Quelles sont les utilisations de l’édulcorant D Tagatose dans le domaine alimentaire?

Le D-Tagatose (anglais)(anglais)est un sucre rare qui est un nouveau type d’édulcorant fonctionnel découvert au cours des dernières années. Il A Aales fonctions d’être faible en calories, abaisser lA aglycémie, réguler lA aflore intestinale, Et etde résister à la carie dentaire [1]. En 2001, il a été déterminé par la La nourritureEt en plusDrug Administration des États-Unis pour être généralement reconnu comme sûr [2], Et eten 2014 il a été approuvé comme ingrédient alimentaire par la Commission nationale de la santé Et etde la planification familiale du peuple et#39; L lrépublique de Chine [3]. D-tagatosea une douceur semblable au saccharose, avec une douceur de 92% du saccharose, fondamentalement pEn tant qued’odeurs désagréables ou arrière-goût, et produit seulement 1/3 des calories du saccharose, avec une valeur énergétique de 1. 5 kcal/g. De plus, la D-tagatoseest sujette à la réaction de Maillard et peut caraméliser à des températures plus basses, de sorte qu’il a de larges perspectives d’application dans les produits laitiers, les boissons, les produits céréaliers, les bonbons, les fruits secs et d’autres produits alimentaires.

1 Structure de D-tagatose

Le D-Tagatose est un hexose naturel rare, un isomère de D-galactose et un diastéréoisomère de D-fructose à la position C-4. Sa structure chimique est illustrée à la Figure 1.

2 La Productionde D-tagatose

La D-tagatosenaturelle Pure n’est pas facile à trouver et ne se trouve que dans la gomme sécrétée par les arbres [4]. Actuellement, le D-tagatoseest principalement produit par synthèse chimique et biosynthèse.

2.1 synthèse chimique

La méthode de synthèse chimique utilise un métal alcaldanssoluble ou un sel alcalin de métal terreux comme catalyseur pour catalyser l’isomérisation du D-galactose et d’un hydroxyde métallique dans des conditions alcalines pour former un hydroxyde métallique et un précipité complexe de D-tagatose. Le précipité est alors neutralisé avec de l’acide pour séparer et précipiter pour obtenir la finaleProduits de D-tagatose[5]. Il a été rapporté que Spherix Corporation aux etats-unis, Arla Foods au Danemark et Nutrilad en Belgique ont déjà appliqué la synthèse chimique de D-Tagatose (anglais)dans la production industrielle.

Par rapport aux pays étrangers, la méthode de synthèse chimique de D-tagatose en Chine est encore dans la recherche du processus d’industrialisation. Les chercheurs se sont engagés à améliorer les conditions du procédé afin d’améliorer le rendement et la pureté du D-tagatose[6-8]. Actuellement, si la synthèse chimique peut aboutir à une production industrielle, elle présente certains inconvénients, tels que de nombreux sous-produits et une grave pollution de l’environnement. Par conséquent, si l’on veut poursuivre le développement de la synthèse chimique, de nouvelles améliorations doivent être apportées au procédé.

2.2 méthode de biosynthèse

La méthode de biosynthèse utilise des enzymes biologiques ou des cellules contenant des enzymes comme catalyseurs pour catalyser la synthèse de D-tagatose à partir de substrats. Comparé à la méthode de synthèse chimique, il présente les avantages de conditions douces, rendement élevé, et moins de sous-produits. Actuellement, le D-tagatose peut être obtenu en catalysant l’oxydation du galactitolpar la déshydrogénase, ou en catalysant l’isomérisation du D-galactose par la L-arabinoseisomérase pour produire du D-tagatose.

2.2.1 La Productionde D-tagatose à partir de galactitol

La production de D-tagatose à partir de galactitol est l’une des premières méthodes de biosynthèse étudiées. En 1984, Izumori K Et al.[9] ont d’abord utilisé les souches Bacillus subtilis et Bacillus globigii pour oxyder le galactitol en tagatose. MuniruzzamunL lEt al.[10] ont constaté que la souche Enterobacter cloacae, isolée du sol, pouvait oxyder le galactitol en D-tagatose. Les résultats ont montré que le taux de conversion était de 92% lorsque la concentration de galactitol était de 2%, et diminué à 86% lorsque la concentration était de 5%. En outre, il a été constaté que les cellules enzymatiques immobilisées maintenaient encore une activité catalytique élevée. Jagtap et Al., et al.[11] ont constaté que la galactitol déshydrogénase de Rhizobium pei anthii peut également utiliser le galactitol comme substrÀ propos depour produire du D-tagatose. Il a été constaté que cette galactitol déshydrogénase a une activité spécifique plus élevée que les autres galactitol déshydrogénases signalées. Cependant, en raison du prix élevé du galactitol, cette méthode n’est pas adaptée à la production industrielle et a peu de valeur pour une application commerciale.

2.2.2 Production de D-tagatose à partir de D-galactose

Comparativement à la méthode plus coûteuse d’oxydation au galactitol pour produire du D-tagatose, la méthode d’utilisation de la L-arabinose isomérase pour catalyser l’isomérisation du D-galactose pour produire du D-tagatose, dont Cheetham P PL let Al., et al.ont fait état pour la première fois en 1993 [12], offre plus de perspectives d’industrialisation. Lim B C et Al., et al.[13] ont utilisé l’isomérase de Bacillus l-arabinose pour catalyser la réaction d’isomérisation du D-galactose au D-tagatose. Les résultats ont montré que le rendement maximum était de 11. 5 g /(L L· h), soit 1,5 fois plus que le rendement maximal en l’absence d’acide borique. Liang N ° de catalogueEt al.[14] ont utilisé de l’l’alginatede calcium pour immobiliser la L-arabinose isomérase du Thermus thermophilus afin de produire du D-tagatose dans un lit rempli de bioréacteur, avec un rendement maximal de 10 g/(L · h).

Bien que le D-galactose soit relativement peu coûteux par rapport au prix du galactitol, son coût de production est encore relativement élevé pour la méthode de biosynthèse, et les chercheurs ont mené des recherches correspondantes sur cette question. Une solution consiste à immobiliser les cellules enzymatiques. Hong Y YH et Al., et al.[15] ont utilisé de l’alginate de sodium pour immobiliser des cellules recombinantes d’escherichia coli pour produire du D-tagatose, obtenant du D-tagatose avec une pureté de >99%. Toutefois, l’utilisation d’escherichia coli comme souche de production de D-tagatose présente certains risques pour la sécurité. Xu Z et Al., et al.[16] ont utilisé la souche de qualité alimentaire Lactobacillus Le fermentCGMCC2921pour produire des cellules immobilisées pour la production de D-tagatose par incorporation d’alginate de sodium et réticulation de glutaraldéhyde. Dans la condition d’ajouter l’acide borique, le taux de conversion de D-galactose en D-tagatose peut atteindre 60%, et le rendement peut atteindre 11. La méthode de catalyse cellulaire immobilisée ne nécessite pas l’extraction de l’enzyme L-AI, et la biotransformation de D-tagatose peut être achevée in vivo, ce qui omet le processus de La purificationenzymatique et simplifie le processus de production, réduisant ainsi les coûts de production.

La méthode de biosynthèse est un processus vert qui répond aux exigences internationales actuelles en matière de protection de l’environnement et constitue la principale orientation de développement pour la future production industrielle de D-tagatose. Cependant, en raison du faible taux de conversion du D-tagatose et du coût élevé, il est difficile de parvenir à une production industrielle. Par conséquent, les points chauds de recherche de la méthode de biosynthèse sont de trouver une isomérase de L-arabinose qui peut produire efficacement D-tagatose, optimiser le processus de production, améliorer le rendement de D-tagatose, et réduire les coûts.

3. Applications de D-tagatose dans les aliments

D-tagatose a de larges perspectives d’application dans l’industrie alimentaire en tant qu’édulcorant fonctionnel, principalement utilisé dans les boissons de santé, les produits laitiers, les bonbons, les aliments de céréales, etc.

3.1. Applications dans les boissons santé

Dans l’industrie des boissons, le D-tagatose est principalement utilisé pour éliminer les arrière-goûts métalliques, astringents et autres arrière-goûts désagréables des édulcorants forts tels que le cyclamate, l’aspartame, l’acésulfame et la stévia, et pour améliorer la [17]. En 2003, PepsiCo a commencé à ajouter une combinaison d’édulcorant contenant du D-tagatose aux boissons gazeuses pour obtenir des boissons saines à zéro ou à faible teneur en calories qui ont essentiellement le goût des boissons riches en calories [18,19]. En 2009, la société irlandaise de transformation concentrée a obtenu du thé à faible teneur en calories, du café, du jus de fruits et d’autres boissons en ajoutant du D-tagatose [20, 21]. En 2012, la Corée du Sud et#39; S CJ CheilJedang a également obtenu des boissons au café à faible teneur en calories en ajoutant du D-tagatose [22].

3.2 Application dans les produits laitiers

En tant qu’édulcorant hypocalorique, D-tagatose peut améliorer considérablement la texture des produits laitiers avec une petite quantité ajoutée. Par conséquent, le D-tagatose est ajouté à des produits laitiers tels que la poudre de lait stérilisé, le fromage et le yogourt [23]. Avec l’approfondissement des recherches sur les propriétés du D-tagatose, son application a été étendue à un plus grEt en plusnombre de produits laitiers. Par exemple, l’ajout de D-tagatose aux produits laitiers au chocolat peut donner une saveur de toffee riche et moelleuse. D-tagatose peut également être utilisé dans le yogourt. En plus de fournir de la douceur, il peut augmenter le nombre de bactéries vivantes dans le yogourt, améliorer la valeur nutritive du yogourt, et lui donner une saveur plus riche et moelleuse [24].

3.3 Application dans les produits céréaliers

Le D-tagatose est facilement caramélisé à basse température, ce qui le rend plus facile à produire une couleur idéale et une saveur plus riche que le saccharose, et peut être utilisé dans les produits de boulangerie. Des études ont révélé que le D-tagatose peut subir une réaction de Maillard avec des acides aminés pour produire des substances aromatiques volatiles telles que le 2-acétylfurane, la 2-éthylpyrazine et le 2-acétylthiazole, qui ont une saveur plus élevée que celles produites par les sucres réducteurs tels que le glucose et le galactose [25]. Cependant, lors de l’ajout de D-tagatose, il faut également faire attention à la température de cuisson. Une température plus basse favorise l’amélioration de la saveur, tandis qu’une température élevée et un long temps de traitement donnent une couleur plus foncée et un arrière-goût amer [26].

En outre, parce queD-tagatose a une faible viscositéEt est facile à cristalliser, il peut également être utilisé dans le givrage. Le D-tagatose peut être appliqué à la surface des céréales seul ou en combinaison avec des composés polyhydriques tels que le maltitol pour augmenter la douceur du produit [27].

3.4 Application dans la confiserie

Le D-tagatose peut être utilisé comme seul édulcorant dans le chocolat, et le processus ne nécessite pas de changements majeurs. Les caractéristiques de viscosité et d’absorption de chaleur du chocolat sont semblables à celles du saccharose. En 2003, la nouvelle-zélande' S Mada Sports Nutrition Food Company a été la première à développer des produits de chocolat contenant du D-tagatose dans des arômes tels que le lait, le chocolat noir et le chocolat blanc. Elle a ensuite mis au point divers nouveaux produits de chocolat contenant du D-tagatose, tels que des fruits secs enduits de chocolat, des barres de fruits secs et des œufs de pâques [28].

3.5 Application dans les fruits secs à faible teneur en sucre

Les fruits en conserve à faible teneur en sucre sont des fruits en conserve dont la teneur en sucre est inférieure à 50%. Par rapport aux fruits en conserve à haute teneur en sucre, avec une teneur en sucre de 65 à 75%, il est plus conforme aux «trois faibles» exigences de santé «faible en sucre, faible en sel et faible en matières grasses». Comme le D-tagatose présente des caractéristiques de très faible teneur en calories et de sucré élevé, il peut être utilisé comme édulcorant dans la production de fruits en conserve à faible teneur en sucre. En général, le D-tagatose n’est pas ajouté aux fruits en conserve comme édulcorant autonome, mais il est utilisé en combinaison avec d’autres édulcorants pour préparer des produits à base de fruits en conserve à faible teneur en sucre. Par exemple, l’ajout de 0,02% de tagatose à la solution de sucre pour la préparation de melon d’hiver et de pastèque à faible teneur en sucre peut augmenter la douceur du produit [29,30].

4 Conclusion et perspectives

Le D-tagatose est un monosaccharide rare dont les propriétés physiques et chimiques et les fonctions physiologiques ont été prouvées. Il est utilisé comme additif alimentaire dans la production alimentaire dans de nombreux pays. En tant que nouvel édulcorant multifonctionnel, D-tagatose a de larges perspectives de marché. Cependant, en raison des limites des matières premières et du processus de production du D-tagatose, la production de D-tagatose bon marché et de haute qualité est très faible, bien en deçà de la demande. Par conséquent, comment améliorer le processus de production et de produire des produits de D-tagatose bon marché et de haute qualité deviendra la direction de développement future de D-tagatose dans l’industrie alimentaire.

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