¿Cuál es el método de ensayo para − Glucan?

Jan30,2025
categoría:Aditivo alimentario

Beta-glucan is a non-starchpolysaccharide made up deD-glucose linkedby beta-glucosidic bonds yis widely found ennature. It can be divided inaβ-1,3-glucan, β-1,3-1,6-glucanyβ-1,3-1,4-glucan according aits structure. Its maensources are cereals, bacteria yfungi[1].

 

Among elmany sources, cereal − -glucanhas become elfocus deresearch due aits abundant, safe yreliable source yexcellent physicochemical properties. Cereal − -glucanhas a variety dephysiological functions yeffects. It can regulate blood glucose levels yprevent type 2 diabetes [2-4]; lower serum Colesterol colesterollevels yprevent cardiovascular disease [5-6]; balance intestinal flora yprevent colelcancer [7-9]; regulate blood pressure [10] yenhance elactivity deimmune cells [11]. In addition, cereal β-glucan can also be used as an additive enthe productieldedairy products, ice cream yother foods to improve the sensory calidaddethese products [12-13].

 

Actualmente, el método de detección del glucan de cereal se basa principalmente en métodos enzim[14]. Además, los investigadores también han desarrollado métodos de fluorescencia [15] y métodos de visco[16] basados en las características de − -glucan. Los diferentes métodos de detección difieren en cuanto al coste, la precisión de los resultados y la eficacia de los ensayos, por lo que seladecuados para diferentes productos de cereales o requisitos de ensayo.

 

Como una fibra dietimportante, la detección de -glucan es de gran importancia en el mejoramiento, procesamiento y desarrollo de productos de cereales, especialmente cebada y avena [17-18]. El desarrollo de un método de detección económico, rápido, preciso y de alto rendimiento se ha convertido en una cuestión apremipara las industrias de avena y cebada. Este artículo revisa los principios, métodos y estándares actuales para la detección de − -glucan en cereales, celel objetivo de proporcionar una referencia para detectar con precisión el contenido de − -glucan en los cereales y desarrollar métodos para satisfacer las necesidades específicas de detección.

 

1 estructura de cereal − -glucano

Graenβ-glucan is widely available, high encontent, yhas a high molecular weight. It is an excellent water-solubledietary fiber [19]. As a component deplant célulawalls, β-glucan can be combined confluorescent dyes to produce a color, so its distribution encereal grains can be observed usandofluorescent staining Las técnicas[20–22]. Oats ycebadaare the most common sources deCereal − -glucanos, while Trigo trigoyrye also contaensome β-glucans[23] . Unlike bacterial yfungal β-glucans, cereal − -glucanosare licercapolysaccharides cona mixture deβ-1,3 yβ-1,4 linkages. The β-1,4 bonds connect D-glucose monomers to form a cellobiose unit, while the β-1,3 bonds connect these cellobiose units to form β-glucan. The presence deβ-1,3 bonds can effectively prevent the molecules from stacking closely and give them a certain degree deaguasolubility. Therefore, factors such as the ratio deβ-1,3 to β-1,4 bonds and the ratio decellotriose to cellotetraose will affect the physical and chemical propiedadesdeβ-glucan polysaccharide'spropiedades físicas y químicas [23-24].

 

Oat

El contenido y la estructura del − -glucano en los cereales pueden variar dependiendo del tipo genético y las condiciones ambientales (tabla 1). La cebada y la avena tienen un alto contenido de − -glucano, representando 2,2% a 8,8% y 1,73% a 5,70% del peso seco del grano, respectivamente, mientras que el trigo y el centeno tienen un contenido de − -glucano de 0,38% a 0,64% y 1,4% a 2,6%, respectivamente [25-26]. Además, hay ciertas diferencias en la relación de trisacáridos de fibra intra-molecular y tetrasacáridos de fibra, la relación de enlaces − 1,3 a enlaces − 1,4, y el peso molecular de − -glucanos en granos. Por ejemplo, el peso molecular de OAT − -glucan es mayor, en 180-850 kDa [27], mientras que el peso molecular de Rye − -glucan es de sólo 21 kDa [28].

 

These differences are mainly due to the different genotypes and crecimientoenvironments dethe grains. The structural differences in β-glucan can give it different physical and chemical properties. For example, the ratio deβ-1,3 and β-1,4 bonds is related to water solubility, while El molecularweight of β-glucan is related to the viscosity of its solution. A β-glucan Solución soluciónhas a high viscosity and is a non-Newtonian fluid. The higher the concentration and molecular weight of β-glucan, the higher the viscosity of the solution [29]. Beta-glucan can also form gels. The factors that control its gelation comportamientoare currently unknown, but it is generally believed that the gelation rate is related to the molecular weight of beta-glucan. In addition, beta-glucan can also absorb water and swell. The hydroxyl groups on beta-glucan can form hydrogen bonds with water molecules. At the same time, the internal fiber trisaccharides or fiber tetrasaccharides can be linked by β-1,3 bonds to form binding sites, thereby effectively binding water to them [30].

 

2. Principio de ensayo de − -glucan en cereales

Actualmente, existen varios métodos para probar el contenido de − -glucan de los cereales. De acuerdo con las propiedades de − -glucan, los principios de estos métodos se pueden resumir en cuatro categorías: hidrolizando − -glucan en monómeros de glucosa; Unión específica de − -glucano a un tinte; Usando β-glucan's propiedades físicas propias; Yotros.

 

2.1 hidrolizada en monómeros de glucosa

Como se mencionó anteriormente,avenaβ-glucan is a linear polysaccharide composed of β-1,3 and β-1,4 linkages of D-glucose. It is not easy to directly cuanticuanticuanticuanticuanticuanticuanticuanticuanticuanticuanticuanticuanticuantiβ-glucan. However, it is more feasible to quantify β-glucan by hydrolyzing β-glucan into D-glucose monomers and then measuring the contenidoof glucose monomers. Generally, biological and chemical hydrolysis métodoscan be used to hydrolyze β-glucan. The biological hydrolysis method involves the use of specific and highly specific enzymes to cleave the β-1,3 and β-1,4 bonds, thereby degrading the β-glucan into glucose monomers [14]. The chemical method involves the use of a concentrated acid solution at a specific temperature to cleave the β-glucan into glucose monomers [33-34]. Glucose monomers can be converted into colored substances usandothe oxidase method, and the absorbance of the substance at a wavelength of 510 nm is directly proportional to the glucose content. In addition, the contenidoof glucose monomers can be detected using high-performance liquid chromatography (HPLC) technology. Finally, the β-glucan content can be quantitatively determined by the glucose content.

 

Beta Glucan powder


Unión con colorantes

El Beta-glucan puede unirse a sustancias específicas, cambiando el color o la intensidad de fluorescdel complejo. Este es otro principio fundamental para la detección cuantitativa del beta-glucano de cereales. Por ejemplo, si el − -glucan se une al colorrojo Congo, el mecanismo de Unión puede ser debido a la interacción hidrofóbica, y la absorbancia de la solución de Unión cambia. La cantidad de − -glucan puede ser determinada midiendo el cambio de absorbancia en una longitud de onda de 550 nm [35]. Además, − -glucan también puede unirse al agente blanquefluorescfluoresccalcofluor, y la cantidad de − -glucan se puede detectar cuantitmidiendo el cambio en la intensidad de la fluorescencia del complejo [36]. El mecanismo vinculante específico no está claro actualmente.

 

2.3 propiedades físicas de − -glucan

− -glucan puede aumentar la viscode una solución, y también tiene fuertes propiedades de absorción de agua. Estas propiedades físicas pueden usarse para detectar el contenido de − -glucan en los cereales. Para un peso molecular dado de − -glucan, la viscode la solución es directamente proporcional a la concentración, por lo que el contenido de − -glucan puede ser detectado midiendo la viscode la solución [16]. Vale la pena señalar que el peso molecular de − -glucan también afecta a la viscode la solución. Cuanto mayor es el peso molecular, mayor es la visco. Por lo tanto, cuando se utiliza este principio para la detección, también se debe prestar atención al efecto del peso molecular. La fuerte absorción de agua de − -glucan puede aumentar la retención de agua del sistema cereal, es decir, cuanto mayor sea el contenido de − -glucan, mayor será la retención de agua del sistema. Sobre la base de este principio, Niu et al. [37] desarrollaron un nuevo método para la detección de OAT − -glucan usando la capacidad de retención de disolvente.

 

otros

Además de los principios anteriores, también hay métodos espectroscópicos y ensayos de inmunoabsorción de enlace enzimpara la detección de − -glucan. La espectroscopia utiliza espectroscopia de infrarrojo cercano, que se basa en el hecho de que ciertos enlaces químicos en − -glucan producirán absorción vibracional bajo luz infrarroja cercana, de acuerdo con Lambert-Beer&#Ley 39;s, es decir, la intensidad del pico de absorción es proporcional a la concentración de la sustancia a medir [38]. El principio del ensayo de inmunoabsorción ligado a enzimas es desarrollar anticuerpos monoclonespecíficos que se unen específicamente a − -glucan como sustr, y detectar cuantitel contenido de − -glucan a través de una reacción colorimétrica [39].

 

3. Métodos para la detección de − -glucan en cereales y estándares relacionados

β-glucan is widely used in foods and other fields, and has important physiological activities. Therefore, the β-glucan content needs to be detected in all aspects of the avenaindustry (breeding, processing, product development, etc.). Table 2 summarizes the principles, advantages and disadvantages, and relevant standards of the current β-glucan detection methods.

 

3.1 método enzimático

En la actualidad, el método enzimes el método más comúnmente utilizado para detectar − -glucan y se ha desarrollado en un kit que se ha convertido en un método clásico de detección comercial. Este método fue propuesto y mejorado por primera vez por McCleary en 1985 [14] y puede ser utilizado para detectar el contenido de -glucano en los cereales y sus productos. El método enzimes un método reconocido internacionalmente para la detección de − -glucan y ha sido certificado por muchas autoridades internacionales como la asociación americana de químicos analíticos (AOACInternational, 995.16) [40] y la asociación americana de químicos de cereales (AACC, 32-23.01) [41].

 

Este método utiliza lichenasa y − -glucosidasa para hidrolizar (figura 1). Primero, el − -glucano en los granos o sus productos se disuelve en agua hirviendo, y luego se hidroliza específicamente en pequeños oligosacaridos moleculares por lichenasa (lichenasa). Después de eso, la − -glucosidasa se utiliza para escindien moléculas individuales de glucosa. Mediante la medición de la detección cuantitativa de glucosa de -glucan, incluso si la glucosa se convierte en una sustancia coloreada con glucosa oxid, y la cantidad se detecta cuantita una longitud de onda de 510 nm. Este método es altamente específico y no interfiere fácilmente con otros polisacáridos. Los resultados de detección son altamente precisos y estables, y es el método más ampliamente utilizado para detectar − -glucan. Sin embargo, la licheninasa y glucosidasa de alta pureza y altamente específicas son caras, y el costo de detección es alto.

 

Con el fin de reducir la cantidad de muestra utilizada, ahorrar el consumo de reactivos y reducir los costos de las pruebas, Hu y Burton [42] hicieron algunas mejoras a este método de prueba. Utilizaron un método de placa de 96 pozos para determinar el contenido de − -glucano de 21 muestras diferentes de avena, reduciendo la cantidad de lichenasa y − -glucosidasa utilizada en el método enzimtradicional en un 25%, reduciendo el costo de las pruebas de cada muestra en un 22% y los costos de mano de obra en un 25%. Posteriormente: Motilva et al. [43] utilizaron un micro método basado en el ensayo enzimático Megazyme para optimizar aún más la detección de muestras con un contenido de − -glucan que oscila entre 0,27% y 75%. El método tradicional de la enzima megazyma requiere 0,1 mL de − -glucosidasa para ser añadido después de que la muestra es hidrolizada por lichenasa para hidrolizen en monómeros de glucosa, y la reacción es coloreada con 3 mL de reactivo GOPOD (glucosa oxid). El micro método mejorado solo requiere 20 μL de -glucosidasa y 210 β L de GOPOD. Las pruebas han demostrado que los resultados no difieren significativamente del método enzimático.

 

3.2 cromatografía

Chromatography can be used to determine the β-glucan content of cerealsComo los polisacáridos se pueden descomponer en sustancias más pequeñas en condiciones ácidas a una cierta temperatura. La concentración de la solución ácida, la temperatura y la duración de la hidrólisis afectan a la eficiencia de la hidróli, provocando una hidróliincompleta o daños en la estructura de los productos monosacáridos. La glucosa hidrolizada puede ser analizada por cromatode gases (GC) o cromatolíquida de alto rendimiento (HPLC). Johansson et al. [33] compararon la hidrólisis del − -glucan con tres soluciones ácidas (HCl, TFA y H2 SO) a diferentes concentraciones ácidas, temperaturas y tiempos de hidrólisis. Los resultados mostraron que el − -glucan no fue hidrolizado bajo las condiciones ácidas más débiles (37 β C, pH = 1, simulando las condiciones ácidas del jugo gástrico humano), mientras que las tres soluciones ácidas obtuvieron el mismo contenido de glucosa al hidrolizar el − -glucan a 120 °C, durante 1 h, para obtener el mismo contenido de glucosa. Los resultados de este método son similares a los del método enzim, con alta precisión. Sin embargo, requiere el uso de costosos equipos cromatográficos, y las condiciones experimentales del proceso de pretratamiento (alta temperatura, ácido fuerte) plantean un alto riesgo de seguridad. Estos factores limitan el uso de este método hasta cierto punto.

 

3.3 método rojo del Congo

El colorrojo Congo puede formar un complejo con − -glucan. El rojo Congo es un colorrojo que absorbe la luz en la región ultraviolevisible. Después de que se añade β-glucan, la absorbancia del complejo en una longitud de onda de 550 nm cambia con la concentración de β-glucan. Cuando se utiliza este método para detectar el contenido de − -glucan de los cereales, un estándar de − -glucan de diferentes concentraciones debe ser añadido a una cierta concentración de solución de rojo Congo, mezclado para establecer una curva de concentración estándar de − -glucan, y luego el contenido de − -glucan en la muestra puede ser medido [35]. El colorrojo Congo utilizado en este método es relativamente barato, por lo que el costo es bajo. Sin embargo, la Unión del rojo Congo al − -glucano no es específica, y cuando se aplica a los cereales, es fácilmente interferido por otros polisacárihidrosolucomo los pentosanos, lo que afecta a los resultados de la medición. Por lo tanto, este método tiene ciertas limitaciones en la precisión.

Método de fluorescencia 3.4

El método de fluoresces también uno de los métodos comúnmente utilizados para cuantificar − -glucano. Este método se basa en el cambio en la intensidad de fluorescde la solución, es decir, el agente fluoresccalcofluor y − -glucan pueden formar específicamente un complejo, y la intensidad de fluorescde la solución del sistema se relaciona con la concentración de − -glucan. Basado en este principio, Jorgensen [44] diseñó un sistema de análisis de inyección de flujo automático en 1988, que utiliza la química analítica húmeda para mezclar la solución de la muestra con el agente fluorescpara detectar el contenido de − -glucan en la muestra.

 

Este método ha sido ampliamente utilizado para detectar − -glucan en muestras líquidas como la cerveza y el mosto. El método requiere que la muestra que contiene − -glucan se diluya en una solución, y una solución estándar − -glucan se utiliza para establecer una curva estándar de intensidad de concentración y fluoresc, de la que se puede obtener el contenido de − -glucan en la muestra. Comparado con el método enzimtradicional, el método de fluorescencia es menos costoso. Al mismo tiempo, los resultados del método de fluorescencia se correlacionsignificativamente con el método enzim, y la precisión es mayor. Sin embargo, el agente fluoresccalcofluor no es muy estable y se descompone fácilmente por la luz. Además, la composición del sistema de cereales es compleja, y sustancias como las proteínas y el almidón también pueden interferir en los resultados. Estos factores limitan su aplicación en la determinación de − -glucan en cereales hasta cierto punto.

 

Método de viscosidad de 3,5

Beta-glucan powder is highly viscous, and the higher the concentration of the solution, the higher the viscosity. For oat flour and cebadaflour, the apparent viscosity of the slurry mainly depends on the content of beta-glucan, while starch and protein have only a small effect. Colleoni-Sirghie et al. [16] prepared oat flour homogenates by adding oat flour to deionized water, a silver nitrate solution (to inhibit endogenous β-glucanase) and an alkali solution (to dissolve water-solubleand water-insoluble β-glucans), respectively, and studied the relaciónbetween the apparent viscosity of the homogenate and the β-glucan content. method (PLS) to predict the β-glucan content. The results showed that the apparent viscosity of the oat flour homogenate using silver nitrate solution can be used to predict the β-glucan content very well, and the results are very close to those obtained by the enzymatic method. The viscosity method is simple in principle, low in cost, and easy to operate. However, the viscosity of β-glucan solutions is also affected by molecular weight, and samples with similar molecular weights need to be used when using this method. Therefore, this method can be used to detect the content of β-glucan with the same molecular weight, such as the β-glucan content in different products made from the same oat kernel.

 

3.6 método de capacidad de retención de disolventes

La capacidad de retención de disolventes (SRC) se refiere a la capacidad de la harina de trigo para retener una cierta cantidad de disolvente bajo una cierta fuerza centrífuga, y se puede utilizar para medir las características de calidad de la harina de trigo y sus productos. El principio es que las moléculas poliméricas en la harina de trigo, tales como proteínas, almidón, pentosanos, etc., pueden hincharse a grados variables en disolventes diferentes. La prueba SRC puede usar cuatro solventes: agua, 5% (p/p) solución acuosa de ácido lác, 5% (p/p) solución acuosa de carbonato de sodio, y 50% (p/p) solución acuosa de sacarosa. Estos cuatro disolventes corresponden a diferentes componentes poliméricos en la harina de trigo. El agua SRC refleja la capacidad de hinchde todos los componentes poliméricos de la harina; El ácido lácsrc tiene un valor de pH similar durante el proceso de fermentación de la masa y por lo tanto está relacionado con la capacidad de inflamación de la glutenina; La solución de carbonato sódico SRC tiene un valor de pH más alto, que puede disocilos grupos hidroxilo del almidón. El almidón dañado puede absorber agua y expandirse en esta solución, por lo que este SRC está relacionado con el contenido de almidón dañado. La solución de sacarosa SRC es concentrada y neutra, y esta solución amplifica el efecto de hinchazón de la red arabinoxilana, por lo que se relaciona con el contenido de pentosanos de trigo [45].

 

El beta-glucano es un gran polímero molecular con muchos grupos hidroxilo y una fuerte absorción de agua. Las unidades de fructan enlazbeta1,3 pueden unirse a moléculas de agua, por lo que tiene una fuerte absorción de agua y capacidad de hinchazón. Niu et al. [37] aplicprimero el método de trigo SRC a la avena, estudiaron la relación entre diferentes solventes y las características de hinchazón de la avena, y seleccionun solvente de clorde calcio a partir de esto para reflejar el contenido de − -glucan de la avena. Este método puede añadir directamente el solvente correspondiente (25 g) a 5 g de harina de avena cuando se prueba el contenido de -glucan, y después de la centrifu, el contenido de -glucan puede predecirse midiendo el peso del solvente retenido por la harina de avena. El principio es simple y la operación es fácil. Sin embargo, otros polímeros macromoleculares en el sistema de cereales también pueden causar hinchazón, y cuando el contenido de − -glucan es bajo, no es fácil de detectar. Por lo tanto, la precisión de este método debe ser optimiaún más. Este método se puede utilizar para predecir el rango aproximado del contenido de OAT − -glucan, y por lo tanto se puede utilizar para el cribado preliminar del contenido de − -glucan en la cría y otros procesos. Además, nuestros resultados de investigación anteriores también muestran que también hay una correlación significativa entre la harina de avena SRC y el peso molecular de − -glucan [46], lo que proporciona algunas ideas para la detección rápida del peso molecular de − -glucan.

 

3.7 método de infrarrojo cercano

La espectroscopia NIR se ha utilizado ampliamente en la agricultura, los productos farmacéuticos, la fabricación de polímeros y las pruebas de calidad de los alimentos. En la región espectral NIR, los enlaces químicos en las moléculas (como los enlaces C-H, N-H, O-H) tienen picos característicos en longitudes de onda específicas. La composición de una sustancia puede ser detectada mediante el análisis de los picos de duplicación de frecuencia de una o más moléculas en una sustancia#39; región espectral s. Cuando se utilizan métodos de infrarrojo cercano para predecir el contenido de un componente, el espectro de infrarrojo cercano de un conjunto de muestras primero debe ser recogido y el espectro original pre-procesado. El análisis matemático se utiliza entonces para establecer un modelo de predicción para el componente, y finalmente el modelo se prueba y se convierte para su aplicación [47]. En la actualidad, algunos estudios nacionales y extranjeros han reportado el uso de métodos de infrarrojo cercano para detectar − -glucan en cereales. Las muestras utilizadas en estos estudios fueron principalmente harina de cereal molido.

 

Algunos estudios utilizaron granos enteros intactos para pruebas, y estos estudios utilizaron los resultados del ensayo enzimático Megazyme como valor de referencia para la modelización matemática [48-54]. Schmidt et al. [38] evaluaron el potencial de la espectroscopia de infrarrojo cercano para la determinación de − -glucano en cebada. Se analizaron 107 muestras de cebada (integral y harina de cebada, respectivamente) utilizando cuatro instrumentos de infrarrojo cercano diferentes. En primer lugar, se recogieron los espectros y se preprocesaron los espectros brutos. Se utilizó un método de mínimos cuadrados parciales (PLS) para establecer un modelo de predicción en infrarrojo cercano para − -glucano en cebada. Los resultados muestran que todas las pruebas muestran una cierta aplicabilidad para 0,78). Este método es rápido y simple, y puede ser usado para probar grandes lotes de muestras en un corto período de tiempo. Cabe señalar que la precisión del método NIR se ve afectada por muchos factores, incluyendo la precisión del valor de referencia químico de la muestra, el contenido del índice a medir en la muestra y si se distribuye normalmente, el fondo alto y picos superpuestos, el tamaño de la muestra, y el modelo matemático seleccionado.

 

La estructura de − -glucan es simple, y los enlaces químicos dentro de la molécula pueden superponerse fácilmente con otros componentes de la avena (almidón, proteína, etc.), afectando la precisión. Este método es adecuado para probar cuando el tamaño de la muestra es grande, pero todavía requiere un gran número de muestras con valores de referencia químicos conocidos (el tamaño de la muestra generalmente debe ser mayor de 100) para establecer un modelo cuantitativo NIR.

 

3.8 ensayo de inmunoabsorción de enlace enzimático

El ensayo ELISA es un método común de análisis bioquímico. Este método utiliza anticuerpos específicos para detectar la presencia de ligandos en muestras líquidas. ELISA también se puede utilizar para determinar los niveles de trazas de − -glucan en los cereales. Rampitsch et al. [39] desarrollaron diferentes anticuerpos monoclony estudiaron su grado y especificidad de reacción con − -glucanos de avena y cebada. Los resultados del ELISA para la detección de − -glucan de avena comercial fueron lineales dentro de un cierto rango (1-20 ng − -glucan·mL-1). Además, optimizaron las condiciones experimentales para el ELISA y desarrollaron un método que puede ahorrar tiempo y costos de mano de obra para la detección de grandes cantidades de muestras. En teoría, el método ELISA puede detectar − -glucan a nivel de nanograma y puede ser utilizado para pruebas de trazabilidad cuando el tamaño de la muestra es pequeño. Sin embargo, debido a la extremadamente alta especificidad y sensibilidad de este método, puede no ser capaz de identificar todos los − -glucanos con estructuras similares, y su aplicabilidad necesita ser estudiada más a fondo.

 

4 conclusión

El grano − -glucano es una fuente importante de fibra dietética, y el contenido de − -glucan debe ser detectado en muchos procesos como el mejoramiento y procesamiento de granos, especialmente avena y cebada. Entre los métodos actualmente desarrollados para detectar − -glucan en granos, métodos enzim, métodos cromatográficos y métodos de fluorescse pueden utilizar para cuanticon precisión el contenido de − -glucan. El método de viscoy el método de capacidad de retención de disolvente son fáciles de operar y se pueden utilizar para el cribado preliminar del contenido de − -glucan. La espectroscopia de infrarrojo cercano es rápida y se puede utilizar para pruebas por lotes cuando hay un tamaño de muestra grande. Uno puede elegir razonablemente un método de prueba que satisfsus necesidades teniendo en cuenta factores como la precisión, la eficiencia operativa y el costo.

 

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