¿Cuáles son los usos del polvo de Galacto oligosacáridos?

Galactooligosaccharides (GOS) are functional oligosaccharides with natural properties. They are a type of heterooligosaccharide formed when β-galactosidase acts on lactose to link 1–4galactose units to the galactose group of the lactose molecule. GOS has the effect of promoting the proliferation of beneficial bacteria in the human intestine, inhibiting the growth of intestinal putrefactive bacteria, improving lipid metabolism, reducing the concentration of total serum cholesterol, and promoting the absorption of mineral elements. It also has the characteristics of low calories and good solubility. In today's la sociedad, las propiedades funcionales y la investigación de la producción de galacto-oligosacáridos se han convertido en un foco global de atención. Este documento revisa el progreso de la investigación de la tecnología de producción de galacto-oligosacárido, los efectos fisiológicos y el estado de aplicación, y más allá mira a sus perspectivas de aplicación.

1 progreso de la investigación en tecnología de producción

Las tecnologías clave para la producción de fermentación de galacto-oligosacáridos son la selección y selección de cepas de fermentación excelentes, fermentación eficiente y técnicas de separación y purificación.

1. 1 selección de cepas

elproduction of oligosaccharides by microbial fermentationLas condiciones de cepa, medio y cultivo pueden afectar en gran medida el rendimiento y la calidad de los GOS. Por lo tanto, la selección de cepas de producción es la tarea y la tecnología más crítica en la industria de fermentación y es generalmente valorada. La actividad hidrolítica yla actividad de la transglicosilasa de − -galactosidasa de diferentes fuentes microbivarían mucho. En los últimos años, ha habido informes sobre la síntesis de GOS por − -galactosidasa de diferentes fuentes microbianas.

En 2003, Cho [1] et al. puriβ -galactosidasa de Bullera singularisKCTC7534 y utiliza la lactosa como un sustrpara la transglicosilación, produciendo hasta un 50% de oligosacáridos. Wang Hongmei y Xiao Min [2] obtuvieron una bacteria productora de − -galactosidasa con actividad de transglicosilación en 2006 a través de experimentos de selección de actividad hidrolítica y actividad de transglicosilación de 97 cepas de bacterias conservadas en su laboratorio. Fue identificado como Bacillus megaterium 2-37-4-1. El contenido de diversos componentes se analizó mediante cromatolíquida de alta presión y se encontró que era 25,68% de oligosacáridos, 33,02% de disacáridos (incluyendo lactosa y disacáridos de transferencia), 26,37% de glucosa y 14,92% de galactosa.

1.2 fermentación eficiente

Las condiciones de fermentación y la composición del medio de cultivo pueden afectar significativamente a la concentración, la tasa de conversión y la intensidad de producción de los productos de fermentación, y su coste afecta directamente a los beneficios económicos de todo el proceso de fermentación. Por lo tanto, los investigadores también han estudiado la producción de fermentación eficiente de galacto-oligosacáridos.

Li Derong de la universidad de Guangxi [3] utilizó Alternaria como cepa de partida para estudiar las condiciones de fermentación para producir − -galactosidasa, y llevó a cabo experimentos de optimización sobre la composición del medio de fermentación. Después de muchos experimentos repetidos, se determinó que la fórmula del medio era: 2% de lactosa,Harina de soja al 3%,0,2% de nitrato de sodio, 0,15% K2HPO4, MgSO4 0,05%, KCl 0,1%, FeSO4 0,015%, pH 5.0. Las condiciones óptimas de producción de enzimas son: temperatura de fermentación 30°C, velocidad del agit180 r/min, y tiempo de cultivo 60 h. Bajo estas condiciones optimizadas, la actividad enzimde la enzima producida por esta bacteria puede alcanzar 8.76 U/mL, que es 1.96 veces la actividad enzimante antes de la optimización. Después de esta − -galactosidasa fue inmovilizcovalusando quitosano como el portador y glutaraldehído como el agente de enlace cruzado, la actividad enzimy el rendimiento de la enzima inmovilizpreparada se mejoren gran medida, y la tasa de hidrólide lacfinal podría alcanzar el 70%, y el rendimiento de oligosacárido galactosa podría alcanzar el 31%.

1. 3 tecnología de separación y purificación

At present, the yield of enzymatic synthesis of galacto-oligosaccharides is 24% to 57%, and the purity of the product is not high. In order to further increase the GOS content in the product and enable it to better exert its unique physiological functions, it is necessary to use separation and purification technology to further refine the galacto-oligosaccharide product. At present, the main methods for separating and purifying GOS include membrane separation, gel column separation, and microbial fermentation.

Mao Genian [4] y otros utilizaron un método de resina de intercambio iónico para separar y purioligosacáridos de un jarabe que contiene galacto-oligosacáridos, galactosa, lactosa y glucosa. Las condiciones de separación y purificación se optimizaron utilizando un método de diseño uniforme, y los oligosacáridos se midieron utilizando cromatode capa fina. Los resultados muestran que el uso de resina de intercambio catiónico fuertemente ácida a una temperatura de 60 ° C, un volumen de inyección de 10 mL, una velocidad de flujo eluente de 3 mL/min, y una altura de resina de 600 mm puede eliminar efectivamente la glucosa, la lactosa y la galactosa del jarabe, aumentando así el contenido de GOS en el producto. Dentro del rango óptimo de recepción, la tasa de recuperación total de cada componente de azúcar en el jarabe puede alcanzar el 96.3%, y el contenido de GOS en el producto final puede alcanzar el 63.8% del contenido total de azúcar. La universidad de tecnología química de Beijing [5] usó una columna de dextrangel Sephadex G-25 para separar y puriuna mezcla de galacto-oligosacáridos. Los experimentos han demostrado que esta columna de gel se puede utilizar para obtener una mezcla de GOS con una pureza de 85,03% y sólo una pequeña cantidad de lactosa. Si se utiliza una segunda columna, el efecto de separación es aún más pronunciado, y la pureza de GOS puede alcanzar el 89,39%.

2 funciones fisiológicas de los oligosacáridos

2. 1 promueve la reparación de la mucosa intestinal

Algunos estudios lo han demostradooligosaccharides, as a prebiotic, can inhibit intestinal mucosal damage and promote intestinal mucosal repair. Duan Yun [6] established a model of 48 rats with acute high-altitude hypoxia in a highland area of 3,848 meters. 24 rats were randomly selected as the high-altitude hypoxia control group, and the other 24 rats were added with prebiotics (olig galactose). The rats were then divided into 6 groups of 8 rats each at the time points of 2d, 4d and 6d. Occludin protein expression was detected using immunohistochemistry, and the expression levels of tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) and interleukin-10 (IL-10) in ileal tissues were determined using ELISA.

El estudio mostró que en comparación con el grupo hipóxico en cada momento, la cantidad de proteína ocludina en el grupo prebiótico fue significativamente mayor (P < 0,01), el nivel de expresión de TNF-α fue menor y el nivel de expresión de IL-10 fue mayor (P < 0,05). Los resultados mostraron que los oligosacáridos pueden aumentar significativamente la expresión de ocludina, una proteína de Unión estrecha en la mucosa intestinal de ratas expuestas a condiciones hipóxicas agudas, inhibiendo así el daño a la barrera mucosa intestinal causado por condiciones hipóxicas y la reparación de la mucosa intestinal. En la mucosa intestinal de las ratas, inhibiendo así la destrucción de la barrera de la mucosa intestinal causada por la hipoxia de altitud y reparando la mucosa intestinal.

2. 2 mejorar la inmunidad humana

Como un prebió, los galacto-oligosacáridos no tienen ningún efecto sobre el sistema inmune en sí, pero pueden afectar el sistema inmune al influir en la flora en el intestino grueso. Christine Hughes [7] demostró que los galacto-oligosacáridos como suplemento alimenticio puede reducir los síntomas de la disfunción inmune en los estudiantes causados por el estrés excesivo examen. Los sujetos del estudio fueron estudiantes universitarios que estaban a punto de rendir sus exámenes de graduación. Se selecciona 427 sujetos de prueba, y se les dio 2,5 a 5 g de GOS todos los días durante 8 semanas. Se registró la frecuencia de los síntomas de resfriado y gripe causados por el estudio excesivo y la presión del examen. Los resultados mostraron que la suplementación adecuada con oligosacáridos puede reducir significativamente la incidencia de influenza en sujetos de prueba, mejorando así la inmunidad humana.

2. 3 inhila la osteoporosis y reduce el colesterol

Osamu [8] encontró que la alimentación de una cierta cantidad de galacto-oligosacáridos a ratas ovariectomipuede promover la absorción de iones de calcio e inhibide la osteoporosis. Estudios han demostrado que después de la alimentación de ratas ovariectomicon alimentos que contienen oligosacáridurante 8-10 y 18-20 días, el nivel de absorción de iones de calcio fue significativamente mayor que el de las ratas sin adición de GOS. El peso de ceniza ósea del fémur y tibia de ratas ovariectomizadas alimentadas con GOS y el contenido de calcio de la tibia fueron significativamente mayores que los del grupo control.

Los galacto-oligosacáridos pueden ser fermentados por bacterias en el intestino y pueden producir ácidos grasos de cadena corta usando carbohidratos no digerien los alimentos. Esto tiene un efecto reducde colesterol al inhibir la síntesis de colesterol en el hígado y causando que el colesterol en la sangre sea redistribuido al hígado. Aunque la eliminación de los ovarios de los ratones de prueba aumentará el contenido de colesterol en el suero, se ha comprobado que la adición de GOS puede reducir significativamente el contenido de colesterol en ratas ovariectomizadas.

2. 4 promover el crecimiento y el desarrollo en los bebés

La leche materna es rica envarious oligosaccharides, and breast milk oligosaccharides are important prebiotics. They are also the main factor influencing breastfed infants in obtaining a intestinal flora dominated by bifidobacteria and enhancing immune function.

Luo Yadong [9] added 2.4 g/L oligosaccharides to infant formula and compared it with breast milk as a control group. It was found that after infants consumed formula with added GOS, the acetic acid content in the stool was significantly increased, the stool consistency was improved, the frequency and volume of stools increased, and there were no significant intestinal adverse reactions (crying, spilling milk, vomiting) in the infants. It was also found that the incidence of protein allergies in infants occurrence, improve infant nutrition and immune function. Wang Fang [10] added a certain amount of oligosaccharides and fructo-oligosaccharides to formula milk, and statistically analyzed data such as infant growth and development. The results showed that formula milk with added oligosaccharides had a strong driving force for weight and length gain. The addition of oligosaccharides such as galacto-oligosaccharides and fructo-oligosaccharides to infant formula for artificial feeding is the best choice for infants who cannot obtain breast milk after birth. The addition of oligosaccharides further improves the physiological tolerance of infants and young children to formula milk, facilitates the intestinal absorption of nutrients and calcium, and promotes growth and development.

3 aplicación de oligosacáridos

Los oligosacáridos se han considerado durante mucho tiempo un complemento alimenticio ideal para grupos especiales como los bebés, las mujeres y los ancianos. Ahora se utilizan ampliamente en fórmulas infantiles, productos lácteos, bebidas, nutrición clínica, productos horneados y alimentos para mascotas.

3. 1 fórmula infantil

El propósito principal de la adición de prebióticos a las fórmulas infantiles es la proliferación efectiva de bifidobacterias, de modo que los bebés no amamantados puedan obtener un ambiente de flora intestinal consistente con los lactantes amamantados. Según informes de múltiples instituciones de investigación,Agregar GOS a las fórmulas infantilesPuede promover eficazmente la salud intestinal infantil y mejorar su inmunidad, y mejorar aún más la tolerancia fisiológica de los bebés a la leche artificial.

3. 2 productos lácteos

GOS can be widely used in the production of dairy products such as yogurt and cheese because of its good solubility. GOS can also be used in the production of products such as fruit juice yogurt because of its good acid stability. Adding GOS to fruit juice yogurt can make the yogurt smoother and creamier, with a richer milk flavor. Moreover, GOS is not destroyed by the probiotics in yogurt, and its functionality and efficacy are not damaged or affected.

3. 3 bebidas

Debido a su estabilidad ácida y buena solubilidad,GOS is now mostly used as a food additive in beverages such as fruit drinks, breakfast drinks, and refreshing drinks. GOS is stable and will not break down at low pH or high temperatures. It can therefore be added to beverages of various natures in a variety of dosages and by various methods, such as being added to concentrated fruit juice and high-concentration syrups. GOS has a sweet, light taste, and adding it to beverages will not affect the taste or appearance in any way.

3. 4 nutrición clínica

La nutrición clínica se refiere a los alimentos y bebidas saludables que se proporcionan a ciertos pacientes con un cuerpo debilitado debido a una enfermedad con el fin de tratar o aliviar enfermedades y mejorar el efecto clínico del tratamiento. El GOS es un nutriente muy importante que debe añadirse a los productos de nutrición clínica. Puede promover la proliferación de bifidobacterias y tiene el efecto de aliviar el estreñimiento y promover la absorción de elementos minerales. También puede proporcionar a los pacientes con necesidades nutricionales especiales, prevenir la desnutrición y promover su mejora física.

3. 5 productos de panadería

GOS es una fibra dietbaja en calorías con buenas propiedades de retención de agua que se puede utilizar para hacer pan y otros productos horneados. Comer productos horneados con GOS añadido puede promover el crecimiento de bifidobacterias, mejorar el estreñimiento, estimular el sistema inmunológico y promover la absorción de minerales.

3. Alimentos para 6 animales

La salud de un animal#39; el tracto intestinal afecta directamente a su inmunidad, y la salud intestinal se ve afectada por la flora intestinal. Los GOS pueden promover la proliferación de bacterias beneficiosas y ayudar a los animales a desarrollar un ambiente intestinal saludable, mejorando así su inmunidad. Los estudios han demostrado que el GOS, como un prebiótico, puede aumentar el número de bacterias del ácido lácy bifidobacterias en el cuerpo e inhibir el crecimiento de bacterias patógenas. También puede mejorar significativamente el crecimiento del cabello de las mascotas y promover su crecimiento saludable.

4    Las perspectivas

The human intestine is a complex ecosystem consisting of more than 500 microbial species. Due to the various environmental and lifestyle pressures in modern society, restoring and maintaining intestinal health and boosting the immune system have become major concerns. Adding functional food additives to food has been proven to be a good way to maintain intestinal microecological balance. In today' sociedad s, el GOS se ha utilizado como un aditivo alimentario funcional en muchos campos, tales como alimentos para bebés y niños pequeños, dulces, bebidas y alimentos de nutrición clínica. Los oligosacáridos con funciones específicas también se están desarrollando rápidamente como un nuevo tipo de fibra dieten la industria nutracéu. Con el fin de mejorar la competitividad internacional y cuota de mercado de China&#Productos oligosacáridos 39;s, la tecnología de producción de GOS de alta calidad y bajo coste es una cuestión importante que debemos resolver urgentemente. El uso de la biotecnología moderna para reemplazar los procesos de producción tradicionales y mejorar la producción de GOS se ha convertido en la clave para una mayor investigación y desarrollo.

Referencias:

[1] Y J C,H J S,Bucke C. purificación Y propiedades bioquímicas de un galac-oligosacárido que produce beta -galactosidasa de Bullera singularis  [J]. biotecnol  Lett,2003,25  (24) : 2107-2111.

[2] Wang Hongmei, Xiao Min, Li jengyi. Screening e identificación de bacterias productoras de − -galactosidasa y producción enzimde oligosacárido [J]. Diario de la universidad de Shandong, 2006, 40 (1).

[3] Li Derong. Investigación sobre la preparación enzimde oligosacáridos [D]. Universidad de Guangxi, 2010.

[4] Mao Gennian, Li Yanjun, Wu Xiaojie, et al. Aislamiento y purificación de oligosacáridos [J]. Aditivos alimentarios, 2005 (6): 150-151.

[5] Feng Yongmei, Chang Xiulian, Wang Wenhua, et al. Separación de oligosacáridos por cromatode filtración en gel con dextran[J]. Journal of Beijing University of Chemical Technology, 2009, 36 (1): 73-76.

[6] Duan Yun, Zhang Fangxin, Shan Deng, et al. Investigación sobre el efecto de la adición de prebióticos en ocluoclu, una proteína de Unión estrecha en la barrera mucosa intestinal de ratas con meseta aguda [J]. Chinese Journal of Microecology, 2011, 23 (5).

[7] Hughes C, DavoodiSemiromi Y, Colee J C, et al. La suplementación con Galactooligo- sacárido reduce la disfunción gastrointestinal inducida por el estrés y los días de resfriado o gripe: un ensayo aleatoridoble ciego controlado en estudiantes universitarios sanos [J]. American Society for Nutrition, 2011, 93 (6): 1305-1311.

[8] CHONAN O,MATSUMOTO K,WATANUKI M. efecto de los Ga- lactologosacáridos sobre la absorción de calcio y la prevención ósea Pérdida en ratas ovariectomizadas [J]. Biosci. Biotecnología. Biochem. , 1995,59  (2) : 236-239.

[9] Lu Yadong. Estudio sobre la mejora de la microecología intestinal infantil y la fermentación mediante la adición de galacto-oligosacáridos ala leche de fórmula [J]. Modern Medicine, 2007, 35 (6).

[10] Wang Fang, Huang Zhe, Zhang Lei. Crecimiento y desarrollo de lactantes alimentados con leche artificial con oligosacári[J]. Practical Medical Technology Journal, 2004, 11 (9): 1891-1892.