¿Cuál es el método de extracción de la levadura Beta Glucan?

El beta-glucano es un polisacárido natural compuesapor unidades de D-glucosa Unidas por enlaces beta-glicosídicos. Es un componente estructural importante de la pared celular y se encuentra ampliamente en bacterias, hongos (incluyendo levaduras), algas y plantas. La investigación ha encontrado que las propiedades fisicoquímicas y la actividad biológica del beta-glucano están estrechamente relacionadas celsu estructura espacial molecular [1]. Beta-glucan de diferentes fuentes y diferentes métodos de extracción y purificación pueden afectar su estructura molecular y por lo tanto la actividad biológica correspondiente [2-3]. Los estudios han demostrado que la levadura beta-glucan derivado de brewer&#La levadura 39;s tiene un alto grado de ramien la cadena principal − 1,3 y un peso molecular relativamente alto. Se ha demostrado para mejorar el body's regular el azúcar en la sangre y la microflora intestinal, y por lo tanto se considera un ingrediente alimentario funcional seguro, natural y eficaz con propiedades inmunomoduladoras [4].

El β-glucan de levadura fue certificado como generalmente reconocido como seguro (GRAS) por la administración de alimentos y medicamentos de los Estados Unidos en 2008 (GRN00239), y posteriormente se utiliza a menudo en alimentos funcionales, bebidas, alimentos saludables y productos de nutrición deportiva para apoyar la función inmune saludable. El Ministerio de salud del pueblo#39;s República de China anunció en el aviso No. 9 de 2010 que la levadura β-glucan es un nuevo producto de recurso que se puede añadir a diversos alimentos como productos lácteos, bebidas funcionales, productos horneados y dulces. La nota No. 6 de 2012 ha ampliado el alcance del uso de la levadura β-glucan a la leche de fórmula infantil en polvo. Este artículo proporciona una referencia para su desarrollo y aplicación en la industria alimentaria.

1Preparación de levadura − -glucano

1.1 método ácibase

Los métodos de ácido y álcali están entre los primeros métodos utilizados para extraer levadura − -glucano. En los primeros estudios, los ácidos orgánicos como el ácido acético y el ácido fórmico se usaban generalmente para hidrolizar las células de levadura a unos 90 °C durante unas 3 h, y el producto de levadura − -glucano se obtenía por centrifu, precipitación y secado [5-6]. Huang Dan et al. [7]encontraron que aunque el producto obtenido por el método ácido tiene un alto rendimiento (21,58%), es de baja pureza. Aunque se han llevado a cabo una serie de optimizaciones, la pureza (71,46%) no ha podido elevarse a un nivel ideal.

En el estudio de extracción alcalina, las células de levadura fueron tratadas con NaOH y complementadas con alta presión y otros métodos para lograr una pureza de más del 90% del producto, cumpliendo con los requisitos de los campos de la alimentación y la medicina. Senembargo, el líquido de deseproducido durante el proceso alcalino es difícil de tratar, limitando su aplicación en la producción a gran escala [8-9]. Con el fende combinar las ventajas de los dos métodos de extracción, Yu Mingxiu y Pengkumsri et al. [6,10] exploraron y optimizaron el método combinado áci-álcali. Después de la autólisis de las células de levadura, fueron tratadas sucesivamente con álcali fuerte (NaOH) y ácido débil (CH3COOH). El rendimiento y la pureza del producto resultante de levadura β-glucan se mejoraron en comparación con los métodos de ácido y álcali que se trataron por separado, y el producto modificado puede satisfacer las necesidades de las necesidades médicas. Senembargo, debido a la contaminación ambiental causada por el líquido de desecho ácido y alcalino, todavía es imposible lograr una mejora efectiva, y el uso de una gran cantidad de ácido y alcalino en el proceso resulta en un aumento en el costo de extracción. Por lo tanto, el método ácido y alcalino no puede satisfacer la demanda actual de levadura β-glucan en los mercados de alimentos y farmacéuticos, ni puede satisfacer el mercado#39;s requisitos para la producción verde.

1.2 microfluidización de alta presión

La microfluidización a alta presión (HPM) es un método relativamente nuevo de procesamiento de alimentos que también ha mostrado buenos resultados en la extracción de levadura − -glucano. HPMutiliza alta presión para bombear materiales líquidos en dos microflujos, que luego chocan entre sí en una cámara de reacción, somea las partículas a intensos efectos de corte, impacto y cavitación. Esto hace que las células se rompy su contenido se derrame, logrando la extracción eficiente de compuestos intracelulares [11-12]. Williams et al. [13] utilizaron la tecnología HPM para extraer − -glucan de brewer&#La levadura 39;s, que manteniendo su actividad fisiológica, redujo significativamente su peso molecular y obtuvo un producto de alta calidad con mejor solubilidad.

Actividad fisiológica reduciendo significativamente su peso molecular, obteniendo un producto de alta calidad con mejor solubilidad. Liu et al. [14]exploraron las condiciones óptimas de procesamiento en el proceso HPM y encontraron que el rendimiento de soluble − -D-glucan se puede aumentar significativamente con el aumento de la presión HPM, y el efecto es mejor cuando la presión alcanza 165,48 MPa. El producto β-glucan preparado bajo las condiciones de una presión de cámara de 165,48 MPa y un tiempo de residencia de 10 min/200 mL no sólo tiene un mayor rendimiento y pureza que el método tradicional de extracción ácibase, sino que también tiene una mejor solubilidad y menor contenido proteico, lo que lo hace adecuado para la producción industrial [15]. Cuando la tecnología HPM se combina óptimamente con otros métodos, la eficiencia de extracción, el rendimiento y la pureza se mejoran significativamente en comparación con un solo método de extracción.

Basándose en investigaciones previas, Gao Jie et al. [16] utilizaron la homogeneide microchorro de alta presión combinada con hidrólisis enzimcompleja para preparar levadura − -glucan, como se muestra en la figura 1. Condiciones de tratamiento de microjet 1 de alta presión: presión de 210 MPa, 3 ciclos, concentración de masa de 20% (peso húmedo); Condiciones complejas de hidrólisis enzim: adición de enzimas 1,0%, temperatura 55 °C, pH 7,0, hidrólienzim50 min, relación líquido a sólido (en peso) 1:4; Condiciones de tratamiento microjet 2 de alta presión: presión de 210 MPa, 3 ciclos, la pureza de la levadura preparada fue (81,07 ± 0,82 %)%, el contenido totalde azúcar fue (91,51 ± 1,60 %)%, cumpliendo básicamente los requisitos de pureza y rendimiento de la producción industrial. Sin embargo, es posible que el ambiente de alta presión durante el proceso haya destruido la estructura tridimensional de la levadura, y el producto resultante sea áspero y plano, lo que puede tener un cierto impacto en el efecto funcional del glucan.

1.3 método de ultrasonido

En la actualidad, la tecnología ultrasónica, como una tecnología de procesamiento no térmico, puede mejorar eficazmente la extracción y separación de sustancias debido a su efecto cavitación, y ha demostrado un gran potencial como método de extracción auxiliar en la extracción de productos naturales y sustancias bioactivas [17]. Los primeros estudios que utilizaron la tecnología ultrasónica para tratar los lodos de levadura fueron capaces de lograr un rendimiento de polisacáridos de 33% a 36%, que fue mucho más alto que el método tradicional ácibase, que produjo alrededor del 20%. Sobre esta base, Li Hongmei et al. [18] usaron la optimización Box-Behnken para optimizar los factores clave en la tecnología de extracción asistida por ultrasonidos, como el tiempo de tratamiento y la potencia ultrasónica.

Se utilizó la tecnología de acoplultrasde autólisis para extraer levadura − glucan con una tasa de extracción del 50,5%. La tecnología de acoplultrasónico autodestrucutiliza la autodestrucción de las células de levadura en condiciones específicas basadas en la tecnología ultrasónica para destruir la estructura celular, que tiene un efecto sinérgico con la extracción ultrasónica asistida. Zheng y Kim et al. [19-20] encontraron que el tratamiento ultrasónico y el tratamiento alcalino redujeron el tamaño de partícula de la levadura − -glucan de 8,80 β m a 1,77 μm y 7,19 μm, respectivamente. En comparación con el tratamiento alcalino, el tratamiento ultrasónico tiene una mayor ventaja en el aflojamiento de la estructura agregada de glucan, la ampliación del área superficial específica, y mejorar su solubilidad. Cuando la tecnología ultrasónica se combina con la hidrólisis enzim, la primera mejora en gran medida la eficiencia de la hidrólisis enzimal aumentar el área de contacto de la enzima, aumentando el rendimiento de levadura − glucan a 32,3% y la pureza a 98,8%, lo que es muy superior a un solo modo de tratamiento [21]. La combinación de ondas ultrasónicas y los métodos auxiliares anteriores resultó en una mejora significativa en la retención de la estructura y la actividad biológica de la levadura β-glucan producto. Se puede ver que este tipo de método de extracción es un método potencial para la extracción eficiente de levadura → -glucan en la industria.

2. Actividad inmune de levadura → -glucan

2.1. Investigación basada en modelos celulares

En estudios In vitro, se ha demostrado que la levadura beta-glucan tiene un efecto regulador sobre los factores implicados en el sistema inmunitario, como las células inmunes, los receptores y las citocinas. Angulo et al. [22]usaron beta-glucan de levadura para estimular los monocitos de cabra. Después de 4 a 6 días de cultivo, las células tomaron una forma típica de macrófagos y la expresión génica de marcadores de la superficie de los macrófagos (CD11b y F4/80) fue regulada Expresión, lo que resulta en una mayor supervivencia celular y una alta capacidad fagocísobre lipopolisacárido (LPS) desafío.

En estudios previos, se encontró que la levadura − -glucan promueve la proliferación de linfocitos esplencénicos In vitro y ayuda a la producción de citocinas como interleucin-2 (IL-2), interleucin-6 (IL-6), interleucin-10 (IL-10), factor de necrosis tumoral - - (TNF- -) e interleucin-17a (IL-17A) [23-24] tienen un efecto potencisignificativo en la respuesta inmunitaria. Además, en estudios previos, la levadura − -glucan ha demostrado tener un efecto sinérgico con los anticuerpos monoclonanti-tum, mejorando significativamente el efecto anti-tumor y los niveles de varias proteínas reguladoras de la apoptosis. La levadura β-glucan puede inhibir directamente el crecimiento de células cancerosas y también puede estimular a las células citolíticas naturales o los neutrófilos para que destruyan las células cancerosas cuando se unen a los receptores de glucan [25]. En estudios recientes, se ha encontrado que la levadura β-glucan es un nuevo inhibide la autofagia que ha avanzado en el tratamiento del cáncer. Inhila la degradación de la autofagia al aumentar el pH lisosomal e inhibide la actividad de la proteasa lisosomal, exhibiefectos antitumorales significativos sobre la proliferación y el metabolismo de las células de cáncer de hígado y el crecimiento de tumores in vivo [26].

2.2 estudios basados en modelos animales

En la actualidad, la levadura − -glucan se ha demostrado en muchos estudios con animales que tiene efectos significativos en la mejora del cuerpo#39;s función inmune y efectos antitumorales, y se utiliza como un estimulante inmune animal. Wang et al. [27]encontraron en su estudio que la levadura sulfatoral administrada por vía oral β-glucan mejoró efectivamente el sistema inmunitario de los pollos al alterar significativamente las concentraciones de citoquinas, aumentar las concentraciones de interferón - - (IFN- - -) y IL-6, y disminuir las concentraciones del factor de crecimiento transformador - − 1 (TGF- − 1), al tiempo que promovía la proliferación de linfocitos. Transformar el crecimiento Tor - − 1, TGF- − 1) concentración, promover la proliferación de linfocitos, mejorando así eficazmente el sistema inmune de los pollos, mientras que el aumento de bacterias intestinales beneficiy la promoción de la función del sistema inmune intestinal.

La intubación Oral se utilizó para administrar levadura β-glucan al modelo único. Los resultados mostraron que la expresión de IL1B e IRF7 en el intestino de pescado estaba regulada de forma ascendente, y la proporción de Vibrio en los microorganismos intestinales se redujo significativamente, regulando así el modelo#39;s inmunidad [28]. Cuando la levadura β-glucan se añade a la alimentación como suplemento, puede mejorar eficazmente la digestide nutrientes, mejorar la inmunidad mediante el aumento de las concentraciones de inmunoglobulina y estimular la fosfatasa alcal[29], y tiene buenas perspectivas de aplicación en la mejora de la inmunidad inndel cuerpo y la resistencia a patógenos específicos. En estudios con modelos de ratón, se encontró que la levadura − -glucan puede prevenir eficazmente la infección por Listeria monocytogenes, Bacillus anthracis y Candida albicans[30-31].

Chan et al. y Alexander et al.[32-33] demostraron la eficacia antitumoral de partículas de → glucan derivadas de la levadura en un modelo murde melanoma metastásico en los pulmones con base en mecanismos antitumorales previamente informados. Estudios recientes han demostrado que el producto de la levadura − -glucan y el zinc compleed con la entrega de nano-portador tiene un efecto realsignificativo sobre las citoquinas antiinflamatorias y pro-inflam(IL-1 -, IL-6, IL-8) en el cuerpo, y tiene un efecto regulador significativo en mejorar el cuerno's inmunidad humoral, actividad de las células asesinnaturales (NK), y mejora la inmunidad de la mucosa intestinal [34-35].

2.3 estudios clínicos

En los últimos años, la aplicación clínica de la levadura β-glucan en la inmunidad humana también ha atraído la atención de los estudiosos. Los estudios han mostrado que en experimentos doble ciego de selección en personas de diferentes edades, la incidencia de síntomas alérgicos como alergias de la piel y del tracto respirfue significativamente menor en el grupo de sujetos que consumilevadura → -glucan que en el grupo controlado con placebo [36-38]. En particular, tiene un efecto significativo en la mejora de la inmunidad en la primera infancia y en los ancianos.

En un experimento de alimentación en niños de 1 a 4 años, los resultados del grupo experimental que consumibebidas lácteas que contenían levadura ≤ -glucan mostraron que la incidencia de rinitis alérgica, sibilancias, tos alérgica, eccema y urticaria fue significativamente menor que la del grupo control, y también se redujo la proporción de los que necesitaban tratamiento antibiótico [39]. Fuller et al. [3 6] encontraron en un estudio de personas de mediana edad y de edad avanzada de 50 a 70 años que la ingesta diaria de 250 mg de cápsulas de beta-glucan de levadura, aunque no hubo diferencia estadística significativa, fue eficaz para reducir el número de días con síntomas de infección, mientras mejoraba el estado de ánimo y aliviaba la tensión emocional. Sin embargo, el mecanismo específico por el cual la levadura beta-glucan regula el cuerpo no está claro y requiere más investigación.

2.4 mecanismo de activación inmune

La levadura β-glucan ha atraído una amplia atención debido a sus importantes efectos inmunomoduladores. El mecanismo de activación inmune de la levadura − -glucan se muestra en la figura 2. Después de entrar en el tracto digestivo, la levadura β-glucan entra en el intestino delgado a través del esófago y el estómago. Las células M en la pared intestinal transportan → -glucan desde el lumen intestinal hasta el tejido linfoide [40], un área rica en células inmun, como macrófagos y células dendríticas que monitorecontinuamente el contenido que pasa a través del intestino, especialmente para los microorganismos nocivos. Los macrófagos y las células dendríticas tienen receptores específicos en su superficie exterior que pueden reconocer y unirse a estructuras moleculares comúnmente encontradas en microorganismos nocivos [41]. En el caso de los macrófagos, por ejemplo, la estructura especial de las moléculas de beta-glucan de levadura significa que son reconocidos por los receptores de los macrófagos, se unen a ellos, y por lo tanto activan los macrófagos y les dan la capacidad de destruir microorganismos nocivos [42].

Experimentos en ratones han demostrado que los neutrófilos y monocitos de los individuos alimentados con levadura → -glucan tienen una mayor actividad fagocíy un mayor porcentaje de fagocitos [40]. Se puede ver que la levadura − -glucan tiene un efecto positivo en el metabolismo oxidativo de estos tipos de células, que es un fuerte estímulo de ráfago respiratorio. Cuando los linfocitos son estimulados con proteínas alergénicas, los del grupo de alimentación de levadura → -glucan tienen una mayor tasa de proliferación [43], lo que también demuestra el efecto positivo de levadura → -glucan en la inmunidad celular. Además, aunque la levadura β-glucan comienza a ejercer sus efectos en el intestino, los estudios también han demostrado que las moléculas de levadura β-glucan pueden ser transportadas por los macrófagos al tejido linfoide en otras partes del cuerpo, donde pueden activar otras células inmunes [40]. Dado que la levadura − -glucan es reconocida y unida por receptores en las células inmunde una manera específica, los − -glucanos con diferentes estructuras moleculares tienen diferentes efectos en el sistema inmunitario. Los mecanismos inmunes específicos implicados requieren una mayor exploración.

3 conclusiones y perspectivas

En la actualidad, la aplicación de levadura β -glucano en la industria química, productos acuáticos y alimentos está recibiendo cada vez más atención. Los datos de la encuesta muestran que en 2022, el mercado global de levadura β-glucan llegará a 476,5 millones de dólares estadounidenses, lo que indica que la aplicación de β-glucan tiene un enorme potencial de desarrollo. Sin embargo, en el mercado interno, el β-glucan de levadura todavía tiene problemas como bajo rendimiento y mala calidad, y no puede satisfacer la creciente demanda del mercado. Actualmente, los métodos de extracción comúnmente utilizados incluyen la extracción ácibase, la homogeneide microchorro de alta presión y la extracción asistida por ultrasonido. Todos estos métodos tienen problemas tales como bajo rendimiento, pureza que es difícil de satisfacer la demanda del mercado, y la contaminación grave durante la producción.

Encontrar un método de producción con un proceso simple, alto rendimiento y buena calidad del producto ayudará a aumentar el valor comercial de la levadura β-glucan, promover su aplicación en diversos campos y ajustarse a su tendencia de desarrollo internacional. Una serie de estudios sobre levadura − -glucan se han realizado utilizando modelos celulares, modelos animales y ensayos clínicos preliminares, y se ha demostrado que el − -glucan mejora el cuerpo#39;s función inmune. Sin embargo, todavía existen algunas dudas sobre el mecanismo específico de su regulación inmune, y algunos mecanismos propuestos todavía se basan en hipótesis, y los mecanismos subyacentes aún no han sido dilucidados. La investigación futura debe centrarse en la exploración de los mecanismos de interacción profunda entre el glucan de levadura y diferentes sujetos, así como las interconexiones entre los diferentes mecanismos. Esto sería útil para entender los cambios causados por la levadura beta-glucan en humanos y animales, y también sería útil para el desarrollo y aplicación de la levadura beta-glucan.

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