Erythritol 분말은 당뇨병 환자에게 좋습니까?

과도한 설탕 섭취는 인간에게 만성질환을 유발하는 주요 원인 중 하나로 당뇨병, 비만, 심혈관질환, 암 발병률이 높다.동시에 당분이 많은 식단으로 인해 약 90%의 사람들이 치아 건강 문제를 겪는다.따라서 저칼로리, 저혈당 지수와 항캐리 특성을 가진 설탕 대체제의 개발은 건강을 위해 필수적이다 [1].Erythritol은 과일 (포도, 참외, 배 및 복숭아와 같은) 및 발효 식품 (간장, 와인 및 맥주와 같은)에서 널리 발견되는 4 탄소 폴리올입니다.탄수화물의 알데히드 또는 케톤 그룹의 가수분해에 의해 생성되며 조류 및 균류의 대사물 또는 화합물로 축적될 수 있다 [2-4].저 칼로리 감미료로,erythritol는 인슐린 생산을 자극하지 않으며, 전통적인 설탕 보다는 덜 열량입니다.특유의 영양학적 특성 때문에 당뇨병, 비만 환자에게 이롭기 때문에 [5]식품, 제약, 의료 산업 등에서 널리 쓰이고 있다.

크실리톨, 만니톨, 소르비톨 및 erythritol대표적인 4가지 당알코올이다.상용 erythritol은 주로 순수한 탄소원의 높은 농도를 포함하는 액체 배양 매체의 미생물 전환에 의해 생산됩니다.액체 배양 매체는 다양 한 종류에서 선택 될 수 있습니다, 그래서 erythritol는 다른 당 알코올 [6, 7] 보다는 식품 회사에 더 인기 있습니다.2019년 erythritolerythritol의 세계 시장 규모는 195 백만 달러를 초과했으며, 2017년 erythritol의 총 생산액 (81 백만 달러)보다 상당히 높은 2020년에서 2026년까지 6.5%의 연평균 복합 성장율로 성장할 것으로 예상됩니다.erythritol의 미생물 발효 생산으로 인해 글리세롤, 단당류, 자일로스, 당밀 등과 같은 다양한 탄소 원이 있습니다.생물학적 발효를 통한 erythritol의 생산은 선택적이고 경제적입니다, 그래서 erythritol[7-9]에 대한 세계적인 수요를 더 잘 충족시킬 수 있습니다.이 기사는 erythritol의 기능 탐구 및 무설탕 음료의 연구 및 개발에 참고 자료를 제공하는 것을 목적으로 erythritol의 구조, 물리적 및 화학적 성질, 기능적 특성 및 음료 개발에 응용을 검토합니다.

erythritol에 대한 소개 1

Erythritol는 우수한 구조 및 물리 화학적 성질을 가지고, 널리 이용됩니다, 그래서 감미료, 풍미 증진제, humectant, 안정제 및 식품 [3, 6]에서 더 두껍게 사용될 수 있습니다.게다가 폴리올은 또한 부타디엔, 1,4-부탄디올, 2,5-디하이드로퓨란 및 테트라하이드로퓨란 [10]의 합성을 위한 플랫폼 화학물질로 사용될 가능성이 있다.

1. 1. erythritol의 구조 및 물리적 및 화학적 성질

Erythritol는 백색 분말 또는 1,2,3,4-butanetetrol의 화학 체계적 이름과 분자식 C4H10O4 (상대 분자 질량 122.12)를 가진 결정질 4 탄소 polyhydric 알코올 화합물입니다.그림 1에 나와 있다 (오픈 소스 데이터베이스 ChemSpider, http://www.chemspider.com/Chemical-Structure.13835932.html에서) [11].Erythritol글리콜은 물에 쉽게 용해되고 용액에서 높은 삼투압을 가지며 흡습성이 있고 산과 열에 대한 안정성이 높습니다.단맛은 자당의 70% 정도이며, 다른 감미료에 비해 뒷맛이 쓰지 않는 단맛이 나며, 떫고 강한 자극성 감미료 맛 등 다른 부정적인 뒷맛을 가려줄 수 있다 [12-14].Erythritol는 보통 중간 상태로 존재하고, 용액의 높은 음열을 가지고 있기 때문에 용해될 때 강한 냉각 효과가 있습니다 [15].

erythritol의 소스와 합성 경로 1.2

인체에 있는 Erythritol는 두 가지 근원에서 옵니다:하나는 외인성 식품 섭취이고, 다른 하나는 인체에 있는 내인성 합성입니다.외인성 식품은 과일, 발효 식품, 해초, 곰팡이 등에서 나오지만 erythritol의 함량이 적기 때문에 대규모 생산 [2]을 충족시킬 수 없습니다.인체에서 erythritol의 내인성 합성에 대한 연구는 천천히 진행되었습니다.먼저, hoot-맨 [16]과 다른 사람들은 인체 내의 포도당이 펜토오스 인산염 경로를 통해 erythritol을 생성한다는 것을 증명했다.추가 연구로서, 연구자들은 소르비톨 탈수소효소와 알코올 탈수소효소 1은 에리트리톨의 포도당 합성의 마지막 단계 (즉, 적혈구를 에리트리톨로 전환)를 촉매하기 위해 보조인자 NADPH를 사용한다는 것을 발견했다 [17].

현재, erythritol은 현재 비만 또는 당뇨병 환자 [18]를 위한 일일 식단, 의약품 제조, 특별 식단과 같은 영역에서 광범위한 응용 가능성을 가진 이상적인 설탕 대용품으로 인식됩니다.최근 몇 년 동안, erythritol의 넓은 응용 프로그램 및 흥미로운 특성은 식품 및 제약 산업으로부터 증가하는 관심을 끌었습니다.그 결과, erythritol는 감미료 시장에서 빠르게 근거를 얻고 있습니다.erythritol의 산업 합성의 산업 합성은 주로 화학 합성 및 생명 공학 합성을 포함합니다.화학 합성에는 주로 유기산과 당 (l-타르타르산, 전분 bi-aldehyde 등)의 촉매 전환이 포함되지만,이 반응 공정에는 특고압 (4MPa~200MPa)과 고온 (120℃~200℃) 조건 [19]이 필요하다.게다가 화학 합성 과정에서 종종 소르비톨과 에틸렌 글리콜과 같은 부산물이 생성되어 원소 이용률이 낮다.

따라서 낮은 수율, 높은 복잡성 및 가혹한 작동 조건은 화학적 합성을 상업적 적용에 도움이 되지 않는 생산 방법으로 만듭니다.화학 합성과 비교하여 erythritol을 생산하는 미생물의 사용은 더 나은 생산 방법으로 간주됩니다 [20].지속 가능한 대안으로서 기술 공정, 미생물을 이용한 erythritol의 산업 생명 공학 생산은 몇 가지 독특한 장점, 즉 적합한 생산 조건, 사용할 수있는 기질의 다목적성 (자연, 비 자연 및 불순한 기질 포함), 균주의 선택성 [21]을 갖는다.예를 들어, Candida, Yarrowia, Torulopsis 또는 Pseudocerevisi한속의 다양한 진균 균주들은 미생물의 높은 삼투압이 세포 밖 매질의 과도한 설탕, 글리세롤 또는 소금으로 인해 발생할 때 [10] 펜토오스 인산염 경로를 통해 이러한 탄소원을 에리트리톨로 전환할 수 있다.

2 ErythritolErythritol기능적인 속성

다른 인공 감미료와 달리 천연 설탕 대체물로서의 erythritol은 독특한 구조 및 물리적, 화학적 특성 [22]으로 인해 많은 이로운 기능적 특성 및 생물학적 활동을 가지고 있습니다.

2.1 낮은 칼로리, 낮은 인슐린 수준과 그 특별한 대사 경로

과일, 야채 및 발효 음식에서 자연적으로 발견되는 설탕 대체제로, erythritol는 혈당 또는 인슐린 농도에 영향을 미치지 않습니다.관련 연구에 따르면 20g에서 75g 범위 내에서 erythritol섭취의 급성 복용은 그 사람이 비만인지 마른인지 또는 당뇨병 [23,24] 여부에 관계없이 혈당 또는 인슐린 수준에 영향을 미치지 않을 것입니다.erythritol의 에너지 계수에 대한 국가 표준에 따르면,"사전 포장 식품의 영양 표시에 대한 일반 원칙"(GB28050-2011)의 Q&한(개정판) 제24조는 다음과 같이 규정하고 있습니다:"현재 일부 유형의 식품에 당 알코올이 사용되고 있음을 감안할 때, 과학적으로 에너지를 계산하기 위한 목적으로, erythritol의 에너지 계수는 0kJ/g, 다른 당 알코올의 에너지 계수는 10kJ/g로 하는 것이 좋습니다."식품 안전 국가 표준:사전 포장 식품의 영양 표시 일반 규칙"(GB28050-2011)의 개정 버전의 제24조에는"현재 일부 식품 범주에서 당 알코올이 사용되고 있음을 감안할 때, 과학적으로 에너지를 계산하기 위한 목적으로 erythritol의 에너지 계수는 0 kJ/g, 기타 당 알코올의 에너지 계수는 10 kJ/g으로 하는 것이 좋습니다."[25].

Erythritol Erythritol 분자는 4개의 탄소 원자로 구성되고, 크실리톨 (5개의 탄소 원자), 소르비톨 (6개의 탄소 원자) 및 만니톨 (6개의 탄소 원자)과 같은 다른 일반적인 당 알코올에 비해, Erythritol 분자는 더 작은 공간 부피를 가지고 더 낮은 상대 분자량을 가지며, Erythritol은 분자 크기에 의존하는 수동적인 확산에 의해 소장을 통해 흡수됩니다.그러므로 erythritol는 더 높은 분자량을 가진 당 알코올보다 더 빨리 혈액에 흡수됩니다.일단 혈류에 들어가면 erythritol의 80%에서 90%는 신체에 의해 대사되지 않고 소변으로 배출됩니다.20 g의 erythritol을 섭취한 후 약 90%는 체내에 흡수되지 않고 24시간 내에 소변으로 배출되며 [22]1 g/kg의 erythritol을 섭취한 후 약 80% 가 24시간 내에 소변으로 배출된다.그러나, erythritol의 나머지 10%에서 20%의 운명과 그것이 어떻게 이용되는지에 대한 현재 진행 중인 학문 논쟁이 있습니다.그러나, 시험관 실험에서 erythritol은 24시간 이내에 세균 발효에 완전히 내성이 있다는 것을 보여주었습니다.따라서 위의 자료에 근거하여 erythritol은 주로 인체에서 대사되지 않고 사람의 장에서 흡수되며 [26]신장을 통해 배출된다고 결론 내릴 수 있습니다.

erythritol을 섭취한 후 혈당과 인슐린 수준에 관하여, meyer-gers-pach [27]및 다른 사람들은 50명의 지원자를 대상으로 무작위, 이중 맹검, 크로스오버 실험을 실시하였다.Erythritol는 물의 300 mL에 75 g 용액으로 섭취되었고, 혈액 샘플은 혈당 및 인슐린 수준의 테스트를 위해 수집되었습니다.결과는 erythritol이 혈당 또는 인슐린 수준에 아무런 영향을 미치지 않는다는 것을 보여주었습니다.또한, erythritol의 장기 섭취가 비만 환자의 포도당 흡수에 영향을 미치는지 여부를 탐구, Bordier [28]등 8명의 비만 환자를 대상으로 3 g의 erythritol을 3 w에서 7 w 동안 하루 3번 섭취하도록 무작위 실험을 실시한 결과, 그 결과는 천연 감미료 erythritol의 장기 섭취가 비만 사람들의 장에서 포도당 흡수에 영향을 미치지 않으며, 또한 포도당 흡수 측면에서 erythritol을 안전하게 섭취할 수 있음을 보여주었다,바디&에 영향을 주지 않기 때문#39;s 포도당 항상성.

2.2당뇨병 등 대사질환에 이로운 효과

당뇨병은 세계에서 가장 빠르게 증가하는 질병 중 하나입니다.2019년 전 세계적으로 당뇨병 환자는 약 4억 6300만 명이었으며,이 숫자는 2045년에는 51%로 증가할 것으로 예상된다 [29].당뇨병은 높은 혈당과 탄수화물, 단백질, 지방산 대사의 장애를 특징으로 하는 대사장애군이다.제2형 당뇨병은 당뇨병 중 가장 흔한 유형으로 전체 당뇨병 환자의 90% 이상을 차지한다.그것은 주로 인슐린 분비에 결함에 의해 발생 한 했 으며,를 통해 세포 분비 되는 인슐린을 사용 할 수 없 어디 있 는지 췌장암 β 세포, 결과에 높은 혈당 [30]다.

혈당에 erythritol의 효과는 무시할 수 있기 때문에 당뇨병 환자를 위한 자당대용 또는 설탕 대용 감미료로 사용됩니다.현재, 많은 많은 동물 및 인간 실험 연구는 erythritol의 섭취가 당뇨병 환자의 일부 지표에 유익한 효과를 가지고 있다는 것을 보여 주었습니다 [31-34].제2형 당뇨병 환자에서 sucrose를 erythritol로 대체하면 내피 기능이 개선되고 대동맥 중심부 경직도를 감소시킬 수 있다.내피 기능 장애는 제2 형 당뇨병에서 심혈관계 질환의 발병에 관여하며 [35]심혈관계 사건을 예측할 수 있다.요약하자면 erythritol는 좋은 식이 보충제 및 고혈당, 특히 제2 형 당뇨병 환자를 위한 고혈당의 치료를 위한 선호 설탕 대체물일 수 있습니다.

당뇨병 외에도 비만, 심혈관 질환, 고요산혈증과 같은 대사 질환에 erythritol의 잠재적인 영향도 주의가 필요합니다.이러한 대사 질환은 인슐린 저항성, 혈중 지질 및 요산 상승, 전신 염증 증가 [36]와 같은 여러 위험 인자와 관련이 있는 경우가 많다.Wolnerhanssen [37]및 다른 사람들은 12명의 건강한 지원자가 4일 동안 비위관 튜브를 통해 섭취했을 때 erythritol이 혈중 지질 및 요산 농도에 유의한 영향을 미치지 않는다는 것을 보여주었습니다.검사 중 복통, 오심, 구토는 없었다.과체중이나 비만은 흔한 대사 질환이다.빠르게 진행되는 식생활 과정이 점차 가속화되면서 세계적으로 비만 인구가 증가하고 있으며, 많은 잠재적 건강 문제를 야기하고 있다 [38].

연구에 따르면 단 음료의 섭취는 체질량 지수와 유의한 관련이 있으며 [39]제2 형 당뇨병 발생과 긍정적인 관련이 있다고 한다.따라서 자크로스를 인공감미료로 erythritol로 대체하면 비만 또는 과체중 문제에 대한 해결책이 될 수 있다.위장의 포만감 포만감 호르몬은 지연된 위 비우기, 포만감, 음식 섭취 감소에 대한 신호를 조절하는 호르몬군이다.주로 cholecystokin에서(CCK), glucagon-like peptide 1 (GLP-1), peptide tyrosine tyrosine (PYY) 등이 있으며 [40].erythritol이 포도당과 유사한 방법으로 CCK, GLP-1 및 PYY의 방출을 유도하여 위 비우기를 상당히 지연시킨다고 보고되었다.최근 연구는 또한 erythritol이 인간의 위장 포만감 호르몬의 분비를 자극한다는 것을 보여주었습니다 [23, 37, 41].요약하자면, erythritol는 대사 질환에 유의한 효과가 없는 설탕 대체물일 수 있고, 또한 혈액 지질, 요산 및 비만으로 어느 정도 도움이 될 수 있습니다.

2.3치아 건강 증진 및 충치 예방

인간의 치아 건강을 개선하고 충치를 예방하는 의학적 실험이 발견되었다.다만 이런 기능성 당알코올이라고 하면 흔히 소르비톨이나 자일리톨 [42]을 떠올린다.그러나, 점점 더 많은 학문적 연구는 erythritol또한 치아 건강을 개선하기 위해 효과적인 설탕 대체 또는 당 알코올로 사용될 수 있다는 것을 발견했으며, 그 특성은 소르 비톨 및 크실리톨 [43-45]보다 우수합니다.

플라크 형성 및 세균 성장 억제에 관하여 ghezel-bash [46]등은 연쇄상구균 균주에 대한 자일리톨과 에리트리톨의 억제 효과와 연쇄상구균 생균주의 형성에 대하여 연구하였다.그 결과 erythritol이 xylitol보다 본 연구에서 사용한 Streptococcus 균주의 생장 및 생체막 형성을 억제하는데 더 효과적임을 알 수 있었다.또한, erythritolerythritol은 소아용 치과 플라크 환자로부터 분리된 cariogenic Streptococcus 종의 성장과 플라크 형성을 억제하는 것으로 나타났으며 [43], 이는 박테리아의 세포막을 가로지르 erythritol의 수동적인 침투와 그들의 성장을 방해하기 때문인 것으로 보인다 [47];erythritol 사탕을 섭취 3년에서 6년 전후 Falony [48]및 기타 485 지역 에스토니아 초등학생.그 결과 대조군 (소르브산 칼륨 사탕을 섭취)에 비해 erythritol을 섭취 한 혼합 치열 아이들은 충치에 대한 예방 효과가 있는 것으로 나타났습니다.

Erythritol는 인간의 치아 건강을 개량하는 것과 더불어, 최근 동물 연구는 Erythritol도 개량하고 동물의 치주 질환을 예방하고 관련 치과 병원체의 성장을 억제할 수 있다는 것을 보여주었습니다.예를 들어, T io[49]등은 erythritol이 개의 치주질환과 관련된 Porphyromon로gingivalis의 성장을 현저히 억제할 수 있다는 것을 에서vivo 및 에서vitro 실험을 통해 증명하여, erythritol이 개의 치주질환과 관련된 세균에 대한 세균성 효과를 가지고 있음을 나타내고 있다.자일리톨, 비록 구강 박테리아의 성장을 억제하는 당알코올이기도 하지만 자일리톨은 개에게 독성이 있어 자일리톨을 섭취할 경우 저혈당 및 간부전 [50]에 걸릴 수 있다.개에서 erythritol이 xylitol에 필적하는 경구 세균에 대한 세균성 효과를 가지는지 확인하기 위하여 (erythritol은 개에게는 독성이 없다), Shimizu [51]및 기타 분리된 세균을 분리하고 경구 세균에 erythritol을 첨가한 In vitro 항균 효과를 연구하였다.그 결과 치주질환 관련 세균에 대한 erythritol의 항균효과는 xylitol과 비교할 수 있었다.

음료 개발에 erythritol의 3 신청

위에서 언급 한 바와 같이, erythritol는 좋은 물리적 및 화학적 특성 및 기능적인 특성을 가지고 있기 때문에 음료, 과자 및 구운 음식과 같은 제로 당 또는 저당 식품의 개발에 널리 사용됩니다.현재, erythritol의 약 90%는 주로 좋은 맛, 부드러운 단맛이 있고 무설탕 음료를 준비 할 때 다른 감미료와 조합하여 사용할 수 있기 때문에 음료 산업에서 사용됩니다 [52].erythritol Andersen [53]과 Kim [54]등의 맛에 관하여 훈련된 감각 패널에 의한 자당 교체 샘플의 감각 평가를 실시하였다.

그 결과 erythritol은 sucrose와 유사한 감각적 특성을 가지며, sucrose를 모사하여 동일한 감각적 맛을 낼 수 있음을 알 수 있었다.게다가, erythritol는 산성 음료에서 자당을 더 잘 대체하기 위하여 말티톨과 같은 다른 감미료와 혼합될 수 있습니다.게다가 erythritol는 포만감의 비교적 높은 느낌을 가진 설탕 대체물입니다.소렌티노 [55].등은 건강한 비과체중 피험자 집단을 대상으로 무작위 이중맹검 크로스오버 실험을 실시했다.참가자들은 매일 erythritol이 포함된 음료를, 그리고 아스파탐이 포함된 음료를 섭취했습니다.그 결과 비열량 음료에 고삼투압 erythritol을 경구 투여하면 포만감을 효과적으로 유도하고 위공복호르몬을 억제할 수 있음을 알 수 있었다.erythritol 음료의 장 내성에 대해서는, 연구에서 15 g (6% w/v)의 erythritol 음료를 식간에 빠르게 섭취하는 4~6세 아동은 좋은 내성을 가지고 있으며, 4~6세 아동은 15 g (6% w/v)의 erythritol 음료를 식간에 빠르게 섭취하는 4~6세 아동은 설사나 심각한 위장 증상에 큰 효과가 없는 것으로 나타났다 [56].

Erythritol는 차 음료, 탄산 음료 및 기능성 음료의 분야에서 저당 또는 무설탕 음료에서 주로 사용됩니다.차 음료 연구에 있어서는 장연홍 [57] 등 여러 가지 당이 우롱차 음료의 품질에 미치는 영향을 실험적으로 분석하였다.살균 과정 동안 erythritol은 차 국물에 있는 색깔, 비타민 C 및 카테킨에 대한 보호 효과가 가장 좋았습니다.저장 과정 동안, erythritol은 또한 차 국물의 색 및 폴리페놀에 가장 좋은 보호 효과를 가지며, 음료에서 설탕 대용으로 erythritol을 사용하면 우롱 차의 물리적, 화학적 특성과 활성 성분의 기능성을 어느 정도 향상시킬 수 있음을 나타냅니다.

동시에, erythritol맛과 향이 좋은 레몬 녹차를 만드는 데도 유용한 것으로 나타났다 [58].그리고 레몬 주스 음료에서 erythritol는 자당 또는 백설탕의 대용품으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 어느 정도, 그것은 레몬 주스 음료에 있는 비타민 C를 보호할 수 있습니다.가오생준 [59] 등은 관련 실험을 통해 2% erythritol 첨가 농도가 저장 중 레몬즙에서 비타민 C 분해 반응의 활성화를 극대화할 수 있음을 증명했다.탄산음료에서는 Qiu Fanyu [60] 등이 sucralose와 결합하여 erythritol을 주요 감미료 첨가제로 사용하여 무설탕 복숭아 탄산음료를 준비하였다.

erythritol의 최적량은 반응표면법을 이용하여 분석한 결과 34.2 g/L로 나타났다.비슷하게, erythritol는 또한 코코넛 물의 과정 공법을 개량하기 위하여 사용될 수 있습니다.공선화 [61] 등은 1.66% 가 코코넛 워터 음료에 첨가할 erythritol의 최적 양이라고 믿는다.앞서 언급한 액체 음료에 대한 연구 외에도 erythritol은 저당 두유 분유와 같은 고체 음료의 제조에도 유용한 것으로 나타났다.Pourahmad [62] 및 다른 사람들은 더 나은 organoleptic 특성과 우수한 물리적, 화학적 특성을 가진 두유를 준비하기 위해 다른 두 천연 설탕 대체물과 함께 erythritol을 사용했습니다.

4 결론 및 전망

요약하자면, 천연 감미료로서 erythritol에는 독특한 구조 및 물리 화학적 특성이 있습니다.물에 잘 녹으며 용액의 삼투압이 높고 냉각할 때 잘 녹으며 감미료의 특성으로 산과 열에 대한 안정성이 높다.기능적인 특성의 측면에서, erythritol에는 낮은 열량, 낮은 인슐린 수준 및 특별한 대사 경로가 있습니다.이는 인체에서 대사되지 않으며 자당을 대체하여 당뇨병 등 대사질환의 잠재적 위해성도 개선할수 있다.또한 충치를 예방하고 치아 건강을 증진시킬 수 있다.

erythritol의 우수한 구조, 물리적 및 화학적, 기능적인 특성은 식품 산업에서 널리 이용되게 했습니다.대부분의 erythritol는 현재 차 음료, 탄산 음료 및 기능성 음료를 포함하여 음료 제품의 발달에 사용됩니다.그러나, 음료 산업에서 erythritol의 신청은 여전히 탐구 단계에 있습니다.erythritol의 용해도, 다른 감미료와의 혼합 사용의 효과, 음료 생산 과정 전반에 걸친 기능성의 개발 및 이용에 대한 심층적인 연구를 수행하는 것이 시급하다.이러한 연구를 통해 저당 및 무설탕 제품의 방향으로의 식음료 산업의 발전을 더욱 촉진시킬 수 있을 것이다.

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