¿Cuáles son los usos de los Galacto oligosacáridos en el campo de los alimentos?

1 producción de oligosacáridos

En 1980, las compañías japonesas Yakult Honsha, NissenSugar y Snow BryMilk Products obtuvieron 15 patentes parunproductos oligosacáridos. A principios de la década de 1990, Europa y los Estados Unidos comenzaron a desarrollar productos oligosacáridos y aplicarlos en la producción industrial. En China, la investigación sobre la producción de oligosacáridos comenzó en la década de 1990, y ahora dos empresas, Guangdong Jiangmen Quantum Hi-Tech Biological Engineering Co., Ltd. y Guangdong Yunfu Xinjinshan biotecnologíaCo., Ltd., se dedican a la producción comercial de oligosacáridos [1-4].

En la actualidad, las principales compañías nacionales y extranjeras que producen oligosacárido son: Guangdong Jiangmen Quantum Hi-Tech Biological Engineering Co., Ltd., Guangdong Yunfu Xinjinshan Biotechnology Co., Ltd., Yakult Honsha Co., Ltd. (Japón), NissenSugar Manufacturing Co., Ltd. (Japón), y Borculo Domo Ingredients Pty Ltd (países bajos). El American Kerry Group PLC también produce oligosacáridos en polvo.

2 estructura química y propiedades físicas y químicas de los galacto-oligosacáridos

2. 1 estructura química

Los galactooligosacáridos (GOS) se producen a partir de la lactosaPor la acción de − -galactosidasa, que convierte la lactosa en oligosacáridos. La estructura molecular de GOS generalmente consiste en 1-7 unidades de galactosa vinculadas a galactosa o moléculas de glucosa, es decir, Gal-(Gal)n-Glc/Gal(n es 0 6) [5]. La fórmula estructural se muestra en las figuras 1 y 2 a continuación.

− -galactosidasa es una hidrolasa que hidroliza la lactosa en concentraciones bajas, y cuando la concentración de lactosa aumenta, se produce una reacción de transferencia de glicano para formar oligosacáridos [6-7]. Los galacto-oligosacáridos se componen principalmente de 6'- - - residuos de galactosilo contenidos en la leche materna, con 26 monosacáridos. Los residuos de galactosa están Unidos por enlaces − (1 − 4), siendo los enlaces − (1 − 4) el tipo principal. Los enlaces entre la galactosa y la glucosa son principalmente enlaces − (1 − 4) [8].

Los oligosacáridos producidos comercialmente son generalmente una mezcla de glucosa, galactosa, lactosa, disacáridos de galactosa, trisacáridos de galactosa, tetrasacáridos de galactosa y pentasacáridos de galactosa. Los principales factores que afectan la estructura y la proporción de oligosacáridos formados dependen de la fuente de la − -galactosidasa utilizada en la producción y el proceso de producción [9-12]. Hay algunas diferencias en las razones estructurales de los productos oligosacáride galactosa producidos por diferentes empresas, como se muestra en la tabla 1.

Aunque la − -galactosidasa utilizada y el proceso de producción varían, los enlaces glicosídicos en los oligosacáridos disponibles comercialmente están vinculados principalmente a través de enlaces galactosídicos − -D-(1 − 6) o − -D-(1 − 4). En los componentes, los enlaces galactosídicos − -D-(1 − 3) también son relativamente comunes, mientras que los enlaces galactosídicos − -D-(1 − 2) son raros. También se han encontrado componentes senglucosa pero solo ligados ala galactosa, es decir, − -D-Gal-(1 − 6)-D-Gal. Las estructuras de enlaces glicosídicos de diferentes grados oligosacárique se han medido se enumeran en la tabla 2 [5].

A medida que avanza la investigación, se están descubriendo más estructuras oligosacáridos. Shuichi et al. descubrieron cinco nuevas estructuras oligosacáridos al estudiar la síntesis de bacicirculans− -galactosidasa utilizando lactosa como materia prima, y todos ellos pueden ser utilizados preferentemente por Bifidobacterium [13].

En 2009, Guangdong Jiangmen Quantum Hi-Tech Biological Engineering Co., Ltd. confia a la universidad francesa de Lille de ciencia y tecnología para llevar a cabo pruebas estructurales en las materias primas oligosacáridos que produce, y descubrió dos estructuras de oligosacáridos que no se encuentran en la tabla 2, a saber: − -Gal-(1 − 4)- − -Gal-(1 − 4)-Glu y − -Gal-(1 − 2)- − -Gal-(1 − 2) (1 − 2) - − - Gal - (1 − 4) - Glu.

2. 2 propiedades físicas y químicas

El oligosacárido galactosa comercialmente disponible es translúcido, amarilla incoloro; Tiene baja visco, similar a la del jarabe de alta fructosa; Es entre un 20% y un 40% más dulce que la sacarosa, menos de la mitad de dulce y tiene un sabor refrescante; Es altamente soluble en agua y tiene fuertes propiedades de retención de humedad; Su actividad acuosa es similar a la de la sacarosa; No se une a minerales; Es estable tanaa ácidos como al calor, y a pH 7, no se descompone después de 10 minutos a 160 ℃ durante 10 min sin descomponer; A pH 2, permanece estable a 100 ℃ durante 10 min. Bajo condiciones ácidas a pH 2 y un rango de temperatura de 5 37 ℃, la estabilidad ácida de los galacto-oligosacáridos es mayor que la de los fructo-oligosacáridos, por lo que pueden ser Utilizado en alimentos ácidos [14-15].

3 funciones fisiológicas de galacto-oligosacáridos

3.1 hidratos de carbono de bajo contenido energético

En comparación con la lactosa y la sacarosa, los oligosacáridos contienen enlaces galactósidos − (1 − 6), − (1 − 4) y − (1 − 3), y no son hidrolizados por − -galactosidasa en fluidos digestivos humanos. Los resultados de la prueba de ácido estomacal, la prueba de descomposición de líquido del intestino delgado y la prueba de excreción marcada con 14c muestran que los galacto-oligosacáridos no son digeridos o absorbidos por el cuerpo's del sistema digestivo, y puede alcanzar el intestino grueso directamente para ser utilizado por las bacterias intestinales. Algunos investigadores también utilizaron el extracto de la mucosa intestinal pequeña de ratas macho SD para realizar una prueba de hidrólisis in vitro de galacto-oligosacáridos y encontraron que las enzimas en el duoden, yeyuno e íleon no podían hidrolizar galacto-oligosacáridos. Por lo tanto, los oligosacáridos son carbohidratos de baja energía que pueden usarse como edulcorantes y rellenen alimentos para diabéticos [16-18].

3.2 promueve la proliferación de bifidobacterias

Oligosacáridos basados en galactosa (GOS) los componentes de oligosacáridos de transferencia de galactosa (TOS) pueden ser fácilmente utilizados por bifidobacterias en el intestino humano. Sin embargo, las bacterias dañinas como Escherichia coli, Proteus mirabilis, Clostridium perfringens, Enterococcus faecalis, Streptococcus mutans, algunas especies de Streptococcus y Staphylococcus aureus apenas pueden utilizar TOS. Tiene un efecto beneficioso sobre el cuerpo humano al estimular la proliferación de bacterias beneficiosas en los intestinos [19].

Gibson G Rdefine a los prebióticos como sustancias que solo pueden ser utilizadas por bacterias beneficiosas en el intestino y no por bacterias dañinas [20-21]. Experimentos con animales y ensayos en humanos han demostrado que una ingesta diaria de 2-10 g de oligosacáridos puede aumentar significativamente el número de bifidobacterias en las heces, reducir el número de bacterioides, y establecer una flora intestinal dominada por bifidobacterias [5,22].

3. 3 mejora la absorción de minerales y previene la osteoporosis

Los galacto-oligosacáridos promueven la absorción de calcio y previenen la osteoporosis al ser fermentpor bifidobacterias en el intestino grueso para producir ácidos orgánicos [23]. Los ensayos clínicos han encontrado que las mujeres posmenopáusicas están en alto riesgo de osteoporosis y enfermedad cardíaca coronaria. Chonan et al. [24] compararon ratas hembras Wistar sometidas a ovariecy alimentadas con galacto-oligosacáricon ratas control. Se encontró que el grupo experimental tenía una mejor absorción de calcio, con un peso significativamente mayor de ceniza en el hueso y contenido de calcio en el hueso del embrión que el grupo control. Esto indica que la ingesta de oligosacáridos puede promover eficazmente la absorción de calcio en el intestino, lo que es bueno para la deposición mineral ósea, y por lo tanto tiene un buen efecto en algunos pacientes con osteoporosis. Al mismo tiempo, la absorción de magnesio también se mejora por la ingesta de oligosacárido [25-26].

3. 4 mejora el metabolismo lipídico

Pruebas en humanos y animales han encontrado que los oligosacáridos pueden mejorar el metabolismo lipídico, reducir la concentración de colesterol sérico total, y aumentar la proporción de lipoproteínas de alta densidad en el suero. Cuando los sujetos consumieron 6-12 g de oligosacáridos por día durante 2 semanas a 3 meses, sus niveles totales de colesterol y triglicse redujeron significativamente en promedio, y sus niveles de colesterol HDL aumentaron. Después de suspender la ingesta, la mejoría en los lípidos séricos desapareció gradualmente y volvió al estado previo a la ingesta [27-28]. Dado que se cree que la reducción de los niveles de colesterol sérico es el resultado de cambios en el equilibrio de la microflora intestinal, se puede suponer que los galacto-oligosacáridos promueven el crecimiento y la proliferación de bifidobacterias, que A su vez controlan la síntesis de colesterol al afectar la actividad de la -hidroxi--metilglutaril-coenzima A reductasa, reduciendo así los niveles de colesterol sérico [29].

3. 5 prevención y tratamiento del estreñimiento

Cuando se ingioligosacáridos, las bifidobacterias en el intestino crecen y se multiplic, fermentando y descomponiendo oligosacáridos en grandes cantidades de ácidos grasos de cadena corta (ácido acético, ácido propiónico, ácido butírico, etc.) y produciendo gas. Esto disminuye el pH en los intestinos, inhiel crecimiento y el metabolismo de bacterias dañinas, estimula el movimiento intestinal, aumenta el contenido de humedad de las heces y mantiene una cierta presión osmótica, evitando así el estreñimiento [26,30]. Ulla Teuri et al. realizaron un ensayo en 14 mujeres que sufren de estreñimiento, con una edad promedio de 79,6 años. El ensayo demostró que los ancianos con evacuaciones intestpobres que consumieron 9g de oligosacáridos al día y después de dos semanas, el estreñimiento mejoró [31].

3. 6 baja inducde caries

La Caries es causada por la erosión de los microorganismos orales. Dado que los oligosacáridos no son sustrpara los estreptococos orales, no causan caries y pueden tener un efecto anti-caries [32].

3. 7 generar nutrientes y mejorar el estado nutricional

Galacto-oligosacáridos promover el crecimiento de bifidobacterias en el intestino, que son beneficiosos para la producción de vitaminas B. Las bifidobacterias pueden sintetizar VB1, VB2, VB6, VB12, niacina y ácido fólico en el intestino grueso humano, proporcionando nutrientes directamente al huésped [33]. Algunas bacterias en los intestinos de los adultos tienen un efecto destructivo sobre las vitaminas B. Por ejemplo, las bacterias tiamin-liasa pueden descomponer la VB1 y causar deficiencias. Los galacto-oligosacáridos pueden promover la proliferación de bifidobacterias, inhibir el crecimiento de esta bacteria y proporcionar al cuerpo VB1 [34-35].

Los experimentos con animales han demostrado que las bifidobacterias también pueden mejorar el cuerpo's digestión y absorción de lactosa. La galactosa obtenida de las bifidobacterias que fermentan la lactosa es el principal componente de los gangliósidos en el sistema nervioso, y está estrechamente relacionado con el rápido desarrollo y crecimiento del tejido cerebral en los recién nacidos [36]. También puede promover la absorción de proteínas, aumentar el cuerpo 's acumulación de nitrógeno y proteínas, y reducir la concentración de amoníaco en la sangre [37].

3. 8 mejora la inmunidad, anti-tumor y anti-envejecimiento funciones

Experimentos con animales han confirmado que las bifidobacterias proliferan en el intestino, que por un lado activa la superóxido dismutasa (SOD) en el suero sanguíneo para eliminar los radicales libres oxidados en el cuerpo [38]; Por otro lado, aumenta el nivel de anticuerpos en el cuerpo, activa la actividad fagocíde los macrófagos, y mejora el cuerpo 's capacidad para combatir infecciones [39-41]. La proliferación de bifidobacterias en el intestino desempeña una función importante en la prevención, inhibiy destrucción de las células tumorales y el retraso del envejecimiento del cuerpo [42-43]. Por lo tanto, la ingestión de oligosacáridos puede ayudar a mejorar el cuerpo#39;s inmunidad y mejorar su anti-tumor y anti-envejecimiento funciones.

4 desarrollo y aplicación de oligosacáridos en la industria alimentaria

En 1990,Se aplicaron oligosacáridos a algunos alimentosY productos de bebidas en Japón, y los productos finales comercializados aparecieron. Actualmente, los oligosacárison ampliamente utilizados en Japón como edulcorantes, sustitutos del azúcar, ingredientes alimentarios e ingredientes funcionales de los alimentos, y se añaden a diversos alimentos como productos lácteos, dulces, bebidas, pan, mermelada, postres y alimentos saludables. En los últimos años, Europa, China y Japón han llevado a cabo una gran cantidad de investigaciones sobre la producción y funciones de los oligosacáridos. Como un nuevo factor funcional prebiótico y un ingrediente alimentario ideal, los oligosacáridos se han convertido en un punto de investigación en la ciencia de los alimentos y se utilizan ampliamente como un prebiótico en las fórmulas infantiles, productos lácteos, productos horneados, dulces, alimentos para los ancianos y alimentos funcionales.

El Ministerio de salud de China ha aprobado los GOS como un nuevo recurso alimentario. También se le permite ser añadido a los alimentos infantiles, productos lácteos, bebidas, productos horneados y dulces (Ministerio de salud de las personas 's República de China anuncio n º 20 de 2008, Ministerio de salud del pueblo#39;s República de China anuncio No. 12 de 2007) [45].

A continuación se describe la aplicación de galacto-oligosacáridos en productos lácteos y alimentos saludables.

4. 1 aplicación de galacto-oligosacáridos en productos lácteos

Los consumidores en países y regiones como Japón, Europa y los Estados Unidos tienen un alto nivel de conocimiento de los oligosacárifuncionales. El desarrollo y la aplicación de nuevos tipos de oligosacáridos funcionales como los prebióticos se está desarrollando rápidamente en estas regiones, y se utilizan principalmente en alimentos de fórmula y productos para la salud. En China, los galacto-oligosacáridos (GOS) se utilizan principalmente en la leche de fórmula en polvo, bebidas lácteas y leche fermentada. Para la leche de fórmula en polvo, especialmente la leche de fórmula infantil de alta gama y la leche en polvo para los ancianos, los galacto-oligosacáridos son un buen ingrediente prebiótico [46].

Uno de los problemas más comunes con los bebés alimentados artificialmente son las heces secas o incluso el estreñimiento. Estudios han demostrado que la leche de fórmula en polvo que contiene oligosacáridos funcionales puede prevenir mejor este problema [47-48]. Los prebióticos mejoran la digestión, promueven la absorción de nutrientes y producen vitaminas B, entre otros efectos. Hacen que los productos lácteos sean más nutricionalmente equilibry más fáciles de absorber. El propósito de la adición de galacto-oligosacáridos no es sólo para imitar la composición nutricional de la leche materna, sino también para promover la salud. La cantidad específica de adición se determina de acuerdo con los resultados de las investigaciones pertinentes, los reglamentos técnicos y la eficacia unitaria de los galacto-oligosacáridos. En general, la cantidad de adición es de 0,5% a 6,0% [5,26,45,49].

Según las estadísticas de AC Nielsen, los productos lácteos fermentson uno de los seis productos alimenticios de más rápido crecimiento en el mundo (tasa de crecimiento anual del 18%). En el mercado nacional, los productos lácteos fermentson también uno de los nuevos productos de más rápido movimiento en la industria láctea. Con el aumento de la conciencia de la salud, la funcionalización del yogur y la segmentde los grupos de consumidores se convertirá en una tendencia de desarrollo. Ya están en el mercado yogur y bebidas con sabor a leche con factores prebióticos añadicomo galacto-oligosacáridos, como Mengniu's salud leche ácida. Adecuado para personas con estreñimiento, el consumo a largo plazo puede ayudar a la digestión y eliminar toxinas del cuerpo, regular lentamente los intestinos, y aliviar y tratar Estreñimiento [50-53].

4.2 aplicación de oligosacáridos en alimentos saludables

Debido a su dulzura pura y refresc, excelente actividad fisiológica y propiedades promotoras de la salud, así como su buena retención de humedad y facilidad de procesamiento, los galacto-oligosacáridos son ampliamente utilizados en alimentos saludables. Maria Saarela [54], Costas G. Biliaderis [55], Pan Daodong [56], Zhong Yaoguang [57] y otros han utilizado galacto-oligosacáridos como ingredientes funcionales de alimentos en sus propios trabajos, creyendo que tienen buenas propiedades prebióticas y promotoras de la salud y pueden ser utilizados en una variedad de alimentos saludables. Actualmente, ya hay productos en el mercado con oligosacáridos como ingrediente activo que puede promover la proliferación de bifidobacterias, prevenir la diarrea y prevenir el estreñimiento.

5 conclusión

En resumen, como people's los niveles de vida siguen mejorando, la incidencia de diversas "enfermedades civilizadas" relacionadas con la dieta también está aumentando. La salud se ha convertido en el objetivo número uno de la humanidad en el siglo XXI. Además, a medida que las personas envejec, sus estilos de vida se vuelven más estres, aumentan las presiones de trabajo, y sus dietas se vuelven menos equilibradas, y por varias otras razones como tomar antibióticos y los cambios ambientales, las bacterias beneficiosas en el cuerpo disminuyen gradualmente, mientras que las bacterias dañinas se multiplic, lo que conduce a trastornos digestivos como hinchazón, dolor abdominal, eructos, y pérdida de apetito. Cada vez se reconoce más el impacto de la dieta en la salud humana, así como la investigación y el desarrollo de alimentos funcionales que contienen oligosacáridos. Al mismo tiempo, consumir alimentos que contienen oligosacáripuede aliviar los síntomas digestivos y reducir la incidencia de "enfermedades civilizadas".

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