¿Cuál es el método de producción de polvo oligosacárido?

Los oligosacárifuncionales se componen de 2 a 10 monosacáripolipor enlaces glicosídicos. No pueden ser hidrolizados por el cuerpo#39; sistema de la enzima s, no puede ser absorbido en el intestino delgado, y puede promover el crecimiento de bifidobacterias en el cuerpo después de entrar en el intestino grueso. Tienen las funciones de regular el equilibrio de la flora intestinal, favorecer la absorción de calcio y fósforo, prevenir la caries y mejorar el organismo#39;sinmunidad. Después de la ingestión, no causarán un aumento del azúcar en la sangre o la insulina, y pueden ser consumidos por poblaciones especiales como diabéticos, hipertensos y personas obesas [1]. Los oligosacárifuncionales están atrayendo cada vez más la atención como un nuevo recurso de alimento. Más de una docena de variedades de oligosacáridos ya están en el mercado. Los oligosacáridos fueron desarrollados relativamente temprano en Japón, y una gama relativamente completa de variedades está disponible. Entre estos, las poblaciones especiales de oligo-isomalt.

funcionaloligosacáridosare attracting increasing attention as a new source of food, and there are already more than a dozen varieties on the market. In Japan, oligosaccharides were developed relatively early, and there is a relatively complete range of varieties. Among these, isomaltooligosaccharides and fructooligosaccharides have the largest production and sales volumes; the European and American markets are dominated by fructooligosaccharides and galacto-oligosaccharides.

La industrialización de los oligosacáridos en China comenzó en 1996, cuando Baolingbao Bio-Technology Co., Ltd. probcon éxito y comenzó la producción de isomaltooligosacáridos. Actualmente, las principales variedades de oligosacáridos en el mercado nacional son isomaltooligosacáridos, fructooligosacáridos, galactooligosacáridos y oligosacáridos de soja, con una capacidad de producción de alrededor de 150.000 toneladas por año. Debido al atraso de la tecnología y el equipo de separación y purificación doméstica en el pasado, la calidad general de los oligosacáridos domésticos, especialmente los oligosacáridos de alta pureza, va por detrás de la de los países desarrollados, lo que dificulta satisfacer las necesidades de grupos especiales de personas. Los oligosacáricon baja pureza afectarán su eficacia. Por ejemplo, si un paciente diabético consume oligofructosa con una pureza del 50%, su azúcar en la sangre se elevará rápidamente. Sin embargo, si consumen jarabe de oligofructosa con una pureza del 93% con el estómago vacío, su azúcar en la sangre cambiará muy poco. Con la expansión de los campos de aplicación de los oligosacáridos y la mejora del equipo de producción, algunos oligosacáridos de alta pureza ya han sido producidos en el país [2].

1 tecnología de producción de oligosacárifuncional

Variousfunctional oligosaccharides exist in nature. Depending on the mode of existence and the quantity required, oligosaccharides can be produced on a large scale using extraction, chemical, fermentation or enzymatic conversion methods.

1. 1 método de extracción

El método de extracción es un método de producción de oligosacáridos que existen en grandes cantidades en la naturaleza y tienen un proceso de separación simple. Se puede utilizar para producir oligosacáridos de soja. Los oligosacáridos de soja son un término colectivo para la rafinosa, la estaquiosa y la sacarosa, de los cuales los principales ingredientes activos son la rafinosa y la estaquiosa. Actualmente son principalmente aislados y extraídos del suero de la harina de soja, que se separa de la proteína. El proceso de producción consiste en salar el suero, eliminar las proteínas residuales por ultrafiltración, luego decolorcon carbón activado, intercambio iónico, concentración y secado por pulveripara obtener el producto [3]. En general, el 75% de los oligosacáridos de soja contienen 18% de estaquiosa, 6% de rafinosa y 24% de sacarosa. 

1. 2 método químico

El método químico es un método importante para modificar oligosacáridos. Puede modificar oligosacáridos y convertirlos en productos oligosacáridos funcionales para diferentes usos. Actualmente, el quitosano comercialmente disponible se produce principalmente usando métodos químicos. Se produce principalmente mediante el uso de residuos industriales de cáscara de cangrejo y cáscara de camar, que se tratan alternativamente con ácido y álcali para obtener quitina, y luego se tratan con NaOH concentrado de 40% a 60% en masa a 100 a 180°C para obtener la desacetily luego se seca para obtener quitosano. En la actualidad, la investigación sobre el quitosano se centra en el uso de diversos enlaces químicos como la acilación yla carboximetilpara su modificación, con el fin de preparar derivados del quitosano con diferentes propiedades y usos o quitosano soluble en agua con menor peso molecular [4].

1. 3 métodos de fermentación

El método de fermentación es el principal método de producción de oligosacáridos de fuentes microbi. Al cambiar las condiciones de cultivo de los microorganismos, se puede promover la sobreexpresión de oligosacáridos objetivo. Por ejemplo, el quitosano también se encuentra naturalmente en las paredes celulares de los hongos y es el único polisacárido alcalino que existe en grandes cantidades en la naturaleza. Estudios han encontrado que los géneros de Chaetomium, Rhizopus y Plasmopara en el orden de Chaetomiales contienen una amplia variedad de quitosanos, que pueden ser producidos por fermentación microbiana. Sin embargo, debido al bajo rendimiento, aún no se ha industrializado. Wang Weiping et al. [5] usaron Plasmopara ZH08 después del tratamiento con mutagénesis y el rendimiento del quitosano se mantuvo estable en 1,07 g/L.

1. 4 método de conversión enzimática

La conversión enzimes el principal método utilizado en la producción de oligosacáridos, usando un sistema especial de enzimas para convertir disacáridos o polisacáridos simples en oligosacáridos funcionales. En la actualidad, las preparaciones enzimrequeridas para la producción rutinde oligosacárifuncionales se han producido básicamente a nivel nacional. Los isomaltooligosacáridos se producen utilizando almidón como materia prima. Se utilizan para hidrolizar el almidón en maltosa, que luego se convierte en isomaltooligosacáridos por -glucosidasa. Después de la filtración, decoloración, desalini, y concentración, el rendimiento de isomaltooligosacáridos es de aproximadamente el 50%. Los fructooligosacáridos son producidos por la acción de la enzima fructosiltransferasa, que se produce por fermentación fúny convierte altas concentraciones de sacarosa. Sin embargo, la actividad de la enzima fructosiltransferasa es inhibida por la reacción subproducto glucosa, resultando en la mayoría de los productos fructooligosacáridos que contienen grandes cantidades de sacarosa y glucosa. Los fructooligosacáridos también pueden ser producidos a partir de inulina por inulinasa, que produce fructosa-fructosa tipo fructooligosacáridos. Los xiloligosacáridos son producidos por el procesamiento de mazde maíz en partículas de 5 mm, cocine e hinchazón para extraer hemicelulosa, luego se digienzimáticamente con xilanasa, centrifu, microfiltración, decoloración, intercambio iónico, y concentración para producir el 70% xiloligosacáridos. Oligosacáridos tales como galactooligosacáridos, lactul, y lactulse obtienen por la conversión de materias primas tales como lactosa, sacarosa, y fructosa usando galactosidasa, seguido de separación [6].

2 funcional oligosacárido tecnología de purificación

elProductos oligosacáridos obtained by the above methods generally have a purity of less than 70%. They can be added to ordinary foods and health products, but they still contain glucose, sucrose, maltose, etc., and cannot be consumed by special populations. Oligosaccharides can be purified and refined using enzymatic, fermentation, chromatographic, and nanofiltration membrane methods to achieve a purity of more than 95%.

2. 1 método enzimático

En la solución de oligosacárido crudo, la pureza de los oligosacáridos se incrementa mediante la eliminación o conversión de subproductos con enzimas especiales. Por ejemplo, la adición de glucosa isomerasa o glucosa oxidal sistema de reacción de los fructooligosacáride puede reducir el contenido de glucosa, aliviar la inhibide retroalimentación de la fructosa transferasa, y mejorar la eficiencia de conversión de la fructosa transferasa. La glucooxides más eficaz, y el ácido glucónico resultante puede ser eliminado por intercambio iónico, y el contenido de oligosacárido puede llegar hasta 98%.

2. 2 métodos de fermentación

Microbial fermentation is one of the main methods for producing high-purity oligosaccharides. Taking advantage of the recalcitrance of most functional oligosaccharides, yeast with good fermentation properties is used to remove sucrose, glucose, maltose and other impurities from the oligosaccharide solution, so that the oligosaccharide content can reach more than 95%. Wang Wenxia et al. [7] used soy whey as the fermentation substrate, added brewer's y fermentado durante 5 h. El contenido de rafinosa y estaquiosa alcanzó más del 97%, eliminándose básicamente la sacarosa. El jarabe de oligoisomaltosa IMO-500 puede ser fermentado por levaduras y centrifupara obtener un producto de alta pureza IMO-900. Zhang Tao et al. [8] usaron un método de fermentación de la levadura en una solución de fructooligosacárido al 25% para obtener un producto de fructooligosacárido sin glucosa y una concentración de fructooligosacárido de 82,85%. Después de la acción de la fructosa transferasa, la concentración de fructooligosacárido se puede aumentar a 85,23%.

2. 3 cromatografía

Chromatographic separation technology has been widely used in the production of oligosaccharides. At present, the sequential simulation moving bed (SSMB) chromatographic separation technique has achieved the separation of the three-component group of monosaccharides, disaccharides and oligosaccharides. Not only has it achieved the continuous production of the target oligosaccharides with high purity, but it has also obtained high-purity by-products such as glucose, fructose, sucrose and maltose, which can be recycled and reused, greatly reducing production costs [9]. By applying chromatographic separation technology in a sequential simulated moving bed, the purity of the oligoisomaltose, oligofructose and oligogalactose products can reach more than 95%, achieving the continuous production of high-purity oligosaccharide products.

2. Método de membrana de nanofiltración 4

Las membranas de nanofiltración tienen un límite de peso molecular entre 100 y 1000 Dalton. Seleccionla membrana de nanofiltración apropiada, los oligosacáridos pueden ser separados de glucosa, fructosa y algo de sacarosa. El producto IMO-900 obtenido mediante la tecnología de separación por membrana de nanofiltración tiene un contenido de monosacáriinferior al 2% y un contenido total de ingredientes funcionales superior al 95%. Feng Wenliang et al. [10] usaron un dispositivo de membrana de nanofiltración para eliminar con éxito glucosa y fructosa con un peso molecular de 180 y sacarosa con un peso molecular de 342 de oligofructosa con una fracción de masa de 53,73%, lo que resultó en un contenido de oligofructosa de más del 95%. Los subproductos glucosa, fructosa, sacarosa y maltosa recuperados por la tecnología de membrana de nanofiltración pueden ser efectivamente recuperados después de la concentración. Jarabe de fructosa se puede obtener después de la hidrólienzimy concentración.

3 aplicación de oligosacáridos funcionales

3. 1 aplicación en productos alimenticios y sanitarios

Oligosaccharides are widely used in foods and health products due to their ability to regulate the intestines, promote mineral absorption and boost immunity. In Europe, fructooligosaccharides have been successfully used in yoghurt, beverages, cheese, fillings, ice cream, chocolate, sweets and meat products, while galacto-oligosaccharides are used in high-end infant formulas and dairy products. In Japan, 171 special health foods containing oligosaccharides were approved in 1999, including isomaltooligosaccharides, fructooligosaccharides, soy oligosaccharides, xylo-oligosaccharides, galacto-oligosaccharides, lactulose, and lactulose. In China, oligosaccharides are mainly used as food ingredients, and there is still a gap between their scope of use and the amount added compared to developed countries. Oligosaccharides with high purity are the first choice for sweeteners for special populations such as obese, diabetic, and middle-aged and elderly people because they are completely independent of insulin. Oligosaccharides with high purity have broad Perspectivas de desarrollo en la esfera de la alimentación y la atención de la salud [11-12].

3.2 aplicación en la industria de piensos

The serious consequences of using antibiotics in feed have attracted the attention of society, and the European Union has banned the addition of antibiotics as Aditivos alimentarios since 1999. The use of oligosaccharides can enhance the reproduction of beneficial intestinal bacteria, thereby inhibiting intestinal pathogens and improving immunity and disease resistance. The resulting oligosaccharides or new feed additives combining oligosaccharides and probiotics are popular with customers. Studies have found that adding oligosaccharides to feed significantly improves the growth performance and health of broiler chickens; the body length and weight of bighead carp are significantly higher than those of the control group; adding oligosaccharides to just-weaned piglets can reduce the diarrhea rate of piglets, increase the average daily weight gain by 13.8%, reduce the feed conversion ratio by 8.1%, and reduce mortality. In addition, the organic acids produced by the proliferation of beneficial bacteria such as Bifidobacterium can help improve the absorption rate of calcium, magnesium and iron in the feed. Studies have found that in the feed industry, the addition range of isomaltooligosaccharides (IMO-500, 50%) is 0.1% to 0.5%, the addition range of fructooligosaccharides (FOS, 50%) is 0.3% to 0.4%, and the addition range of xylo-oligosaccharides (XOS, 35%) ranges from 0.02% to 0.025% is more appropriate. With the promotion of healthy farming and the reduced use of antibiotics, oligosaccharides or combinations of oligosaccharides and probiotics will become increasingly common [13].

3. 3 aplicaciones en otros campos

En la agricultura, los oligosacáripueden regular la flora microbiana del suelo, mejorar la absorción de nitrógeno, potasio y otros elementos por los cultivos, estimular a las plantas a producir sustancias resistentes a enfermedades como fenoles y fitoalexinas, mejorar la resistencia a las enfermedades de las plantas, y aumentar el rendimiento de los frutos. Además, el quitosano puede formar una película en la superficie de frutas y verduras y se utiliza ampliamente como conservante de frutas y verduras. En el campo de la medicina, los oligosacáripueden proliferar el cuerpo's bacterias beneficiosas, la prevención y el tratamiento de la diarrea y el estreñimiento; También pueden activar el sistema inmunológico y mejorar el cuerpo's resistencia a la enfermedad [11-14].

4 perspectivas

En la actualidad, la industria oligosacáride doméstica ha tomado forma básicamente. Los oligosacáridos de alta pureza como los isomaltooligosacáridos y los fructooligosacárise han producido en el país. Después de años de publicidad de mercado y promoción, el reconocimiento del producto está aumentando gradualmente. Sin embargo, todavía hay algunos problemas con la investigación y el desarrollo de oligosacáridos en China. En primer lugar, hay una comprensión común y profunda de los efectos fisiológicos de los oligosacáridos, pero la investigación sobre el mecanismo a nivel celular o molecular todavía falta. También hay una falta de datos eficaces y extensos para apoyar el uso cuantitativo refinado de oligosacáridos. En términos de desarrollo de productos, los principios de la combinación de oligosacáridos en los productos, su estabilidad, reactividad y análisis pre y post-efecto aún no son perfectos, y el alcance y el campo de aplicación de los productos también están muy por detrás de los de los países desarrollados. China's la industria de oligosacáridos tiene un gran potencial de mercado, y un gran número de productos oligosacáridos o productos con oligosacáridos añadiestán a la espera de ser desarrollados. El desarrollo a gran escala de China's oligosaccharide industry requires the joint efforts of scientific researchers, manufacturing enterprises, and application enterprises.

referencias

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