식품 분야에서 타가토스 분말의 용도는?

타가토스 (Tagatose, 그림 1 참조)는 과당의 거울상 이성질체이다분자량 180∙16u 및 CAS 87-81-0의 C-4 키랄 탄소 원자에서다.그것은 좋은 저에너지 식품 감미료 및 충전제이며, 고혈당 억제, 장내 균열 개선, 비 cariogenic 등의 다양한 생리 효과가 있습니다.2001년 미국 FDA는 타가토스를 그라스로 승인했다.

타가토스의 성질과 기능 1

순수한 타가토스는 백색, 무취, 비결정 물질이다녹는점이 134°C 이고 유리전이온도가 15°C이다.물에 잘 녹는 성질이 있어 물에 녹으면 끓는점이 올라가고 어는점이 떨어진다.하지만 열을 흡수하지 못하기 때문에 냉각 효과를 내지 못한다.타가토스는 흡습성이 있으며 산성 조건에서의 안정성이 좋다.pH 3-7 범위에서 안정적으로 존재할 수 있다.마일러드 갈색을 띠기 쉬우며 [1] 더 낮은 온도에서 캐러멜화할 수 있다.

타가토스는 자당의 92%만큼 달며 좋은 충전 감미료입니다다.그것의 단맛 윤곽은 자당과 비슷하며 불쾌한 불쾌한 맛과 뒷맛이 없다.상대적으로 타가토스의 단맛은 수크로스보다 빨리 자극하며 과당과 비슷하다.게다가 타가토스는 사이클라메이트, 사카린, 아스파탐, 아세설팜, 스테비아, 네오타메, 수크랄로스 [2] 등 강한 감미료와의 시너지 효과가 좋다.

이몸에 섭취된 타가토스는 소장에서 완전히 흡수되지 않는다다.소장에서 흡수된 타가토스는 당화 경로를 통해 간을 통해 대사된다.흡수되지 않은 타가토스는 대장으로 직접 들어가 미생물군에 의해 거의 완전히 발효된다.이 발효에 의해 생성된 단쇄지방산은 인체에 거의 완전히 재흡수, 대사된다.많은 관련 연구를 바탕으로 미국 FDA는 타가토스를 영양표시 [1]에 에너지 값 6280∙2J/g으로 표기할 수 있음을 확인했다.

타가토스는 자연계에서 널리 발견된다, 그리고 일부 식품 (예:멸균 우유, UHT 우유, 분유, 핫 코코아, 다양한 치즈, 일부 종류의 요구르트, 아기 분유)과 일부 식물 및 의약품 [3]에 존재한다.

타가토스는 흡수율이 낮다체내에서 그리고 혈당 수치에 큰 변화를 일으키지 않아 당뇨병 환자에게 적합합니다.연구에 따르면 타가토스는 건강한 피험자와 제2 형 당뇨병 환자의 공복 혈당과 인슐린 수치에 큰 변화를 일으키지 않으며, 당뇨병 환자의 포도당 섭취로 인한 혈당 증가를 크게 억제할 수 있으나 [4], 인슐린 민감성에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.또한 타가토스가 당뇨병의 증상을 완화 및 개선하고 각종 합병증 발생을 억제할 수 있다는 것이 특허에 보고되었다 [5].타가토스가 높아진 혈당을 억제하는 메커니즘은 낮은 흡수율을 가지는 것 외에도 소장에서 포도당의 흡수를 억제하기 때문일 수 있다.

만몸에 섭취된 타가토스의 20%소장에서 흡수됩니다.대다수의 타가토스는 대장에 직접 들어가 미생물균에 의해 선택적으로 발효되어 유익균의 생장을 촉진하고 유해균의 생장을 억제하여 장내 균사체 개선에 상당한 효과가 있으며 [6] 좋은 프리바이오틱이다.동시에 타가토스를 발효시키면 몸에 이로운 단사슬지방산 (SCFA)도 다량 생성된다.특히 뷰티르산은 대장상피세포의 좋은 에너지원으로 대장암 억제, 장내 병원성 세균 (대장균 등) 억제, 젖산균 등 유익균의 성장 촉진 등에 좋은 효과가 있는 것으로 평가되고 있다.일부 연구에 따르면 상당한 프리바이오틱 효과를 갖기 위한 타가토스의 최소 복용량은 7.5 g/d이다.

연구에 따르면, 그 결과타가토스는 치석의 pH를 낮추지 않는다그리고 충치를 일으키지 않는다 [1].치태를 억제하고 구취를 제거하는데 효과가 있어 충치, 치은염 등 구강질환을 억제하고 구취를 없애고 치아를 청결하게 하는 구강 제품에 널리 사용되고 있다.2002년 12월 2일, 미국 FDA는 타가토스가 구강 박테리아에 의해 발효되지 않으며 많은 과학 연구 결과에 근거하여 충치를 유발하지 않는다는 것을 확인하는 성명을 발표했다.

다른 연구에서도 그런 사실이 밝혀졌습니다타가토스는 적절하게 그리고 지속적으로 체중을 줄일 수 있다건강한 피험자와 제2 형 당뇨병 환자 [1]에서.특허 보고서에 따르면, 타가토스는 혈액 건강 증진에도 매우 유익하며 [7] 암컷 쥐의 임신 가능성을 높이고 모체 및 배아 건강 증진에 도움을 줄 수 있다 [8].또한, 타가토스는 독소에 대한 세포의 민감성을 높여주고 [9] 간세포에 대한 코카인, 니트로푸란토인 등의 독성 영향을 상당히 억제할 수 있다.

많은 수의 안전성 및 독성학 테스트가 타가토스가 안전하고 독성이 없다는 것을 보여주었다.2001년 4월 11일, 미국 FDA는 타가토스를 식품에 사용할 수 있는 그라스로 승인했다.이후, 호주와뉴질랜드도 타가토스를 식품에 사용하는 것을 승인했다다.그러나 타가토스를 과도하게 섭취하면 여전히 속이 더부룩하고 설사 등 가벼운 위장에 불편함을 느낄 수 있는데, 이는 주로 보디 &에 기인할 수 있다#39;s는 타가토스의 흡수에 장애가 있습니다.2001년 6월, FAO/WHO 합동 식품 첨가물 전문가 위원회 (JECFA)는 타가토스를 0-80 mg/kg·d [1]의 식품 첨가물로 승인했다.

타가토스의 생산 기술 2

타가토스는 일반적으로 갈락토스로부터 생성된다화학적 또는 효소적 이성질화를 통해서요.갈락토오스는 유당을 가수분해하여 얻을 수 있다.일부 연구에서는 갈락티톨을 원료로 사용하고 이를 생물학적으로 산화시켜 타가토스를 생성하기도 한다.그러나 갈락티톨은 가격이 비교적 비싸 현재 공업생산에 적합하지 않다.

2.1타가토스의 화학적 합성

타가토스의 화학 합성은 갈락토스를 원료로 사용하며 주로 이성질화와 산 중화 [10]의 두 단계를 포함한다.먼저, 가용성 알칼리 금속염 또는 알칼리 토류 금속염을 촉매로 사용하여 갈락토스를 금속 수산화물과 이성질화하여 금속 수산화-타가토스 복합 중간침전물을 형성한다.그런 다음 중간 복합체는 산 to로 중화됩니다최종 제품인 타가토스를 얻으십시오다.갈락토스는 유당을 가수분해하여 얻는다.

갈락토스의 이성질화는 타가토스의 화학 합성에서 중요한 단계이다.비용상의 이유로, 금속 수산화물 반응물은 Ca (OH) 2 또는 Ca (OH) 2와 NaOH의 혼합물인 것이 바람직하다.일반적으로 Ca(OH)2를 물과 혼합하여 만든 수용성 슬러리로 첨가하거나, 물과 혼합한 석회 (CaO)를 첨가한 후 수화의 생성물로 첨가한다.알칼리 금속염 (또는 알칼리 토류 금속염)의 촉매는 보통 CaCl2 이며, 사용되는 양은 갈락토스의 몰수의 약 1% 내지 5%이다.이성질화 반응은 pH>10 및-15에서 40°C 범위 내에서 제어되며 알칼리성 및 저온 조건에서 수행되어야합니다.

산 중화의 목적은 불용성 금속염을 형성하고복소 중간체로부터 타가토스를 방출합니다다.남은 이온들은 이온 교환 수지에 의해 제거된다.산 중화에는 H2SO4, H3PO4 또는 HCl을 사용할 수 있으며 CO2가 가장 좋습니다.산 중화의 진행은 반응 시스템의 pH에 따라 제어됩니다.pH 가 <7이 되면 중화반응이 완료된다.

산을 첨가하는 동안, 반응 시스템의 온도는 불리한 부반응을 피하기 위해 25°C 이하로 제어되어야한다.마지막으로, 타가토스는 반응 용액으로부터 결정화되고 걸러진다.

예를 들어 230L 스테인리스강 반응용기에 10∙0kg의 유당과 40L의 탈이온수를 넣고 잘 섞은 후 온도를 50°C로 올린다.락타아제 (lactase)를 첨가하고 가수분해가 기본적으로 완료될 때까지 6시간 동안 가수분해하여 45%의 포도당, 45%의 갈락토오스, 10%의 유당을 포함하는 유당 가수분해물을 얻는다.유당 가수분해물을 25°C로 냉각시킨 후, 순차적으로 CaCl2 154 g과 Ca (OH)2 수용액 (Ca (OH)2 2.0 kg에 물 2.5l)을 첨가하였다.그런 다음, 적당량의 10% NaOH 용액을 첨가하여 pH를 12.5로 조절한다.3시간 동안 반응 한 후, 반응 혼합물은 두꺼워지고 침전물을 형성하기 시작한다.침전물을 여과하고 원심 분리하여 패스티스트 필터 케이크를 얻는다.25 L의 물을 필터 케이크와 혼합하여 서스펜션을 만듭니다.그리고, 적절한 양의 CO2를 투입하여 용액을 최종 pH 6.5까지 중화시켰다.중화 과정 중에 필터 케이크가 용해되고, 최종 생성물인 타가토스와 CaCO3 침전물이 형성되었다.반응 용액을 원심 분리, 탈 이온화 및타가토스를 얻기 위한 결정화다.HPLC 분석 결과 타가토스의 수율은 47.6%에 도달 할 수 있었다.

2.2타가토스의 효소 합성

연구에 따르면, 그 결과L-arabinoseisomerase(AraA, EC 5∙3∙1∙4)는 유사한 3차원 정형을 갖는 l-아라비노스 및 d-갈락토스의 이성질화를 위한 촉매 활성을 가지며, 각각 l-리불로스와 d-타가토스를 이성질화할 수 있다 [11,12].

Lactobacillus fermentum, Lactobacillus pentosus, Lactobacillus mannitopous, Lactobacillus buchneri, Lactobacillus brevis, Lactobacillus pentoaceticus, Lactobacillus lycopersici 및 기타 Lactobacillus, Aerobacter aerogenes, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus subtilis, Candida utilis, (Aerobacter aerogenes), medical 고리모양의 봉세균 (Bacillus amyloliq uefaciens), Bacillus subtilis, Candida utilis, Clostridium acetobutylic um), (Escherichia coli), Erw inia cativosa,(Mycobacterium),(Salmonella typhimurium),(Pediococcus, Pediococcus pentosaceous), (A rthrobacter) 둘다 발효시켜 AraA를 만들 수 있다.사용탄소원으로 l-아라비노스그리고 pH 5.5-7.0, 30-40 °C에서 발효시키면 L-arabinose isomerase효소를 얻을 수 있다.

AraA의 근원에 따라 이성질화의 최적 조건이 달라진다.이성질화는 보통 20-80 °C, pH 4.0-9.0에서 수행되며, 바람직하게는 50-70 °C, pH 5.5-7.0에서 수행된다.일부 돌연변이 균주는 최대 100°C의 온도에서 이성질화할 수 있는 L-arabinose 이성질화효소를 생산할 수도 있다.연구에 따르면 열토가네폴리타나로부터 AraA 코딩 유전자를 복제, 재결합, 대장균에서 발현시켜 열안정성이 매우 높은 재조합 AraA를 얻을 수 있다 [13].

d-갈락토스의 농도는 이성질화 반응의 속도와 전환율에 크게 영향을 미친다.원료인 d-갈락토스의 농도가 높을 때, d-갈락토스의 타가토스로의 전환을 위한 효소반응공정의 Michaelis constant Km이 보통 높기 때문에 타가토스의 수율 또한 높다.원료인 d-갈락토오스의 농도가 낮으면, 생산하는 효소의 균주에 따라 타가토스의 수율이 달라진다.

그림 2는 유당 침투성으로부터 타가토스를 제조하기 위한 공정 흐름 (cheese whey 또는 cow&를 초미세 여과하여 얻어진 것이다#39;s milk, 2%~6%의 유당, 0.2%~0.4%의 단백질, 0.2%~0.6%의 소금과 미량의 지방을 함유) [14].유당 침투액은 단백질을 제거하기 위해 초미세여과 (1)에 의해 제거되며, 저장조 (2)를 통과하여 역삼투 (3)에 의해 담수 및 농축된다. 농축된 여액은 미세여과 (4)에 의해 분자량이 높은 물질 (세균, 즉 불용성 단백질)을 제거한 후 고정화된 유당 분해효소 (5)에 의해 포도당과 갈락토오스의 혼합물 (포도당:갈락토오스는 약 1:1)로 가수분해된다.유당 가수분해물은 반연속 공정 (6)에서 발효되며, 효모 또는 박테리아에 의해 포도당이 발효되어 에탄올이 생성되고, 이를 진공 펌프 (15)로 회수하여 증류한다 (16).또는, 액적을 원심분리 (7) 하여 세포 없는 액적을 얻고, 증류 (16)를 통해 에탄올을 회수하는 한편, 미생물 세포는 발효기 (6)로 반송될 수 있다.

증류를 통해 회수한 에탄올은 부산물로 저장조 (7)에 투입된다.발효되지 않은 갈락토스를 이성질화하여 갈락토스와 타가토스의 혼합물을 얻는다 (8).이타가토스의 원액그런 다음 케이션 교환 컬럼 (9)에 통과시키고 탈이온수 (10)로 선택적으로 용출시켜 분리한다.미반웅된 갈락토스는 이성화 컬럼 (8)으로 반송되어 또 다른 이성화 반웅을 진행한다.타가토스 원액을 증발 (11)에 의해 농축하고, 결정화 (12)하고, 여과하고, 건조시킨 다음, 완제품을 얻는다.결정화 과정 중에는 결정화를 용이하게 하기 위해 적절한 양의 에탄올과 타가토스 씨 결정이 도입된다.에탄올을 여과하여 회수한 후, 결정화조 (12)로 반송하여 재활용한다.

갈락티톨의 타가토스로의 생물 전환 2.3

연구에 따르면 아세트산 세균은 갈락티톨을 타가토스 [15]로 생물 변환시킬 수 있다고 한다.연구에 따르면 Acetobacter sp∙는 3~35 mg/L의 낮은 수율로 타가토스를 생성하는 반면, Gluconobacter sp∙는 100~160 mg/L의 높은 수율로 갈락티톨을 타가토스로 산화시킨다.그 중 Gluconobacter MIM 1000/9는 타가토스의 수율이 가장 높아 5 g/L의 갈락티톨을 24시간 내에 타가토스로 산화시켜 158 mg/L에 이른다.게다가 갈락토스와 프럭토스의 부산물은 발견되지 않았다.

을타가토스의 생산량을 증가시킵니다, G∙ oxydans DSM을 유도하기 위해 첨가된 갈락티톨의 양을 매질에서 점차 증가시켰다 고농도의 갈락티톨에 점차 적응하기 위한 2343 균주.그 결과 갈락티톨 탈수소효소의 활성과 타가토스의 수율이 현저히 향상되었음을 알 수 있었다.재배 24시간 후 타가토스의 생육은 최대 3160 mg/L (20 g/L galactitol, 24시간), 전환율은 6.6 × 10-3 L/h에 달했다.

타가토스의 응용 3

3.1타가토스의 향미 향상

타가토스는 좋은 시너지 효과를 내는 감미료를 가지고 있다강한 감미료 [1]에 대한 효과.소량의 타가토스는 단맛을 크게 향상시킬 수 있다.강한 감미료와 조합하여 사용하면 강한 감미료의 상당량을 대체할 수 있으며, 그 양은 심지어 단맛 기준치 이하가 될 수도 있습니다.0∙1~50g/kg의 타가토스는 특히 0∙5~20g/kg의 용량으로 좋은 시너지 효과를 얻을 수 있다.타가토스의 단맛은 강력한 감미료와 결합함으로써 단맛을 크게 향상시킬 수 있으며 맛, 향 및 뒷맛을 대폭 향상시킬 수 있습니다.

타가토스는 좋은 시너지 효과를 낸다cyclamate, saccharin, aspartame, acesulfame-K, licorice 감미료, stevia, 몽크 열매 추출물, thaumatin, alitame, neotame 및 sucralose를 포함한 많은 강력한 감미료에.강렬한 감미료의 종류, 최종 제품의 단맛과 감각적 요구량 (식감, 뒷맛, 향미)에 따라 타가토스와 감미료의 질량비는 보통 1:1에서 1000:1, 가급적이면 4:1에서 200:1 사이이다 [2].

감각 분석 결과, 레모네이드와 콜라 음료 시스템에서 타가토스를 소량 첨가하면 제품의 식감이 현저히 개선되고, 강한 감미료 (아세설페임, 사카린 등)로 인한 쓴 뒷맛, 금속성 뒷맛 및 떫은 맛이 감소하며, 제품의 단 맛이 더 신선하고 상쾌한 식감과 함께 더 빨리 자극될 수 있는 것으로 나타났다.또한, 음료 시스템의 가용성 고형물의 함량을 증가시켜 음료의 맛을 더욱 완전하게 만들 수 있으며, 이는 강렬한 감미료가 정확히 부족한 것입니다.그러므로, 전반적으로,타가토스는 에너지가 적은 가벼운 음료의 맛과 풍미를 만듭니다자크로스로 단맛을 낸 풀 에너지 전통 음료에 더 가깝습니다.

강렬한 감미료 (초콜릿, 요구르트, 과일향 포함)로 단맛을 낸 저지방 우유 음료의 경우, 타가토스의 첨가로 맛을 대폭 개선하고, 강렬한 감미료로 인한 씁쓸한 뒷맛을 줄이고, 최고의 단맛과 뒷맛을 얻을 수 있다.특히 초코 우유 음료의 경우,타가토스는 풍부하고 부드러운 크림 맛을 크게 향상시킬 수 있습니다.

게다가,타가토스는 과자류와 초콜릿 제품에도 좋은 향미증진제다다.감각 평가 결과 강렬한 감미료로 단맛을 낸 초콜릿에 타가토스를 첨가하면 단맛과 뒷맛을 상당히 강화시키는 동시에 쓴맛을 줄일 수 있는 것으로 나타났다;동시에 식감 또한 상당히 개선되고 크리미한 풍미도 상당히 강화된다 [1].

타가토스의 식품 적용 3.2

때시리얼 식품에 타가토스를 사용, 높은 융점, 낮은 유리 전이 온도, 비 흡습성 결정, 높은 용해도, 쉬운 결정화, pH 안정성 등 타가토스의 여러 가지 중요한 물리적 특성에 충분한 주의를 기울이는 것이 중요하다.특히, 타가토스는 마이야르 반응 특성이 좋다는 점에 주목해야 한다.온도를 낮추면 풍미를 높이는 데 도움이 되지만, 온도가 높고 가공 시간이 길면 색이 지나치게 짙고 뒷맛이 쓰다.

바로 먹을 수 있는 시리얼의 생산에서 조리 공정은 핵심적인 단계이며, 이는 전통적인 일괄식 스팀 조리 공정이나 압출 공정 [1]을 이용하여 수행할 수 있다.사용되는 조리 과정에 따라 제품의 전분 젤라틴화 정도, 풍미, 조직 구조 및 영양 특성이 달라집니다.전통적인 증기 조리 공정은 보통 높은 온도와 압력에서 수행되는 반면, 압출 공정은 더 낮은 온도와 더 짧은 시간이 필요합니다.압출 공정 중 가공 온도가 상대적으로 낮고 (예:130°C) 가공 시간이 짧은 경우,타가토스는 유일한 감미료로 사용될 수 있다저에너지 즉석 시리얼에.

타가토스는 시리얼 표면에 뿌려질 수도 있다제품의 단맛을 높이기 위해 다양한 맛의 아이싱이나 설탕이 입혀진 시리얼을 만드는 데 사용할 수 있습니다.낮은 점도, 빠른 결정화 및 낮은 수분 흡수로 인해 아이싱 코팅의 유통 기한도 길어진다.타가토스를 물에 녹여 83° Brix 수용액을 만들고, 완전히 녹을 때까지 97°C로 가열한 후, 70°C로 식힌 용액을 시리얼 표면에 분사한다.마지막으로 80°C에서 15분 동안 건조시키면 타가토스 결정이 균일한 백설탕 결정 프로스트 코팅액을 형성하게 된다.

타가토스는 또한 비결정 형태로 코팅하는 데 사용될 수 있다, 빛나는 설탕이 코팅된 표면을 만들고 다른 첨가물 (견과류 등)이 시리얼의 표면에 붙을 수 있도록 합니다.그러나, 타가토스는 안정적인 설탕이 코팅된 표면을 만들기 위해 프락토올리고당, 덱스트랜스, 락티톨, 말티톨 그리고 이소말트와 같은 비결정 감미료와 함께 사용되어야 한다.타가토스의 사용은 설탕 코팅에 더 나은 감미로운 윤곽을 주고, 바삭함을 증가시키며 케이킹을 방지합니다.

타가토스는 과자류나 초콜릿 등에도 사용하기에 매우 적합하다다.그것은 과정에 큰 변화없이 무설탕 초콜릿에서 유일한 감미료로 사용될 수 있습니다.코코아 버터의 비율을 지방을 제외한 다른 재료들과 섞은 다음 곱게 갈아서 콘치한다.레시틴과 향료를 넣고 온도를 조절한 뒤 혼합물을 틀에 붓고 식히면 완성품이 준비된다.엿은 또한 토피와 같은 고품질, 저에너지 무설탕 사탕을 만들기 위해 이소말트와 같은 다른 감미료와 함께 사용될 수 있다.

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