¿Cuál es Beta Glucan del grano?

Los cereales selununparte importante de la dieta orientAl.En comparación cellos granos refin, los granos enteros retienen más salvado y germen y selricos en nutrientes, especialmente fibra dietética, micronutrientes y fitoquímicos como los polifenoles. Hay mucha evidencia que sugiere que el consumo de granos integrales puede mejorar enormemente una dieta balancey reducir el riesgo de enfermedades crónicascomo diabetes tipo 2, enfermedades cardiovasculares y cáncer colorrectal [1]. Por lo tanto, fomentar la sustitución de granos refinados por granos integrales es una forma importante de mejorar la nutrición de la población#39;sdieta. La fibra dietes un componente funcional importante de los alimentos integrales. Las encuestas han demostrado que la fibra dietética procedente de cereales tiene un mayor efecto en la salud humana que la fibra dietprocedente de otras fuentes, lo que está relacionado con las diferencias en la estructura [2]. El glucan es un componente importante de la fibra dietde los cereales. Se encuentra en las paredes celulares del endospermo y es un polisacárido [3]. Se encuentra en mayor cantidad en cebada (2,5%-11,3%) y avena (2,2%-7,8%), y también en menor cantidad en centeno (1,2%-2,0%) y trigo (0,4%-1,4%) [4].

En los últimos años, con elpublic's preocupación creciente por la nutrición y la salud, el consumo de alimentos integrales ha seguido aumentando. En particular, sobre la base de las afirmaciones de salud de la FDA de los EE.UU. y la UEsobre la eficacia del β -glucano, el consumo de alimentos ricos en β -glucano, como la avena y la cebada, también ha aumentado de año en año. La profundidad y amplitud de la investigación relacionada con el → -glucano de los cereales en el país y en el extranjero se ha ampliado considerablemente, y la investigación se ha diversificado a partir de los métodos de extracción, aislamiento y purificación del → -glucano; El impacto de las técnicas de procesamiento y manipulación de alimentos en la estructura y propiedades del − -glucano; La influencia de las técnicas de procesamiento y manipulación de alimentos en la estructura y propiedades del − -glucano; La interacción entre − -glucano y sustancias tales como proteínas y lípidos; La aplicación de − -glucan en diferentes tipos de alimentos; Yla investigación sobre los beneficios nutricionales y de salud de − -glucan. Por lo tanto, esta tesis ofrece una revisión de los recientes avances de la investigación en Cereales cereales− -glucano.

1 extracción, preparación y purificación de Cereales cereales→ -glucan

Se encuentra principalmente en la capa subaleurona y las paredes celulares del endospermo de los granos. Las propiedades y aplicaciones de graen− -glucanse basan principalmente en sus características de estructura molecular. Las condiciones de extracción no solo afectan la tasa de extracción de glucan, sino que también afectan su estructura molecular. Por lo tanto, en los últimos años, un gran número de literaturas han reportado métodos para la extracción, separación y purificación de grano − -glucano. En una revisión de la bibliografía [5-6] se encontró que los principales métodos actuales para extraer el − -glucano de los cereales se derivan de las investigaciones de Wood etAl.[7], y los pasos básicos se muestran en la figura 1. Posteriormente, sobre esta base, los investigadores han realizado estudios en profundidad sobre las diferentes materias primas de los cereales, las condiciones previas de extracción, los factores de rendimiento y pureza, etc. (ver cuadro 1).

En la actualidad, las principales materias primas utilizadas para extraer el glucano de cereal son la cebada, la cebada, la avena y el salvado de avena. La tasa de extracción de -glucan de cebada y cebada es relativamente alta, mientras que la tasa de extracción es relativamente baja cuando se utilizan avena y salvado de avena como materias primas, lo que está relacionado con la distribución de -glucan en cereales. Comparando diferentes métodos de extracción, se encontró que las tasas de extracción de glucan de diferentes métodos variaron de aproximadamente 50% a 87%, y los rendimientos variaron de aproximadamente 5% a 8,5%. El método enzimtuvo una tasa de extracción relativamente alta, mientras que el método de extracción asistida por microondas tuvo un rendimiento relativamente alto. Además, Ahmada Et al.[3] reportaron que el método de extracción enzimprodujo un producto − -glucano con mejor estabilidad y propiedades funcionales. Senembargo, la extracción es un proceso complejo que requiere atención no sólo al rendimiento, sino también a la funcionalidad y estabilidad del producto. Por lo tanto, la extracción de − -glucan de los cereales, especialmente su preparación industrial, requiere una consideración integral de los indicadores técnicos y de calidad del producto, tales como la estabilidad y el consumo de energía.

2 análisis en profundidad de las propiedades funcionales del cereal − -glucan y su aplicación en alimentos

En los últimos años, con la comprensión de los efectos sobre la salud del − -glucande cereales y la profundización de la investigación sobre sus propiedades moleculares, muchos investigadores han prestado más atención a la relación entre la estructura y las propiedades funcionales del − -glucany sus perspectivas de aplicación. Yang Chengjun etAl.[20]revisó la estructura y las propiedades físicas del OAT − -glucan, sus propiedades nutricionales y su aplicación en las industrias de la carne, panadería y bebidas; Izydorczyk [21]revisó la estructura molecular, las propiedades fisicoquímicas y la aplicación de la cebada − -glucano en los alimentos.

− -glucanin elLa comidaIndustry (en inglés)Incluye principalmente productos de panadería, lácteos, bebidas, productos cárnicos y snacks (ver cuadro 2). Por un lado, se añade − -glucan a diferentes alimentos para estudiar el efecto sobre las propiedades de los componentes del sistema alimentario y la calidad de los alimentos; Por otro lado, basado en la interacción entre − -glucan y diferentes moléculas en el sistema alimentario, las propiedades funcionales y la aplicación de − -glucan complex's propiedades funcionales y aplicaciones. Con este fin, esta tesis toma como ejemplo la aplicación de − -glucan en productos de panadería para delinear los efectos de la adición de − -glucan sobre las propiedades de la masa y la calidad de los alimentos. Al mismo tiempo, también proporciona una revisión de la investigación y aplicaciones de los complejos de − -glucan.

2.1 aplicación de -glucan en productos de panadería

La adición de -glucan a los productos de panadería puede, por un lado, aumentar el contenido de fibra dietsolubleen agua y, por otro, afectar a las propiedades reológicas, las características de hidraty la textura del producto de la masa. Los estudios han demostrado que la adición de la cantidad correcta de OAT − -glucan (OG) puede mejorar las propiedades reológicas de la masa. Adición de 0,5% a 5,0% OGa baja, media y alta harina de gluten y harina de pan al vapor, como la cantidad añadiaumenta, la tasa de absorción de agua, el tiempo de formación y el tiempo de estabilidad de la masa aumentan. Añadiendo 0,5% al 1,0% OG puede hacer que la extensibilidad de la harina baja en gluten sea similar a la de la harina de pan al vapor. El OG puede aumentar ligeramente la temperatura de gelatinización de la harina de gluten medio, pero también puede reducir la temperatura de gelatinización de la harina de pan al vapor y la viscofinal, el valor de atenuy el valor de recuperación de los cuatro tipos de harina [36]. Algunos estudios también han demostrado que la adición de -glucan tiene un efecto deterioren la masa. Al añadir cebada − -glucano (BG) − 0,5%, la resistencia de la masa de trigo a la extensión aumenta, y el tiempo de formación de la masa, el tiempo de estabilidad, el grado de debilitamiento (valor) y la extensibilidad se reducen significativamente. Cuando la cantidad de − -glucano añadido es − 1,5%, el volumen específico de pan de harina de trigo se reduce significativamente, la dureza se incrementa, y la elasse reduce [37].

El Beta-glucan también influye en la calidad del producto al influir en las características de hidratde la masa. Los estudios han demostrado que la adición de OG a los fideos y bollos al vapor puede inhibir la migración de la humedad y el envejecimiento del almidón, reducir la pérdida de agua y la pérdida de cocción [38-39]. Se añadió a la harina de trigo una fibra dietsoluble en agua que contenía 70% OG, y al optimizar el contenido de agua, se puede obtener pan con una textura similar al pan blanco y rico en fibra dietsoluble (SDF) [40]. El efecto del -glucano en las propiedades de hidratde la masa está relacionado con su estructura fina, como el tamaño molecular [41]. Skendi etal. [42] estudiaron los efectos de dos masas moleculares relativas diferentes (1.00×105 y 2.03×105) de BG en la reología, viscoelasy calidad del pan de dos masas de harina de trigo.

Los resultados mostraron que ambos BGs de peso molecular aumentaron la elas, la resistencia a la deformación y la fluidez. Entre ellos, el BG de bajo peso molecular añadido a la harina de trigo con bajo contenido de gluten puede obtener una calidad de harina similar a la de la harina de trigo con alto contenido de gluten. Rieder etal. [43] señalaron que el alto peso molecular → -glucan puede aumentar la viscode la fase acuosa de la masa y estabilizar los poros; Sin embargo, Gill etal. [44] señalaron que un alto peso molecular − -glucano tendrá un efecto más adverso sobre la masa, haciendo que la masa sea más resistente a la extensión y menos extensible. Esto se debe a que el glucan de alto peso molecular produce un gel altamente viscocuando entra en contacto con el agua, que se adhia a la superficie de las proteínas del gluten, compicon las proteínas del gluten por la humedad y afecta a la formación y estabilidad de la estructura de la red del gluten [45].

2.2 las propiedades físicas y químicas de los complejos de − -glucan y su aplicación en los alimentos

En los últimos años, la investigación sobre el glucan de cereal se ha ampliado para incluir el estudio y la aplicación de sus propiedades físicas y químicas en combinación con otras macromoléculas.

Complejos de polisacáride de glucan 2.2.1 β

El beta-glucano tiene un cierto grado de propiedades gelificantes, y combincon otros polisacáridos puede mejorar sus propiedades gelificantes. La interacción entre konjac glucomanano y beta-glucanpuede mejorar significativamente la fluidez, la retención de agua, la viscoelas, la cohesión y la estabilidad de almacenamiento del gel compuesto a través de la adsordel enlace de hidrógeno y la incorporación de las moléculas de beta-glucan, pero tiene un efecto significativo en la reducción de la dureza [43]. Por lo tanto, la adición de la cantidad correcta de glucomanano konjac puede aumentar el potencial de aplicación de − -glucan en alimentos untables. La adición de − -glucano al almidón de avena también puede formar una estructura de red uniforme y densa a través de enlaces de hidrógeno. − -glucan tiene un cierto efecto protector sobre la zona de cristdel almidón, y puede formar núcleos bajo condiciones de procesamiento de ultra-alta presión para inhibir el envejecimiento del almidón [44]. Cuando la cebada − -glucano se mezcla con almidón de trigo, también se une a la superficie de los gránulos de almidón a través de enlaces de hidrógeno, promoviendo la absorción de agua y la hinchazón, y la disposición ordenada de la amilosa, y aumentando la masa molecular relativa media de la amilosa [46].

El beta-glucano tiene un cierto grado de gelación, y combinándolo con polisacáridos puede mejorar su gelación, afectando aún más la calidad de procesamiento de los alimentos. Los estudios han demostrado que la interacción entre el glucomanano de konjac y el beta-glucan puede mejorar significativamente la fluidez, la retención de agua, la viscoelas, la cohesión y la estabilidad de almacenamiento del gel compuesto a través de la adsordel enlace de hidrógeno y la incorporación de moléculas de beta-glucan, pero tiene un efecto significativo en la reducción de la dureza.

El manano Konjac y el − -glucan se pueden combinar para aumentar el potencial de aplicación del − -glucan en alimentos untables [47]. Cuando se añade al almidón de avena, el − -glucan puede formar una estructura de red uniforme y densa a través de enlaces de hidrógeno. − -glucan tiene un cierto efecto protector en la zona de cristdel almidón, y puede formar núcleos bajo condiciones de procesamiento de ultra-alta presión para inhibir el envejecimiento del almidón [48]. Cebada − -glucan puede promover la inflamación y la gelatinización del almidón de trigo. El BBG se une a la superficie de los gránulos de almidón a través de enlaces de hidrógeno, promoviendo la absorción de agua y la hinchazón, la disposición ordenada de la amilosa, y un aumento en el peso promedio de la masa molecular relativa de la amilosa. Se forma un gel compuesto para reducir la dureza y entalpdurante la refrigeración, y para retrasar la recristalización A largo plazo del almidón de trigo [49]. Usando secado por pulveri, las microcápsulas de almidón de maíz modificado con cebada − -glucano pueden encapsular el aceite de pescado (EPA) y evitar que se oxide [50].

2.2.2 β-glucan complejo lipídico

En los sistemas alimentarios, los glucanos de cereal pueden formar complejos con diferentes lípidos en ellos, que tienen un cierto efecto de carga sobre las pequeñas moléculas lipofílicas y pueden promover su liberación dirigida y mejorar la biodisponibilidad. El estarato de Oat − -glucan se puede obtener por modificación hidrofóbica de Oat − -glucan con ácido esteári, un ácido graso satur, y se utiliza para cargar miricetina. A una concentración de 1,5 mg/mLde estearato de OAT − -glucan y una relación de 1:1 de estearato de OAT − -glucan a miricetina, el complejo puede alcanzar una capacidad de carga de 55,86 g/mg de miricetina y tiene un cierto efecto de liberación sostenida sobre la miricetina [46]. Min a una velocidad de homogeneide 12 kr/min. La capacidad de carga de la miricitrina en el complejo puede alcanzar 55,86 µg/mg, y tiene un cierto efecto de liberación lenta sobre la miricitrina [46].

Oat − -glucano y octenil anhídrisuccínico (OS) se pueden obtener por esterificación para formar os-o− -glucano éster (OS− G). OS − G con diferentes grados de sustitución y pesos moleculares promedio de peso pueden auto-ensamben en micelas esféricon carga negativa con un tamaño de partícula de 175-600 nm. También tiene el efecto de carga de la curcumina. OS − G con un grado de sustitución de 0,01 9 9 y OS − G con un peso molecular promedio de 1,68 − 105 G /mol puede cargar curcumina (4,21 − 0,16) − G /mg [51]; Sin embargo, los aminoácidos en los alimentos tienen un cierto efecto sobre la estabilidad de OS → G cargado con curcumina [52]. Un éster complejo formado por anhídride succínico de octenilo y cebada − -glucan puede ser utilizado como material de pared, y antociande de baya negra puede ser utilizado como material de núcleo. En un sistema acuoso, el 46% de las antocianinas pueden ser encapsuladas. Las microcápsulas de antocianina son estables a bajas temperaturas y pHbajo, y proporcionan cierta protección contra la degradación oxid[53].

2.2.3 β-glucan complejo proteico

La interacción de los cereales − -glucanos con proteínas puede mejorar sus propiedades funcionales, ampliar el alcance de las aplicaciones de − -glucan, y proporcionar nuevas ideas para el procesamiento preciso y la nutrición precisa de alimentos ricos en − -glucanos. La cebada − -glucano (BG) y la proteína de gluten pueden interactuar directamente en un sistema de dispersión acuosa. Cuando hay un exceso de agua, BG aumenta la capacidad de retención de agua y el contenido de agua de liofilización de la proteína de gluten al aumentar la capacidad de Unión de la proteína de gluten para el agua débilmente unida en la fase acuosa, debilitando la reticulde la proteína de gluten. El uso de BG para glicosilar la proteína del gluten de trigo puede mejorar significativamente la solubilidad, propiedades emulsionantes y propiedades espumde la proteína de trigo. Estos resultados proporcionan nuevas ideas para la preparación y aplicación de proteínas de trigo compleadas con -glucano de cebada como un análogo de la grasa [12,54].

Oat − -glucan (OG) y lactoferrina pueden cambiar la estructura secundaria de la lactoferrina para formar cuerpos autoensambly termally cuerpos agregados a 25 β Cy 90 °C. Después del tratamiento térmico, las partículas esférise forman, que puede ser secado por pulveriadicional y se utiliza para entregar la curcumina [55]. El Oat − -glucan y el aislado de proteína de soja pueden mejorar las propiedades emulsionantes y gelificantes del gel mezclado a través de interacciones de enlace de hidrógeno, y mejorar la temperatura de transición vítre(Tg) y la estabilidad térmica del gel mezclado [56]. La adición de diferentes concentraciones (0,25% a 1%) de OAT − -glucan a una solución de proteína miofibrilar al 4% y el calentamiento a 80 β C durante 20 minutos para formar un gel compuesto puede mejorar significativamente la retención de agua, la dureza del gel y la viscoelasdel gel de proteína miofibrilar [57]. La adición de cebada − -glucano a las salchicpuede causar que la proteína muscular forme una estructura de red más estrecha, mejorando así la retención de agua y la temperatura de desnaturde proteínas de la salchic[58]. Estos estudios proporcionan una base teórica para el desarrollo de productos cárnicos ricos en -glucano.

En los últimos años, ha habido una tendencia creciente en el consumo de bebidas a base de plantas o productos lácteos. Añadir OAT − -glucan de alto peso molecular a la leche puede reducir la energía de la leche y tiene un efecto reducdel colesterol. Por lo tanto, ha habido muchos estudios sobre la interacción entre las proteínas − -glucan y la leche. La adición de − -glucan tiene un cierto efecto sobre la visco, fluidez y estabilidad del sistema lácteo. Coagcon ácido: el gel mezclado de caseinato de sodio y BG tiene separación de fase a nivel microscópico. A bajas concentraciones de − -glucano (3% p/p), las propiedades del sistema mixto son controladas por la composición de la proteína. Sin embargo, a medida que la concentración del polisacárido aumenta, la fuerza del gel y la estabilidad térmica del sistema mixto se ven afectadas por la estructura del polisacárido, es decir, el gel de la leche desnatacidique contiene BG puede debilitar la estructura de la red de proteínas [58].

Los cambios en el peso molecular de los polisacáridos también pueden causar la separación de fase en las mezclas de proteínas/polisacáridos. El contenido de OG requerido para la separación de fases en la mezcla de OG y caseinato de sodio depende de su peso molecular. Cuando el peso molecular relativo (Mr) de OG aumenta de 3.5×104 a 6.5×104, el contenido requerido disminuye de 2% a 2.5% (p/p) a 1% a 1.5% (p/p] puede indicar incompatibilidad termodinámica [59]. En un estado termodinámicamente estable, la viscodel β-glucan de bajo peso molecular en el sistema mixto es un factor que afecta el estado de equilibrio del sistema, y el β-glucan de alto peso molecular puede agregarse rápidamente cuando la concentración de la proteína cambia [60]. La fuerza impulpara la separación de fase de la leche desnatada por BG (nombre del producto GLucagel) es la pérdida de floculación de partículas de caseína en las moléculas polisacáridas. Con la fracción de volumen de partículas de caseína y la concentración de glucagde cebada, el sistema de dos fases se separa ya sea debido a la gelación transitoria o la formación de un precipitado. Concentraciones más altas de − -glucan pueden aumentar la fracción de volumen de micelas de caseína [61]. Por lo tanto, la incompatibilidad termodinámica de las proteínas de la leche y la separación de fase y glucan plantean un reto significativo para el producto.

3 investigación nutricional sobre cereal → -glucan

El glucan de Cereales cerealeses un tipo importante de fibra dietsoluble en agua. En los últimos años, la investigación sobre la digestión, absorción, transporte y metabolismo del − -glucan y sus beneficios para la salud se ha profundizcontinuamente, especialmente en términos de la correlación entre las propiedades moleculares del − -glucan y la nutrición de precisión. El contenido principal de la investigación se muestra en la tabla 3. Las funciones nutricionales de β-glucan incluyen principalmente los efectos sobre la salud gastrointestinal, la reducción de azúcar en la sangre, la reducción de la grasa y la pérdida de peso, la mejora de la flora intestinal, anti-oxidy anti-inflamatoria, promoción inmune y algunas funciones contra el cáncer. Estos estudios han caracterizado los efectos nutricionales desde diversos aspectos como la fuente de materias primas − -glucan, métodos de procesado, tamaños o viscomoleculares, etc., utilizando estudios in vitro e in vivo y otros sujetos diferentes, desde indicadores bioquímicos, regulación metabólica y metabolómica, genómica y transcriptómica, etc. Estos estudios no solo explican teórilos efectos nutricionales del glucan, sino que también proporcionan una base científica para el desarrollo futuro de nuevos alimentos saludables.

4 conclusión

Como componente de la fibra alimentaria con evidentes beneficios para la salud en los alimentos integrales, el glucan de cereal ha sido aislado y purificado de una variedad de cereales y sus subproductos (como el salvado), y se utiliza en la producción de diversos tipos de alimentos. Añadir cereal − -glucan a los alimentos no solo aumenta el contenido de fibra dietdel alimento y mejora sus beneficios para la salud, sino que también mejora la calidad del alimento al aprovechar las propiedades funcionales del − -glucan, como su visco, propiedades gelificantes y características de flujo. Por lo tanto, el glucan de cereal se ha convertido en una de las materias primas o ingredientes alimentarios más populares en la industria de los alimentos dietéticos.

Sin embargo, aunque muchos estudios se han centrado en mejorar la tasa de extracción y la pureza del glucan, las condiciones del proceso todavía se limitan a la escala de laboratorio, y hay una falta de un proceso de extracción y purificación adecuado para la producción industrial. Este sigue siendo el principal factor que limita el desarrollo industrial del cereal − -glucano. Además, las propiedades funcionales de los complejos formados por glucan de cereal y otras macromoléculas como el almidón, las proteínas y los lípidos, y su aplicación en los alimentos, se han convertido en nuevos focos de investigación en este campo. Sin embargo, los beneficios para la salud y el mecanismo de acción del cereal complejo − -glucano en comparación con el del cereal simple − -glucano son cuestiones científicas que merecen más investigación.

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