袁尔东(华南理工大学轻工与食品学院，广州，510640)

塔格糖(tagatose)(见图1)是果糖在c一4手性碳原子上的对映异构体，分子质量180．16u，cas 87—81—0。它是一种很好的低能量食品甜味剂和填充剂，并具有抑制高血糖、改善肠道菌群、不致龋齿等多种生理功效。2001年，美国fda批准塔格糖为gras。

1 塔格糖的性质与功能

纯净的塔格糖为白色无水晶体物质，无臭，熔点134℃ ，玻璃化温度15℃ 。其水溶性很好，溶于水后还会引起沸点升高和冰点降低，但并不吸热，因此不会产生清凉的口感。塔格糖的吸湿性较低，酸性条件下的稳定性很好，在ph 3～7范围内均可稳定存在。它很容易发生美拉德褐变，在较低的温度下即可发生焦糖化反应[1]。

塔格糖的甜度为蔗糖的92％ ，是一种很好的填充型甜味剂。其甜味特性与蔗糖相似，无任何异味或后味。相对而言，塔格糖的甜味刺激较蔗糖快，与果糖类似。此外，塔格糖对强力甜味剂还有很好的协同增效作用，包括甜蜜素、糖精、阿斯巴甜、安赛蜜、甜菊糖、纽甜和三氯蔗糖等[2]。

机体所摄取的塔格糖，并不能被小肠所完全吸收。被小肠吸收的塔格糖，通过肝脏，经糖酵解途径代谢。未被吸收的塔格糖则直接进入大肠后，几乎被其中的微生物菌群完全发酵。其发酵所产生的短链脂肪酸，几乎完全被机体重新吸收代谢。在诸多相关研究的基础上，美国fda确认，塔格糖可在营养标签作者：硕士，讲师。上标示其能量值为6 280．2 j／g[1]。

塔格糖广泛存在于自然界中，许多食品(如牛乳、超高温乳、乳粉、热可可、各种干酪、某些品种的酸乳、婴儿配方食品)以及某些植物、中都存在有一定量的塔格糖[3]。

塔格糖在机体内的吸收率较低，不会引起机体血糖水平的明显变化，很适合糖尿病人食用。研究显示，塔格糖并不会引起健康受试者和ⅱ型糖尿病患者空腹血糖和胰岛素水平的明显变化，并可明显抑制糖尿病患者因摄入葡萄糖所引起的血糖升高[4]，但对其胰岛素敏感性并无明显作用。另据报道，塔格糖可缓解改善糖尿病的症状，抑制各种并发症的发生[5]。塔格糖抑制血糖升高的机制可能在于，塔格糖除吸收率较低外，同时还抑制了小肠对葡萄糖的吸收。

机体摄入的塔格糖，仅有20％被小肠吸收。而绝大部分塔格糖直接进入结肠，被其中微生物菌群所选择性发酵，促进有益菌增殖，抑制有害菌的生长，起到明显的改善肠道菌群的作用，是一种很好的益生素(prebiotic)[6]。同时，塔格糖发酵还产生大量有益的短链脂肪酸(short chain fat acid，scfa)。尤其是丁酸，它是结肠上皮细胞的良好能量来源，并被为在抑制结肠癌、抑制肠道致病菌(如大肠杆菌等)以及促进乳酸菌等有益菌的生长等方面都有良好作用。有研究认为，塔格糖起到明显益生素作用的*低剂量为7．5 g／d。

研究显示，塔格糖并不会降低牙斑的ph值，而不会引起龋齿[1]。它在抑制齿蚀斑、消除el臭方面有良好功效，因此在el腔产品方面用途广泛，可用于抑制龋齿、齿龈炎等牙齿，消除el臭以及洁齿等。2002年12月2日美国fda发表声明，基于诸多科学研究成果，可以确认塔格糖不被口腔发酵，不会导致龋齿。

还有研究显示，对于健康受试者和ⅱ型糖尿病患者，塔格糖可适当而持续地降低其体重 [1]。另据报道，塔格糖对促进血液健康十分有利[7]，有助于提高雌鼠怀孕的几率并促进母体及胚胎健康[8]。此外，塔格糖还可增强细胞对的敏感性，并可显著抑制*(cocaine)、呋喃妥英(nitrofurantoin)等对肝细胞的毒害作用[9]。

大量毒理学试验显示，塔格糖无毒。2001年4月11日，美国fda批准塔格糖作为gras用于食品。后来，澳大利亚和新西兰也批准了塔格糖在食品中的应用。但过量食用塔格糖仍可能导致轻微的肠胃不适，如肠胃气胀、腹泻等，其原因可能主要在于机体对塔格糖的吸收障碍2001年6月，fao／who食品添加剂专家委员会(joint fao／who ex—pert committeeonfoodadditives，jecfa)批准塔格糖作为食品添加剂，adi值为0～80mg／kg·d[1]。

2 塔格糖的生产技术

塔格糖的生产，一般以半乳糖为原料，通过化学方法或酶法进行异构化反应而成。其中，半乳糖原料可由乳糖水解得到。也有研究使用半乳糖醇为原料，经生物氧化为塔格糖。但半乳糖醇价格较高，目前暂不适宜用作工业化生产原料。

2．1 塔格糖的化学合成工艺

塔格糖的化学合成是以半乳糖为原料，主要包括异构化和酸中和2个步骤【10]。首先，以可溶性碱金属盐或碱土金属盐为催化剂，将半乳糖与金属氢氧化物发生异构化反应，生成金属氢氧化物一塔格糖复合物中间体沉淀。然后，以酸中和复合物中间体，得到塔格糖终产物。其中，半乳糖可由乳糖水解而得。

半乳糖的异构化是塔格糖化学合成反应的关键。基于成本的考虑，金属氢氧化物反应物*好采用ca(oh)2，或ca(oh)2与naoh 的混合物。一般是加入ca(oh)2混合水而成的水溶浆，或者加入石灰(cao)混合水发生水合作用后的产物。碱金属盐(或碱土金属盐)催化剂通常采用caci2，用量约为半乳糖摩尔数的1％ ～5％。异构化反应应在碱性、低温条件下进行，控制在ph>10、一15～40*(2范围内。

酸中和的目的是生成不溶性金属盐，而将塔格糖从复合物中间体中释放出来。剩余的离子则通过离子交换树脂除去。中和酸可使用h so4、h po4或hci等，以c02为*佳。根据反应体系的ph值来控制酸中和反应的进程，当ph<7时，中和反应结束。在加酸过程中，反应体系温度应控制在25*(2以下．以yoi 3'1 no 1(total 205)避免不利副反应的发生。*后，将塔格糖从反应液中结晶过滤出来。

例如，在230 l不锈钢反应釜中加入10，0 kg乳糖和40l去离子水，搅拌混匀，升温至5013。加入乳糖酶，水解6 h直至水解基本完成，得到含45％葡萄糖、45％半乳糖和10％乳糖的乳糖水解液。将乳糖水解液降温至25℃ 后，再顺序加入154 g caci2、ca(oh)2水溶浆(2.0kgca(oh)2加2．5 l水)。然后，加入适量质量分数10％naoh溶液，调整ph 12.5。反应3h后，反应物变得稠厚，开始形成沉淀。将沉淀物过滤、离心后，得到糊状滤饼。在滤饼中混入25l水，制成悬浮液。然后，通入适量co2中和，至*终ph 6.5。在中和过程中，滤饼溶解，同时形成塔格糖终产物和caco 沉淀。反应液经离心分离、去离子、结晶等步骤，即可提纯出塔格糖。hplc分析显示，塔格糖产率可达到47．6％。

2．2 塔格糖的酶法合成

研究显示，l，阿拉伯糖异构酶(araa，ec

5.3．1.4)对三维构型相似的l一阿拉伯糖和d一半乳糖的异构化都具有催化活性，可将其分别异构化l一核酮糖和d一塔格糖[11、12]。

发酵乳杆菌(lactobacillus fermentum)、lactobacillus pentosus、lactobacillus mannitopous、lactobacillus buchneri、lactobacillus brevis、lactobacillus pentoaceticus、lactobacillus lycopersici

等乳杆菌属，产气杆菌(aerobacter aerogenes)，医学环状杆菌(bacillus amyloliquefaciens)，枯草杆菌(bacillus subtilis)，产朊假丝酵母(candida“tilis)，丙酮丁酸梭状芽孢杆菌(cl0stridi“acetobutylicum)， 大肠杆菌(escherichiⅱ coli)，erwinia cativosa，分枝杆菌(mycobacterium)，鼠伤寒沙门氏菌(salmonella typhimurium)，以及小球菌(pediococcus，如pediococcus pentosaceous)、节杆菌(arthrobacter)等，都可以发酵产生araa。以l．阿拉伯糖为碳源，经ph 5．5～ 7．0、30～ 40℃ 发酵，即可得到诱导酶l一阿拉伯糖异构酶。

根据araa来源的不同，其异构化作用的*佳条件也不尽相同。通常采用20～80~c、ph 4．0～9．0．*好是在50～70*(2、ph 5．5～7．0条件下进行异构化。也有某些突变菌系产生的l一阿拉伯糖异构酶，可在高达100℃ 温度下进行异构化作用。有研究将源自超嗜热菌(thermotoga neapolitⅱ ⅱ)的araa编码基因，在大肠杆菌中复制、重组、表达，得到热稳定性非常好的重组体araa[13]。

d一半乳糖的浓度，明显影响着异构化反应的速率和转化率。原料d一半乳糖的浓度较高时，其转化为塔格糖的酶反应过程的米氏常数km通常较高，因此塔格糖的产率也较高。若原料d一半乳糖的浓度较低，那么塔格糖的产率则依赖于生产酶的菌种。

图2示出以乳糖渗透物(lactose permeate，干酪乳清或牛乳经超滤处理后得到，含有2％ ～6％乳糖、0．2％～0．4％ 蛋白质、0．2％ ～0．6％盐以及微量脂肪)为原料制备塔格糖的工艺流程_1 。乳糖渗透物经超滤(1)去除蛋白质，经暂贮槽(2)，通过反渗透(3)脱盐并浓缩。浓缩液经微滤(4)分离去除高分子量物质(，也就是不溶性蛋白)，由固定化乳糖酶水解(5)为葡萄糖和半乳糖混合物(葡萄糖：半乳糖约为1：1)。乳糖水解物经半连续式发酵(6)，葡萄糖被酵母或发酵生成乙醇，经真空泵(15)、蒸馏(16)回收。或者也可先离心(7)得到无细胞液体，再蒸馏(16)回收乙醇，微生物细胞则返回发酵罐(6)。蒸馏回收的乙醇泵入储罐(7)，为副产品。未被发酵的半乳糖，经异构化(8)，得到半乳糖与塔格糖混合物。然后，经阳离子交换柱(9)，去离子水选择性洗脱(10)，而分离得到塔格糖粗液。未被异构化的半乳糖，返回异构化柱(8)再次进行异构化作用。塔格糖粗液经蒸发浓缩(11)后，结晶(12)，过滤，干燥，即为成品。结晶过程中，引入适量乙醇及塔格糖晶种，以利于结晶。乙醇经过滤回收后，返回结晶罐(12)，可循环使用。

2．3 由半乳糖醇生物转化为塔格糖

研究显示，醋酸菌(acptic acid bactpr )可将半乳糖醇生物转化为塔格糖[15]。研究显示，醋酸杆菌(acetobacter sp．)产塔格糖的产率较低，仅有3～35mg／l；而葡萄糖酸菌(gluconobacter sp．)氧化半乳糖醇为塔格糖的产率很高，达到100～160 mg／l。其中，gluconobacter mim 1000／9的塔格糖产率*高，24 h内氧化5g／l半乳糖醇为tagatgose达到158mg／l。而且，未发现有半乳糖和果糖副产物。

为提高塔格糖产率，在培养基中逐渐增加半乳糖醇的添加量，以诱导g．oxydans dsm 2343菌株逐渐适应较高浓度的半乳糖醇。结果显示，其半乳糖醇脱氢酶活力和塔格糖产率显著提高，培养24 h后塔格糖产量*高达到3 160 mg／l(20 g／l半乳糖醇，24h)，转化速率达到6．6×10 。l／h。

3 塔格糖的应用

表1为美国规定的塔格糖在食品中的使用范围及限量[1]。

3．1 塔格糖的风味增强作用

塔格糖对强力甜味剂具有很好的甜味协同增效作用[1]。只要添加很少数量的塔格糖，就可起到明显的甜味增强作用。当塔格糖与强力甜味剂协同使用时，它可替代相当数量的强力甜味剂，其用量甚至可低于甜味阈值。0．1～50 g／kg的塔格糖即可起到很好的甜味协同增效作用，尤其是在0．5～20 g／kg用量时。通过塔格糖和强力甜味剂的配合使用，可大大提高其甜度，并明显改善其口感、风味和后味。

塔格糖对多种强力甜味剂具有良好的协同增效作用，包括甜蜜素、糖精、阿斯巴甜、安赛蜜、甘草甜素、甜菊糖、罗汉果苷、索马甜、阿力甜、纽甜和三氯蔗糖等。根据强力甜味剂的品种、终产品甜度及感官要求(口感、后味和风味)的不同，塔格糖与甜味剂的质量比通常为1：1～1 000：1，更好是在4：1～200：1之间[2]。

感官分析显示，在柠檬 十饮料和可乐饮料体系中，少量塔格糖的添加，即可明显改善产品的口感，降低因强力甜味剂(如安赛蜜、糖精等)带来的苦后味、金属后味和涩味等，并使产品的甜味刺激来得更快，口感风味更为新鲜清爽。并且，它可增加饮料体系可溶性固形物的含量，使饮料口感更为完满，而这正是强力甜味剂所缺乏的。因此，总体上塔格糖使低能量清淡饮料的口感风味，更接近于以蔗糖增甜的全能量传统饮料。

对于以强力甜味剂增甜的低脂乳饮料(包括巧克力、酸乳和水果等各种风味)，塔格糖的添加，可明显改善其口感，降低因强力甜味剂所引起的苦后味，获得*佳的甜味和甜后味。特别对于巧克力乳饮料，塔格糖可显著增强其浓郁醇厚的乳脂风味。此外，塔格糖还是糖果巧克力产品的良好风味增强剂。感官评价表明，在以强力甜味剂增甜的巧克力中，添加塔格糖，可明显增强其甜味和甜后味，而降低苦味；同时其口感也得以明显改善，乳脂风味显著增强[1]。

3．2 塔格糖在食品中的应用

将塔格糖应用于谷物食品中时，必须充分注意到塔格糖几个重要的物理特性，包括高熔点、低玻璃化温度、晶体不吸湿、高溶解性、易结晶性及ph稳定性等。尤其应注意的是塔格糖良好的美拉德反应特性，较低的温度有利于增强风味，但高温长时间处理则会导致过深的色泽和苦后味。

在即食谷物的生产过程中，蒸煮工序是一个关键步骤，可采用传统的间歇式蒸汽蒸煮工艺或挤压工艺[1]。根据所采用蒸煮工艺的不同，产品的淀粉糊化程度、风味、组织结构和营养特性等都有所不同。传统的蒸汽蒸煮工艺，通常在高温高压下进行；而挤压工艺所需的温度和时间都较低。在挤压工序的处理温度相对较低(如130℃)，且处理时间较短时，塔格糖即可作为的甜味料用于低能量即食谷物中。

还可将塔格糖喷涂于谷物表面，以增加产品的甜度，制成各种风味的挂糖霜或糖衣的谷物食品。由于塔格糖低粘度、易结晶快、不易吸湿等特性，制得糖霜涂层的货架期也较长。将塔格糖溶于水形成83。白利糖度水溶液，加热至97℃直至完全溶解，再将溶液冷却至70~(2，喷涂于谷物表面。*后于80c 下干燥15 min，塔格糖结晶形成一层白色均匀的糖晶体霜涂层。

也可将塔格糖制成非结晶形式的涂层，形成富有光泽的糖衣表面，并可将其他附加配料(如坚果等)粘附于谷物表面。但塔格糖必须与非结晶性的甜味料配合使用，如低聚果糖、葡聚糖、乳糖醇、麦芽糖醇、异麦芽酮糖等，以形成稳定的糖衣表面。塔格糖的使用，可赋予糖衣涂层更好的甜味特性，增加其脆性，并防止结块。

塔格糖在糖果巧克力中也有很好的应用。它可作为甜味料应用于无糖巧克力中，而工艺无须太大改变。将一部分可可脂与除油脂以外的其他原料混合均匀后，经精磨和精炼，再加入卵磷脂和香料，*后调温、浇模成型、冷却，即为成品。塔格糖也可与异麦芽酮糖等其他甜味料配合使用，用于太妃糖等各式糖果中，制得高品质的低能量无糖糖果。

参考文献

1.http://www．tagatose．dk

2.andersen h，vigh m l．synergistic combination of sweeten-ers including d-tagatose[p]．us patent 6432464b1．2002— 08—13

3.levin g v．tagatose，the new gras sweetener and health product[j]．journa1 of medicina1 food，2002，5(1)：1～19

4.donner t w ，wilber j f，ostrowski d．d—tagatose，a novel hexose：acute effectson carbohydrate tolerance in subjects with and without type 2 diabetes[j]．diabetes，obesity and metabolism ，1999，1：285～291

5.zehner l r，levin g v，anti—hyperglycemic agent一09—05saunders j p et a1．d—tagatose as[p]．us patent，5447917．1995

6.bertelsen h，jesen b b，buemann b．d—tagatose：a nove11ow—calorie bulk sweetener wit h prebiotic properties[j]．wor1d review of nutrition and dietetics，1 999，85：98～109

7.levin g v． use of tagatose to enhance key blood factors[p]．us patent，6015793．2000—01—18

8.levin g v ．increased fertility and improved fetal develop—ment drug[p]．us patent，6225452b1．2001—05—01

9.valeri f，boess f，w olf a et a1．fructose and tagatose protect against oxidative cell injury by iron chelation[j]．free radicai biology& medicine，1 997．22：257～ 268

10.beadle j r，saunders j p，wajda j et a1．j．process for manufacturlng tagatose l p j．us patent，5002612 1991—03— 26

11.kim p，yoon s h，seo m j et a1．improvement of tagatose conversion rate by genetic evolution of t hermostable galactoseisomerase[j]．biotechnol appl biochem，2001，34：99～102

12.roh h j，kim p，park y c et a1．bioconversion of d—galac—tose into d—-tagatose by expression of l—arabinose isomerase[j]．biotechnol appl biochem，2000，31：1-4

13.kim b c，lee y h，lee h s et a1．cloning，expresion and characterization of l—arabinose isomerase from thermotoganeapolitana：bioconversion of d—galactose to d—tagatose using the enzyme[j]．fems microbiology letters，2002，212：121～ 126

14.ibrahim o o，spradlin j e．proces for manufacturing d—tagatose．us patent，6057135．2000—05—02l5 manzoni m ，rollini m bergomi s.biotransformation of d—galactitol to tagatose by acetic acid bacteria[j]．proces bio—chemistry，2001，36：971～977

以上是网络信息转载，信息真实性自行斟酌。