¿Cuál es el método de extracción de polvo Beta glucano de avena?

Dextran is a type of high-molecular compound made up of D-glucopyranosyl residues linked by α or β glycosidic bonds. It includes linear, branched and cyclic structures, and most of it is soluble in water, while some types are insoluble (such as bacterial gel polysaccharides). elproperties of glucans vary depending on the chain conformation, isomer configuration, sequential arrangement of bonds, branch length and main chain structure. According to the configuration of glucan, it can be divided into α-glucan and − -glucan[1]. En términos de estereoquímica, el enlace -glucosídico se encuentra alo largo del eje, mientras que el enlace -glucosídico se encuentra en el Ecuador en la conformación de la silla [2]. El Beta-glucan se deriva principalmente de granos de cereales (cebada, avena, trigo, etc.), levadura, hongos, bacterias, cáscara de maíz, algas pardas, corteza de cedro, etc. También contiene algo de beta-glucano, y su peso molecular es de 2,1 × 103 ~ 2 × 106 Da [3].

Se estima que el valor de mercado del − -glucano llegará a 1,03 mil millones de dólares estadounidenses en 2024 [1], de los cuales el − -glucano de cereal llegará a 476,5 millones de dólares estadounidenses (casi el 50%) [4]. Oat − -glucan se encuentra generalmente en la capa subaleurona y las paredes celulares del endospermo del grano. Entre ellos, el OAT − -glucano (3% a 7%) se encuentra principalmente en la capa de aleurona, especialmente la capa subaleurona, y el endospermo de almidón contiene muy poco [5]. Las excelentes características de calidad de OAT − -glucan lo han convertido en un punto de investigación en el país y el extranjero. Este artículo describe brevemente las características de calidad de OAT − -glucan y proporciona una descripción detallada y un resumen del proceso de extracción y purificación de OAT − -glucan a lo largo de los años, con el objetivo de proporcionar una base científica para la investigación en profundidad y el desarrollo integral de OAT − -glucan.

1 características de calidad

Oat − -glucano es un polisacárido de alto contenido molecular, no ramificado, no almidón compuesto por unidades de glucosil enlaz− -(1 − 4) cada 2 a 3 unidades por un enlace − -(1 − 3). Contiene cerca de 70% − -(1 − 4) enlaces y 30% − -(1 − 3) enlaces, con una relación molar de 1,5 a 2,1 y una masa molecular de 6,5 × 104 a 3,1 × 106 Da. Su especial estructura molecular determina sus características de buena calidad. Como una fibra dietdietsoluble, tiene un buen efecto de salud en el cuerpo humano [6-7]. Oat β-glucan es ampliamente utilizado en alimentos y medicina debido a su buena solubilidad en agua, alta visco, gelificación y otras propiedades funcionales. También es estable bajo condiciones de calor, ácido y álcali, y se utiliza a menudo como emulsionante, espesante, estabiliy conservante natural en el desarrollo de los alimentos correspondientes.

Estudios han demostrado queOAT β-glucan de alta purezaComo modificador estructural tiene un efecto significativo en las propiedades físicas, químicas y sensoride las tortas sin gluten fermentadas con levadura. Cuando se utiliza a una dosis de 66,12%, puede mejorar el volumen específico, brillo, diferencia de color y dureza de la torta [8]. Un gel hecho de cáscara de avena rica en − -glucan se puede utilizar como un sustituto de grasa para hacer hamburguesas de carne de alta calidad baja en grasa con un alto contenido de − -glucan [9]. Los experimentos han demostrado que la adición de 80 g/kg polvo de fibra de avena − -glucan puede hacer que la pasta tenga una mejor absorción de agua y adhesión durante la cocción, y el color es similar al de la pasta cocida sin tratar [10]. Además, la avena − -glucan también se puede utilizar en el desarrollo de alimentos como pan de trigo, gachas, fideos de trigo, empanadas de carne baja en grasa, productos lácteos y pasta clara de huevo.

Con los consumidores que buscan la nutrición y la salud, los efectos fisiológicos para la salud del beta-glucano de avena, además de sus propiedades para mejorar la calidad, han atraído gradualmente la atención de los investigadores, y las actividades fisiológicas correspondientes y los mecanismos de acción se han propuesto gradualmente. Los estudios han demostrado que el beta-glucano de avena puede estimular la expansión de la población de microorganismos con forma de gusano, ejerciendo así un efecto probiótico sobre la microflora del ciego. Oat − -glucan también puede promover significativamente el metabolismo lipídico, reducir la proporción de placas en la arteria principal, y regular y mejorar los efectos negativos asociados con la alta grasa/colesterol inducido aterosclerosis [11].

Se ha informado de ellooat beta-glucan has a significant effect in lowering low-density lipoprotein cholesterol and improving other cardiovascular disease risk factors [12]. At the same time, β-glucan can regulate postprandial blood glucose and insulin levels and can be used to prevent diabetes [13]. In addition, oat β-glucan also has good anti-cancer effects, anti-inflammatory effects, lowers cholesterol levels, regulates lipid metabolism, weight loss and treatment of obesity, lowers blood pressure, improves intestinal health, treats chronic kidney disease, prebiotic effects, antioxidant and antibacterial activity and other physiological activities.

2 procesos de extracción

Debido a las características de buena calidad del OAT − -glucano, se ha trabajado mucho en la extracción, separación y purificación del OAT − -glucano. Con el avance de la tecnología, los procesos de pretratamiento, extracción y purificación de OAT − -glucan también han sido continuamente actualizados (ver figura 1).del tratamiento de materiales, hay aproximadamente dos métodos de extracción: el método seco y el método húmedo. El método de extracción en seco incluye principalmente molienda y cribado para lograr la separación y concentración de glucan, pero requiere un gran número de pasos de separación, y el rendimiento es generalmente bajo.

SIBAK-OV et al. [14] utilizaron molienda ultrafina y separación electrostática para obtener un enriquecimiento de avena con un contenido de − -glucano de hasta el 56,2%, que es significativamente mayor que el del método tradicional de molienda y cribado. Por lo tanto, comparado con la extracción tradicional en seco, la separación electrostática puede ser un método para mejorar el rendimiento de glucan. La extracción húmeda, es decir, la extracción con disolvente, se puede dividir en extracción con agua caliente, extracción alcalina, extracción enzimy extracción subcrítica. Estas técnicas pueden usarse solas, en combinación, o con extracción auxiliar, como ultrasonido, microondas o campos eléctricos pulsados. En comparación con el método seco, la extracción húmeda tiene más factores que influyen, tales como el tipo y la concentración del disolvente, la temperatura, el tiempo, el pH, la agitación, el tamaño de partícula, y varios ingredientes en la materia prima.

2.1 pretratamiento

Con el fin de mejorar laTasa de extracción de − -glucanPor lo general es necesario pretratar la materia prima. La molienda en seco y el cribado pueden utilizarse como proceso de pretratamiento para la extracción húmeda. Además, los pretratamientos como tostado, cocido al vapor, hornear, extruy homogeneitambién pueden afectar la tasa de extracción de OAT − -glucan. Los estudios han demostrado que en comparación con las muestras no tratadas, la tasa de extracción de OAT → -glucan es más alta después de la extru, seguida de cocer al vapor y hornear [15]. La extracción húmeda también requiere desengrase e inactivación enzimpara mejorar aún más la tasa de extracción y pureza. Los disolventes desengrascomúnmente utilizados incluyen éter de petróleo, éter, etanol, isopropanol, etc. En el proceso de desengrase con etanol, el control de la temperatura a 80 °C puede inactivar rápidamente la − -glucanasa endógena, y también eliminar pequeños azúcares moleculares, proteínas y sustancias liposolu.

2. 2 extracción de agua

Oat − -glucan es insoluble en disolventes orgánicos como alcohol, éter o cetona, pero es soluble en agua, por lo que se puede extraer con agua caliente. Un estudio utilizó agua caliente para extraer → -glucan de salvado de avena, y el mayor rendimiento de → -glucan se obtuvo después del secado, que fue (5.3 → 0.3)%. Mientras que los rendimientos de − -glucano de métodos enzim, ácidos y alcalinos fueron relativamente bajos [16]. WANG et al. [17] usaron un método de extracción acuosa para extraer − -glucano del concentrado de salvado de avena. El proceso de extracción acuosa convencional produjo un producto que contiene 66% − -glucan, acidi(pH 3) antes de que la precipitación de etanol contenga 69%, y el contenido de − -glucan alcanza el 72,7% después de la eliminación del fitato.

Wu Jia et al. [18] utilizaron el ciclo de extracción de agua caliente para extraer OAT − -glucano, sin inactivar las enzimas endógenas, extraído a 55 β C durante 2 h, el extracto se concentra una fracción de masa de − -glucan de 1%, y luego congelado y descongelado 3 veces. El rendimiento de − -glucano fue de 1,5%, y la pureza fue de 92%.

Puede verse que aunque las condiciones de extracción del método de extracción de agua son relativamente suaves, el largo tiempo de extracción conduce a un aumento en los costos de tiempo, la gran cantidad de disolvente de extracción utilizado y la necesidad de recuperación conduce a un alto consumo de energía, y lo más importante, la pureza y el rendimiento del producto de la extracción de agua simple son bajos, por lo que a menudo se utiliza sólo como un método de extracción básico.

2. 3 extracción alcalina

Algunos ácidos oGlucanos de alto peso molecularNo son fácilmente solubles en agua caliente, pero son solubles en soluciones alcalinas diluidas. Por lo tanto, se puede extraer con una cierta concentración de solución de NaOH o solución de Na2 CO3. CHAIYASUT et al. [19] usaron 1,0 mol/L de solución de NaOH para extraer glucan total de muestras de avena, y el contenido total de glucan en el extracto obtenido fue (89 − 4)%, de los cuales − -glucan fue (84 − 4)%. RIMSTEN et al. [20] extrajeron − -glucano de avena y salvado de avena usando carbonato (60 β C), 0,05 mol/L de NaOH (temperatura ambiente) y agua caliente que contenía − -amilasa resistente al calor (100 °C), las tasas de extracción de los dos álcali − -glucanos fueron de 86%-98%, mientras que las de los extractos de agua caliente fueron de 36% y 28%, respectivamente. Un estudio utilizó una solución alcalina diluida para la extracción. Bajo las condiciones óptimas de extracción de una solución de extracción con un pH de 10,9, un tiempo de 1,9 h, una relación material-líquido de 1:21 (g:mL), y una temperatura de 85 °C, el rendimiento de -glucan fue de 4,36% [21].

La extracción alcalina ha recibido relativamente poca investigación en los últimos años. Aunque el rendimiento de extracción es relativamente alto, se acompaña de una despolimeriparcial de la molécula, lo que reduce el peso molecular del glucano. Además, la extracción alcalpuede causar una mayor contaminación del extracto con proteínas y almidón, que oscuel el color y no es propicio para la posterior purificación y decoloración.

2. Extracción de 4 enzimas

La extracción enzimutiliza la especificidad de las enzimas para descomponer y eliminar impurezas en el extracto. Se ha reportado que el rendimiento de la goma de avena usando el método enzimático, el método alcalino y el método ácido es de 3.74% a 5.14%, siendo el método enzimel que tiene el rendimiento más alto (5.14%); La tasa de extracción de − -glucan fue de 82,1% a 86,8%, siendo la tasa más alta (86,8%) obtenida por el método enzimático y la más baja por el método alcalino, lo que puede deberse a la alta tasa de remode enzimas para almidón y proteína [22]. Investigaciones similares encontraron que el glucan extraído enzimáticamente tiene un alto peso molecular, un alto rendimiento, buena estabilidad coloidal y un contenido proteico mínimo. El rendimiento de − -glucan fue de 13.9%, mientras que los rendimientos de extracción ácida y alcalina fueron de 6.97% y 5%, respectivamente [23]. NEHA et al. [24] utilizaron el método alcalino, ácido, agua caliente y método enzimpara separar − -glucan, de los cuales la tasa de extracción más alta fue el método enzimque utiliza resistente al calor − -amilasa y proteasa (86,7%), y tuvo la mayor actividad antioxidante y antibacteriana.

Enzyme extraction is safer than chemical reagent extraction, does not pollute the environment, has a higher purity of the final product, and can replace some chemical reactions to make the extraction more efficient. The use of enzymes is often found in other extraction processes to further improve the yield and purity, so the use of biological enzymes for the extraction of oat β-glucan has good application prospects.

2. 5 método de extracción por ultrasonidos

La extracción asistida por ultrasonido hace uso de su efecto cavitación para causar alta temperatura local y alta presión en la solución de extracción. Además, el efecto de agitación mecánica de las ondas ultrasónicas se añade para reducir la resistencia de transferencia de masa entre las fases sólida y líquida, acortando así el tiempo de extracción, aumentando la velocidad de extracción, y no dañar la actividad de − -glucan. Algunos estudios han optimizado el proceso de extracción de salvado de avena → glucano mediante la combinación de métodos ultrasónicos y enzimáticos. Las condiciones son una relación material-líquido de 1:10 (g:mL), una temperatura de calentamiento de baño de agua de 75 °C, un tiempo de calentamiento de 4 h, adición de enzimas 1. 5%, tiempo de hidrólisis enzim30 min, potencia ultrasónica 400 W, temperatura ultrasónica 50 ℃, tiempo ultrasónico 30 min, el rendimiento de − -glucan fue de 5. 09% [25].

Su Chang et al. [26] estudiaron la extracción de agua álcali caliente asistida por ultrasonido de − -glucan de la avena desnu. Los parámetros óptidel proceso fueron 5% de purín de avena desnu, pretratamiento ultrasónico de 360 W durante 6 min, pH 8, y 50 ℃ extracción en baño de agua durante 60 min. El contenido de -glucan en el extracto puede alcanzar 1153 β g/mL. Huang Yuyan et al. [27] usaron extracción ultrasónica, concentración de evapory congelación y descongelación repetidas para extraer − -glucan del salvado de avena. Cuando la relación líquimaterial fue 1:20 (g:mL), la potencia ultrasfue de 500 W, la temperatura de extracción fue de 55 °C, tiempo 50 min, la solución de extracción se evaporó y se concentra 4,0% en volumen, y el rendimiento de -glucan de salvado de avena fue de 6,0% después de ser congelado y descongelado dos veces, con una pureza de hasta 82,3%. Liu Shaojuan et al. [28] determinaron que las condiciones óptimas del proceso de extracción para los polisacáridos de salvado de avena son: temperatura ultrasónica 66 °C, pH 9,2, tiempo ultrasónico 21 min, potencia 401 W. Bajo estos parámetros de proceso, el rendimiento promedio de los polisacáridos es (7,48 ± 2,6)%.

La extracción asistida por ultrasonido es más suave que la extracción tradicional de agua caliente en términos de condiciones de extracción, con temperaturas de extracción más bajas, menos agua utilizada, tiempos más cortos y mayores rendimientos. Sin embargo, procesrelativamente poca materia prima, y demasiada materia prima puede resultar en un consumo excesivo de energía ultrasónica y un procesamiento insuficiente de la materia prima.

2. 6 extracción asistida por microondas

Microwaves can penetrate the interior of the grain to form an internal heat source. The selectivity of this heating causes the aleurone layer, subaleurone layer and endosperm cell walls to crack and split, shortening the extraction time of β-glucan while increasing its yield. Wang Shangyu et al. [29] optimized the microwave-assisted extraction process of oat bran β-glucan: the liquid-to-material ratio was 1:15 (g:mL), the microwave time was 4 min, the power was 640 W, and the temperature was 80 °C. The yield of β-glucan was 5.1%. Shen Ruiling et al. [30] extracted β-glucan from naked oat bran by microwave, and the yield of β-glucan was 8.31% under the conditions of a material-to-liquid ratio of 1:12 (g:mL), a microwave power of 720 W, an extraction time of 9 min, and a pH of 10.

La extracción asistida por microondas no sólo acorta en gran medida el tiempo de extracción y reduce el consumo de disolvente, sino que también tiene una mayor tasa de extracción de glucan que la extracción con agua caliente tradicional. Sin embargo, la operación de calentamiento interno de las microondas no es fácil de controlar, lo que puede dañar fácilmente − -glucan y por lo tanto reducir relativamente la tasa de extracción.

2. 7 método de extracción de agua subcrítica

La extracción subcrítica es una técnica de extracción que utiliza agua subcrítica como solvente. El agua subcrítica presenta menor viscoy mayor coeficiente de difusión que el agua, lo que aumenta la tasa de difusión en la matriz de la muestra y acelera la extracción de − -glucan [31]. Yoo et al. [32] extrajo − -glucan de harina de avena: temperatura de extracción 200 β C, pH de solvente 4.0, tiempo de extracción 10 min, tamaño de partícula 425 ~ 850 ° m, el rendimiento de − -glucan fue (6. 98 ± 1. 17 %, y la tasa de extracción fue de 88 %. La tasa de extracción de agua caliente fue significativamente superior al 08%, que fue significativamente superior a la tasa de extracción de agua caliente (36. 62%); Las condiciones óptimas de proceso para la escala piloto fueron: temperatura 210 ℃, tiempo 10 min, El rendimiento de glucan fue (3.01 ± 0.27)%, y la tasa de extracción fue de 76.36%. DU et al. [33] utilizaron la tecnología de extracción por solvente acelerada para extraer → -glucan del salvado, y los parámetros óptidel proceso de extracción fueron: tiempo de extracción 9 min, temperatura de extracción 70 β C, 4 ciclos, presión de extracción 10 MPa, y el rendimiento de → -glucan bajo estas condiciones fue (16,39 ± 0,3)%.

En comparación con la extracción con disolvente tradicional, la extracción subcrítica de − -glucan tiene un mayor rendimiento, el sistema de extracción y el sistema de disolvente son más respetucon el medio ambiente, el tiempo de extracción es más corto, y la pérdida por degradación de − -glucan es pequeña, lo que es propicio para el desarrollo de procesos de extracción industrial.

2. 8 método de fermentación

El método de fermentación para la extracción de avena − -glucan implica la inoculación de una solución bacteriana en un medio de cultivo de avena, fermenten en condiciones adecuadas, y luego centrifuel líquido de fermentación para extraer el − -glucan. Wu Di et al. [34] utilizaron tres hongos medicinales (paraguas amarillo, paraguas de copa grande, y hongo de árbol gris) para extraer avena − -glucano a través de la fermentación de dos vías. Y el rendimiento es superior al de la avena sin fermentar.

Entre ellos, el rendimiento del hongo paraguas amarillo y la avena es el más alto (289 μg/mL) bajo las condiciones óptimas de fermentación bidireccional a una temperatura de fermentación de 28 °C, una relación líquido-alimentación de 1:20 (g:mL), un pH de 5, y un tiempo de fermentación de 48 h. Liu Xinqi et al. [35] optimiel proceso de fermentación para la extracción de − -glucan. Los parámetros óptidel proceso fueron: una relación líquido-alimento de 1:6 (g:mL), la inoculación con 0.05% de levadura seca altamente activa, y la fermentación a 32°C durante 34 h, con un rendimiento de (5.21 ± 0.02)%. En comparación con el método tradicional de extracción con agua, no sólo se incrementa el rendimiento en un 60.8%, sino que además contiene menos proteína. El 97,81% puede ser eliminado por adsorde carbón activo, y la pureza de − -glucan es tan alta como 91,21%, con un peso molecular promedio de 1,366 × 105 Da. Gu Feiyan [36]informó que las condiciones óptimas de fermentación para la extracción de − -glucan de levadura seca activa son: una relación líquido-alimento de 1:6 (g:mL), un inóculo de 0,05%, un tiempo de fermentación de 34 h, temperatura 32 β, el rendimiento de − -glucan fue de 5. 21%, y el rendimiento y pureza fueron 94. 96% y 91 %. 20%.

Comparado con el método tradicional de extracción de agua, el método de fermentación tiene una mayor tasa de extracción de glucan y pureza, y es relativamente económico. Sin embargo, las ventajas de la selección de la cepa de fermentación y la separación y purificación de OAT − -glucan de la mezcla obtenida − -glucan aumentan la carga de trabajo de extracción.

2. Otros 9

In addition to the above extraction methods, there are also some relatively less researched extraction methods and combined process technologies. KUREK et al. [37]used natural flocculants (chitosan, guar gum and gelatin) to extract and purify β-glucan from oats. The use of flocculants has relatively reduced the total amount of the extract, but it can effectively remove impurities such as protein and ash, and improve the purity of the extract. When the concentration of chitosan is 0.6%, the β-glucan content in the extract is the highest, at (79.0 ± 0.19)%. You Maolan et al. [38]used an ultrasonic-microwave synergistic method to extract β-glucan, and the optimal process parameters were as follows: ultrasonic power 250 W, ultrasonic time 20 min, microwave power 800 W, microwave time 3 min, liquid-to-solid ratio 1:25 (g:mL), the yield of β-glucan was 2.29%, which was 120.19%, 57.93% and 18.65% higher than that obtained by water extraction, ultrasonic extraction and microwave extraction, respectively.

Wang Chong et al. [39]usaron un método sinérgico de presión ultra alta y ultrasonido para mejorar el rendimiento de − -glucan. Bajo las condiciones de una potencia de ultrasonido de 300 W, un tiempo de ultrasonido de 15 min, una presión ultra alta de 300 MPa, un tiempo de presión ultra alta de 4 min, un pH de extracción acuosa de 10, y una relación líquido-sólido de 1:18 (g:mL), el rendimiento de glucan fue 1.66%, que fue 159.38%, 43.10% y 23.88% mayor que el método de extracción de agua, método ultrasónico y método de ultra alta presión, respectivamente. Lo anterior muestra que el proceso de extracción sinérgica no sólo puede reducir significativamente el tiempo de extracción y mejorar la eficiencia de extracción, sino también mejorar eficazmente el rendimiento y la pureza.

De la investigación existente, se sabe que los diferentes procesos de extracción tienen un impacto significativo en la tasa de extracción, rendimiento y pureza de OAT − -glucano. Además, diferentes variedades de avena, calidades, ambientes de cultivo y procesos de pretratamiento también afectarán la tasa de extracción de − -glucan, el rendimiento y la pureza hasta cierto punto. Por lo tanto, es necesario considerar exhaustivamente los factores de influencia relevantes con el fin de maximizar el rendimiento y la pureza.

3 procesos de purificación

The β-glucan obtained from oats often contains components such as starch, protein, heteropolysaccharides, pigments and small molecules. Due to insufficient purity, it does not meet the requirements for actual production and use, so it is generally necessary to remove impurities to improve purity.

3.1 eliminación de almidón y proteínas

La mayoría de los procesos de extracción existentes para OAT − -glucan (extracción de agua, extracción alcal, extracción subcrítica) se llevan a cabo a temperaturas relativamente altas, causando que el almidón se gelatinize y se extrae junto con − -glucan, afectando así a la pureza de − -glucan. En la producción real, la − -amilasa se utiliza generalmente para hidrolizar el almidón en pequeñas moléculas de dextrina, que luego se hidrolizen en pequeñas moléculas de glucosa por glucanasa y se eliminan por diálisis. PAPAGEORGIOU et al. [40]utilizaron − -amilasa resistente al calor para el tratamiento (90 α C, 3 h, pH 4,5), y casi no se detectó almidón en el producto final.

En el extracto de glucan crudo, la proteína es otro tipo importante de impureza además del almidón. En comparación con la eliminación de almidón, hay más métodos para eliminar proteínas, como el método Sevag, el método trifluortricloroetano, el método del ácido tricloroacético, el método de la enzima, el método del punto isoeléctrico, el método enzima-sevag, y el método enzima-isoeléctrico del punto. Luo Yan [41]comparó tres métodos de eliminación de proteínas para el − -glucano crudo (método del ácido tricloroacético, método Sevag y método de papaína) y encontró que el método de papaína era el más eficaz, con una tasa de eliminación de proteínas de hasta 88,6% y una tasa de retención de − -glucan de hasta 91,3%.

HARASYM et al. [42]utilizaron un método de extracción alcalpara obtener componentes de alto y bajo peso molecular → -glucan con contenidos de 76,7% y 87,1%, respectivamente. Las proteínas ylas impurezas de almidón se eliminaron mediante tripsina, − -amilasa resistente al calor y precipitación de punto isoeléctrico (pH 4,5), y ambos componentes se pudieron purihasta el 97%; Si las impurezas se eliminan en sucesión por tripsina, -amilasa resistente al calor, amiloglucosidasa y papaína, el contenido de -glucan se puede aumentar a 97,5% y 99,25%, respectivamente. Wang Zhenqiang et al. [43]usaron − -amilasa resistente al calor (6 U, 40 min) para eliminar el almidón del extracto, y precipitación isoeléctrica (pH 4,5) para eliminar la proteína. El contenido de azúcar en el producto final fue de 60.518%, y el contenido de proteína residual fue de 3.584%.

El almidón y las proteínas son las principales impurezas en el extracto de OAT − -glucan crudo. Entre ellos, amilasa deamilates almidón y tripsina método de punto isoeléctrico despproteinizes, que se utilizan a menudo en los métodos de purificación primaria en la investigación nacional y extranjera. En comparación con otros métodos, este método también tiene la mayor tasa de eliminación y tasa de retención de glucan.

3.2 eliminación de pigmentos y pequeñas sustancias moleculares

Los pigmentos en el extracto pueden afectar la calidad del producto, por lo que se requiere decoloración. La adsorción del carbón activo se utiliza a menudo para eliminar pigmentos, que también pueden eliminar proteínas, y no sólo es eficaz, sino también fácil de operar. Además, la tierra diatomácea, celul, H2 O2, resina de adsormacropor, carbón activado de resina de adsormacropor, columna de intercambio iónico (diá-celul), etc también se pueden utilizar. Entre ellos, en comparación con la decoloración por carbón activado, la decoloración de − -glucan por la resina de adsormacroportiene una mayor tasa de retención. Jia Ying et al. [44]optimiel proceso óptimo de decoloración de la resina D-201 para glucan: la temperatura de la solución de la muestra es de 40 °C, pH 5, flujo de 0,5 mL/min, y la tasa de decoloración en estas condiciones es de 67.8%, la tasa de pérdida de -glucan es de aproximadamente 25%; El proceso de decoloración óptimo para la resina XAD-7 es: temperatura de la solución de la muestra 40 °C, pH 6, tasa de flujo 0,5 mL/min, tasa de decoloración hasta el 72,9%, tasa de pérdida de -glucan 4,3%. Considerando tanto el efecto de decoloración como la tasa de retención de glucan, la resina de adsormacroporosa es la mejor para la decoloración.

Pequeñas sustancias moleculares y heteropolisacáridos en el extracto pueden ser eliminados por precipitación y técnicas de separación de membrana. Disolventes orgánicos como etanol, acetona, isopropanol y sulfato de amonio se utilizan comúnmente como precipitantes. RYU et al. [5]usaron una solución de Na2 CO3 (pH 10. 0) a 45 °C para extraer avena − -glucano, el extracto crudo se puriusando 300 g/L (NH4)2SO4 y 50% (v/v) isopropanol, y el rendimiento de − -glucano fue de 1,9%, con una pureza de 78,8%. Se ha reportado que cuando se extrae con agua a una temperatura ligeramente inferior a la temperatura de gelatinización del almidón, seguido de la hidrólisis enzimdel almidón, el pH se ajusta a 4.0 a 4.5 para eliminar la proteína, y finalmente se precipcon 80% (fracción volumétrica) de etanol, la pureza del OAT − -glucan obtenido es de 90.4% a 93.7%, con un peso molecular de (0.44 a 1. 10) × 105 Da [40]. En general, la precipitación de etanol tiene el mejor efecto de purificación en comparación con otros precipitantes. No sólo enriquece eficazmente las moléculas de glucan, sino que también tiene la capacidad de despolinizar, desengrasy decolor.

Liu Huanyun et al. [45]obtained β-glucan powder with a yield of 6.25% and a purity of 75.56% from crude oat bran by water extraction, heat-resistant α-amylase deamylation, isoelectric point protein precipitation, and alcohol precipitation. Then ammonium sulfate was used for stepwise purification to remove the remaining heteropolysaccharides, and the purity of the final product could reach 90.66%. Dong Xingye [46]determined the optimal extraction method in an experiment analyzing the effect of water extraction and ultrasonic extraction on the yield of oat β-glucan. The average yield was (4.09 ± 0.04)%; the purification process was amylase to remove starch, trypsin-isoelectric point method to remove protein, AB-8 resin depigmentation, 60% ethanol precipitation of β-glucan, and the final total sugar content was 95.25%, of which β-glucan was 91.10%. It is proposed to further purify it by chromatography.

Después del proceso de purificación primaria, la pureza del extracto de OAT β-glucan ha alcanzado un alto nivel. Con el fin de obtener una preparación de glucan completamente purificada y de un solo componente, a menudo se requieren métodos como la cromato.

3. 3 Purificación Gradual

Con el fin de obtener un altamente puro, un solo componente − -glucano, el extracto de − -glucan obtenido después de la purificación primaria también debe ser gradualmente purien etapas, más a menudo utilizando cromato.

Yuan Jian et al. [47]usaron precipitación de sulfato de amonio, cromatode columna de intercambio de anidedeae sepharosa CL-6B, y cromatode filtración de gel sepharosa CL-4B para puri-glucano, obteniendo dos componentes simples (libres de ácidos nucle, pigmentos, proteínas), con masas moleculares de 4. 87 × 105 Da (pureza 98. 57%) y 6. 13 × 104 Da (pureza 97. 03%), respectivamente. Xie Haoyu et al. [48]usaron el método de extracción alcalina y precipitación de alcohol para extraer → -glucan. El extracto crudo fue gradualmente purificado por precipitación de sulfato de amonio, intercambio de aniones y cromatode gel. El contenido total de azúcar y el contenido − -glucano del producto fueron 96,88% y 94,91%, respectivamente. Wang Haibo et al. [49]obtuvieron un producto semipuro de OAT − -glucan (rendimiento de cerca de 1,8%) por despolinización en el punto isoeléctrico, decoloración con una columna de carbón activado, eliminación de almidón con − -amilasa y precipitación de etanol. El producto semipuro fue luego separado y puripor cromatode columna de poliamida y múltiples precipitaciones de etanol para obtener un producto puro − -glucano con un solo componente.

Después de la purificación, OAT β-glucan cumple con los requisitos de una preparación de un solo componente de glucan y puede cumplir con los altos estándares de pureza de alimentos y preparaciones farmacéuticas. Sin embargo, el consumo de columnas de cromatoo de membranas filtrdurante el proceso de purificación también se ha convertido en un obstáculo para la producción industrial a gran escala.

4 conclusión y perspectivas

A medida que se intensifican las investigaciones sobre las propiedades y la actividad fisiológica del OAT − -glucano, se está utilizando cada vez más en alimentos, cosméticos y medicina. Sin embargo, el reto de cumplir con los requisitos de alta pureza de − -glucan en los alimentos y especialmente en el campo farmacéutico debe ser abordado. Aunque ha habido muchos informes sobre la extracción y purificación de -glucano, se necesita más investigación en las siguientes áreas: (1) la mayoría de los procesos de extracción y purificación permanecen a escala de laboratorio y carecen de procesos de producción industrial.

Se recomienda llevar a cabo una serie de estudios sobre la ampliación de los procesos existentes; (2) los estudios existentes han demostrado que un pretratamiento adecuado puede mejorar eficazmente la tasa de extracción, se recomienda que se lleven a cabo investigaciones para optimizar el proceso de pretratamiento; (3) ya hay algunos procesos auxiliares o combinados y tecnologías emergentes, pero todavía están en su infancia, y se recomienda que se ponga énfasis en el desarrollo de procesos combinados y métodos tecnológicos emergentes (tales como métodos auxiliares como microondas, ultrasonido y campos eléctricos pulsados, y métodos emergentes como subcríticos y supercríticos). Además, al optimizar el proceso original, todos los factores de influencia deben ser considerados en la medida de lo posible para obtener los mejores parámetros del proceso. Dado que se utilizan métodos más enzimáticos en el proceso de separación y purificación, se puede considerar la tecnología de enzimas inmovilizpara extender la vida útil de la enzima, reducir el consumo de enzimas y el proceso de separación de la enzima del producto, y minimizar el consumo de recursos. Lograr una producción a gran escala con alto rendimiento y pureza a escala industrial es de gran importancia para mejorar el procesamiento profundo de la avena y sus derivados (salvado de avena, residuo de arroz de avena) y para la investigación y desarrollo de alimentos funcionales y medicamentos.

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