塔格糖的应用前景

【背景及概述】^[1]

D-塔格糖属于稀有糖的一种， 是近几年发现的具有低热量、降血糖、调节肠道菌群、 抗龋齿等功能的新型功能性甜味剂。2001年被美国食品与药物管理局确定为普遍公认安全食品，2014年被我国国家卫生计生委批准为食品原料。D-塔格糖的甜味与蔗糖相似， 甜度为蔗糖的92%， 基本无不良异味和后味， 产生的热量仅为蔗糖的1/3，能量值为1.5kcal/g。而且，D-塔格糖易发生美拉德反应， 在较低温度下即可发生焦糖化反应，因此其在乳制品、饮料、谷物制品、 糖果、果脯等食品领域具有广泛的应用前景。D-塔格糖是一种罕见的天然己酮糖， 它是D-半乳糖的同分异构体，D-果糖C-4位置上的差向异构体，其化学结构见图1。

【合成】^[1]

纯天然的 D-塔格糖不易寻觅，仅发现于乔木分泌的树胶中。目前，D-塔格糖的生产主要采取化学合成法和生物合成法。

1.化学合成法

化学合成法是以可溶性碱金属或碱土金属盐为催化剂， 在碱性条件下催化 D-半乳糖与金属氢氧化物发生异构化反应，生成金属氢氧化物、D-塔格糖复合物沉淀，然后加酸进行中和分离沉淀， 得到D-塔格糖终产物。据报道，美国Spherix公司、丹麦Arlafood公司和比利时Nutrilad公司已经将化学合成应用于工业化生产。与国外相比，我国D-塔格糖化学合成法仍处于工业化过程的研究中， 科研人员致力于工艺条件的改进，以提高D-塔格糖的产率和纯度。目前， 化学合成法虽然可以实现工业化生产，但存在一定的缺点，如副产物多、环境污染较严重等，因此化学合成法若想进一步发展，必须在工艺上做出进一步的改进。

2.生物合成法

生物合成法是利用生物酶或含酶细胞作催化剂，催化底物合成 D-塔格糖。与化学合成法相比，其具有条件温和、产率较高、副产物较少等优点。目前可以通过脱氢酶催化氧化半乳糖醇得到D-塔格糖，或者通过L-阿拉伯糖异构酶催化 D-乳糖异构化生成D-塔格糖。

2.1以半乳糖醇为原料生产D-塔格糖

以半乳糖醇为原料生产D-塔格糖是研究最早的一种生物合成方法。1984年， Izumori K等人首次利用解皂菌状杆菌和球形节杆菌株将半乳糖醇氧化成塔格糖。Muniruzzaman S等人发现从土壤中分离得到的菌株成团肠杆菌能够将半乳 糖醇氧化成D-塔格糖。实验结果表明：当半乳糖醇的浓度为2%时，转化率为92%， 当半乳糖醇的浓度为5%时， 转化率下降到86%。此外研究还发现将含酶细胞固定化后仍可保持较高的催化活性。Jagtap S S等人发现源于豌豆根瘤菌的半乳糖醇脱氢酶也可利用半乳糖醇作为底物生成D-塔格糖。研究发现：这种半乳糖醇脱氢酶与其它报道的半乳糖醇脱氢酶相比，具有更高的特异活性。但由于半乳糖醇价格比较昂贵，这种方法不适宜工业化生产，商用应用价值不大。

2.2以D-半乳糖为原料生产D-塔格糖

相比较于成本较高的半乳糖醇氧化法生产D-塔格糖，1993年由Cheetham P S等人首次报道的利用L-阿拉伯糖异构酶催化D-半乳糖异构转化生成D-塔格糖的方法，更具工业化前景。Lim B C等人将芽孢杆菌型L-阿拉伯糖异构酶用于催化 D-半乳糖异构化D-塔格糖的反应。研究结果表明：在pH为8.5~9.060℃，0.4mmol/L硼酸条件下，最高产率达11.5g/Lh， 是没有硼酸存在的情况的1.5倍。

【应用】^[1]

D-塔格糖作为功能性甜味剂在食品工业中具有广泛的应用前景，主要用于健康饮料、乳制品、糖果、谷物食品等。

1、在健康饮料中的应用

在饮料工业中主要是利用 D-塔格糖对甜蜜素、 阿斯巴甜、 安赛蜜、 甜菊 糖等强力甜味剂的协同增效作用，以此消除强力甜味剂所产生的金属味、后苦味和涩味等不良后味，改善饮料的口感。2003年美国百事可乐公司开始在碳酸饮 料中添加含有D-塔格糖的组合甜味剂，以获得基本类似全热量饮料味道的零热量和低热量健康饮料。2009年爱尔兰浓缩加工公司通过添加D-塔格糖获得低卡路里的茶、咖啡、果汁等饮料。2012年韩国制糖株式会社也通过添加D-塔格糖得到了低热量咖啡饮料。

2、 在乳制品中的应用

作为低热量的甜味剂，D-塔格糖添加少许就能明显改善乳制品的口感，因此在已灭菌粉状牛乳、干酪、酸乳酪等乳制品中均含有D-塔格糖。随着D-塔格糖性能研究的深入，目前D-塔格糖的应用扩展到更多的乳制品中。如巧克力乳制品中添加D-塔格糖后可以获得浓郁醇厚的太妃糖风味。D-塔格糖还可用于酸奶中，在提供甜味的同时，可以增加酸奶中的活菌数，提高酸奶的营养价值，使风味更浓郁醇厚。

3、在谷物制品中的应用

D-塔格糖的低温易焦糖化，使其比蔗糖更容易产生理想的色泽和更醇香的风味， 可以用于焙烤食品中。研究发现，D-塔格糖可以与氨基酸发生美拉德反应产生比葡萄糖和半乳糖等还原糖产生的风味物质高的2-乙酰基呋喃、2-乙基吡 嗪及2-乙酰基噻唑等挥发性风味物质。但 D-塔格糖的添加也要注意焙烤的温度， 温度较低时有利于增强风味，高温长时间处理则会导致色泽过深和产生苦后味。此外， 由于D-塔格糖粘度低、 易结晶，也可用于霜化食品。将 D-塔格糖单独 或与麦芽糖醇等多羟基化合物组合涂于谷物表面，可增加产品甜度。

4、在糖果中的应用

D-塔格糖可作为唯一的甜味剂应用于巧克力中，而且工艺无需太大改变，巧克力的粘性及吸热特性和添加蔗糖时相似。2003年新西兰Mada运动营养食品公司首先开发出含有D-塔格糖的牛奶、黑巧克力和白巧克力等风味的巧克力产品， 随后又开发出涂有巧克力的干果、干果巴、复活节彩蛋等各种含有D-塔格糖的新颖巧克力产品。

5、在低糖果脯中的应用

低糖果脯是含糖在50%以下的果脯， 与含糖量在65%～75%的高糖果脯相比， 更符合“低糖、低盐、低脂肪” 的“三低化” 健康要求。由于D-塔格糖具有含热量非常低、甜度较高的特点，可以作为甜味剂在低糖果脯的生产中使用。一般情况下，D-塔格糖不作为单独的甜味剂添加在果脯中，而是与其他的甜味剂共同使用，制备低糖的果脯制品。如在制备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。

【主要参考资料】

[1]王静.甜味剂D-塔格糖的生产及其在食品中的应用[J].中国调味