Quelles sont les utilisations du D Tagatose?

D tagatose est un monosaccharide avec des avantages spéciaux pour la santé qui a été découvert au cours des dernières années. En 2001, la Food Et en plusDrug Administration (FDA) des États-Unis a déterminé qu’il était généralement reconnu comme sans danger (GRAS). Des études ont montré que le D-tagatosea non seulement un goût et des propriétés physiques similaires au saccharose 1), et peut être utilisé comme édulcorant pour remplacer le saccharose, mais a également un effet thérapeutique complémentaire sur le traitement de maladies dans des populations spécifiques (2), de sorte qu’il attire actuellement beaucoup d’attention du marché et des consommateurs. Dans ce contexte, il est très important d’utiliser pleinement les propriétés supérieures du D-tagatoseet de l’appliquer dans les domaines de l’alimentation, de la médecine, des cosmétiques, etc.

1 Structure et propriétés physiques et chimiques de D-tagatose

Le tagatose est un hexopyranose naturel rare, un isomère de D-galactose et un diastéréoisomère inverse de D-fructose à la position C-4 (comme le montre la Figure 1(3)). Selon le Lobry de Bruyn-Al- berda van La transformation d’ekenstein, le D-talose et le d-tagatose dans la figure peuvent s’interconvertir entre eux en raison de l’atome de carbone α de la molécule de sucre fournissant de l’hydrogène actif pour donner un groupe carbonyle, résultant en une forme d’enol, dans une solution alcaline. D-Tagatose est un cristal blanc poudré sans odeur. Sa formule moléculaire est CgH, le poids moléculaire 180,16, le point de fusion 132° C-135 °C et une solution aqueuse à 1% [α]20-6±1° (C =5,H₂O); le D-Tagatose est résistant aux acides et peut exister de façon stable à pH 3~7. Il est également résistant à la chaleur et aux alcalis. Elle est sujette au brunissement Maillard et peut être caramélisée à des températures plus basses.

2 D-Tagatose propriétés fonctionnelles

2.1 inhibe l’hyperglycémie

Le D-Tagatose est un sucre à faible teneur en énergie, avec une sucré d’environ 92% de celle du saccharose, et il n’est pas bien absorbé par l’organisme (4). Donner Thomas et al. (2) ont utilisé 6 personnes en bonne santé et 6 patients diabétiques non insulino-dépendants comme sujets de recherche, et ont mesuré les changements dans les taux de glycémie et d’insuline après avoir reçu 75 g de glucose ou 75 g de D-Tagatose par voie orale sur une période de 3 heures, ou 75 g de tagatose par voie orale pendant 30 minutes, suivis de 75 g de glucose.

Les résultats ont montré que l’administration orale de D-tagatose seule ne provoquait pas de changements dans les taux de glycémie et d’insuline chez les personnes en bonne santé et les patients atteints de diabète de type 2. Au contraire, il a réduit l’ augmentation de la glycémie causée par l’ apport de glucose chez les patients diabétiques, mais n’ a pas eu d’ effet significatif sur la sensibilité à l’ insuline des patients diabétiques chez les patients diabétiques de type 2. De même, donner aux patients diabétiques de type 2 75g de saccharose, ou 75g de D-tagatose 30 minutes avant de prendre 75g de saccharose, peut également supprimer l’augmentation de la glycémie causée par le saccharose. Par conséquent, le D-tagatose est considéré comme ayant un effet supplémentaire sur le traitement du diabète de type 2, ce qui peut être parce que le D-tagatose affaiblit l’absorption du saccharose dans l’estomac et les intestins, tout en prédisant efficacement les augmentations de glucose dans d’autres produits de sucre et une augmentation du taux de glucose dans le sang.

2.2 améliore la flore intestinale et favorise la croissance de bactéries bénéfiques

Le D-tagatose est fermenté par des micro-organismes dans le tractus gastro-intestinal humain, produisant principalement de l’acide acétique, de l’acide butyrique et de l’acide hexanoïque, l’acide butyrique étant le composant principal. L’acide butyrique peut favoriser la croissance de bactéries bénéfiques telles que les lactobacilles et est une bonne source de cellules épithéliales du côlon. Il a également un certain effet en inhibant le cancer du côlon et les bactéries pathogènes intestinales. Laerke et al. (5) ont recueilli et analysé les selles de 16 personnes en bonne santé (10 g de D-tagatose ont été administrés trois fois par jour pendant 14 jours) et ont constaté que la concentration de bactéries lactiques dans les selles le 14e jour après l’ingestion était significativement plus élevée que celle sans ingestion, tandis que la concentration de bactéries coliformes dans les selles le 14e jour après l’ingestion était réduite.

2.3 pas facilement décomposé et utilisé par les bactéries orales, et ne cause pas la carie dentaire

En 2002, la FDA américaine a confirmé queD-tagatoseN’est pas dégradé par les bactéries buccales et ne cause pas de caries dentaires. D-tagatose peut également éliminer efficacement la mauvaise haleine et prévenir des maladies telles que la gingivite.

3. Procédé de production de D-tagatose

Le D-tagatose se trouve dans de nombreux aliments, principalement des produits laitiers tels que la poudre de lait stérilisé, le fromage et le yogourt [6]. Actuellement, le D-tagatose est produit par isomérisation du galactose à l’aide de méthodes biologiques et chimiques.

3.1 méthode biologique

Lzumori et al. [78] ont utilisé Mycobacterium smegmatiset Arthrobacter globiformis, et Muniruzzaman et al. [9] ont utilisé des agents d’enterobacter pour convertir le galactitolen tagatose, une méthode utilisant le galactitol pour la biosynthèse du D-tagatose, c’est-à-dire la méthode de biosynthèse du galactitol. En outre, la méthode de synthèse enzymatique est également utilisée dans la production industrielle. Des études ont montré que l’enzyme L-galactose isomérase a une activité catalytique dans le processus de conversion, convertissant le L-galactose en L-ribulose. Puisque l’isomérase de L-galactose est une enzyme relativement spécifique (spécifique au groupe), elle peut convertir l’aldose en kétose. Par conséquent, tout en catalysant le L-tagatose, il peut également convertir d’autres aldose (comme le D-galactose, le DL-fructose et le D-xylose) à la forme hexose correspondante. Si le perméat de lactose est utilisé comme matière première pour la préparation enzymatique du tagatose, le flux de processus est:

Perméat de lactose → ultrafiltration → osmose inverse → microfiltration → hydrolyse → concentration → fermentation → isomérisation → concentration → cristallisation → produit fini.

3.1.1 élimination des protéines, des sels et des substances moléculaires élevées

Les substances hautement moléculaires telles que les protéines sont retirées du perméat de lactose pour empêcher la contamination bactérienne des étapes ultérieures du processus. Les sels, par exemple, inhibent la cristallisation du tagatose au cours de la phase de cristallisation et doivent donc également être éliminés.

3.1.2 hydrolyse

Après l’élimination des substances de poids moléculaire élevé telles que les protéines du perméat de lactose, l’enzyme lactase immobilisée est utilisée pour hydrolyser en continu le lactose en glucose et en galactose. Les conditions d’hydrolyse sont des températures de 40°C à 60°C et un pH de 4 à 6.

3.1.3 Concentration

L’hydrolysat de lactose est concentré en une solution contenant 2 à 20% de galactose et 2 à 20% de glucose, le rapport des deux étant de 1 à 1, le reste étant des protéines, des graisses, du sel et du lactose non digéré.

3.1.4 Fermentation

Le Lactose est hydrolysé pour former un mélange de galactose et de glucose. Après la fermentation sélective par la levure ou les bactéries, le glucose est fermenté en éthanol, tandis que le galactose n’est pas fermenté et entre dans la prochaine étape d’isomérisation, ou le galactose est séparé, évaporé, concentré et cristallisé pour obtenir la poudre de galactose pure.

3.1.5 isomérisation enzymatique

Le bouillon de fermentation est centrifugé ou microfiltré pour enlever les cellules microbien, et distillé pour enlever l’éthanol pour obtenir un concentré de galactose. Le L-Tagatose est obtenu par isomérisation avec L-galactose aldéhyde isomérase.

3.1.6 Purification

Le mélange obtenu par isomérisation est séparé par chromatographie sur colonne d’échange de cations et le produit fini est obtenu par concentration et cristallisation.

3.2 méthode chimique

Beadle et al. (10) ont utilisé une méthode chimique en deux étapes pour produire du D-tagatose à partir du galactose. Le Galactose est d’abord isomérisé en complexe d’hydroxyde de métal insoluble tagatose sous catalyse d’un sel de métal alcalin soluble (par exemple, Ca(OH)₂), et le produit final du tagatose est obtenu en neutralisant le complexe avec de l’acide.

3.2.1 isomérisation

L’isomérisation est la formation d’un complexe hydroxide-tagatose métallique, un complexe intermédiaire insoluble, qui est important dans la production chimique de tagatose. (1) la formation d’un complexe intermédiaire insoluble facilite la direction positive; (2) le galactose est instable dans des conditions alcalines et est sujet aux réactions secondaires et aux réactions de dégradation, et la formation du complexe intermédiaire peut inhiber l’apparition de réactions secondaires; (3) le complexe intermédiaire insoluble précipite et peut être efficacement séparé d’autres sous-produits.

3.2.2 neutralisation des acides

Le but de la neutralisation acide est de produire des sels métalliques insolubles pour séparer le tagatose des intermédiaires complexes métalliques.

3.2.3 Purification

La D-tagatose est séparée du système de réaction par cristallisation, tandis que le filtrat contient encore du tagatose. Par conséquent, le filtrat est réagi avec un hydroxyde métallique alcalin pour former un complexe hydroxyde-tagatose métallique pour extraire le tagatose.

Actuellement, MarylEt en plusBiospherics a breveté une méthode chimique pour la production de produits tagatose. Bien sûr, la production chimique de D-tagatose pose également certains problèmes, tels que l’utilisation d’hydroxydes métalliques fortement alcalins et de pH élevé, qui ne favorisent pas la transformation des aliments.

4 D-tagatose dans les processus biochimiques humains

4.1 digestion et absorption humaines

Le D-tagatose est principalement digéré et absorbé dans les intestins, mais il y a encore un débat dans la communauté universitaire sur la quantité exacte de digestion et d’absorption. BHKR (4) a utilisé L-rhamnose comme référence pour étudier le corps humain et#39; S absorption de D-tagatose. Étant donné que le taux de diffusion passive des substances à travers la muqueuse intestinale dépend du poids moléculaire et de la lipophilicité, et que la L-rhamnose est un poids moléculaire légèrement inférieur et un composé légèrement plus lipophile, ainsi D-tagatose est légèrement plus absorbé dans l’intestin que la L-rhamnose (14% à 24%). Par conséquent, b[unused_word0006] r estime que le corps et#L’absorption de D-tagatose ne dépassera pas 20%.

Contrairement à b-sp r' S rapport de la commissionFaible absorption de D-tagatose, Norman et al. [11 ont constaté que l’absorption de D-tagatose chez les patients atteints d’iléostomies pouvait atteindre 80%. Jenkins et al. (12) ont précédemment constaté que l’absorption de la L-rhamnose chez les patients atteints de cette opération était proche de 50%. Bien que l’iléostomie ne puisse fournir qu’une évaluation limitée de la digestion et de l’absorption incomplètes des monosaccharides, les conclusions de ces études sont contraires à celles de b r. De même, Buemann et al. (13) ont constaté, dans un essai croisé en double aveugle, que seulement 1,5 % des 30 g de D-tagatose ingérés par voie orale étaient excrétés dans l’urine après que 8 personnes aient ingéré 30 g de D-tagatose et 30 g de D-fructose seuls.

4.2 biotransformation humaine

Le D-tagatose peut être phosphorylé et converti en 1-phospho-D-tagatose dans le corps humain. Raushel & Cleland a signalé [14] que dans des conditions d’atp et de K+, la fructokinase du foie bovin peut catalyser la phosphorylation du D-tagatose pour produire du 1-phospho-D-tagatose. Comme la fructokinase ne se trouve que dans le foie et les reins, le 1-phospho-D-tagatose est également principalement produit dans le foie et les reins, et se forme moins dans les muqueuses intestinales et les cellules des îlots. Buemann et al. [13] ont constaté dans le cadre d’un essai croisé en double aveugle que le phosphore inorganique sérique était temporairement réduit, ce qui peut être directement lié à la formation de 1-phospho-D-tagatose.

Le 1-Phospho-D-tagatose peut continuer à être décomposé par l’aldolase dans le foie pour former du d-glycéraldéhyde et du phosphate de dihydroxypropanone, ce qui conduit à la conversion gluconéogène du D-tagatose en glucose. Rognstad (15.16) a utilisé des cellules de foie de souris et du D-tagatose dans une culture in vitro pour produire du glucose, dans lequel le taux de gluconéogénique de 20 mmol/L D-tagatose était deux fois plus élevé que celui de 20 mmol/L D-galactose et la moitié plus élevé que celui du fructose. "Le C-fructose et ¹⁴C-D-tagatose forment tous deux le glucose lC par la voie gluconéogène, ce qui indique qu’ils ont la même voie gluconéogène.

Bien que la voie gluconéogénique du D-tagatose n’ait pas encore été établie, il est probable qu’il soit métabolisé par la voie de l’acide galactose-phosphorique dans le foie des mammifères. Par exemple, une isomérase catalyse la conversion du 1-phospho-D-tagatose en 1-phospho-galactose. Le tracé isotopique a révélé que l’augmentation du fructose en D-tagatose inhibe la conversion du D-tagatose en glucose, et l’augmentation du D-tagatose en fructose n’affecte pas la gluconéogenèse du fructose. Cela peut être dû au fait que la structure de D-tagatose est plus sujette à la gluconéogenèse que le fructose.

5 applications D-tagatose

5.1 Application dans les aliments

En tant que personnes&#Le niveau de vie continue de s’améliorer, et de plus en plus de gens commencent à prêter attention à leur santé et à manger des aliments à faible teneur en énergie. D-tagatose, en tant que sucre à faible énergie, peut donner plein jeu à ses avantages dans les aliments. Marzur (17) a rapporté qu’en plus d’être faible en énergie, le D-tagatose ne provoque généralement pas de diarrhée pendant la digestion et l’absorption dans le corps humain, ce qui est le cas avec d’autres substituts de sucre composés polyhydroxy. Dans une expérience d’alimentation de trois mois avec des souris, il a été constaté que le poids corporel des souris nourri à 15% (p/p) de saccharose était deux fois plus élevé que celui des souris nourri à 15% (p/p) de D-tagatose. Parce que le D-tagatose est semblable au saccharose dans le goût et les propriétés physiques, et a des propriétés physiques et chimiques telles que la résistance à la chaleur, la résistance aux acides et la résistance aux alcalis, il est largement utilisé comme un édulcorant parfait dans l’industrie alimentaire. Il est principalement utilisé dans la production de chocolat, de produits de boulangerie, de crème glacée, de bonbons durs et mous, de chewing-gum, de boissons gazeuses, de condiments et d’autres produits.

5.1.1 Application dans l’industrie des boissons

Dans l’industrie des boissons, les principaux édulcorants ajoutés sont la saccharine, le cyclamate, l’aspartame, l’acésulfame, la stévia et le sucralose. Ce sont tous des édulcorants forts, et parfois, en considération du goût, leur le résultat est un arrière-goût amer, le goût métallique et le goût astringent. Cependant, le Tagatose peut réduire efficacement ces facteurs indésirables. D-Tagatose a un effet sucrant synergique, et juste une petite quantité peut considérablement augmenter la douceur. Par exemple, l’ajout de D-tagatose aux boissons au lait à faible teneur en gras (saveurs de chocolat et de yogourt) peut non seulement réduire les saveurs indésirables, mais également rendre la douceur du produit plus stimulante, la saveur plus moelle et riche; L’ajout de D-tagatose aux boissons de jus de citron peut rendre le goût du produit plus frais et plus propre; Il peut également augmenter la teneur en solides solubles du système de boisson.

Par conséquent, en 2001, la Food and Drug Administration des États-Unis a officiellement approuvé l’utilisation du D-tagatose comme édulcorant dans l’industrie alimentaire et des boissons. Il est maintenant largement utilisé aux États-Unis comme substitut du saccharose dans les boissons santé, le yogourt, le jus de fruits et d’autres produits.

5.1.2 Application dans les aliments à base de céréales

Le point de fusion élevé, la résistance à la chaleur, la résistance aux acides et aux alcalis, et la caramélisation à basse température du tagatose sont importants pendant le traitement des céréales. C’est parce que le tagatose a une faible viscosité et est facile à cristalliser. Par conséquent, l’application de glaçage à base de tagatose à la surface des céréales augmente non seulement la douceur du produit, mais prolonge également sa durée de conservation.

5.2 Applications dans la médecine, les cosmétiques et d’autres domaines

En plus de ses excellentes propriétés comme édulcorant dans les aliments et les boissons, le D-tagatose peut également être utilisé comme excipient dans les produits pharmaceutiques et comme humectant et stabilisant dans les cosmétiques. À l’heure actuelle, dans le dentifrice et le rince-bouche, le D-tagatose est principalement utilisé comme agent mouillant, suivi d’un stabilisateur, mais il peut également améliorer efficacement le goût du dentifrice et du rince-bouche. De nos jours, de nombreux dentifrices utilisent du D-sorbitolou de la glycérine, ou une combinaison des deux, comme agent mouillant.

Cependant, la douceur du mélange de D-sorbitol et de glycérine est la moitié de celle du saccharose, et cette douceur n’est pas aussi désirée lors du brossage des dents. Par conséquent, la saccharine, un édulcorant de haute intensité, est ajoutée à de nombreux dentifrices pour rendre le produit aussi bon qu’il le devrait. Cependant, ce composé, tout en offrant la mouillabilité et la douceur requises, a également un goût métallique, un arrière-goût amer et un arrière-goût de saccharine. Le D-tagatose, comme le saccharose, est deux fois plus sucré que le D-sorbitol, et son ajout maintient non seulement la douceur du dentifrice, mais prévient également la carie dentaire. En mesurant l’activité dans l’eau et la teneur en humidité du D-tagatose et du D-sorbitol et en comparant leur mouillabilité, on peut voir à partir des courbes de désorption du D-tagatose et des courbes du D-sorbitol, lorsque le D-tagatose est dissous dans une eau supérieure à 0,62, le D-tagatose et le D-sorbitol sont considérés comme ayant la même mouillabilité en termes d’activité de l’eau. Lorsque le dentifrice est ajouté avec 20% à 25% (p/p) D-tagatose, non seulement la douceur atteint un niveau satisfaisant, mais il maintient également une bonne mouillabilité et stabilité.

À l’heure actuelle, bien que le mécanisme d’action du D-tagatose en tant que nouveau monosaccharide dans le corps humain doise être davantage exploré, ses excellentes propriétés fonctionnelles physiques et chimiques sont indéniables. Il est prévu qu’au cours des prochaines années, D-tagatose deviendra un édulcorant naturel le plus vendu sur le marché international, et sera largement utilisé dans l’alimentation, la médecine, les cosmétiques et d’autres domaines. Ses perspectives de marché sont très larges.

Référence:

[1] Sang-Hyun Yoon,Pil Kim,Deok-Kun Oh. Propriétés de L- arabinose isomérase de escherichia colias biocatalyst pour la production de tagatose [J]. Journal mondial de microbiologie& Biotechnology,2003, 19:47-51.

[2] Donner Thomas,Wilber Jean,Ostrowski Debra. D-tagato- se: une nouvelle thérapeutique adjuvant Pour le diabète non insulino-dépendant [J].Diabetics,1996,45(supplément):125A.

[3] Hans Beyer,Wolfgang Watler,Tang Weicheng, manuel de chimie organique [M], Beijing: Higher Education Press, 1989, 306-307.

[4] b r A.D-tagatose:dossier préparé par bioresco pour le compte de  Le Dr  Produits alimentaires   Amba,videbaek, Danemark   [J]. Regulatory Toxicology and Pharmacology,1999,29(2):83-93.

[5] Laerke H.N.,Jensen B.B,Hφjsgaard  La plupart du temps.  influence  De D-tagatose sur la composition bactérienne et la capacité de fermentation d’échantillons fécaux de volontaires humains [J.J.Nutr. , 2000,130:1772-1779.

[6] Lu,Y. humectances De la D-tagatose  and  D-sorbitol   [J]. In- international Journal De laCosmetic Science,2001,23(3):175-181.

[7] Izumori K,Tsuzaki K.Production De la D-tagatose  À partir de D galactitol Par:  mycobactérie  smegmatis   [J].J.Ferment. Technol.,1988,66:225-227.

[8] Izumori K,Miyoshi T,Tokuda  S,et  1.Production De la D tagatose de ducitol par arthrobacter globiformis [J].Appl. Environ.Microbiol,1984, 46:1055-1057.

[9] Muniruzaman L,Tokunaga D,Izumori K.Isolation of  Fr - terobacter agglomérans souche 22le du sol, une puissante D-ta- gatose  Le producteur  À partir de   galactitol   [J].J.Ferment. Bioeng, 1994,78:145-148.

[10] Beadle J.R. Saunders J.P.,Wajada t.j.processus pour Fabrication de tagatose [P]. World Patent.12263,1992.

[11] Normen L,Laerke H.N.,Langkilde A.M,et al.petit Absorption bo- wel de D-tagatose et effets apparentés sur le bohydrate de carbone     digestibilité      [J].Am.J.Clin.Nutr. ,2001,73: 105-110.

[12] Jenkins A.P.,Menzies D.,Nukajam W.S.,etal.The effet De lactulose ingérée lors de l’absorption de la L-rhamnose, du d-xylo-se et du 3-0-méthyl-d-gluose chez des sujets atteints d’iléostomies [J]. Scand.J.Gastroenterol,1994, 29:820-825.

[13] Buemann  B,Toubro  L,Holst  J,et  Al.D-Tagatose,a  Ste - réoisomère de D-fructose, augmentation de la concentration d’acide urique dans le sang [M].Metabolism,1999.

[14] Raushel  F.M.Cleland  w.w.bovin  foie  Fructokinase: purification et propriétés cinétiques [J]. Biochemistry,1977, 16:2169--2175.

[15] Rognstad R.Gluconeogenesis from D-tagatose by isolated rat and  Le hamster foie Cellules [J]. Feb - feb Lett. (en anglais) ,1975,52:292-294.

[16] Rognstad r.voie de la gluconéogenèse à partir de tagatose dans les hépatocytes de rat    [J].Arch.Biochem.Biophys. ,1982,218: 488-491.

[17] Marzur a.w.substituts fonctionnels du sucre avec caissons réduits [P]. EP 341062,1989.