Xylitol est quoi?

Le Xylitol est l’un des substituts du sucre les plus couramment utilisés dans la vie. Il est largement utilisé et a de grandes perspectives de développement. Ces dernières années, le xylitol est devenu populaire dans le monde entier, et sa capacité à prévenir la carie dentaire a également été reconnue. Le Xylitol lui-même est un type de composé au goût sucré à haute valeur nutritive qui peut être obtenu naturellement et est un intermédiaire important dans le métabolisme du glucose dans le corps humain.

L’article décrit principalement la découverte du xylitol, son principe d’action, les caractéristiques structurelles, et la technologie de préparation du xylitol, etc., et fournit également une explication nécessaire de la dernière application du xylitol— sa fonction protectrice.

Xylitol, formule chimique C5H12O5, est largement présent dans les bouleaux, les chênes, les épis de maïs et les déchets de canne à sucre, et peut également être utilisé comme édulcorant naturel. Le Xylitol est utilisé comme additif alimentaire depuis plus de 100 ans à l’étranger. Avec le développement de la science et de la technologie, le xylitol est devenu l’une des matières premières indispensables et importantes dans l’industrie alimentaire moderne, et il a un large éventail d’utilisations. Il est particulièrement utilisé dans l’industrie alimentaire. Le Xylitol est un cristal blanc ou une poudre cristalline qui se dissout facilement dans l’eau, légèrement dans l’éthanol et l’éthanol, avec un point de fusion de 92°C-96°C et un point d’ébullition de 216°C. Le pH de la solution se situe entre 5,0 et 7.

Le Xylitol est aussi sucré que le saccharose, mais lorsqu’il est dissous dans l’eau, il absorbe encore la majeure partie de l’énergie thermique, ce qui en fait le type d’édulcorant alcool de sucre avec le coefficient d’absorption de chaleur le plus élevé. Le Xylitol est non cariogène et a un effet préventif contre la carie dentaire. Son métabolisme n’est pas contrôlé par le corps. C’est le meilleur substitut du sucre pour les personnes souffrant d’hypertension artérielle. Il est complètement métabolisé dans le corps, a une valeur calorique d’environ 10 kJ/g, peut fournir des calories et peut également être utilisé comme source d’énergie pour les personnes souffrant d’hypertension artérielle.

1. La découverte du xylitol et l’histoire de la recherche sur ses fonctions

1.1 la découverte du xylitol et la recherche de ses propriétés édulcorantes

Le Xylitol a été découvert en 1890 par le chimiste allemand Fisher et Stahe et le chimiste français Bertrand dans la réaction du xylose avec l’amalgame de sodium. Fisher a reçu le prix Nobel de chimie en 1902 pour cette découverte.

En 1943, le xylitol a été découvert pour la première fois dans les bouleaux en Finlande.

En 1962, des processus physiologiques impliquant le xylitol ont été découvrés dans des tissus de mammifères. Le Xylitol a été reconnu comme un composé physiologique naturel. La même année, le xylitol a été introduit dans la thérapie parentérale (thérapie par perfusion). Xylitol peut être administré à des patients gravement malades, ce qui montre qu’il peut être métabolisé efficacement par le corps.

En 1963, après avoir été approuvé par la Food and Drug Administration américaine, le xylitol pourrait être officiellement utilisé à des fins alimentaires spéciales.

Vingt ans plus tard, en 1983, le comité mixte d’experts de l’organisation mondiale de la santé/organisation pour l’alimentation et l’agriculture (JECFA) a déclaré que le xylitol était un sucre sûr.

1.2 recherches sur la fonction cariostatique du xylitol

La première étude sur l’effet du xylitol sur la plaque dentaire a été réalisée en 1970 par le Professeur Kauko K. m kinen de l’université de Kuopio en Finlande. Le Professeur Kauko K. m kinen a constaté que le xylitol augmentait la production de salive et empêchait ainsi la carie dentaire.

En 1975, les résultats cliniques du Professeur Kauko K. m kinen' recherches ont été publiées. Le Professeur Kauko K. m kinen a reçu le prix Apollonia de l’association dentaire finlandaise. C’était la première fois que le prix était décerné et il visait à reconnaître la recherche dentaire exceptionnelle. Le Professeur M-sp kinen' une contribution remarquable àRecherche xylitolEst indélébile.

Le premier chewing-gum xylitol commercial a été lancé en Finlande et aux États-Unis presque simultanément en 1977, l’année où le groupe chimique finlandais#39; S brevet pour la production de xylitol a été approuvé. Depuis lors, les autorités de santé dentaire de divers pays européens ont également approuvé l’utilisation du xylitol, et les recherches sur ses fonctions et ses résultats ont continué d’être complétées.

En 1990, le monde et#Le premier protège-bouche au xylitol a été lancé en Finlande, les données ayant montré que la mastication prolongée de gomme à mâcher était associée à des symptômes d’articulations molles ou enflammées de la mâchoire.

En 1997, de nouvelles recherches ont montré que les produits de xylitol purs pouvaient prévenir de manière significative les otites chez les enfants.

2. Propriétés et caractéristiques fonctionnelles du xylitol

2.1 dans l’alimentation

Le Xylitol est 1,3 fois plus sucré que le saccharose et est presque aussi sucré que le saccharose, de sorte qu’il peut être utilisé à la place du saccharose dans un rapport 1:1. Cependant, le xylitol ne fournit que 10 kg/g d’énergie, ce qui est 40% inférieur au saccharose, de sorte qu’il est devenu un bon substitut du sucre dans la production de desserts à faible énergie. Des aliments sans sucre fabriqués à partir de xylitol sont apparus sur le marché, qui sont très populaires auprès des jeunes gens modernes qui veulent perdre du poids et mener un mode de vie sain. En même temps, les muffins xylitol ressemblent le plus aux gâteaux par rapport au maltitol, au mannitol et au sorbitol, et l’hygroscopicité du xylitol améliore également la saveur. L’utilisation du xylitol dans les aliments favorise également la stabilité microbiologique du dessert et la durée de conservation du produit fini. En effet, à la même concentration, l’activité du xylitol dans l’eau est inférieure à celle du saccharose dans l’eau. Le Xylitol est le meilleur substitut du sucre de dessert.

2.2 corps humain

Le Xylitol peut être ajouté aux produits de soins buccodentaires, de sorte que les microorganismes acides de la bouche ne puissent pas utiliser le Xylitol. Dans le corps humain, après une digestion et une absorption lente, le xylitol peut être rapidement absorbé et utilisé par les cellules à travers les membranes cellulaires, sans compter sur le métabolisme de l’insuline, de sorte qu’il ne provoque pas de fluctuations rapides de la glycémie. Par conséquent, le xylitol est souvent utilisé comme édulcorant pour les personnes souffrant d’hypertension artérielle. Grâce à ses propriétés antioxydantes, le xylitol peut éliminer les radicaux libres et contrôler leur formation.

Des expériences menées par l’iiowa State College aux États-Unis ont montré que chez les patients atteints d’infections pulmonaires, la concentration en sel dans la muqueuse des voies respiratoires, qui était à l’origine deux fois plus élevée que la normale, est rapidement revenue à la normale après la prise de xylitol par voie orale. Cela montre que bien que le xylitol n’ait pas de propriétés antibactériennes, il peut prévenir les infections des voies respiratoires.

Au cours des dernières années, avec l’approfondissement de la recherche, il a été découvert que le xylitol peut former des complexes avec des ions de calcium libres pour favoriser l’absorption de calcium et réduire la perte, stabiliser l’insuline, protéger la peau, et réduire l’infection du sang des micro-organismes oraux.

2.3 propriétés physiques et chimiques

De plus, le xylitol est relativement stable et presque inerte, de sorte qu’il peut être chauffé pour fondre complètement (point de fusion 95°C) sans causer d’autres changements.

3. Production de Xylitol

3.1 nouvelles méthodes et situation actuelle de la production de xylitol

Aujourd’hui, le xylitol utilisé dans l’industrie est obtenu par hydrogénation de D-xylose pur à haute température et pression avec le nickel comme catalyseur. Cette méthode présente de mauvaises conditions de réaction, des coûts de production élevés, une sécurité médiocre et des pertes de ressources. Les scientifiques sont activement à la recherche de méthodes biologiques. La Bioconversion est devenue la meilleure méthode pour la production de xylitol en raison de ses avantages de conditions douces, de qualité stable et de sécurité élevée. Le Xylitol est produit par fermentation microbienne au cours du processus de bioconversion.

La fermentation microbienne peut utiliser l’hémicellulose provenant de plantes telles que la paille, les épis de maïs et les déchets de canne à sucre comme matières premières. Grâce à l’hydrolyse et à la fermentation, le xylitol de haute pureté et de haute qualité peut être produit d’une part, et les déchets agricoles peuvent être pleinement utilisés d’autre part, transformant les déchets agricoles en xylitol à haute valeur ajoutée, réduisant les coûts économiques et augmentant les profits.

Le principe de base de la fermentation microbienne est d’utiliser la xylose réductase dans les cellules microbiennes pour réduire la xylose en xylitol. Il existe un grand nombre de microorganismes dans la nature, tels que les levures, les champignons et les bactéries. Parmi eux, la levure a attiré beaucoup d’attention en raison de ses ressources abondantes, de ses sources étendues, de sa croissance rapide et de ses fortes capacités de transformation. Ces dernières années, avec le développement rapide de la biotechnologie, l’utilisation de la fermentation microbienne pour produire du xylitol est devenue une nouvelle façon. À l’heure actuelle, plus de 30 pays et régions à travers le monde ont mené des recherches sur la production de xylitol à partir de la levure. Dans la pratique, la technologie de préparation du xylitol par fermentation biologique est encore au stade de laboratoire. Il existe des problèmes généralisés tels que le manque de souches, une faible utilisation de xylitol, une faible production de xylitol et des difficultés de recyclage des xyloses, qui limitent la vulgarisation et le développement de la fermentation microbienne dans l’industrialisation.

3.2 conditions externes affectant la fermentation biologique

3.2.1 concentration initiale de xylose

Le Xylose est utilisé comme matériau de réaction et fournit également de l’énergie pour la croissance microbienne et le métabolisme. Lorsque la concentration initiale de xylose est faible, il peut favoriser la fermentation du xylitol par les cellules de levure. Le Xylose a une bonne stabilité dans les milieux de culture liquides et se dégrade graduellement à mesure que le temps de culture augmente. Cependant, une concentration initiale élevée de xylose entraînera une augmentation de la pression osmotique du liquide de fermentation et une inhibition du substrat, ce qui n’est pas propice à la production de xylitol. Les différentes souches de bactéries n’ont pas exactement les mêmes exigences pour la concentration initiale de xylose, de sorte que le processus de fermentation réel devrait être effectué par des essais pour déterminer la concentration optimale en fonction de la situation spécifique.

3.2.2 oxygène dissous

La quantité d’oxygène dissous est l’un des facteurs clés déterminant la fermentation ou la respiration du xylose, qui régule ensuite l’équilibre entre la consommation de carbone pour la croissance et la bioconversion. On a constaté que l’oxygène dissous nécessaire à la croissance bactérienne est différent de celui nécessaire à l’accumulation de xylitol. Quand il y a beaucoup d’oxygène, les bactéries se développent rapidement, mais le taux de conversion de xylose est faible; Dans des conditions d’oxygène limitées, le xylose est facilement converti en xylitol, et la production d’éthanol est faible. Comme pour la fermentation de l’éthanol et du butanol, les effets des conditions de culture sur la fermentation du xylitol sont complémentaires et agissent ensemble pendant le processus de fermentation.

3.3 amélioration de la technologie

3.3.1 Modification du procédé de fermentation

La plupart des réactions biologiques dans la production de xylitol sont effectuées par fermentation en lot, et peu de fermentations en lot ou en mélange ont été rapportées. La matière première de cette invention peut obtenir des concentrations élevées de substrat et améliorer encore le rendement de xylitol. L’utilisation de cellulose chimiquement hydrolysée comme substrat de fermentation peut également réduire efficacement la toxicité des inhibiteurs.

Alors que la production industrielle se tourne davantage vers la fermentation par lots, la récupération cellulaire est devenue un problème dans l’augmentation de la production de xylitol. On passe en revue les progrès du processus d’extraction du xylitol à partir de la fermentation microbienne et des méthodes enzymatiques. Parmi celles-ci, la méthode de bioconversion utilisant des micro-organismes comme matières premières est actuellement l’une des méthodes les plus couramment utilisées dans l’industrie, et d’autres orientations de recherche sont proposées sur cette base. La technologie d’immobilisation cellulaire a été très utilisée dans le processus de fermentation biologique pour la préparation du xylitol en raison de ses avantages spéciaux, tels que la concentration cellulaire élevée, la courte durée d’arrêt de croissance, la vitesse de réaction rapide, la bonne répétabilité, le coût bas, la stabilité enzymatique forte, la perte réduite d’activité enzymatique, la capacité anti-pollution augmentée, etc.

D’autres procédés de modification comprennent: l’ajout de co-substrat au processus de fermentation, en utilisant l’agitation mécanique, l’agitation mécanique assistée par ultrasons et d’autres méthodes pour améliorer la réponse au stress et changer la perméabilité de la membrane cellulaire.

3.3.2 modification de la déformation

En plus d’améliorer les conditions de culture et les processus de fermentation, il est également possible de modifier la structure des bactéries elles-mêmes pour obtenir des souches qui produisent des niveaux plus élevés de xylitol, par exemple par la mutagénèse physique ou chimique traditionnelle des bactéries.

Par exemple, Chen Xuesong, un académicien à l’université de Zhejiang, et Yang Shengli, un Docteur, ont publié un article intitulé "mutagenèse et sélection de souches de Xylitol à haut rendement et optimisation des milieux de Fermentation". L’article explore le taux de conversion du xylitol des souches obtenues par crible naturel précoce par mutagénèse de composés, et optimiser la source d’azote et la teneur en sel inorganique dans le milieu de fermentation sur cette base, dans le but de poser les bases techniques pour des applications industrielles ultérieures. Dans l’expérience, le type de souche a été sélectionné - le type de souche principal a commencé avec la bactérie Y-3 fermentant le xylitol (taux de conversion du xylitol 36,5 %) - et a été soumis à un élevage et à une sélection complètes par mutagénèse ultraviolette et chimique. Enfin, une nouvelle souche probiotique produisant du xylitol avec un rendement plus élevé a été obtenue grâce à deux cycles de reproduction complète de mutagénèse, avec un taux de conversion du xylitol de 54,5%, soit une augmentation de 49,3% par rapport à la souche initiale.

4. Nouvelles applications du xylitol - les avantages environnementaux du xylitol

Avec la demande croissante de composés métalliques, de grandes quantités de métaux lourds ont pénétré les terres dans les zones minières sous différentes formes chimiques. En particulier, après le 13e Plan quinquennal, le gouvernement chinois a proposé des exigences plus élevées pour la restauration écologique des terres minières, ce qui a conduit à un contrôle raisonnable de la pollution des sols miniers par les métaux lourds devenu un problème majeur. À l’heure actuelle, parmi les technologies actuelles d’élimination et de traitement des métaux lourds du sol, l’élimination chimique et la technologie de traitement a été largement utilisée en raison de son faible coût et des résultats rapides. Parmi ceux-ci, l’extraction est une méthode de traitement chimique couramment utilisée et mûre.

Le lessivage du sol se réfère au processus d’injection ou de percolation d’une solution de lavage dans le sol, permettant à celui-ci de s’écouler à travers la couche de sol à traiter, l’analyse des polluants dans le sol, puis le traitement et la réutilisation de la solution de lavage contenant les polluants. La recherche sur les éluents uniques a montré que les ions de métaux lourds peuvent être éliminés à l’aide d’une variété de réactifs chimiques tels que l’edta et les saponines. Cependant, en raison de la diversité des métaux lourds dans le sol minier, l’effet d’un seul éluent est relativement faible.

Au cours des dernières années, nous avons constaté que si le mécanisme synergique d’effet solvant d’un éluent complexe est utilisé, divers éluents peuvent être appliqués volontairement pour effectuer des réactions complexes, complétant ainsi conjointement le traitement biochimique de divers métaux lourds non ferreux et d’autres substances nocives du sol. Lorsque l’éluent est utilisé à faible dose, il peut non seulement réaliser l’effet d’enlèvement le plus élevé des métaux lourds non ferreux dans le sol, mais également réduire les effets nocifs de l’éluent sur les propriétés biochimiques du sol et de la population bactérienne.

Dans l’article intitulé "Leaching effect of xylitol-based end carboxylated hyperbranched polyester/L35 composite Leaching agent on heavy metals In contaminated soil In mining areas" (effet de lixiviation du polyester hyperbranché final carboxylé /L35 sur les métaux lourds dans les sols contaminés dans les zones minières) du Dr. Li Meilan et d’autres, le xylitol a été utilisé comme noyau intermédiaire, l’acide citrique comme comonomère, et le polyester hyperbranché final carboxylé à base de xylitol (HBP-COOH) a été préparé avec succès par polymérisation par fusion. Le polyester hyperramifié de type xylitol (HBP-COOH) a été préparé avec succès par polymérisation en fusion, et l’effet de lixiviation du HBP-COOH produit et de sa combinaison avec le L35 sur différents Cd, Pb et différentes plaques métalliques dans la zone du bassin de résidus dans différentes conditions a été analysé par lixiviation oscillante. Les principaux résultats de recherche obtenus par la pratique et la recherche sont les suivants:

5. Orientation du développement et importance de la recherche sur le xylitol

Au cours des dernières années, il a été démontré que le xylitol améliore la santé dentaire, réduit l’accumulation de lipides sanguins, améliore la force osseuse et augmente la capacité d’exercice. Le Xylitol est également un édulcorant fonctionnel largement utilisé dans divers aliments comme substitut de l’hypertension artérielle et de l’obésité.

Il existe six principaux types de bactéries dans l’intestin, y compris les bifidobactéries, streptococcus lactis et d’autres bactéries bénéfiques. Les préparations microécologiques dans l’intestin, principalement des entérocoques à chaîne courte, peuvent améliorer l’environnement intestinal. Le Xylitol et les fibres alimentaires telles que les polysaccharides de châtaignier sont des prébiotiques importants. Cependant, parce qu’il ne peut pas être directement absorbé et utilisé par le corps, il peut seulement exercer son effet prébiotique en tant que support pour les micro-organismes, ce qui limite son champ d’application dans les aliments et affecte également les personnes et#39; S compréhension de la fonction des prébiotiques.

À l’heure actuelle, les recherches sur le xylitol et son effet sur la microflore du tube digestif montrent que, bien que le xylitol ait un bon effet régulateur sur la flore gastro-intestinale, en particulier dans le diagnostic et la prévention de certaines maladies, les recherches sur le mécanisme sous-jacent du xylitol et son effet sur les probiotiques sont insuffisantes. Par conséquent, la clé de la recherche actuelle sur le xylitol est d’explorer ses effets prébiotiques, ses sites d’action et ses modes d’action au moyen de techniques biologiques modernes, de découvrir davantage ses effets prébiotiques et d’aider à élargir davantage son champ d’application. Le grand potentiel du xylitol a également ouvert de nouvelles idées et de la pensée pour la cause de la protection de l’environnement.