87-81-0 / 塔格糖的應(yīng)用前景

【背景及概述】^[1]

D-塔格糖屬于稀有糖的一種， 是近幾年發(fā)現(xiàn)的具有低熱量、降血糖、調(diào)節(jié)腸道菌群、 抗齲齒等功能的新型功能性甜味劑。2001年被美國食品與藥物管理局確定為普遍公認安全食品，2014年被我國國家衛(wèi)生計生委批準為食品原料。D-塔格糖的甜味與蔗糖相似， 甜度為蔗糖的92%， 基本無不良異味和后味， 產(chǎn)生的熱量僅為蔗糖的1/3，能量值為1.5kcal/g。而且，D-塔格糖易發(fā)生美拉德反應(yīng)， 在較低溫度下即可發(fā)生焦糖化反應(yīng)，因此其在乳制品、飲料、谷物制品、 糖果、果脯等食品領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。D-塔格糖是一種罕見的天然己酮糖， 它是D-半乳糖的同分異構(gòu)體，D-果糖C-4位置上的差向異構(gòu)體，其化學(xué)結(jié)構(gòu)見圖1。

【合成】^[1]

純天然的 D-塔格糖不易尋覓，僅發(fā)現(xiàn)于喬木分泌的樹膠中。目前，D-塔格糖的生產(chǎn)主要采取化學(xué)合成法和生物合成法。

1.化學(xué)合成法

化學(xué)合成法是以可溶性堿金屬或堿土金屬鹽為催化劑， 在堿性條件下催化 D-半乳糖與金屬氫氧化物發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)，生成金屬氫氧化物、D-塔格糖復(fù)合物沉淀，然后加酸進行中和分離沉淀， 得到D-塔格糖終產(chǎn)物。據(jù)報道，美國Spherix公司、丹麥Arlafood公司和比利時Nutrilad公司已經(jīng)將化學(xué)合成應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。與國外相比，我國D-塔格糖化學(xué)合成法仍處于工業(yè)化過程的研究中， 科研人員致力于工藝條件的改進，以提高D-塔格糖的產(chǎn)率和純度。目前， 化學(xué)合成法雖然可以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，但存在一定的缺點，如副產(chǎn)物多、環(huán)境污染較嚴重等，因此化學(xué)合成法若想進一步發(fā)展，必須在工藝上做出進一步的改進。

2.生物合成法

生物合成法是利用生物酶或含酶細胞作催化劑，催化底物合成 D-塔格糖。與化學(xué)合成法相比，其具有條件溫和、產(chǎn)率較高、副產(chǎn)物較少等優(yōu)點。目前可以通過脫氫酶催化氧化半乳糖醇得到D-塔格糖，或者通過L-阿拉伯糖異構(gòu)酶催化 D-乳糖異構(gòu)化生成D-塔格糖。

2.1以半乳糖醇為原料生產(chǎn)D-塔格糖

以半乳糖醇為原料生產(chǎn)D-塔格糖是研究最早的一種生物合成方法。1984年， Izumori K等人首次利用解皂菌狀桿菌和球形節(jié)桿菌株將半乳糖醇氧化成塔格糖。Muniruzzaman S等人發(fā)現(xiàn)從土壤中分離得到的菌株成團腸桿菌能夠?qū)肴?糖醇氧化成D-塔格糖。實驗結(jié)果表明：當半乳糖醇的濃度為2%時，轉(zhuǎn)化率為92%， 當半乳糖醇的濃度為5%時， 轉(zhuǎn)化率下降到86%。此外研究還發(fā)現(xiàn)將含酶細胞固定化后仍可保持較高的催化活性。Jagtap S S等人發(fā)現(xiàn)源于豌豆根瘤菌的半乳糖醇脫氫酶也可利用半乳糖醇作為底物生成D-塔格糖。研究發(fā)現(xiàn)：這種半乳糖醇脫氫酶與其它報道的半乳糖醇脫氫酶相比，具有更高的特異活性。但由于半乳糖醇價格比較昂貴，這種方法不適宜工業(yè)化生產(chǎn)，商用應(yīng)用價值不大。

2.2以D-半乳糖為原料生產(chǎn)D-塔格糖

相比較于成本較高的半乳糖醇氧化法生產(chǎn)D-塔格糖，1993年由Cheetham P S等人首次報道的利用L-阿拉伯糖異構(gòu)酶催化D-半乳糖異構(gòu)轉(zhuǎn)化生成D-塔格糖的方法，更具工業(yè)化前景。Lim B C等人將芽孢桿菌型L-阿拉伯糖異構(gòu)酶用于催化 D-半乳糖異構(gòu)化D-塔格糖的反應(yīng)。研究結(jié)果表明：在pH為8.5~9.060℃，0.4mmol/L硼酸條件下，最高產(chǎn)率達11.5g/Lh， 是沒有硼酸存在的情況的1.5倍。

【應(yīng)用】^[1]

D-塔格糖作為功能性甜味劑在食品工業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用前景，主要用于健康飲料、乳制品、糖果、谷物食品等。

1、在健康飲料中的應(yīng)用

在飲料工業(yè)中主要是利用 D-塔格糖對甜蜜素、 阿斯巴甜、 安賽蜜、 甜菊 糖等強力甜味劑的協(xié)同增效作用，以此消除強力甜味劑所產(chǎn)生的金屬味、后苦味和澀味等不良后味，改善飲料的口感。2003年美國百事可樂公司開始在碳酸飲 料中添加含有D-塔格糖的組合甜味劑，以獲得基本類似全熱量飲料味道的零熱量和低熱量健康飲料。2009年愛爾蘭濃縮加工公司通過添加D-塔格糖獲得低卡路里的茶、咖啡、果汁等飲料。2012年韓國第一制糖株式會社也通過添加D-塔格糖得到了低熱量咖啡飲料。

2、 在乳制品中的應(yīng)用

作為低熱量的甜味劑，D-塔格糖添加少許就能明顯改善乳制品的口感，因此在已滅菌粉狀牛乳、干酪、酸乳酪等乳制品中均含有D-塔格糖。隨著D-塔格糖性能研究的深入，目前D-塔格糖的應(yīng)用擴展到更多的乳制品中。如巧克力乳制品中添加D-塔格糖后可以獲得濃郁醇厚的太妃糖風(fēng)味。D-塔格糖還可用于酸奶中，在提供甜味的同時，可以增加酸奶中的活菌數(shù)，提高酸奶的營養(yǎng)價值，使風(fēng)味更濃郁醇厚。

3、在谷物制品中的應(yīng)用

D-塔格糖的低溫易焦糖化，使其比蔗糖更容易產(chǎn)生理想的色澤和更醇香的風(fēng)味， 可以用于焙烤食品中。研究發(fā)現(xiàn)，D-塔格糖可以與氨基酸發(fā)生美拉德反應(yīng)產(chǎn)生比葡萄糖和半乳糖等還原糖產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)高的2-乙?；秽?、2-乙基吡 嗪及2-乙?；邕虻葥]發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。但 D-塔格糖的添加也要注意焙烤的溫度， 溫度較低時有利于增強風(fēng)味，高溫長時間處理則會導(dǎo)致色澤過深和產(chǎn)生苦后味。此外， 由于D-塔格糖粘度低、 易結(jié)晶，也可用于霜化食品。將 D-塔格糖單獨 或與麥芽糖醇等多羥基化合物組合涂于谷物表面，可增加產(chǎn)品甜度。

4、在糖果中的應(yīng)用

D-塔格糖可作為唯一的甜味劑應(yīng)用于巧克力中，而且工藝無需太大改變，巧克力的粘性及吸熱特性和添加蔗糖時相似。2003年新西蘭Mada運動營養(yǎng)食品公司首先開發(fā)出含有D-塔格糖的牛奶、黑巧克力和白巧克力等風(fēng)味的巧克力產(chǎn)品， 隨后又開發(fā)出涂有巧克力的干果、干果巴、復(fù)活節(jié)彩蛋等各種含有D-塔格糖的新穎巧克力產(chǎn)品。

5、在低糖果脯中的應(yīng)用

低糖果脯是含糖在50%以下的果脯， 與含糖量在65%～75%的高糖果脯相比， 更符合“低糖、低鹽、低脂肪” 的“三低化” 健康要求。由于D-塔格糖具有含熱量非常低、甜度較高的特點，可以作為甜味劑在低糖果脯的生產(chǎn)中使用。一般情況下，D-塔格糖不作為單獨的甜味劑添加在果脯中，而是與其他的甜味劑共同使用，制備低糖的果脯制品。如在制備低糖冬瓜和西瓜的糖液中添加0.02%的塔格糖，可以提高制品甜度。

【主要參考資料】

[1]王靜.甜味劑D-塔格糖的生產(chǎn)及其在食品中的應(yīng)用[J].中國調(diào)味