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

D-tagatose is A Aarare sugar thÀ propos deis A anew type De lafunctional sweetener discovered dansrecent years. It hEn tant quethe functions De labeing low in calories, lowering blood sugar, regulating intestinal flora, Et en plusresisting tooth decay [1]. In 2001, it was determined Par:the UL lLa nourritureEt en plusDrug Administration to be generally recognized as safe [2], Et en plusin 2014 it was approved as A afood ingredient Par:the National Health Et en plusFamily Planning Commission De lathe People' L lrépublique de Chine [3]. D-Tagatose (anglais)(anglais)a une douceur semblable au saccharose, avec une douceur de 92% du saccharose, fondamentalement pas d’odeurs désagréables ou arrière-goût, Et etproduit 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 etpeut 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 etd’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

Pure natural D-tagatose is not easy to find Et en plusis only found in the gum secreted by trees [4]. At present, D-tagatoseis mainly produced by chemical synthesis Et en plusbiosynthesis.

2.1 synthèse chimique

La méthode de synthèse chimique utilise un métal alcalin soluble 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 ensuite neutralisé avec de l’acide pour séparer et précipiter pour obtenir le produit final 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-tagatosedans la production industrielle.

Par rapport aux pays étrangers, la chimiesynthesis method De laD-tagatose in China is still in the research De laindustrialization process. Researchers are committed to improving the process conditions to improve the yield Et en pluspurity De laD-tagatose[6-8]. At present, although chemical synthesis cunachieve industrial production, it has certain disadvantages, such as many by-Produits produitsEt en plusserious environmental pollution. Therefore, if chemical synthesis is to be further developed, further improvements must be made to the process.

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 (anglais)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. Muniruzzaman L 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 substrat pour 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 PS et 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 que Faible teneur en caloriessweetener, D-tagatose can significantly improve the texture De ladairy products aveca small amount added. Therefore, D-tagatose is added to dairy products such as sterilized milk powder, cheese, Et en plusyogurt [23]. With the deepening of research on the properties of D-tagatose, its application has been extended to more dairy products. FOu bienexample, adding D-tagatose to chocolate dairy products can give a rich and mellow toffee flavor. D-tagatose can also be used in yogurt. In addition to providing sweetness, it can increase the number of live bacteria in yogurt, improve the nutritional value of yogurt, and give it a richer and mellow flavor [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 que D-tagatose a une faible viscosité et 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 was the first to develop chocolate products containing D-tagatose in flavors such as milk, dark chocolate, and white chocolate. It then developed various novel chocolate products containing D-tagatose, such as dried fruits coated in chocolate, dried fruit bars, and Easter eggs [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

D-tagatose is a rare monosaccharide whose physical and chemical properties and physiological functions have been proven. It is used as a food additive in food production in many countries. As a new multifunctional sweetener, D-tagatose has broad market prospects. However, due to the limitations of the raw materials and production process for D-tagatose, the production of cheap, high-quality D-tagatose is very low, far below the demand. Therefore, how to improve the production process and produce cheap and high-quality D-tagatose products will become the future development direction De D-tagatosein the food industry.

Référence:

[1] Levin G V. Tagatose, Le nouvel édulcorant GRAS et produit de santé [J]. Journal of Medicinal Food, 2002, 5(1) : 23-36.

[2] Kim S B,Lee LeeLeeY M,Park S W, Et al. Arabinose isomérase Exprimé en   À partir de   corynebacterium   Genre:    and     tagatose  Méthode de fabrication en l’utilisant [P].  US:8802393, 2014- 08-12.

[3] Commission nationale de la santé et de la planification familiale du peuple ' S république de Chine. Annonce sur l’approbation de six nouvelles matières premières alimentaires telles que le tagatose [J]. China Food Additives, 2014 (5): 202-204.

[4] Zehner L  R. :  D-tagatose  as  a  Faible teneur en calories glucides Édulcorant et gonflement Agent [P].   États-Unis: 4786722, 1998-11-22.

[5] Oroskar A R, Kulkarni O M, maison D DW, et al.  Tagatose  Production utilisant la séparation simulée du lit mobile [P]. États-Unis: 8802843, 2014-08-12.

[6] Huang Wenxia, Jiang Bo, Mu Wanmeng et al. Recherche sur la synthèse chimique du D-tagatose [J]. Food Industry La Scienceand Technology, 2008, 29(1): 247-248, 274.

[7] Kou Xiuying, Yu Guoping, Xu Yong. Recherche sur la synthèse du D-tagatose par la méthode de l’aluminate de potassium [J]. Food Science and Technology, 2010, 35(4): 93-95.

[8] Shing-fu Shun, Wen-li Jing, Li Yu, et al. Etude sur la production de tagatose par isomérisation chimique [J]. China Food Additives, 2013(S1): 89-92.

[9] Izumori K, Miyoshi T, Tokuda S,et al.  Production de D- tagatose À partir de dulcitol  by  arthrobacter  Globiformis [J].  appliqué and  environnement  La microbiologie, 1984, 46: 1055-1057.

[10] Muniruzzaman S,Tokunaga H,Izumori  K,et al. isolement of  enterobacter Agglomération urbaine S train  221 E E De la terre, a  puissant D-tagatose  Le producteur À partir de Galactitol [J].Journal of Bioscience and Bioengineering, 1994, 78(2) : 145-148.

[11] Jagtap S  S, Singh R,  Kang: Y  C,  et  al.    Le clonage Et caractérisation  of    a    galactitol    2-déshydrogénase  De Rhizobium legumenosarum et son application dans la production de D-tagatose [J].  Enzyme and  microbien Technologie, 2014, 58-59:44.

[12] Cheetham  P   S    J, J,   Wootton (en anglais)  A    N ° de catalogue    Bioconversion  De D-galactose Dans le D-tagatose [J].  Enzyme and  Microbial Technology, 1993, 15(2) : 105-108.

[13] Lim B C, Kim H J, Oh Oh D K.  haute Production de d-Tagatose par addition d’acide borique [J]. Biotechnology Progress, 2007, 23(4) :824-828.

[14] Liang L, Chen M, Liu X X X Y,  et   al.   Bioconversion 2. de D-galactose à D-tagatose: En continu Réaction de lit emballé avec an  immobilisé  thermostable L-arabinose   Isomérase et    efficace    purification     by     sélectif    Dégradation microbienne [J].  appliqué La microbiologie  &  Biotechnologie, 2012, 93(4) : 1469-1474.

[15] Hong Y H,  Lee  D  L, l, Lee  S  J, J, et  al.    Production  of D-tagatose    at    haute    Températures avec Escherichia immobilisée Cellules de coli exprimant l’isomérase L-arabinose de Thermotoga neapolitana[J].Biotechnology Les lettres, 2007, 29(4) : 569-574.

[16] Xu Z,Li S,Fu F G, et al.   Production  De D-tagatose, Une fonction   Édulcorant,    Utilisation de    alginate     Lactobacillu immobilisé fermentum  CGMCC2921   Cellules [J].   Applied Biochemistry Biotechnology, 2012, 166(4) : 961-973.

[17] Andersen  H,  vitch  M   L. ::   synergique  combinaison  of  Édulcorants, y compris le D-tagatose[P].  États-Unis :6432464, 2002- 08-13.

[18] Lee T, Olcese G,  cloche Z, et al.    utilisation of  érythritol Et D-tagatose in  Régime alimentaire or   Calorie réduite boissons  and  Produits alimentaires [P]. États-Unis :8227006, 2012-07-24.

[19] Lee T, Olcese G,  cloche Z, et al.    utilisation of  érythritol and  D-tagatose  Inzéro - ou  low-calorie   Boissons [P].   États-Unis: 8221815, 2012-07-17.

[20] F Talebi, M A A Garcia, T. Li, et al. Les boissons hypocaloriques contenant du rébaudioside A, de l’érythritol ou du tagatose et des acidulants [P]. Chine: 101662954, 2010-03-03.

[21] T. Li. Boisson sucrée avec du rébaudioside A, de l’érythritol et du D-tagatose [P]. Chine: 101662944, 2010-03-03.

[22] Li Yingmei, Jiang Mingyu, Kim Youngjae et al. Composition de mélange de café pauvre en calories préparée à l’aide de D-tagatose [P]. Chine: 102595919A, 2012-07-18.

[23] Lu Y.  humectances of  D-tagatose  and  D-sorbitol[J]. Revue internationale of  cosmétique  Science, 2001, 23 (3) : 175-181.

[24] Liang Zhen, Lv Hongxian, Wang Ruiming, et al. Application du nouvel édulcorant D-tagatose dans le yogourt agité [J]. China Food Additives, 2014(5): 143-147.

[25] Cho I H, Lee S R, Jun H R, et al.  Comparaison de Maillard volatile  réaction   products    À partir de   tagatose    and    Autres sucres réducteurs with  Aminé: Acides [J].   Food  Science  And Biotechnology, 2010, 19(2) : 431-438.

[26] Zhang X. nouvelles tendances dans les ingrédients de cuisson [J]. Chinese and foreign food products, 2005(8): 36-38.

[27] hurlements D, Callagan J L.   A propos de RTE céréales and  Autres: Aliments pressés avec D-tagatose[P]. États-Unis :6475540, 2002-11-05.

[28] Liang Min. Étude sur la L-arabinose isomérase (TaMAI) de Thermoanaerobacter mathranii et sa conversion de D-tagatose [D]. Jinan: université du Shandong, 2012.

[29] Zhang Lifang. Technologie de transformation des fruits en conserve de melon d’hiver à faible teneur en sucre [J]. Journal of Agricultural Products Processing, 2006(11): 64-66.

[30] Zhang Lifang. Technologie de transformation des fruits en conserve de melon d’hiver à faible teneur en sucre [J]. Modern Food Science and Technology, 2007, 23(1): 65-67.