Что такое короткоцепные фруктоолигосахариды?

Олигофруктоза устойчива по природе, безопасна и нетоксична при использовании в качестве кормовой добавки, не переваривается эндогенными ферментами в желудочно-кишечном тракте, не оставляя следов в животном#39; тело s. Он может улучшить микрофлору кишечника, способствовать развитию кишечника животных, регулировать протеиновый и липидный метаболизм, способствовать усвоению минеральных веществ, повышать иммунитет и обладает действием антибиотиков, не оставляя остатков в организме, не производит лекарственную устойчивость и называется пребиотическим (микроэкологический агент) [1].

1.Физико-химические свойства фруктоолигосахаридов

1.1 структурный состав

Фруктоолигосахариды (фос), также известные как олигофруктоза, сукроз-фруктоза-трисакчариды олигосахариды и т.д., имеют молекулярную формулу G-F- fn (G-глюкоза, F- фруктоза, n = 1-3). Они являются общим термином для молекул сукроза, которые были объединены с несколькими D-fructoses через β 1,2 гликозидические связи, чтобы сформировать сукроз -fructose-trisaccharides, сукроуз -fructose-tetrasaccharides, сукроуз -fructose-pentasaccharides и их смесей [2].

1.2 сладкая оладья

фруктоолигосахаридыС чистотой от 55% до 65% около 60% сладкой, как сукроуз по массе; Те, у кого чистота 96%, примерно на 30% такие же сладкие, как сукроуз, и имеют более свежую сладость, чем сукроуз [3].

1.3 вязкость и вязкость

В диапазоне от 0 до 70 градусов вязкость фруктоолигосахаридов аналогична вязкости кукурузного сиропа с высоким содержанием фруктозы и уменьшается с повышением температуры [3].

1.4 значение pH и термическая устойчивость

Когда экологическое значение pH является нейтральным, fructooligosaccharides очень стабильны на 120 градусов. В кислотных условиях (pH 3) они очень чувствительны к разложению после 70 градусов, и их стабильность значительно снижается [3].

1.5 активность воды

Водная активность олигофруктозы G аналогична активности сукроза, но несколько выше для олигофруктозы [3].

1.6 другие характеристики обработки

Он обладает хорошей растворимостью, высокой термостойкостью, ингибируемым старением крахмала, некрасочностью, свойствами, дающими облик, щелочной устойчивостью, устойчивостью к сохранению воды и устойчивостью к воздействию влаги, но имеет низкую негигроскопичность [3].

2 физиологическое воздействие олигофруктозы на животных

2.1 оптимизация флоры желудочно-кишечного тракта

Микроорганизмы в кишечнике животных можно разделить на три категории: одна категория — полезные бактерии, представленные бифидобактериями; Еще одной категорией являются вредные бактерии, представленные Clostridium; А оставшаяся категория-промежуточные бактерии. Когда благоприятная флора является доминирующей, микроэкология тела находится в равновесии; С другой стороны, когда вредная флора является доминирующей, животное находится в состоянии субздоровья или болезни.

Бифидобактерии-это немотивированная грам-положительная бактерия без спор, которая существует в кишечнике теплокровных животных и людей. После многих лет исследований постепенно было признано, что бифидобактерии являются полезными кишечными бактериями, которые сопровождают животных на протяжении всей их жизни. Олигофруктоза фермента для производства короткоцепных жирных кислот и некоторых противомикробных препаратов, которые могут препятствовать росту экзогенных патогенных бактерий и местных испорчивающих бактерий в кишечнике, снижая производство токсичных продуктов ферментации и вредных бактерий. Сокращение образования токсичных метаболитов может значительно уменьшить нагрузку на печень, чтобы сломать токсины, тем самым косвенно защищая печень. Распространение бифидобактерий также имеют возможность повысить animal's иммунная система и противостоять опухолям, и может производить некоторые питательные вещества, что animal' потребности тела [4].

2.2 содействие метаболизму кишечника

Фруктоолигосахариды могут способствовать развитию малого перистальза кишечника, ускоряя деградацию и удаление кишечника putrefactive веществ. Они могут способствовать увлажнению кишечника, улучшению характера фекалий, предупреждению и смягчению запоров. Фруктоолигосахариды могут быстро распространяться бифидобактерии, образуя бактериальную пленку на слизистой оболочке кишечника, что затрудняет колонизацию патогенов. Бифидобактерии, при выращивании, также фермента fructooligosaccharides в больших количествах, производя уксусную кислоту, пропионовую кислоту и молочную кислоту, которые снижают рн кишечной лумы, непосредственно препятствует росту патогенных бактерий и ускоряет перистальтические движения в кишечной луме. Кроме того, фруктоолигосахариды водорастворимы, просты в употреблении в пищу, не поглощаются телом или вредными бактериями, могут стимулировать ректальную дефекацию рефлекса, и имеют синергетический эффект с бифидобактериями для детоксикации и нейтрализации токсинов. Этот метод детоксикации микроэкологического баланса является очень безопасным и эффективным, без каких-либо токсичных побочных эффектов [4].

2.3 регулирование азотного метаболизма в организме

Корм для крыс инулин (природный ингредиент, содержащий большое количество фруктоолигосахаридов) способствовал расширению и подкислению содержания цепочек. Инулин не оказал никакого воздействия на чистый баланс азота, но существенно снизил способность к усвоению азота, что указывает на то, что экскреция азота была перенесена из почек в кишечник. Баланс между перенасыщением азота мочевины (плазма-цеэк) и перенасыщением азота аммиака (плазма-плазма) является положительным, что указывает на то, что инулин вызывает положительное осаждение азота мочевины в цехе. При кормлении рациона, содержащего инулин, перенос азота мочевины является высоким, но большая его часть реабсорбируется в виде аммиака, что указывает на низкий коэффициент использования бактерий. Инулин увеличивает концентрацию свободных аминокислот в цексе, но она поглощает очень мало аминокислот, поэтому инулин значительно увеличивает экскрецию фекального азота и подавляет экскрецию мочевого азота. Однако это не влияет на общий коэффициент использования белка. Инулин может эффективно способствовать переносу азота мочевины в кишечник, поскольку он влияет на осмотическое давление тонкого кишечника, тем самым увеличивая количество мочевины в конце илеума. Возможно также, что инулин увеличивает разложение мочевины путем содействия воспроизводству бактерий, разлагающих мочевину, или путем содействия рассеиванию азота мочевины [4].

2.4 улучшает корпус и#39. Иммунная система

Fructooligosaccharides считаются иммунным усилителем, который может улучшить иммунную функцию животных, в основном за счет следующих аспектов: (1) содействие распространению бифидобактерий и повышение иммунной функции животных. Тесты показали, что употребление живых или мертвых бифидобактерий может увеличить тело ' уровень антитела s и активировать фагоцитную активность макрофагов, что важно для улучшения кузова ' способность бороться с инфекциями и предотвращать, сдерживать и уничтожать опухолевые клетки. Колонизация лактобацилли и бифидобактерий в стенке кишечника может стимулировать организм к созданию конкретной иммунной реакции. Фруктоолигосахариды обладают иммуноадъювантными и иммуномодулирующими эффектами. Фруктуолигосахариды оказывают синергетическое воздействие на липополисахариды, что может усилить клеточные и гумовые иммунные функции. Кроме того, фруктоолигосахариды также имеют антигенный эффект, который может привести к прямой реакции антитела. 3. Он может активировать тело и#39; юморальный и клеточный иммунитет. 4. Фруктоолигосахариды выполняют функцию профилактики заболеваний [4].

2.5 улучшает обмен жира

Фруктоолигосахариды ниже холестерина и нейтрального жира и улучшить липидный обмен веществ. В дополнение к ускорению обмена холестерина путем распространения бифидобактерий и превращения его в фекальные стеролы, которые могут быть извлечены только в стул, fructooligosaccharides, как и все волокна, способствовать перистальзу кишечника, поглощать желчные кислоты, и уменьшить синтез и поглощение холестерина. Кроме того, олигофруктоза не всасывается в организм и не может быть синтезирована в жир путем "гликолипидного метаболизма". Он может быть использован для предотвращения простого осаждения жира, вызванного чрезмерным нейтральным содержанием жира [4].

2.6 содействие абсорбции минерального сырья

Фруктоолигосахариды могут способствовать поглощению минералов, таких как кальций, магний и железо. Тесты на крысах показали, что потребление фруктоолигосахаридов может значительно улучшить организм '. поглощение важных минералов, таких как кальций, магний и железо, и даже увеличение плотности костного минерала, что имеет большое значение для предотвращения остеопороза. Фруктоолигосахариды как продукты питания могут значительно предотвратить снижение гематокрита и гемоглобина у крыс после операции. Это показывает, что олигофруктоза может способствовать поглощению железа и магния в крысиной толстой кишке. Олигофруктоза способствует всасыванию железа в основном в илеум. Потребление олигофруктозы может предотвратить анемию после гастрэктомии, и эффект лучше, чем инулин. Потребление олигофруктозы может увеличить объем rat'. Бедренная кость и концентрация минерального кальция и магния, указывающая на то, что олигофруктоза может способствовать абсорбции кальция и магния [5].

2.7 влияние на гистологию желудочно-кишечного тракта

Говард и др. обнаружили, что добавление олигофруктозы в рацион сосущих свиней привело к более быстрому распространению клеток в слизистой кишке и толстой кишке, чем в контрольной группе, а также предотвратили атрофию эпителия слизистой кишки. Считается, что это происходит потому, что олигофруктоза, метаболизированная бактериями, обеспечивает короткоцепные жирные кислоты в качестве источника энергии для распространения мукозальных клеток. Leavit et al. сообщили еще в 1978 году, что промежуточный метаболический продукт клеток, бутират, является предпочтительным сырьем для роста нормальных клеток толстой кишки, и может способствовать формированию нормальных клеток путем стабилизации ДНК и устранения повреждений. Чой обнаружил, что длина кишечного микровилли была больше, чем у контрольной группы, после добавления олигофруктозы в рацион 3- х дневных цыпочек. Что касается эффекта долгосрочного добавления олигофруктозы в корм желудочно-кишечного тракта, то необходимы дальнейшие исследования. Бациллы и бифидобактерии могут препятствовать росту сальмонеллы [6].

3. Производство олигофруктозы

3.1 метод микробной ферментации для производства олигофруктозы

Основным методом промышленного производства олигофруктозы является микробная ферментация. Штамм, способный обеспечить высокую урожайность олигофруктозы, был выбран из почвы и гнилой свеклы. Этот штамм принадлежит плесени. В ходе эксперимента начальные бактерии были ферментированы, чтобы получить брот ферментации.

Клетки брота ферментации были раздавлены в ледяной ванне ультразвуковой дробилкой, а супернатант был центрифугирован для получения фермента. Для ферментной реакции были взяты ферментный раствор, сукроза-раствор с концентрацией 25 г /100 мл, а также буфер диодиевого водорода фосфатно-лимонная кислота. Результаты анализа показывают, что коэффициент преобразования сукроза в сукралозу (основной компонент олигофруктозы) может достигать более 85%. Во время реакции, поскольку побочные продукты оказывают определенное ингибиторное воздействие на реакцию, при добавлении определенного количества противоингибиторного вещества (например, глюкозы оксидазы и т.д.), коэффициент преобразования олигофруктозы будет выше [7]. В то же время, по составу продуктов реакции, используется уникальный процесс разделения для достижения чистоты продукта 82%. Выбранный штамм используется в качестве штамма, производящего fructooligosaccharide, и производственный процесс выглядит следующим образом.

(1) производственное оборудование: цистерна для ферментации семян, ультразвуковая дробилка, центрифуга, нагревательное устройство, питательное устройство, реактор, сушильное и очистное устройство, измельчительное и упаковочное устройство и т.д.

(2) описание процесса: оптимальные условия ферментации: начальный pH 6.0, температура 30°C, время 25. Внутриклеточные и внеклеточные ферменты этой бактерии активны и в основном эквивалентны. Таким образом, клетки распадаются с помощью ультразвуковой дробилки, а внутриклеточные и внеклеточные ферменты собираются для ферментативных реакций. Оптимальными условиями ферментативной реакции являются: температура 50 градусов, pH 6.0, время 1 ч, начальная концентрация субстрита (sucrose) 25 г /100 мл. Эта бактерия имеет высокую урожайность, а производственный процесс прост и прост в применении.

3.2 производство фруктоолигосахаридов путем иммобилированной клеточной ферментации

Преимущества использования иммобилированной клеточной ферментации в Том, что она может быть непрерывной, в полной мере использует активные бактерии, высоко автоматизирована и прочна в эксплуатации. Для использования иммобилированной клеточной ферментации клетки сначала должны быть иммобилизированы. Иммобилированный процесс бактериальных клеток выглядит следующим образом: брот ферментации, полученный после откорма штамма, отделяется для получения мокрой бактериальной клетки, и бактериальная клетка добавляется в предварительно подготовленный раствор альгината натрия с массовой долей от 6% до 8%. Смесь перемещается равномерно под вакуумным давлением, а затем распыляется или проходит под давлением через отверстие диаметром 0,6 мм, с тем чтобы однородная смесь могла попасть в раствор 0,5 моль/л 0,5 моль/л CaCl2, образующий гелевые бусины. После затвердевания в течение 20-30 минут он фильтруется и загружается в стационарную колонну или реактор с кипящим слоем [3].

3.3 фермент или иммобилированный клеточный метод производства олигосахаридов

Олигофруктоза, получаемая ферментативным или иммобилизированным клеточным методом производства олигофруктозы, не является высокой и составляет от 50% до 60%. Причина заключается в Том, что энзиматический метод производит олигофруктозу, образуя при этом побочный продукт глюкозы, который препятствует дальнейшему преобразованию сукроза, поэтому продукт содержит значительное количество глюкозы и неакционированной сукроуз. Используя совместно инкапсулированные или синергетические методы аспергиллуса нигера и других ферментов (изомеров, оксидазы глюкозы) при производстве фруктоолигосахаридов, побочный продукт изомеризации или окисления глюкозы, тем самым устраняя ингибитивный эффект глюкозы, получил фруктоолигосахариды с содержанием соответственно 63% и 71% [6].

3.4 производство фруктоолигосахаридов методом двойного фермента

Двойной фермент метод для производства fructooligosaccharides использует fructose трансферазы для преобразования сукроза, чтобы производить обычные fructooligosaccharides в качестве сырья. В условиях 30°C и pH 5, глюкозы оксидазы и каталазы используются в синергической реакции с 30% от общего сахара. После 17 часов аэрации в вышеуказанных условиях получаются фруктоолигосахариды [8].

4. Методы разделения и очистки фруктоолигосахаридов

4.1 хроматография

Хроматография-это метод, который использует конкретный адсорбент для отделения и очистки 55% фруктоолигосахаридов по принципу адсорбционной хроматографии. После процессов адсорбции, стирки, элюции и концентрации можно получить навозную жижу или порошок фруктоолигосахаридов с содержанием фруктоолигосахаридов более 95%, и эффект разделения является относительно хорошим. Однако этот процесс требует использования органических растворителей, что приводит к высоким производственным издержкам. Носитель адсорбции также ограничен, что значительно выше цены на цикорий олигофруктозу и не является конкурентоспособным на рынке [9].

4.2 оборудование для переработки смолы в псевдоожиженном слое

Использование оборудования для переработки смолы в кипящем слое для очистки 55% олигофруктозы является методом, который был недавно разработан в японии и южной корее в последние годы. Основная часть этого метода заключается в проектировании и производстве оборудования. С надлежащим образом сконструированным оборудованием олигофруктоза может быть очищена с чистотой более 95%, а все материалы могут быть полностью использованы с минимальными отходами. Несмотря на то, что инвестиции в оборудование относительно высоки, крупномасштабное непрерывное производство может быть достигнуто, а эксплуатация проще и практичнее, с тенденцией к более чистому производству [9].

4.3 мембранная фильтрация для отделения олигофруктозы

Процесс мембранной фильтрации первоначально использовался для очистки воды. С улучшением мембранного процесса и изменениями в технологии размеров мембранных пор, она постепенно внедряется в области разделения и очистки материалов и используется в промышленном производстве, что приносит хорошие экономические выгоды. Hebei Welkin Pharmaceutical Co., LTD сотрудничала с другими компаниями в исследовании использования мембранного фильтрующего оборудования и получила олигофруктозу с содержанием около 80%, которая имеет высокую урожайность. Если разделение продолжается, олигофруктоза с содержанием более 90% также может быть получена.

5 применение олигофруктозы в кормах

В начале 1980 - х годов иностранные ученые начали проявлять интерес к полезным бактериям, которые естественным образом встречаются в кишечнике животных. Они стремились найти вещество, которое могло бы способствовать росту и размножению полезных бактерий в кишечнике, но не могло бы поглощаться и использоваться вредными бактериями и самим скотом. Было обнаружено, что вещества с короткоцепным сахаром, также известные как функциональные олигосахариды, выполняют эту функцию. В середине-конце 80 - х годов Япония первой разработала его в качестве кормовой добавки для использования в кормовой промышленности.

Сообщество по вопросам питания животных в китае вступило в контакт с такого рода добавками только в конце 90 - х годов. Сами фруктоолигосахариды не оказывают значительного воздействия на организм животных. Их влияние в основном связано с их распространенческим воздействием на бифидобактерии в организме животных, что увеличивает темпы роста бифидобактерий, и, соответственно, при условии, что общее количество бактерий в кишечнике животных остается неизменным, вредные бактерии в кишечнике ингибируются в различной степени. Кроме того, функциональная олигофрактоза приводит к увеличению суточного прироста веса, скорости преобразования кормов, устойчивости организма животных к болезням и снижению количества патогенных бактерий, таких как Escherichia coli и Salmonella в пищеварительном тракте и животноводческой продукции. Функциональная олигофруктоза является одним из кормовых добавок с большим потенциалом развития [10].

6. Нынешние трудности в области развития

Развитие олигофруктозы в китае в основном зависит от двух факторов: одним из них является уровень технологии производства. Ферментация олигофруктозы прошла успешно, но коэффициент преобразования низок, а технология экстракции ограничивает процесс промышленного производства; Другой-экономические выгоды. Продажа олигофруктозы зависит от конкуренции со стороны других олигосахаридов (солодового олигосахарида, соевого олигосахарида), а экономические выгоды не очевидны, что сказывается на ее развитии [6].

7 перспективы применения

На протяжении полувека применение антибиотиков в значительной степени способствовало быстрому развитию животноводства, но их побочные эффекты также становятся все более очевидными. Широкое применение антибиотиков привело к тому, что эндогенная инфекция или суперинфекция у животных приобрела все более серьезный характер, что ослабило иммунную функцию домашнего скота и птицы и может даже представлять угрозу для здоровья человека через пищевую цепь. Как новый тип кормовой добавки, олигосахариды могут быть специально использованы полезными бактериями у животных, ингибируя вредную флору и играя роль, аналогичную антибиотикам. Олигофруктоза обильна и недорога, что делает ее одним из важнейших видов олигосахарида добавки. По мере того как люди будут глубже понимать олигофруктозу и проводить больше исследований, перспективы ее применения, безусловно, будут становиться все более и более перспективными [11].

Справочные материалы:

[1] хуан хайцин, ван ичжэнь. Прогресс в области применения и исследований олигофруктозы в кормлении животных [J]. Угол наклона ленты, 2002 (16): 26-27.

[2] сюй силин, лин циншэн, лай фенгин. Производство фруктоолигосахаридов из ферментации сахарозы [J]. Наука и техника в пищевой промышленности, 1997 год (4): 34-37.

[3] ван шихуа, пэн лимин, чжан хуэй и др. Разработка и применение фруктоолигосахаридов [J]. Китайская молочная промышленность, 2002 (2): 31-34.

[4] тан шенцю, дун сяоин, цзоу сяотин. Олигофруктоза и ее применение в кормлении животных [J]. Аддитивный мир, 2003 (10): 40-42.

[5] янь юань, Лу факсин. Олигофруктоза — новый вид функциональной пищевой базы [J]. Сахарный тростник, 2002 (3): 35-39.

[6] ван шихуа, бай вэньчжао, Лу цзиньхуа и др. Применение олигофруктозы в корме [J]. Зерновые, масляная и кормовая промышленность, 2002 год (3): 25-26.

[7] тан цзюнь, чжан хайтао. Свойства олигофруктозы и новый процесс ферментации для ее производства [J]. Химическая промышленность и машиностроение, 1999, 20 (2): 11-12.

[8] ван дюрен. Развитие олигофруктозы [J]. Сахарный тростник гуанси, 2002(4): 29-34.

[9] ли сюцинь, ян синхуй, сусинь. Метод очистки олигофруктозы [J]. Химическая промышленность хэбэй, 2003(1): 4-7.

[10] лин цину, цинь Дан, цзинь янхай. Производство и применение функциональных факторов олигофруктозы [J]. Китайская еда и питание, 2002 год (4): 20-22.

[11] яо цзяньго, ся дун, ли ружи. Новый тип кормовой добавки, олигофруктоза [J]. Аддитивный мир, 2000 (5): 15-16.