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

Фруктуолигосахариды (фос), also known as oligofructose, sucrose-fructose-trisaccharide oligosaccharides, etc., have the molecular formula G-F-Fn (G is glucose, F is fructose, n = 1–3). They are a general term for sucrose molecules that have been combined with several D-fructoses via β-1,2 glycosidic bonds to form sucrose-fructose-trisaccharides, sucrose-fructose-tetrasaccharides, sucrose-fructose-pentasaccharides and their mixtures [2] .

1.2 сладкая оладья

Fructooligosaccharides with a purity of 55% to 65% are about 60% as sweet as sucrose by mass; those with a purity of 96% are about 30% as sweet as sucrose and have a fresher sweetness than sucrose [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

Fructooligosaccharides может способствовать развитию малого перистальза кишечника, ускоряют 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

Fructooligosaccharides can promote the absorption of minerals such as calcium, magnesium and iron. Tests on rats have shown that the intake of fructooligosaccharides can significantly improve the body'. 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

Howard et al. found that adding oligofructose to the diet of suckling piglets resulted in faster cell proliferation in the mucosa of the cecum and colon than in the control group, and also prevented atrophy of the mucosal epithelium. It is believed that this is because oligofructose, after being metabolized by bacteria, provides short-chain fatty acids as an energy source for mucosal cell proliferation. Leavit et al. reported as early as 1978 that the intermediate metabolic product of cells, butyrate, is the preferred raw material for the growth of normal colon cells, and can promote the formation of normal cells by stabilizing DNA and repairing damage. Choi found that the length of intestinal microvilli was longer than that of the control group after adding oligofructose to the diet of 3-day-old chicks. As for the effect of long-term addition of oligofructose to the feed on the gastrointestinal tract, further research is needed. Bacillus and Bifidobacterium can inhibit the growth of Salmonella [6].

3. Производство олигофруктозы

3.1 метод микробной ферментации для производства олигофруктозы

Организация по промышленному развитиюМетод производства олигофруктозы в основном микробной ферментации- да. 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

Chromatography is a method that uses a specific adsorbent to separate and purify 55% fructooligosaccharides by the principle of adsorption chromatography. After the processes of adsorption, washing, elution and concentration, a slurry or powder of fructooligosaccharides with a fructooligosaccharide content of over 95% can be obtained, and the separation effect is relatively good. However, this process requires the use of organic solvents, resulting in high production costs. The adsorption carrier is also limited, which is far higher than the price of chicory oligofructose and lacks market competitiveness [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 какФункциональные олигосахариды, выполнял эту функцию. В середине-конце 80 - х годов Япония первой разработала его в качестве кормовой добавки для использования в кормовой промышленности.

The animal nutrition community in China only came into contact with this type of additive in the late 1990s. Fructooligosaccharides themselves do not have a significant effect on the animal body. Their effect is mainly due to their proliferative effect on bifidobacteria in the animal body, which increases the growth rate of bifidobacteria, and accordingly, under the condition that the total bacterial count in the animal intestine remains the same, harmful bacteria in the intestine are inhibited to varying degrees. In addition, functional oligofructose has the effect of increasing daily weight gain, feed conversion rate, disease resistance of the animal body, and reducing the number of pathogenic bacteria such as Escherichia coli and Salmonella in the digestive tract and livestock products. Functional oligofructose is one of the Кормовые добавки with great development potential [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.