Érythritol qu’est-ce que c’est?

L’érythritol est un nouveau type d’édulcorant alimentaire à l’alcool de sucre fonctionnel qui est largement trouvé dans les fruits et les légumes, les algues, les champignons et les aliments fermentés tels que la sauce de soja et le vin. Il a la stabilité thermique élevée [1], la basse hygroscopicité [1], des caractéristiques telles que la stabilité thermique élevée [1], la basse hygroscopicité [1], le goût sucré [2], la valeur calorique zéro [2], nSur lecariogène [3], non glycémique [3] et la tolérance élevée, il est largement utilisé dans la nourriture, la médecine, l’industrie chimique et d’autres domaines, en particulier sur le marché des édulcorants avec une forte compétitivité. De plus, l’érythritol est actuellement le seul édulcorant alcoolique produit par fermentation microbienne comparativement aux autres édulcorants alcooliques [4]. La Food Et en plusDrug Administration (FDA) des États-Unis reconnaît l’innocuité de l’érythritol et a approuvé son inclusion dans la liste GRAL len 1997 [5]. En plus d’être utilisé comme édulcorant alimentaire, l’érythritol peut également être utilisé comme diluant pour les édulcorants de haute intensité et comme excipient pharmaceutique. Il s’agit d’un additif alimentaire fonctionnel à effet de remplissage [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 pourObtenir de 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

Les principales souches utilisées pour produire de l’érythritol sont des champignons, des levures, des bactéries, etc., principalement du genre Saccharomyces. Les recherches actuelles ont révélé que les principales espèces de bactéries pouvant produire de l’érythritol sont le genre Candida[14], le genre Trichosporon[15], le genre Torulaspora[16], le genre Kluyveromyces[16], et le genre Pichia[16] et ainsi de suite. Dans les années 1950, Binkle y et al. [17] ont d’abord proposé que la levure puisse être utilisée pour produire de l’érythritol. La plupart des souches utilisées étaient des levures osmotolérantes isolées des activités quotidiennes des abeilles, comme des moisissures à court tiges, des levures rondes et du genre Trichosporon. Hajny et al. [18] [traduction]ont isolé une souche de Torulopsis à partir du pollen, qui produit de l’érythritol à partir du glucose comme source de carbone avec un rendement de 35% à 40%. De même, Ishizuka et al. [19] ont isolé et obtenu une souche de levure très tolérante à la pression osmotique du monde naturel, comme le sol et le pollen, et ont obtenu un rendement de 50% d’érythritol en fermentant le glucose. Jeya et al. [20] ont isolé une souche de levure d’érythritol (Pseudozyma tsukubaensis KN75) ayant la capacité de croître sous haute pression osmotique. En utilisant le glucose comme source de carbone et la fermentation d’alimentation par lots, le rendement a atteint 61%. En utilisant l’oxygène dissous comme paramètre, la production d’érythritol peut être étendue à l’échelle de l’usine de production, ce qui a un grand potentiel de marché.

Les recherches sur la production d’érythritol par fermentation en Chine ont commencé relativement tard. FunGuangxian 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

Dans la production d’érythritol, le glucose est la principale source de carbone pour la fermentation de la levure. Une étude de Gao Hui et al. [28] A montré que le glucose est la meilleure source de carbone pour la fermentation de l’érythritol par Torulaspora delbrueckii (B84512). Lorsque la concentration totale en sucre est progressivement augmentée en lots jusqu’à atteindre 50%, le rendement maximal en érythritol est de 253 g/L, avec un rendement de 1,03 g/L. Wu Yan et al. [29] ont étudié l’effet de la concentration du substrat sur la production d’érythritol par fermentation. Les résultats ont montré que la levure hypertolérante se développait vigoureusement dans une solution de glucose à 50% et produisait de l’érythritol, mais que le taux de conversion était faible. En outre, plus la concentration de la solution de sucre était élevée, plus il y avait de sucre résiduel. La concentration optimale de glucose comme substrat pour la fermentation de l’érythritol est de 200 g/L. Yang Libo et al. [30] ont constaté que Yarrowia lipolytica peut ferment le glycérol pour produire de l’érythritol avec un rendement de 93,6 g/L et un rendement de 49% lorsque le glycérol est utilisé comme excellente source de carbone.

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

Les nombreuses excellentes propriétés de l’érythritol ont conduit à sa large application dans les domaines de la nourriture, de la médecine, et des produits chimiques. Dans l’industrie pharmaceutique, l’érythritol peut être utilisé comme agent aromatisant et excipient dans les médicaments, améliorant efficacement le goût des médicaments, et il peut également être utilisé pour synthétiser une variété de médicaments. Dans l’industrie chimique, l’érythritol peut être utilisé comme intermédiaire dans la synthèse organique. Dans les cosmétiques, l’érythritol peut être ajouté au lieu d’une certaine glycérine pour augmenter sa rétention d’eau et empêcher les cosmétiques de se gâter. Cependant, en tant que nouvel alcool fonctionnel de sucreÉdulcorant, érythritolEst principalement utilisé dans l’industrie alimentaire.

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

L’érythritol est un nouveau type d’édulcorant alimentaire sain qui est largement présent dans la nature. Il a un certain nombre de propriétés fonctionnelles, telles que zéro calories, faible absorption d’humidité, cristallisation facile, stabilité thermique, un goût rafraîchissant, aucun effet cariogène, et aucun effet sur les fluctuations de la glycémie. Il peut être utilisé dans les aliments sucrés, les produits de boulangerie, les boissons au lait, et d’autres produits. Actuellement, la production d’érythritol dans l’industrie alimentaire repose principalement sur la fermentation microbienne. Avec l’amélioration continue de la recherche théorique et des conditions technologiques, la pureté de l’érythritol continuera à augmenter, et son champ d’utilisation deviendra de plus en plus étendu. Le développement de l’érythritol est en ligne avec people' la recherche de concepts naturels, sûrs et sains, et c’est aussi la tendance dominante du développement futur de l’industrie alimentaire.

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