감미료 알룰로스 분말의 이점은 무엇입니까?

생활수준의 향상으로 소비자들은 하루 식단에서 섭취하는 당분의 양에 점점 더 많은 관심을 기울이고 있다.최근에는 무설탕 음료나 저당 음료도 소비자들 사이에서 인기를 끌고 있다.국민영양계획 (2017~2030년) 에서도 건강한 생활양식의 추진을 명확히 제시하고 있으며,"당분 줄이기"는 중요한 특별시책의 하나이다.희귀당은 단당류 및 그 유도체의 일종으로 자연계에 존재하지만 매우 적은 양입니다 (2002년 국제 희귀당 학회에서 정의함).그들은 매우 안정적이고 칼로리가 낮으며 흡습성이 없고 카리오성이 없으며 내식성이 강한 장점을 가지고 있다.

Allulose(D-allulose또는 D-psicose)는 희귀당의 범주에 속한다.표 1에서 보듯이 밀, 건포도, 무화과, 흑설탕 [1] 등의 식품에서 당연히 발견된다.1930년대 밀에서 처음 발견되어 항생제인 알로퓨리놀 아데노신에서 분리되었기 때문에 알룰로스라는 이름이 붙여졌다.

1. d-알룰로스의 물리적, 화학적 특성

d-알룰로스의 체계적인 이름은 d-리보스-2-hexulose 이며, C3위치에 있는 d-프럭토스의 이입체 이성질체이다.화학 구조는 하기 표 1에 표시되어 있다.2011년 8월, 미국 식품의약국 (FDA)은 디알룰로스가 일반적으로 안전한 식품으로 인식되고 식품 또는 식품 첨가물의 구성 요소로 사용될 수 있다고 결정했다.2020년 12월, USFood는 총 탄수화물과 인공 감미료에 포함되지 않는 알룰로오스에 대한 지침을 발표했다 [2].

알룰로오스 (D Allulose)는 흰색 가루 결정이다그것은 물에 잘 녹는다.분자식은 C6H12O6, 분자량은 180.156, 보정밀도는 1.589g/cm3, 녹는점은 109℃, 표면장력은 92.6dyne/cm이다.용해도곡선 (그림 3)은 온도가 증가함에 따라 용해도가 증가하지만 [2]같은 온도에서 d-프럭토스의 용해도에 비해 현저히 낮은 것을 보여준다.알룰로오스는 자당과 비슷한 식감과 대량 특성을 가지고 있으며, 단맛은 백설탕의 70%에 불과하다.열량은 0.4 kcal/g으로 자당의 열량의 1/10에 불과하다.수용액 알룰로오스 용액에는 5개의 타오토머가 있기 때문에 알룰로오스가 용해되면서 용액 내 타오토머의 비율이 지속적으로 변화하여 용액의 광학적 회전이 동적으로 변화하게 된다.최종적으로 5개의 tautomer 사이에서 동적 평형에 도달하고, 용액의 광학적 회전은 안정된 값에 도달합니다.알룰로오스가 용해될 때의 온도가 높을수록 광학적 회전은 더 빨리 평형에 도달하게 된다 [3].

알룰로오스의 기능적 특성 2

방사성 동위원소인 14c로 표기된 d-알룰로스를 이용하여 쥐의 섭취 실험을 한 결과, 약 97%의 알롤로스가 주사 후 6시간 후에 소변과 함께 배설되었고, 경구 섭취 후 7시간 이내에 95% 이상의 알롤로스가 배설되었으며, 그 중 70% 이상의 d-알롤로스는 분자 형태로 소변으로 직접 배설되고, 나머지 알룰로스는 대사 산물의 형태로 배설되어 [4]소량의 알룰로스만이 체내에 남아 있음을 알 수 있다.최근 임상실험에서도 d-알룰로스를 건강한 사람에게 12주 동안 섭취해도 어떠한 신체증상도 일으키지 않는 것으로 나타났다 [5].

2.1알룰로스는 신경을 보호하는 효과가 있다

시게루 등은 d-알룰로스가 고환 내 반응성 산소종의 생성을 억제하여 고환 위축을 억제함으로써 2-에틸 헥실 프탈레이트 로부터 고환을 보호할 수 있음을 보여주었다 [7].타 카 타 et 알다.보여주 현저히 둔화 되는 체외 50. 5mm D-allulose 해결책에서 PC12세포의 세포 사멸에 의해 유도 200 자멸 사 μ M6 6-Hydroxydopamine-induced PC12세포 내에이다.또한 d-알룰로스는 세포 내 감소된 글루타치온의 농도를 증가시켜 신경 퇴행성 질환을 치료할 수도 있다 [8].단핵구 화학매력성 단백질 1 (MCP-1)은 포도당 자극에 반응하여 생성되는 76개의 아미노산 케모킨이다.이것은 동맥경화증의 주요 표지로 여겨진다.d-알루로스는 p38 미토겐 활성화 단백질 키나제의 활성을 부분적으로 억제하고 단핵구 화학끌개성 단백질 1의 발현을 억제함으로써 동맥경화증의 발생을 어느 정도 줄이고 [9].동맥경화증의 치료에 도움을 줄 수 있다.

2.2알룰로스는 저혈당 효과가 있습니다

중국 의학 협회 &의 제24차 전국 학술 회의 자료에 따르면#39;s Diabetes Branch, 중국은 성인 당뇨병 환자가 약 1억 2,980만 명으로 세계에서 당뇨병 환자가 가장 많다 [11].최근년간 중국의 당뇨병 발병률은 점차 높아져 제2 형 당뇨병이 90%까지 차지하고있다.주요 병리적 특징은 인슐린에 의해 조절되는 포도당 대사의 감소 (인슐린 저항성) [10]이다.이것은 동반 췌장암 β 세포의 기능에 흠, 감소 또는 상대 인슐린 분비 감소를 초래 한다.환자들에게 나타나는 주요 증상은"세 가지가 높고 한 가지가 낮은", 즉 다뇨증, 다구증, 다식증, 설명할 수 없는 체중 감소 [9]이다.d-alloxan은 혈당을 유의하게 낮추고 내당능을 향상시키는 것으로 나타났습니다 {12~14}.한편으로는 글루코스, 프럭토스, 알롤로스가 모두 헥소스 계열에 속하며 같은 경막 수송체 (GLUT5, GLUT2)를 통해 혈류로 들어가기 때문에 알롤로스가 소장 상피세포에서 글루코스와 프럭토스의 흡수를 현저히 억제하고 [6]두 단당류의 투과도를 감소시키기 때문인 것으로 보인다.

실험 연구에 따르면 간의 글루코키네이스는 포도당 섭취와 생성을 관리하며, 그 활성의 저하는 고혈당의 발병이 된다 [15, 16].알로케토스는 간의 프럭토키네이스를 과당을 인산화하도록 촉진하고, 간의 글루코키네이스를 활성화하며, 글루코키네이스를 핵에서 세포질로 옮기고, 간 글리코겐의 합성을 가속화하고, 혈장의 혈당 농도를 낮출 수 있다 [1 7, 22].반면에, glycosidase 억제 제를 억제 할 수 있는 경쟁적으로 α-glycosidase 브러시 국경에 소장의 점막, 그렇게 함 으로써 녹말과 자당의 흡수를 붕괴를 줄이고 소장에 있다.의 사용을 따라서, 매우 효과적인 α-glucosidase 억제 제 포도당 공차 결점에 개입 할 중요 한 방법이 될 수 있는 제2 형 당뇨병 치료에 [18]..Allogluc한α의 활동을 억제 할 수 있-glucosidase, 자당과 같은 탄수화물의 내역을 억제에 maltose소장, 포도당 농도를 줄이고 소장 [19]에 있다.따라서, 알로글루칸은 제2 형 당뇨병의 치료를 돕기 위해 사용될 수 있습니다.

2.3 알로글루칸은 저혈증 효과가 있다

알록산은 저혈당 효과 외에도 체지방의 대사과정에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다.Huang Weilai 등은 alloketose 가 Wistar 쥐의 지방대사 과정에 미치는 영향을 연구한 결과 alloketose 투여군의 쥐가 체중이 가장 낮고 혈청 중성지방, 유리지방산 및 저밀도 지단백 콜레스테롤 수치가 유의적으로 낮았다 (P<0.05).분석에 따르면 이것은 주로 현저하게 alloketose로 예정 되어 있었upregulating의 메신저 rn한표현 수준 PPAR-α 유전자 간에서 (5 0 P< 0), 반면 FAS의 메신저 rna 표현 수준을 크게 downregulating 유전자, 그렇게 함 으로써 억제의 표현 간에서 콜레스테롤과 지방의 합성 [20].동시에 알룰로스는 또한 혈청과 간의 석신산 탈수소효소 (succinate dehydrogenase, SDH)와 간의 간 리파아제 (hepatic lipase, HL)의 농도를 증가시켜 body&를 가속화시킨다#39;s 지방 대사 [22].

Hossa에서등은 D-allulose 가 생쥐의 체중 증가와 복부 지방 축적을 현저히 억제할 수 있음을 발견하였다.면역조직화학적 분석 결과, D-allulose는 포도당kinase의 핵에서 간세포의 세포질로의 전이를 유도하였고, 포도당kinase의 활성을 증가시켰으며, 간에서 glycogen을 합성하였다.동시에, 실험 결과에 따르면 D-allulose 상당히 늦추 수 있 췌장암 β 세포의 섬유 증,의 손상을 줄이고 혈당을 랑게 르 한스 섬, 췌장암, β 세포의 정상적인 기능이을 보호하고 사용을 생산하는 췌장 인슐린 [22]혈당 수준을 조절하는 것이다.d-알룰로스는 body&를 줄일 수 있습니다#39;의 음식 섭취, 몸을 낮추고 's 혈청 인슐린과 렙틴 수준, 간의 지방 생성 효소의 활성을 억제하고 지방 전사 조절 수준을 증가시켜 신체 '의 지방 산화 대사 속도, 몸 &을 감소#39;의 지방 축적, 그리고 몸을 감소 's 체중 [23~25].

2.4 알룰로오스는 항산화 작용이 있다

Superoxide dismutase (SOD)는 체내에서 널리 발견되는 중요한 활성산소 청소제입니다.그것은 생물학적 시스템의 항산화 시스템과 함께 제공되는 보호제이며 체내의 superoxide 음이온 활성산소를 제거할 수 있습니다.카탈라아제 (CAT)는 체내의 반응성 산소종의 대사에 핵심적인 효소이며, SOD (superoxide dismutase)와 시너지 효과를 일으켜 체내의 활성산소를 제거하는 능력이 있다.superoxide dismutase와 catalase의 수준은 종종 항산화 능력의 지표로 사용됩니다.기존 연구 결과에 따르면 알룰로스 그룹의 쥐에서 superoxide dismutase 함량이 다른 그룹의 쥐에 비해 유의하게 높다 [21].알룰로오스 및 그 유도체 알로스 역시 약간의 자유 라디칼 소거 활성을 보이며, 소거 능력은 농도와 상관관계가 높다 [26].

3. 알룰로스의 생산 과정에 대한 연구 진행

알룰로오스는 여러 가지 기능성 특성 및 낮은 에너지 값과 같은 많은 우수한 특성을 가지고 있기 때문에 천연 식품의 알룰로스 함량은 인간의 요구를 충족시킬 수 없습니다.때문에 국내외 학자들은 알룰로스의 생산과 발전에 대해 깊이있는 연구를 진행했다.일본, 한국, 미국 및 다른 국가와 비교하여 비록 China'의 알룰로스에 대한 연구는 비교적 늦게 시작되였는데 업계도 상당한 발전을 가져왔으며 상당히 좋은 연구성과를 거두었다.최근에는 충적관련 특허건수가 증가하고 있다 [27, 28].

현재 d-알룰로오스의 준비 방법은 주로 화학 합성과 생물 전환을 포함한다.그 중 화학합성은 화학시약, 복잡한 공정, 환경오염, 생산량 [29, 30] 등의 문제로 인해 아직 산업화가 이루어지지 않고 있다.

화학합성과 비교할 때 생물변환은 반응조건이 온화하고 변환효율이 높으며 독성과 유해한 화학시약의 사용을 피면할수 있는 장점이 있다.따라서, 생물 형질전환은 d-알룰로스의 연구 및 개발의 초점이 되었다.2002년 일본의 가가와 교수는 드물게 설탕전환 전략인 이즈모리 전략 [31]을 혁신적으로 제안했다.20년 가까이 개선과 확장을 거듭한 이즈모리 전략은 크게 개선과 추가를 거듭했다.hexulose-3-epimerase, aldose isomerase 및 polyol dehydrogenase를 이용하여 34 헥소스의 상호 전환을 이룰 수 있다 [32].

현재 문헌에 보고된 알를로-헥소스-3-에피머화 효소는 11 종에 불과하며, 원료에 따른 d-알를로-3-에피머화 효소의 특성은 표 3에 나타낸 바와 같이 서로 다르다.천연 알도펜토오스 이성질체는 모두 열안정성이 떨어지고, 반감기가 짧으며, 촉매 효율을 향상시킬 필요가 있는 천연 결함을 가지고 있다.이는 많은 연구자들의 핵심 방향이기도하다.Zhu 등은 Staphylococcus aureus (SaDAE)에 대한 homology modeling을 수행하여 Sa-DAE_V105A 돌연변이를 재구성하여 D-fructose의 상대활성을 68% 증가시켰으며, 6시간 후 전환율은 38.9%로 증가하였다 [44].상대 활동량이 68% 증가했으며, [44] 6시간 후 전환율이 38.9%로 증가했다.

Wang Yifan은 Clostridium cellulolyticum H10 으로부터 DPE의 비이성적인 방향성 진화를 통해 열 안정성과 상대 활성이 향상된 돌연변이 H56Q/A 107P를 얻었다.55 °C에서 6시간 동안 배양한 결과 잔류 효소 활성이 3배 증가하였다.루프고리의 107번 위치에서의 돌연변이는 전체적인 효소 구조의 강성을 강화하고 [45] 열적 안정성을 향상시킨 프로일라인이라고 추측된다.효소의 활성과 재사용성을 향상시키기 위해 많은 연구자들은 효소고정화 기술을 이용하여 allulose-3-epimerase를 고정시킴으로써 효소를 사용할 수 있는 횟수와 회수율을 높이고 있다.

Li Qiuxi는 sodium alginate 고정화된 대장균 세포와 다른 운반체에 고정화된 D-allulose-3-epimerase를 이용한 d-알룰로오스 생성의 차이를 연구하였다.고정화 후 DPE 세포의 최적 효소활성 온도를 증가시켰으며, 7~10회의 재사용 주기 후에도 효소활성 회수율이 여전히 높았다 [46].엉 덩 Yifan's 실험 결과, 고정화 세포의 효소활성에 대한 최적 온도는 15°C 증가하였으며, 고정화 세포의 효소활성은 259.20 U/g carrier [47]까지 높았다.웨이 유하 (Wei Yuxia)는 전통적인 고정화 재료 나트륨 알긴산 (sodium alginate)에 적절한 양의 이산화 티타늄을 첨가하면 고정화 셀&의 회수율을 상당히 향상시킬 수 있다는 것을 발견했습니다#39;s 효소 활성과 기계적 강도.알긴산 나트륨 농도 2%, 세포 내장량 60g/L, 이산화 티타늄 첨가량 1:4 (TiO2:SA), 염화칼슘 농도 2%, 글루타알데히드 농도 0.03% 일 때 고정화 세포의 효소 활성 회수율은 82%, 10회 연속 회합 후에도 효소 활성 회수율은 여전히 58%, 기계적 강도는 100% [48]이다.

현재 d-알룰로스의 생물 전환의 주요 원료는 과당이다.프럭토스와 d-알룰로오스는 이성질체로,이 둘을 분리해 d-알룰로오스의 농축액을 얻는 것도 핵심 기술이다.일반적으로 사용되는 분리기술에는 이온교환 크로마토그래피와 모의 이동층 크로마토그래피가 있다.일부 연구자들은 DTF-Ca2+ 이온교환수지를 이용하여 d-과당과 d-알룰로오스를 분리 및 정제할 수 있다고 보고하였다.컬럼 온도는 60°C, 주입량은 10 mL, 유량은 1 mL/m에서이었다.

얻어진 d-알룰로오스의 순도는 98.3% [49]였다.그러나 모의 이동층 크로마토그래피는 자동화된 연속 분리, 높은 수지 이용률, 낮은 자원 소모의 장점을 가지고 있어 d-알를로스 생산에 응용할 수 있는 가능성이 크다.d-알룰로오스 분자는 인접한 두 개의 축평형 하이드록시기를 병렬로 배열하여 케이션 결합 모델에 가장 잘 부합하기 때문에 d-알룰로오스가 가장 강력한 케이션 결합 능력을 가진다.이 원리를 이용하여 둘을 분리할 수 있다.연구 결과 DOWEX310Ca 수지가 가장 적합한 고정상인 것으로 밝혀졌다.유량은 5mL/min에서 10mL/min입니다.d-프럭토스와 D 알룰로오스의 물질전달계수는 각각 4.84/min, 24.2/min의 물질전달계수를 갖는다.컬럼의 공극도는 0.092 이며, 이를 통해 모의 이동층 크로마토그래피 (moving bed chromatography)를 이용하여 d-알를로오스의 분리를 최적화할 수 있는 토대를 마련하였다 [50].

수용액에 대한 d-알룰로오스의 높은 용해도로 인해 순수한 생성물을 결정화하기 어려우므로 순수한 생성물을 얻는 과정은 산업의 발전을 제한하는 핵심 기술이기도하다.d-알룰로오스의 용융 온도는 109°C 이며, 또한 열을 가하면 유리 전이가 일어나기 쉽다.기존의 분무 건조로는 고체 분말을 얻기가 쉽지 않다 [51].Guo Yuanheng 등은 결정화 시스템으로 에탄올을 사용하고 d-알룰로스에 대한 에탄올의 비율, 결정화 시간 및 결정화 온도 등의 공정 조건을 연구하였다.그 결과 d-알룰로스 용액의 밀도는 1.35 g/mL, 에탄올과 d-알룰로스 용액의 비율은 3.8:1, 결정화 온도는 25°C, 결정화 시간은 325분이었으며, d-알룰로스의 수율은 71.58%에 도달 할 수 있다 [52].왜냐하면 생산 안전에 대한 감독이 증가함에 따라 상술한 에탄올 강수 공정은 폭발성 용제인 에탄올을 대량으로 사용하기 때문에이 방법은 생산 공장의 폭발 방지 성능에 더 높은 요구를 두고 있다.

향후 및 전망 4

최근 2년간 소비자들의 건강에 대한 관심이 높아지면서 저당 · 저칼로리 제품이 인기를 끌고 있다.Erythritol는 식품 제조자에 의하여 강하게 추구되었고, 심지어 2021년에 Erythritol 제품의 심한 부족의 현상이 있습니다.그러나, 음식에 첨가되는 erythritol의 양에 심한 제한으로 이어진 erythritol[53]에는 개별적인 관용 문제가 있습니다.설탕 대체제이기도 한 d-알룰로스는 그런 상황이 없다.실제 응용 분야에서 d-알룰로오스는 높은 용해도와 상대적으로 낮은 용액 점도를 갖는다.그러나 d-알룰로스가 음료를 만드는 원료로 사용될 때 erythritol보다 단백질과 마이야르 반응을 일으키기 쉽다는 것이 밝혀졌다.그러므로 단백질을 함유한 음료를 만들 때 각별한 주의가 요구된다.d-알룰로오스의 안전성 평가, 생리기능, 산업화에 대한 심도 있는 연구와 산업의 건강하고 빠른 발전을 통해 d-알룰로오스는 발전 가능성과 가능성이 매우 높습니다.

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