アモルファススクロースの安定性と結晶化に対するモノ、ディ、および三糖の効果

アモルファススクロースは多くの食品の成分ですが、時間の経過とともに結晶化する傾向があり、それにより製品の品質が変化し、貯蔵寿命が制限されます。2つの単糖（グルコースとフルクトース）、5つの二糖（ラクトース、マルトース、トレハロース、イソマルトゥロース、およびセルビオース）、および2つの三糖（マルトトリオースとラフィノース）の2つのトリス糖（マルトリオースとラフィノース）の効果を決定するために、系統的調査が実施されました。- コンポーネントのスクロース - 糖分は、異なる相対湿度（RH）にさらされたブレンドと、食品貯蔵に関連する温度環境条件です。分析には、X線回折、微分走査熱量測定、顕微鏡検査、水分含有量の決定、および結晶構造のオーバーレイが含まれていました。すべての凍結乾燥物は最初はアモルファスでしたが、貯蔵中に追加の糖の存在はショ糖の結晶化を遅らせる傾向がありました。すべてのサンプルは、22°Cで11％および23％RHで保存するとアモルファスのままでしたが、RHを33％に増加させ、温度を40°Cに上げると、結晶化開始時間が変動しました。単糖添加剤は、二糖および三糖と比較して、あまり効果的ではなかったスクロース結晶化阻害剤でした。二糖および三糖のグループ内で、有効性は追加された特定のサッカリドに依存しており、糖分子量やシステムガラス遷移温度などの一般的に研究された因子では明確な傾向は観察されませんでした。分子レベルの相互作用は、結晶構造の添加された糖およびスクロースのオーバーレイと形成された結晶の形態学的違いのオーバーレイで明らかなように、スクロース結晶化の遅延際の二糖または三糖の有効性に寄与するように見えました。結論として、いくつかの二糖および三糖は、中程度の温度および低RH条件での貯蔵中に、アモルファススクロースの結晶化速度を遅らせるための添加物として使用することを約束します。実用的な用途：アモルファススクロースは、さまざまな食品で望ましいものであり、テクスチャーや貯蔵寿命に結晶化が問題になる可能性があります。この研究では、異なる単糖、二糖、および三糖がショ糖の結晶化にどのように影響するかを文書化しています。単糖添加剤は、二糖および三糖と比較して、あまり効果的ではなかったスクロース結晶化阻害剤でした。これらの発見は、異なる単糖構造、二糖構造、およびそれらの固体特性がアモルファススクロースの結晶化にどのように影響するかについての理解を高め、いくつかの二糖および三糖がショ糖結晶化阻害剤として使用する可能性があることを示しています。

Amorphous sucrose is a component of many food products but is prone to crystallize over time, thereby altering product quality and limiting shelf-life. A systematic investigation was conducted to determine the effects of two monosaccharides (glucose and fructose), five disaccharides (lactose, maltose, trehalose, isomaltulose, and cellobiose), and two trisaccharides (maltotriose and raffinose) on the stability of amorphous sucrose in lyophilized two-component sucrose-saccharide blends exposed to different relative humidity (RH) and temperature environmental conditions relevant for food product storage. Analyses included X-ray diffraction, differential scanning calorimetry, microscopy, and moisture content determination, as well as crystal structure overlays. All lyophiles were initially amorphous, but during storage the presence of an additional saccharide tended to delay sucrose crystallization. All samples remained amorphous when stored at 11% and 23% RH at 22 °C, but increasing the RH to 33% RH and/or increasing the temperature to 40 °C resulted in variations in crystallization onset times. Monosaccharide additives were less effective sucrose crystallization inhibitors relative to di- and tri-saccharides. Within the group of di- and tri-saccharides, effectiveness depended on the specific saccharide added, and no clear trends were observed with saccharide molecular weight and other commonly studied factors such as system glass transition temperature. Molecular level interactions, as evident in crystal structure overlays of the added saccharides and sucrose and morphological differences in crystals formed, appeared to contribute to the effectiveness of a di- or tri-saccharide in delaying sucrose crystallization. In conclusion, several di- and tri-saccharides show promise for use as additives to delay the crystallization kinetics of amorphous sucrose during storage at moderate temperatures and low RH conditions. PRACTICAL APPLICATION: Amorphous sucrose is desirable in a variety of food products, wherein crystallization can be problematic for texture and shelf-life. This study documents how different mono-, di-, and tri-saccharides influence the crystallization of sucrose. Monosaccharide additives were less effective sucrose crystallization inhibitors relative to di- and tri-saccharides. These findings increase the understanding of how different mono-, di-, and tri-saccharide structures and their solid-state properties influence the crystallization of amorphous sucrose and show that several di- and tri-saccharides have potential for use as sucrose crystallization inhibitors.