Erythritol 그것은 무엇입니까?

Erythritol는 과일과 야채, 조류, 곰팡이 및 간장 및 와인과 같은 발효 식품에서 널리 발견되는 기능적인 당 알코올 식품 감미료의 새로운 유형입니다.높은 열 안정성 [1], 낮은 습도성, 높은 열량, 낮은 습도성, 단 맛 [2], 무 열량 [2], 비 카리오제성 [3], 비 혈당, 높은 내성 등의 특성을 가지고 있으며, 식품, 의약품, 화학 공업 및 기타 분야에서 널리 사용되며, 특히 강한 경쟁력을 갖춘 감미료 시장에서 사용됩니다.또한, erythritol는 현재 다른 당 알코올 감미료 [4]에 비해 미생물 발효에 의해 생산 된 유일한 당 알코올 감미료입니다.미국 식품 의약품 안전청 (FDA)은 erythritol의 안전성을 인정하고 1997년에 GRAS목록에 포함을 승인했습니다 [5].erythritol는 식품 감미료로 사용되는 것 외에, 또한 고강도 감미료를 위한 희석제 그리고 제약 excipient로 사용될 수 있습니다.충전효과 [6] 가 있는 기능성 식품 첨가물이다.

1. erythritol의 구조 및 물리적 및 화학적 성질

1. 1. 구조

1,2,3,4-butanetetrol로 알려진 Erythritol는 122의 분자량을 가진 백색 결정 성 분말입니다. 12, 녹는점 126°C [1], 끓는점 329~331°C [1], 분자 구조는 대칭이며, racemic-inter-erythritol [7]이다.

1. 2   물리적 · 화학적 성질

1. 2. 1     맛

Erythritol은 순수한 단맛과 뒷맛이 없는, 먹을 때 시원한 맛이 있습니다.단맛은 자당의 60%~70% 정도이므로 [8] 고강도 감미료의 희석제로 쓰이기도하고 스테비올 글리코사이드나 사카린과 조합하기도 한다.게다가, erythritol는 또한 감미료의 다양성이 조합으로 사용될 때 생성되는 바람직하지 않은 맛을 가릴 수 있습니다.

1. 2. 2 열 및 산 저항

Erythritol는 열과 산에 매우 안정되어 있고, 갈색으로 변하기 위하여 높은 온도에서 아미노산과 Maillard 반응을 겪지 않을 것이며, 극단적인 조건 하에서 분해되지도 않을 것입니다.

1. 2. 3 용해도

Erythritol는 결정화가 되기 쉽고, 용해도는 25°C에서 단지 36%입니다.또한 에탄올 에도 잘 녹지 않는다 [8].따라서, 식품 가공에서 erythritol는 결정화하는 것을 방지하기 위하여 다른 당 알코올과 조합하여 사용되어야 합니다.

1. 2. 4 Hygroscopicity

Erythritol에는 낮은 습윤성이 있고 90% 환경에서 수분을 흡수하지 않습니다 [9].따라서, erythritol는 초콜릿, 사탕, 음료와 같은 음식에 사용될 수 있습니다.

1. 2. 물의 활성도와 삼투압 5

상온에서 erythritol 수용액의 물 활성도는 0.92 (36%) 이고, 삼투압은 461.5 kPa (15%)이다.Erythritol's의 낮은 흡습성은 물의 활동을 줄이고 식품의 유통기한을 연장하는데 도움이 된다.

2 생산 공정

erythritol의 분자 구조는 대칭적이며 racemate의 형태로 존재하므로 enantiomer를 제거하는 것과 같은 복잡한 단계를 생산 과정 중에 생략할 수 있습니다 [5].현재, erythritol을 생산하는 두 가지 주요 방법이 있습니다:화학 합성과 생물학적 발효 [10].

2. 1 화학 합성법

erythritol을 생산하는 화학 합성 방법은 두 개의 주요 범주로 나뉩니다.한 카테고리는 아세틸렌 및 포름알데히드로부터 2-부텐-1,4-디올을 준비한 다음 과산화수소를 첨가하여 2-부텐-1,4-디올과 반응시키는 것입니다.결과 수용액은 크롬 촉매와 암모니아 수 억제제와 혼합되고, 혼합물에 수소가 도입되고, 수소 첨가 후, 에리트리톨이 얻어진다 [11];또 다른 종류는 원료로서 전분을 사용하는데, 전분을 periodate로 산화시켜 바이알돌 열분해를 형성한 후, 수소화하여 to얻 erythritol[12].화학 합성 방법의 가장 큰 단점은 낮은 생산 효율, 긴 사이클 타임, 높은 비용, 위험한 작업 등으로 대규모 산업 생산이 어렵다.

2. 2 생물학적 발효법

생물학적 발효법은 전분을 원료로 아밀라아제, 글루코아밀라아제 등의 효소를 첨가하여 전분을 액화시키고 당류를 만들어 포도당을 만든다.이후 효모나 기타 세균을 이용해 포도당을 발효시켜 에리트리톨 (erythritol)을 생성하며,이 에리트리톨은 원심분리와 농축, 결정화와 분리, 건조와 정제 [13]를 거쳐 얻어진다.생물학적 발효 방법의 생산 공정은 조절이 쉽고 안전합니다.게다가, erythritol는 주로 식품 산업에 있는 새로운 감미료로 사용됩니다.따라서 생물학적 발효 방법은 생산 이점이 있으며 생산 회사에 의해 쉽게 채택됩니다.

2. 2. 미생물의 1 종 선택

erythritol을 생산하는 데 사용되는 주요 균주는 곰팡이, 효모, 박테리아 등이며, 대부분 Saccharomyces 속에 속한다.현재 연구에 따르면 에리트리톨을 생산할 수 있는 주요 박테리아 종은 칸디다속 (Candida) [14], 트리코스포론속 (Trichosporon) [15], 토룰라스포라속 (Torulaspora) [16], 크루이베로마이세스속 (Kluyveromyces) [16], 피치아속 (Pichia) [16] 등이 있다.1950년대에 Binkle y 등 [17]은 효모가 erythritol을 생산하는 데 사용될 수 있다고 처음 제안하였다.사용된 균주의 대부분은 꿀벌의 일상활동으로부터 분리된 삼투내성을 가진 효모균으로 짧은 줄기몰드균, 둥근 효모, Trichospor에속 등이 사용되었다.Hajny 등 [18]은 꽃가루로부터 Torulopsis 균주를 분리하였으며, 포도당으로부터 erythritol을 탄소원으로 35% 내지 40%의 수율로 생산하였다.이와 유사하게 이시즈카 등 [19]은 토양, 꽃가루 등 자연계로부터 삼투압에 내성이 있는 효모 균주를 분리하고 포도당을 발효시켜 50%의 에리트리톨 수율을 얻었다.제야 등 20)은 고삼투압에서도 생장할 수 있는 능력을 가진 erythritol 효모 (Pseudozyma tsukubaensis KN75) 균주를 분리하였다.포도당을 탄소원으로 사용하고 회분식 발효를 한 결과 수율이 61%에 달했다.매개변수로 용존 산소를 사용하여 erythritol의 생산은 큰 시장 잠재력이 있는 생산 공장 규모까지 확장할 수 있습니다.

중국에서 발효에 의한 erythritol의 생산에 대한 연구는 비교적 늦게 시작되었습니다.Jiangn한University [21]의 Fan Guangxian 등이 erythritol을 생성하는 구형 효모 (OS194)를 screening 하였고, 포도당이 기질의 탄소원이라는 전제 하에 29.6%의 전환율로 erythritol을 생성하였다.동혜주 등 22은 자외선 및 유기용매 돌연변이를 통해 안정적인 성능을 보이는 안정적인 공 유사 효모 균주 ERY237을 얻었고, 최적의 발효 조건에서 erythritol을 얻었으며, 87.8 g/L의 수율을 보였다.지아웨이 (Jia Wei) [23]는 벌꿀 시료로부터 Moniliella sp. 균주를 분리하였으며, 최적 발효조건에서 erythritol의 수율은 110.61 g/L에 이를 수 있었다.Gu Weiwei[24]는 칸 디utilis를 이용하여 erythritol을 발효 및 생산하였으며, 직교검정을 통하여 최적의 영양소 기질 및 발효 조건을 확인하였다.그 결과 최적 탄소원으로 포도당을 기준으로 최적 조건에서 재배한 후 발효육수 중 erythritol의 함량은 157.5 g/L 이었다.Yang Xiaowei 등 [25]은 Torulopsis (B84512)를 걸러냈고, erythritol의 수율은 162.5 g/L에 달했다.Lin 등은 꿀에서 Moniliella sp.를 분리하였고, nitrosoguanidine으로 돌연변이를 일으킨 후 erythritol 생산량은 189.4 g/L에 도달하였다.Cai Wei 등 [27]은 Moniliella mellis를 Wickerhamomyces anomalus와 함께 사용하였다  erythritol을 생산하기 위해 발효, 114 g/L의 수율과 좋은 응용 전망을 가진 93.2%의 전환율을 가지고.

2. 2. 탄소원의 선택 2

erythritol의 생산에서, 포도당은 효모 발효를 위한 주요 탄소원입니다.Gao Hui et al. [28]의 연구에 따르면 Torulaspora delbrueckii (B84512)의 erythritol 발효에 가장 좋은 탄소원이 포도당임을 알 수 있었다.총 당 농도가 50%에 도달할 때까지 배치에서 점차적으로 증가될 때, erythritol의 최대 수율은 253 g/L 이고, 1.03 g/L입니다.우얀 등 29)은 발효에 의한 erythritol 생성에 기질농도가 미치는 영향을 연구하였다.그 결과 과민성 효모는 50% 포도당 용액에서 활발하게 성장하여 erythritol을 생성하였으나 전환율은 낮았다.또한, 당 용액의 농도가 높을수록 잔여 당이 더 많았다.erythritol의 발효를위한 기질로서 포도당의 최적 농도는 200 g/L이다.Yang Libo et al. [30]은 Yarrowia lipolytica를 글리세롤을 발효시켜 93.6 g/L의 수율로 erythritol을 생산할 수 있으며 글리세롤을 우수한 탄소원으로 사용할 때 49%의 수율을 보였다.

2. 2. 삼투압의 효과 3

Kim 등 31)은 염삼투압이 할복 (Torulopsis circumcincta)의 생장과 erythritol의 생성에 미치는 영향을 연구하였다.그 결과 염농도가 증가할수록 erythritol 생성량이 증가하여 양의 상관관계를 보였다.Kim 등 32)은 삼투압이 Saccharomyces cerevisiae에 의한 erythritol 생성에 미치는 영향을 연구하였다.그 결과 Mn2+와 Cu2+는 erythritol의 생산을 증가시킬 수 있지만 Ca2+, Cr3+, Ni2+, V4+ 및 기타 무기염의 존재는 erythritol의 생산을 방해할 수 있으며, 이로 인해 수율을 감소시킬 수 있음을 보여주었다.Onish 등 [33]은 높은 삼투압 하에서 고삼투압 효모가 당액의 압력에 더 잘 견딘다는 것을 보여주었다.포도당과 소금이 같은 삼투압을 가질 때, 그것은 미생물의 성장과 erythritol 축적에 더 도움이 됩니다.

2. 2. 다른 매개 변수의 영향 4

산소 전달, 온도 및 회전 속도와 같은 다른 매개 변수에는 미생물의 성장과 erythritol 생산에 다른 영향이 있습니다.Spencer 등 34)은 산소가 충분할 때 삼투내성효모가 더 많은 erythritol을 생성한다는 것을 보여주었다.이는 발효과정 동안 충분한 환기를 유지하면 환원된 코엔자임 I (NADH) 가 환원반응에 더 많이 참여할 수 있어 폴리올 생산에 유익하다는 팬광산의 견해와 일치한다.게다가, 온도는 또한 erythritol의 생산에 영향을 미치는 중요한 요인입니다.시 쌓기 [35]는 26~30°C 범위 내에서 erythritol 함량이 온도가 증가함에 따라 증가하여 30°C에서 최대치에 달했다.온도가 계속 상승했을 때, erythritol 함량은 현저히 감소했습니다.

3 애플리케이션

erythritol의 많은 우수한 특성은 음식, 약 및 화학 물질의 분야에서 그것의 넓은 적용으로 이어졌습니다.제약 산업에서, erythritol는 효과적으로 약품의 맛을 개량하는, 약품에 있는 향료 및 excipient로 사용될 수 있고, 그것은 또한 다양한 약을 합성하기 위하여 사용될 수 있습니다.화학 공업에서 erythritol는 유기 합성의 중간체로 사용될 수 있습니다.화장품에서 erythritol는 그것의 물 보유를 증가시키고 화장품이 상하는 것을 방지하기 위하여 일부 글리세린 대신 첨가될 수 있습니다.그러나, 새로운 기능성 당알코올로서감미료, erythritol는 주로 식품 산업에서 사용됩니다.

3. 1   사탕

Erythritol는 제로 칼로리 감미료입니다.사탕의 제조에서, erythritol는 자당을 대체하고 그 열량을 현저히 감소시킬 수 있고, 제품의 맛, 외관 및 안정성을 개량하고, 식품 생산 도중 갈색과 분해를 방지합니다.아이스크림 제품에는 당분이 많이 들어 있어 당뇨병, 비만, 고혈중지질, 고혈압 환자에게는 도움이 되지 않는다.다른 감미료와 조합하여 아이스크림 조리법에 erythritol을 추가하면 아이스크림의 칼로리를 줄이고 시원하고 상쾌한 맛을 줄 수 있습니다.또한 많은 감미료 조합의 쓴맛을 상당히 가려주어 순수한 단맛을 낼 수 있습니다.초콜릿 제품에서, 초콜릿에 있는 칼로리를 감소시키는 외에, erythritol's의 낮은 수분 흡수로 생산 공정 중 수분 흡수로 인한 착상 문제를 해결함과 동시에 가공 시간을 크게 단축 [36] 한다.

3.2 구운 상품

구운 음식에서, erythritol의 낮은 습도는 음식이 수분을 흡수하는 것을 막고 그것의 유통기한을 연장할 수 있습니다.동시에, erythritol는 구운것에 있는 열량을 감소시키고, 질감의 균형을 맞추고, 자당의 일부를 대체하고, 설탕 내용을 감소시킬 수 있습니다.이것은 현대의 건강한 생활방식에 부합할 뿐만 아니라 구운 제품에 좋은 다공성과 부드러움을 준다.장 웨이 등 [37]은 저당 건강한 구운 제품의 새로운 유형을 개발하기 위해 쿠키에 erythritol을 추가했고, 반응 표면 소프트웨어를 사용하여 공정 매개 변수를 최적화했습니다.그 결과 최적의 파라미터 조건에서 얻어진 쿠키는 모양이 완전하고, 색상이 황금색이며, 식감이 바삭하고, 미세함을 알 수 있었다.

3. 3 유제품

한지오 등 38명은 단일인자 및 직교실험을 통해 erythritol을 이용한 팥우유 발효를 위한 기술조건을 최적화하였으며, 최적의 기술조건에서 발효팥우유의 유리아미노노 질소 함량이 1에 도달할 수 있음을 발견하였다.574 mmol/L 이며, 감각적 평가는 양호합니다.낮은 삼투압을 가진 Erythritol는 젖산 발효를 억제하고 제품의 유통기한 및 유통기한을 연장할 수 있습니다.

3. 4 음료 제품

오우지펑 등 39)은 자스민차와 홍차를 원료로 사용하고, 잘 혼합된 천연감미료 자일리톨, 에리트리톨, 몽크열매 추출물을 첨가하고, 직교실험을 통해 차 추출 공정 조건을 결정하였으며, 감각평가를 통해 무설탕 차 음료 제조법을 결정하였다.블렌딩 후, 차향이 옅고 식감이 풍부합니다.Erythritol는 입안에 쾌적한 냉각 감각을 제공하고, 그 자체가 제품의 단맛을 증가시키고, 차의 쓴맛을 감소시키고, 오프 맛을 가릴 수 있습니다.

4 결론 및 전망

Erythritol는 자연에서 널리 발견되는 건강한 음식 감미료의 새로운 유형입니다.제로 칼로리, 낮은 수분 흡수, 쉬운 결정화, 열 안정성, 신선한 맛, cariogenic 효과, 혈당 변동에 영향을 미치지 않는 등 여러 가지 기능성 특성을 가지고 있습니다.단 음식, 구운 음식, 우유 음료 및 기타 제품에 사용할 수 있습니다.현재, 식품 산업에 있는 erythritol의 생산은 주로 미생물 발효에 기초를 둡니다.이론 연구 및 기술 조건의 지속적인 개선과 함께, erythritol의 순도는 계속 증가할 것이고, 그것의 사용 범위는 점점 더 광범위 될 것입니다.erythritol의 발전은 people&와 일치합니다#39;의 자연, 안전, 건강 개념을 추구하며, 또한 미래 식품 산업 발전의 주류 추세입니다.

참조

[1] 리큐원.erythritol [D]의 효율적인 생산.제남:길림공과대학, 2015.

[2] 양하이준.erythritol [J]의 개발 및 응용 프로그램.중국식품첨가물, 2004(1):100-102.

[3] 저우상준, 주민타오, 위안익준.erythritol이 완두콩 분리 단백질의 구조 및 기능적 특성에 미치는 영향 (Effect 의erythritol on the structural 그리고functional properties 의pea isolated protein)식품산업과학기술, 2018, 39(8):73-77.

[4] 구스센스 J, 로퍼 H.Erythritol:새로운 감미료 [J].Confec-tionery Production (영국),1996, 62(6):6-7.

[5] 왕나이경, 류하이위, 쑤주빙 외.erythritol의 특성 및 제약 산업에 있는 그 응용 프로그램 [J.발효기술통신, 2013, 42(4):26-28.

[6] 엔도 K, 아미카와 S, 마츠모토 A, 외.Erythritol-based 글루카곤의 드라이 파우더 (dry powder) 을 폐 관리 [J]. Interna-tional 저널of 제약학, 2005, 290(1/2):63-71.

[7] 서수홍.erythritol [D]의 발효, 분리 및 추출 과정에 대한 연구.제남:산동경공업연구원, 2011.

[8] 류류.erythritol [D]의 발효 및 추출 과정에 대한 연구.제남:길림공과대학, 2013.

[9] 천원, 류소안, 양춘샤오 외.erythritol의 생산 및 식품 산업에 있는 응용에 관한 연구 진행.외식산업, 2018, 39(2):266-269.

[10] 키광빈.erythritol [D]의 준비에 관한 연구.지난:질우공과대학, 2012.

[11] Saran S, Mukherj ee S, Dalal J, etal.Candida sorbosivorans sse-24-로부터 erythritol의 높은 생성과 Streptococcus mutans의 생체막 형성 저해효과 (J.바이오원천기술, 2015, 198:31-38.

[12] 예수 A L, 누네스 S  C, 실바 M R, 외. Erythritol:녹는 [J]에서 결정 성장.International Journal of pharmaceu-tics, 2010, 388(1/2):129-135.

[13] 류 X, 후 Y, 양 W 외.metha-놀, 에탄올에서 erythritol의 용해도 and  메탄올 +   ethanol:실험 measure-ment와 열역학 모델링 [J.유동적 상평형, 2013, 360:134-138.

[14] 양 S W, 박 J B, 한 N S, 외.생산 포도당으로부터 erythritol의 b y an  osmophilic 돌연변이 of  Candida  목련 [J.생명공학 서신, 1999, 21(10):887-890.

[15] Park JB, Yook C, Park Y K. Production of erythritol newly iso-lated osmophilicTrichosporon sp. (J.Starch-Strke, 1998, 50 (2/3):120-123.

[16] Kim S Y, Lee K H, 김 J  H, 외. Erythritol 생산 Trigonopsis variabilis[J]에서 삼투압을 조절하는 b y.Bio-technology Letters, 1997, 19(8):727-729.

[17] Binkley W W, Wolform M. I. Biosynthesis of erythritol in a new 효모 (J.미국화학회지 1950, 72: 4778-4782다.

[18]. 하즈니지 J, 스미스 J H, 가버 J c. Erythritol 생성 b y a 효모 비슷한 곰팡이 [J].American Society for Microbiology, 1964, 12(3):240-246.

[19] 이시즈카 H, Wako K, 카스미 T 등.높은 Aureobasidium sp.의 돌연변이 번식 erythritol 생산 [J].발효생명공학회지, 1989, 68(5):310-314.

[20] 제야엠, 이크엠, 티와리엠크 외.Isolation of a novel high erythritol-producing Pseudozyma tsukubaensis and scale-up of erythritol fermentation to industrial level[J.응용마이크로비 (Applied microbi-ology and Biotechnology), 2009, 83(2):225-231.

[21] 판광시안, 장하이핑, 주지안.Torulopsis sp.의 고삼투압 발효에 영향을 미치는 인자로 erythritol [J.우시경공업대학 논문집 2001, 20(2):133-136.

[22] 동하이저우, 예시안, 호한수 외.Torulopsis sp. ERY237에 의한 erythritol의 생산조건에 관한 연구 (J.식품발효산업, 2008, 34(4):75-79.

[23] Jia W. Kluyveromyces[D]에 의한 erythritol 생산조건의 최적화에 관한 연구.천진:천진대학, 2012.

[24] 구 W. Candida[D] 발효에 의한 erythritol 생산 최적화에 관한 연구.창춘:지린농업대학, 2007.

[25] 양샤오웨이, 우옌, Lv 후이민 외.erythritol의 발효과정에 관한 연구 (Research on the fermentation process of erythritol [J.생명공학, 2005, 15(4):63-65.

[26] Lin S J, Wen C Y, Liau J C. Screening and production of eryth-ritol b Y newly isolated osmophilic yeast-like fungi[J]. (연구논문)공정생화학, 2001, 36(12):1249-1258.

[27] 채위, 장안지, 장충 등.효모 Torulaspora delbrueckii에 의한 erythritol의 발효조건 최적화 (Optimization of conditions for the fermentation of erythritol by the 이스트 Torulaspora delbrueckii)식품과학, 2013, 34(21):259-263.

[28] 가오후이, 도우웬 팡, 루마오린 외.Torula sp. B84512에 의한 erythritol과 부산물 glycerol의 발효에 미치는 탄소원의 효과 (J.식품발효산업, 2013, 39(3):17-21.

[29] 우옌, Lv 후이민, 쉬달린 외.새로운 감미료 erythritol-producing 박테리아의 선별 [J].생명공학, 2000, 10(2):17-19.

[30] 양리보, 정지용, 잔샤오베이.글리신과 proline은 고삼투 환경에서 글리세롤을 발효하는 Yar-rowia lipolytica에 의해 erythritol 생산을 촉진한다 [J].식품발효산업, 2013(12):1-6.

[31] 김 K A, 노 B S, 김 S Y,에 탈.염류의 삼투압이 Torula sp.의 생장과 erythritol 생성에 미치는 영향 (J.ko-rean Journal of Applied Microbiology and Biotechnology, 1999, 27:91-95.

[32] Kim S Y, Lee K H, Kim J H, etal.Trigonopsis variabilis[J]에서 Erythitol 생산 b y 콘-트롤링 삼투압.Biotech-nology Letters, 1997, 19(8):727-729.

[33] 오니쉬 H.연구 on  osmophilic  이스트 부분 XV다. 이 효과 polylolproduction에 염화나트륨의 고농도의 [J]. 농업생물화학 (Agricultural and Biological Chemistry), 1963, 27(7):543-547.

[34] 스펜서 J F T, 살란스 H polyhydric 알코올 b y 삼투성의 R. 생산 효모다 [J다] 캐나다 Journal  of  미생물학, 1956, 2(2):72-79.

[35]시 쌓기.erythritol 계통 [D]의 선발 및 발효공정 연구.양 링:Northwest A&F 대학, 2013.

[36] 양하이준, 정펑잔.무설탕 사탕 [J]에 erythritol의 신청.농산물 가공, 2006(8):33-34.

[37] 장웨이, 주베이베이, 왕차오.erythritol 쿠키의 반응 표면 방법론 최적화 과정 [J.귀농학, 2018, 46(7):159-162.

[38] 한잔자오, 솽캉, 왕리 등.무설탕 발효팥유의 기술조건 최적화 (Optimization of technology conditions for sugar-free fermented red bean milk)식품공학, 2016, 41(3):82-86.

[39] Ou Zhifeng, Hu Xiaorong, Jiang Xisheng 외.무설탕 향미차 음료 제조 공정 및 조리법 [J.외식산업, 2016, 37(8):32-34.