식품 분야에서 감미료 D 타가토스의 용도는?

d-타가토스는 최근 몇 년 동안 발견된 새로운 유형의 기능성 감미료로 희귀한 설탕입니다.칼로리가 낮고, 혈당을 낮추며, 장균을 조절하고, 충치를 저항하는 [1] 기능이 있다.2001년 미국 식품의약국 (fda)에 의해 일반적으로 안전성이 인정되는 것으로 결정되었고 [2], 2014년 피플&의 국가건강가족계획위원회 (National Health 그리고Family Planning Commission) 로부터 식품성분으로 승인되었다#39;s 중화민국 [3].d-타가토스는 수크로스와 비슷한 단맛을 가지고 있으며, 수크로스의 92%의 단맛으로 기본적으로 불쾌한 냄새나 뒷맛이 없으며, 수크로스의 칼로리의 1/3 밖에 내지 않으며 에너지 값은 1이다.5 kcal/g이다.게다가 d-타가토스는 마이야르 반응에 쉽게 걸리며 더 낮은 온도에서 캐러멜화 할 수 있으므로 유제품, 음료, 시리얼 제품, 사탕, 말린 과일 및 기타 식품 제품에 광범위한 응용 가능성이 있습니다.

d-타가토스의 구조 1

d-타가토스는 희귀한 천연 헥소스로, d-갈락토스의 이성질체이며 C-4위치에서 d-프럭토스의 이입체 이성질체이다.그 화학 구조는 그림 1에 표시되어 있다.

d-타가토스 생산 2

순수한 천연 d-타가토스는 찾기가 쉽지 않으며 [4] 나무에서 분비되는 껌에서만 발견된다.현재 d-타가토스는 주로 화학 합성과 생합성에 의해 생산된다.

2.1 화학적 합성

화학적 합성 방법은 가용성 알칼리 금속 또는 알칼리 토류 금속 염을 촉매로 사용하여 d-갈락토스의 이성화 및 알칼리 조건에서 금속 수산화물을 촉매하여 금속 수산화물과 d-타가토스 복합 침전물을 형성한다.그런 다음 침전물을 산으로 중화시켜 분리하고 침전시켜 최종물을 얻는다d-타가토스의 제품[5].미국의 Spherix 사, 덴마크의 Arl한Foods, 벨기에의 Nutrilad는 이미 d-타가토스의 화학합성을 산업생산에 응용한 것으로 보고되었다.

외국과 비교할 때 중국의 d-타가토스의 화학합성방법은 아직도 공업화과정의 연구중에 있다.연구원들은 d-타가토스의 수율과 순도를 향상시키기 위해 공정 조건을 개선하는 데 전념하고 있다 [6-8].현재 화학합성은 공업생산을 달성할수 있지만 많은 부산물과 심각한 환경오염 등 일정한 단점이 있다.그러므로 화학합성을 더욱 발전시키려면 그 과정에 더욱 많은 개선을 가져와야만 한다.

2.2 생합성 방법

생합성 방법은 생물학적 효소나 효소를 함유한 세포를 촉매로 사용하여 기질로부터 d-타가토스의 합성을 촉매한다.화학합성법과 비교하여 조건이 온화하고 생산량이 많으며 부산물이 적다는 장점이 있다.현재, d-타가토스는 탈수소효소에 의해 갈락토스의 산화를 촉매하거나, l-아라비노스 이성질화효소에 의해 d-갈락토스의 이성질화를 촉매하여 d-타가토스를 생성할 수 있다.

2.2.1 갈락티톨로부터 d-타가토스의 생산

갈락티톨로부터 d-타가토스의 생산은 연구된 최초의 생합성 방법 중 하나이다.1984년 이주모리 K 등 [9]은 갈락티톨을 타가토스로 산화시키기 위해 Bacillus subtilis와 Bacillus globigii 균주를 처음으로 사용하였다.Muniruzzam한S등 [10]은 토양에서 분리된 Enterobacter cloacae 균주가 galactitol을 D-tagatose로 산화시킬 수 있음을 발견하였다.그 결과 갈락티톨의 농도가 2% 일 때 전환율이 92% 였으며, 5% 일 때는 86%로 감소하였다.또한, 고정화된 효소세포가 여전히 높은 촉매활성을 유지하고 있음을 확인하였다.Jagtap SS등 [11]은 Rhizobium pei anthii 로부터 갈락티톨 탈수소효소가 D-tagatose를 생산하는 기질로도 갈락티톨을 사용할 수 있음을 발견하였다.이 갈락티톨 탈수소효소는 보고된 다른 갈락티톨 탈수소효소보다 높은 특이활성을 가지는 것으로 확인되었다.그러나 갈락티톨의 높은 가격 때문에이 방법은 산업 생산에는 적합하지 않으며 상용화하기에는 가치가 거의 없다.

d-갈락토스로부터 d-타가토스의 생산 2.2.2

d-타가토스를 생산하는 데 더 비싼 갈락티톨산화법에 비해 l-아라비노스 이성질화효소를 이용하여 d-갈락토스의 이성질화를 촉매하여 d-타가토스를 생산하는 방법은 1993년 치담 PS 등에 의해 처음 보고된 바 있다 [12].Lim B C 등 13)은 바실러스 l-arabinose 이성질체를 이용하여 d-갈락토스 이성질체가 d-타가토스에 이성질화하는 반응을 촉매하였다.그 결과 최대 수확량은 11개로 나타났다.5 g/(L· h) 이며, 이는 붕산이 없을 때 최대 수율보다 1.5배 높은 수치이다.Liang M등 14)은 칼슘 알긴산 (calcium alginate)을 이용하여 Thermus thermophilus 로부터 L-arabinose이성질체를 고정시켜 d-타가토스를 생물반응기가 충진된 베드에서 생산하였으며, 최대 수율은 10 g/(L · h) 이었다.

d-갈락토스는 갈락티톨의 가격에 비해 상대적으로 저렴하지만 생합성 방법으로는 여전히 생산 비용이 상대적으로 높고, 연구진들은이 문제에 대해 상응하는 연구를 수행했다.한가지 해결책은 효소를 함유한 세포를 고정시키는 것이다.Hong YH 등 15)은 알긴산나트륨을 이용하여 재조합 대장균 세포를 고정시켜 d-타가토스를 생성하여 순도>99%의 d-타가토스를 얻었다.그러나 d-타가토스의 생산 균주로 대장균을 사용하는 것은 일정한 안전성의 위험성이 있다.Xu Z 등 16)은 식품급 Lactobacillus fermentumCGMCC2921균주를 이용하여 sodium alginate임베딩 및 glutaraldehyde 교반작용에 의한 D-tagatose생산을 위한 고정화 세포를 생산하였다.붕산을 첨가하는 조건에서 d-갈락토스의 d-타가토스로의 전환율은 60%에 도달 할 수 있으며, 수율은 11에 도달 할 수 있다.1 g/(L · h). 고정화 세포 촉매 방법은 L-AI 효소를 추출할 필요가 없으며, d-타가토스의 생체 형질전환이 생체 내에서 완료될 수 있어 효소 정제 과정을 생략하고 생산 과정을 간소화하여 생산 비용을 절감할 수 있다.

생합성 방법은 환경 보호에 대한 현재의 국제 요구 사항을 충족하는 친환경 공정이며 d-타가토스의 미래 산업 생산을위한 주요 개발 방향입니다.다만 d-타가토스의 전환율이 낮고 원가가 높기 때문에 산업적 생산이 어렵다.따라서, 생합성 방법의 연구 핫스점은 d-타가토스를 효율적으로 생산할 수 있는 l-아라비노스 이성질체 효소를 찾고, 생산 공정을 최적화하며, d-타가토스의 수율을 향상시키고, 비용을 절감하는 것이다.

3. d-타가토스의 식품 응용

d-타가토스는 주로 건강 음료, 유제품, 사탕, 시리얼 식품 등에 사용되는 기능성 감미료로서 식품 산업에서 광범위한 응용 전망을 가지고 있습니다.

3.1. 건강 음료에의 응용

음료 산업에서 d-타가토스는 주로 사이클라메이트, 아스파탐, 아세설페임, 스테비아와 같은 강한 감미료의 금속성, 뒷맛, 떫은 맛 및 기타 불쾌한 뒷맛을 제거하고 [17]을 개선하기 위해 사용된다.2003년, 펩시콜라는 기본적으로 전칼로리 음료와 같은 맛을 내는 0 칼로리 및 저칼로리 건강 음료를 얻기 위해 탄산 음료에 d-타가토스를 함유한 조합 감미료를 첨가하기 시작했다 [18, 19].2009년, 아일랜드 농축 가공 회사는 d-타가토스 [20, 21]를 첨가하여 저칼로리 차, 커피, 과일 주스 및 기타 음료를 얻었다.2012년 대한민국 's CJ 제일제당도 d-타가토스 [22]를 첨가하여 저칼로리 커피음료를 얻었다.

유제품에 적용 3.2

저칼로리 감미료로서 d-타가토스는 소량의 첨가로도 유제품의 식감을 대폭 향상시킬 수 있습니다.따라서 d-타가토스는 멸균 분유, 치즈, 요구르트 [23] 등의 유제품에 첨가된다.d-타가토스의 특성에 대한 연구가 심화됨에 따라 더 많은 유제품으로 적용 범위가 확장되었다.예를 들어, 초콜릿 유제품에 d-타가토스를 첨가하면 풍부하고 부드러운 토피 맛을 낼 수 있다.d-타가토스는 요구르트에도 사용될 수 있다.단맛을 제공하는 것 외에도 요구르트의 살아있는 박테리아 수를 늘리고 요구르트의 영양가를 향상시키며 [24] 더 풍부하고 부드러운 맛을 낼 수 있다.

시리얼 제품에 적용 3.3

d-타가토스는 낮은 온도에서 쉽게 캐러멜화되어 자당 (sucrose)보다 이상적인 색상과 풍부한 풍미를 내기 쉬우며 구운 음식에 사용될 수 있습니다.연구에 따르면 d-타가토스는 아미노산과 마이야르 반응을 일으켜 2-아세틸퓨란, 2-에틸피라진, 2-아세틸티아졸과 같은 휘발성 맛물질을 만들 수 있으며, 이는 포도당이나 갈락토스와 같은 당을 환원시켜 생성하는 것보다 높은 맛을 가지고 있다 [25].그러나 d-타가토스를 첨가할 때는 굽는 온도에도 주의를 기울여야 한다.온도가 낮으면 풍미 향상에 도움이 되는 반면, 온도가 높고 처리 시간이 길면 색이 짙어지고 뒷맛이 쓰다 [26].

게다가, 왜냐하면d-타가토스는 점도가 낮다그리고 결정화하기 쉽고, 프로스팅에도 사용될 수 있습니다.d-타가토스는 시리얼 표면에 단독으로 또는 말티톨 등의 폴리하이드릭 화합물과 결합하여 제품의 단맛을 높일 수 있다 [27].

3.4 제과에서의 활용

d-타가토스는 초콜릿의 유일한 감미료로 사용될 수 있으며, 그 과정은 큰 변화를 필요로 하지 않는다.초콜릿의 점도와 열 흡수 특성은 수크로스를 첨가했을 때와 비슷하다.2003년 뉴질랜드 's Mad한Sports Nutrition 음식Company는 d-타가토스를 우유, 다크 초콜릿, 화이트 초콜릿 등의 맛에 함유한 초콜릿 제품을 최초로 개발하였습니다.그 후 d-타가토스를 함유한 다양한 참신한 초콜릿 제품들, 예를 들어 초콜릿으로 코팅된 말린 과일, 말린 과일 바, 이스터 에그 [28] 등을 개발하였다.

저당 건조 과일에 적용 3.5

저당보존과실은 당도가 50% 이하인 보존과실을 말한다.당분이 65%~75%인 고당분 보존 과일과 비교할 때"저당, 저염, 저지방"의"3 저"건강요구에 더욱 부합된다.d-타가토스는 칼로리가 매우 낮고 단맛이 높은 특징을 가지고 있기 때문에 저당 보존 과일 생산에 감미료로 사용될 수 있습니다.일반적으로 d-타가토스는 독립형 감미료로서 보존된 과일에 첨가되지 않지만, 저당 보존된 과일 제품을 준비하기 위해 다른 감미료와 함께 사용된다.예를 들어, 저당 동계 참외 및 수박을 준비하기 위한 설탕 용액에 0.02%의 타가토스를 첨가할 경우 제품의 단맛을 높일 수 있다 [29, 30].

4 결론 및 전망

d-타가토스는 물리적, 화학적 특성과 생리적 기능이 입증된 드문 단당류이다.그것은 많은 나라에서 식품 생산에서 식품 첨가물로 사용됩니다.새로운 다기능성 감미료로서 d-타가토스는 넓은 시장 전망을 가지고 있습니다.그러나 d-타가토스에 대한 원료 및 생산 공정의 한계로 인해 값싸고 고품질의 d-타가토스의 생산은 수요에 훨씬 못 미치는 매우 낮은 수준이다.따라서 생산 공정을 개선하고 저렴하고 고품질의 d-타가토스 제품을 생산하는 방법은 식품 산업에서 d-타가토스의 미래 발전 방향이 될 것이다.

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