic-pressure-tolerant yeast strain from the natural world, such as soil and pollen, and obtained a 50% yield of erythritol by fermenting glucose. Jeya et al. [20] isolated a strain of erythritol yeast (Pseudozyma tsukubaensis KN75) with the ability to grow under high osmotic pressure. Using glucose as the carbon source and batch feeding fermentation, the yield reached 61%. Using dissolved oxygen as a parameter, the production of erythritol can be scaled up to production plant scale, which has great market potential.

Les recherches sur la production d’érythritol par fermentation en Chine ont commencé relativement tard. Fan Guangxian et al. de l’université de Jiangnan [21] ont examiné une levure sphérique (OS194) qui produit de l’érythritol, et en supposant que le glucose était la source de carbone pour le substrat, elle a produit de l’érythritol avec un taux de conversion de 29,6 %. Dong Haizhou et al. [22] ont obtenu une souche stable de levure de type boule ERY237 avec une performance stable par la lumière ultraviolette et la mutagénèse au solvant organique, et ont obtenu de l’érythritol dans des conditions de fermentation optimules, avec un rendement de 87,8 g/L. Jia Wei [23] a isolé une souche de Moniliella sp. à partir d’échantillons de miel, et le rendement en érythritol pourrait atteindre 110,61 g/L dans des conditions de fermentation optimales. Gu Weiwei[24] a utilisé Candida:utilis pour fermenter et produire de l’érythritol, et a utilisé un essai orthogonal pour déterminer le substrat nutritif optimal et les conditions de fermentation. Les résultats ont montré que, sur la base du glucose comme source optimale de carbone, la teneur en érythritol dans le bouillon de fermentation après culture dans des conditions optimales était de 157,5 g/L. Yang Xiaowei et al. [25] ont éliminé la Torulopsis (B84512), et le rendement en érythritol a atteint 162,5 g/L. Lin et al. [26] [en]ont isolé une espèce de Moniliella dans le miel, et après mutagénèse avec la nitrosoguanidine, le rendement en érythritol a atteint 189,4 g/L. Cai Wei et al. [27] ont utilisé Moniliella mellis couplé à Wickerhamomyces anorus  Fermentation pour produire de l’érythritol, avec un rendement de 114 g/L et un taux de conversion de 93,2%, qui a de bonnes perspectives d’application.

2. 2. 2 sélection de la source de carbone

In the production of erythritol, glucose is the main carbon source for yeast fermentation. A study by Gao Hui et al. [28] showed that glucose is the best carbon source for the fermentation of erythritol by Torulaspora delbrueckii (B84512). When the total sugar concentration is gradually increased in batches until it reaches 50%, the maximum yield of erythritol is 253 g/L, with a yield of 1.03 g/L. Wu Yan et al. [29] studied the effetof substrate concentration on the Production d’érythritol par fermentation. The results showed that the hypertonicity-tolerant yeast grew vigorously in a 50% glucose solution and produced erythritol, but the conversion rate was low. In addition, the higher the concentration of the sugar solution, the more residual sugar there was. The optimal concentration of glucose as a substrate for the fermentation of erythritol is 200 g/L. Yang Libo et al. [30] found that Yarrowia lipolytica can ferment glycerol to produce erythritol with a yield of 93.6 g/L and a yield of 49% when glycerol is used as an excellent carbon source.

2. 2. 3 effet de la pression osmotique

Kim et al. [31] ont étudié l’effet de la pression osmotique du sel sur la croissance de Torulopsis circumcincta et la production d’érythritol. Les résultats ont montré que plus la concentration en sel augmentait, plus la production d’érythritol augmentait, montrant une corrélation positive. Kim et al. [32] ont étudié l’effet de la pression osmotique sur la production d’érythritol par Saccharomyces cerevisiae. Les résultats ont montré que Mn2+ et Cu2+ peuvent augmenter la production d’érythritol, mais la présence d’autres sels inorganiques tels que Ca2+, Cr3+, Ni2+, V4+ et d’autres sels inorganiques peut entraver la production d’érythritol, réduisant ainsi son rendement. Onish et al. [33] [traduction]ont montré que les levures à haute osmotique sont plus capables de résister à la pression de la solution sucrée sous haute pression osmotique. Lorsque le glucose et le sel ont la même pression osmotique, il est plus propice à la croissance microbienne et à l’accumulation d’érythritol.

2. 2. 4 Influence d’autres paramètres

D’autres paramètres tels que le transfert d’oxygène, la température et la vitesse de rotation ont des effets différents sur la croissance microbienne et la production d’érythritol. Spencer et al. [34] ont montré que les levures osmotolérantes produisent plus d’érythritol quand il y a suffisamment d’oxygène. Ceci est conforme au point de vue de Fan Guangxian selon lequel le maintien d’une ventilation suffisante pendant le processus de fermentation permet à la coenzyme I (NADH) plus réduite de participer à la réaction de réduction, ce qui est bénéfique pour la production de polyols. En outre, la température est également un facteur important affectant la production d’érythritol. L’empilage du Xie [35] a montré que dans l’intervalle de 26 à 30°C, la teneur en érythritol augmentait avec l’augmentation de la température, atteignant un maximum à 30°C. Lorsque la température a continué à augmenter, la teneur en érythritol a diminué de manière significative.

3 Applications

The many excellent properties of erythritol have led to its wide application in the fields of food, medicine, and chemicals. In the pharmaceutical industry, erythritol can be used as a flavouring agent and excipient in medicines, effectively improving the taste of medicines, and it can also be used to synthesise a variety of drugs. In the chemical industry, erythritol can be used as an intermediate in organic synthesis. In cosmetics, erythritol can be added instead of some glycerin to increase its water retention and prevent the cosmetics from spoiling. However, as a new functional sugar alcohol sweetener, erythritol is mainly used in the food industry.

3. 1   bonbons

L’érythritol est un édulcorant sans calories. Dans la formulation des sucreries, l’érythritol peut remplacer le saccharose et réduire considérablement ses calories, améliorer la saveur, l’apparence et la stabilité du produit, et empêcher le brunissement et la décomposition pendant la production alimentaire. Les produits de crème glacée contiennent beaucoup de sucres, ce qui n’est pas favorable aux personnes souffrant de diabète, d’obésité, d’hyperlipides sanguins et d’hypertension artérielle. L’ajout d’érythritol à la recette de crème glacée en combinaison avec d’autres édulcorants peut aider à réduire les calories de la crème glacée et lui donner un goût frais et rafraîchissant. Il peut également masquer significativement l’amertume de nombreuses combinaisons d’édulcorants, donnant une douceur pure. Dans les produits de chocolat, en plus de réduire les calories dans le chocolat, erythritol' S la faible absorption d’humidité résout le problème de givrage causé par l’absorption d’humidité pendant le processus de production, tout en réduisant considérablement le temps de traitement [36].

3.2 produits de boulangerie

Dans les produits de boulangerie, la faible hygroscopicité de l’érythritol peut empêcher l’aliment d’absorber l’humidité et prolonger sa durée de conservation. En même temps, l’érythritol peut réduire les calories dans les produits de boulangerie, équilibrer la texture, remplacer une partie du saccharose, et réduire la teneur en sucre. Ceci est non seulement conforme au mode de vie sain contemporain, mais donne également aux produits de boulangerie une bonne porosité et douceur. Zhang Wei et al. [37] ont ajouté de l’érythritol aux biscuits afin de mettre au point un nouveau type de produit cuit sain à faible teneur en sucre, et ont utilisé un logiciel de surface de réponse pour optimiser les paramètres du procédé. Les résultats ont montré que les biscuits obtenus dans les conditions optimales étaient de forme complète, de couleur dorée, de texture croquante et de texture fine.

3. 3 produits laitiers

Han Jianjiao et al. [38] ont optimisé les conditions technologiques pour la fermentation du lait de haricot rouge avec de l’érythritol au moyen d’expériences à facteur unique et orthogonales, et ont constaté que dans les conditions technologiques optimales, la teneur en azote aminé libre du lait de haricot rouge fermenté peut atteindre 1. 574 mmol/L, et l’évaluation sensorielle est bonne. L’érythritol, qui a une pression osmotique plus faible, peut inhiber la fermentation de l’acide lactique et prolonger la durée de conservation et la durée de conservation du produit.

3. 4 produits de boissons

Ou Zhifeng et al. [39] [traduction]ont utilisé du thé de jasmin et du thé noir comme matières premières, ont ajouté un édulcorant naturel bien mélangé, le xylitol, l’érythritol et l’extrait de fruits de moine, et ont déterminé les conditions du processus d’extraction du thé par des expériences orthogonales, et l’évaluation sensorielle a déterminé la formule de boisson au thé sans sucre. Après mélange, il a une légère saveur de thé et une sensation riche en bouche. L’érythritol procure une agréable sensation de refroidissement en bouche, et peut lui-même augmenter la douceur du produit, réduire l’amertume du thé, et masquer les désagréments.

4 Conclusion et perspectives

Erythritol is a new type of healthy food sweetener that is widely found in nature. It has a number of functional properties, such as zero calories, low moisture absorption, easy crystallization, thermal stability, a refreshing taste, no cariogenic effect, and no effect on blood glucose fluctuations. It can be used in sweet foods, baked goods, milk drinks, and other products. At present, the production of erythritol in the food industry is mainly based on microbial fermentation. With the continuous improvement of theoretical research and technological conditions, the purity of erythritol will continue to increase, and its scope of use will become more and more extensive. The development of erythritol is in line with people' la recherche de concepts naturels, sûrs et sains, et c’est aussi la tendance dominante du développement futur de l’industrie alimentaire.

Références:

[1] Li Kewen. Production efficace d’érythritol [D]. Jinan: université de technologie de Qilu, 2015.

[2] Yang Haijun. Développement et application de l’érythritol [J]. China Food Additives, 2004(1): 100-102.

[3] Zhou Xiangjun, Zhu Mintao, Yuan Yijun. Effet de l’érythritol sur les propriétés structurelles et fonctionnelles de la protéine d’isolat de pois [J]. Food Industry Science and Technology, 2018, 39(8): 73-77.

[4] Goossens J, Roper H. Érythritol: un nouvel édulcorant [J]. Confec- tionery Production (Royaume-Uni),1996, 62(6) : 6-7.

[5] Wang Naiqiang, Liu Haiyu, Xu Jiubing, et al. Propriétés de l’érythritol et son application dans l’industrie pharmaceutique [J]. Fermentation Technology Communications, 2013, 42(4): 26-28.

[6] Endo K, Amikawa L, Matsumoto A, et al. À base d’érythritol Poudre sèche de glucagon for  pulmonaire Administration [J]. International Revue de presseof Pharmaceutics, 2005, 290(1/2) : 63-71.

[7] Xiuxiu Hong. Recherche sur le processus de fermentation, de séparation et d’extraction de l’érythritol [D]. Jinan: institut de l’industrie légère du Shandong, 2011.

[8] Liu Liu. Recherche sur le processus de fermentation et d’extraction de l’érythritol [D]. Jinan: université de technologie de Qilu, 2013.

[9] Chen Wen, Liu Xuan, Yang Chunxiao, et al. Progrès de la recherche sur la production d’érythritol et son application dans l’industrie alimentaire [J]. Food Industry, 2018, 39(2): 266-269.

[10] Qi Guangbin. Recherche sur la préparation de l’érythritol [D]. Jinan: université de technologie de Qilu, 2012.

[11] Saran S, Mukherj ee S, Dalal J, etcoll. Production élevée d’érythritol à partir de Candida sorbosivorans sse-24 et son effet inhibiteur sur la formation de biofilm de Streptococcus mutans[J]. Bioresource Technology, 2015, 198:31-38.

[12] jésus A L, Nunes S  C, Silva N ° de catalogue R, et al. Érythritol: croissance cristalline de la fonte [J]. International Journal of Pharmaceu- tics, 2010, 388(1/2) : 129-135.

[13] Liu X, Hu Y, Yang W, et al. Solubilité de l’érythritol dans le méthyle, l’éthanol and  Méthanol +   Éthanol: expérimental Mesure et modélisation thermodynamique [J]. Équilibre des phases fluides, 2013, 360:134-138.

[14] Yang S W, parc J B, Han N S, et al. La Production De l’érythritol du glucose B y an  osmophile Mutant mutant of  Candida  Magnoliae [J]. Biotechnology Letters, 1999, 21(10) :887-890.

[15] Park J J JB, Yook C, Park Y K. Production d’érythritol, Trichosporon osmophile nouvellement iso- lated sp. [J]. Starch-Strke, 1998, 50 (2/3) : 120-123.

[16] Kim S Y, Lee K H, Kim J  H, et al. Erythritol  production  B y contrôle de la pression osmotique en Trigonopsis variabilis[J]. Bio- technology Letters, 1997, 19(8) :727-729.

[17] Binkley W W, Wolform M I. biosynthèse de l’érythritol dans une nouvelle levure [J]. Journal de l’american Chemical Society, 1950, 72: Numéro de téléphone: 4778-4782.

[18]  Hajny G J, Smith J H, Garver J C. Erythritol Production d’un champignon de type levure [J]. American Society for Microbiology, 1964, 12(3) :240-246.

[19] Ishizuka H, Wako K, Kasumi T et al. Reproduction d’un mutant d’aureobasidium sp. avec une haute Production d’érythritol [J]. Journal of Fermentation and Bioengineering, 1989, 68(5) : 310-314.

[20] Jeya M, Lee K M, Tiwari M K, et al. Isolement d’un nouveau Pseudozyma tsukubaensis à haute production d’érythritol et intensification de la fermentation de l’érythritol au niveau industriel [J]. Applied Microbi- ology and Biotechnology, 2009, 83(2) :225-231.

[21] Fan Guangxian, Zhang Haiping, Zhu Gejian. Facteurs influençants de la fermentation à haute pression osmotique de Torulopsis sp. pour produire de l’érythritol [J]. Journal of Wuxi University of Light Industry, 2001, 20(2): 133-136.

[22] Dong Haizhou, Ye Xian, Hou Hanxue, et al. Etude des conditions de production de l’érythritol par Torulopsis sp. ERY237 [J]. Food and Fermentation Industry, 2008, 34(4): 75-79.

[23] recherche de Jia W. sur l’optimisation des conditions de production d’érythritol par Kluyveromyces[D]. Tianjin: université de Tianjin, 2012.

[24] Gu W. recherche sur l’optimisation de la production d’érythritol par fermentation de Candida[D]. Changchun: université agricole de Jilin, 2007.

[25] Yang Xiaowei, Wu Yan, Lv Huimin, et al. Recherche sur le processus de fermentation de l’érythritol [J]. Biotechnology, 2005, 15(4): 63-65.

[26]  Lin S J, Wen C Y, Liau J C. criblage et production de champignons osmophiles de type levure nouvellement isolés [J]. Process Biochemistry, 2001, 36(12) : 1249-1258.

[27] Cai Wei, Zhang Jianzhi, Jiang Zhengqiang, et autres. Optimisation des conditions de fermentation de l’érythritol par la levure Torulaspora delbrueckii. Food Science, 2013, 34(21): 259-263.

[28] Gao Hui, Dou Wenfang, Lu Maolin et al. Effet de la source de carbone sur la fermentation de l’érythritol et du sous-produit glycérol par Torula sp. B84512 [J]. Food and Fermentation Industry, 2013, 39(3): 17-21.

[29] Wu Yan, Lv Huimin, Shi Dalin, et al. Dépistage d’une nouvelle bactérie productrice d’édulcorants, l’érythritol [J]. Biotechnology, 2000, 10(2): 17-19.

[30] Yang Libo, Zheng Zhiyong, Zhan Xiaobei. La Glycine et la proline favorisent la production d’érythritol par Yar-rowia lipolytica fermentant le glycérol dans un environnement hyperosmotique [J]. Food and Fermentation Industry, 2013(12): 1-6.

[31] Kim K A, Noh B S, Kim S Y, etcoll. Effet de la pression osmotique des sels sur la croissance de Torula sp. et la production d’érythritol [J]. Ko- rean Journal of Applied Microbiology and Biotechnology, 1999, 27 :91-95.

[32] Kim S Y, Lee K H, Kim J H, etcoll. Production d’érythitol par régulation de la pression osmotique dans les Trigonopsis variabilis[J]. Biotech- nology Letters, 1997, 19(8) :727-729.

[33]  Onish H. Études de cas on  osmophile yeast  La partie XV. Les femmes et les hommes The  effect  De forte concentration de chlorure de sodium sur la production de polyllium [J]. Agricultural and Biological Chemistry, 1963, 27(7) :543-547.

[34] Spencer J F T, Sallans H H R. Production d’alcools polyhydriques par osmophiles Levures [J]. canadien Journal  of  La microbiologie, 1956, 2(2) :72-79.

[35] empilage de Xie. Recherche sur le processus de sélection et de fermentation des souches d’érythritol [D]. Yangling: Northwest A&F University, 2013.

[36] Yang Haijun, Zheng Fengzhan. Application d’érythritol dans des bonbons sans sucre [J]. Agro-Products Processing, 2006(8): 33-34.

[37] Zhang Wei, Zhu Beibei, Wang Chao. Procédé d’optimisation de la méthodologie de surface de réponse des cookies à l’érythritol [J]. Guizhou Agricultural Science, 2018, 46(7): 159-162.

[38] Han Jianjiao, Shuang Quan, Wang Li et autres. Optimisation des conditions technologiques pour le lait de haricots rouges fermenté sans sucre [J]. Food Science and Technology, 2016, 41(3) :82-86.

[39]  Ou Zhifeng, Hu Xiaorong, Jiang Xisheng, et al. Procédé et recette pour une boisson au thé aromatisée sans sucre [J]. Food Industry, 2016, 37(8) :32-34.