Что такое экстракция оат бета глюканного порошка?

Dextran is a type of high-molecular compound made up of D-glucopyranosyl residues linked by α or β glycosidic bonds- да. It includes linear, branched and cyclic structures, and most of it is soluble in water, while some types are insoluble (such as bacterial gel polysaccharides). В настоящее времяproperties of glucans vary depending on the chain conformation, isomer configuration, sequential arrangement of bonds, branch length and main chain structure. According to the configuration of glucan, it can be divided into α-glucan and - о, глюкан[1]С точки зрения стереохимии, гравитационная-глюкосидическая связь расположена вдоль оси, в то время как гравитационная-глюкосидическая связь расположена на экваторе в конформации стула [2]. Бета-глюкан получают главным образом из зерновых (ячмень, овес, пшеница и т.д.), дрожжей, грибов, бактерий, кукурузной шелухи, коричневых водорослей, кедровой коры и т.д. Он также содержит некоторое количество бета-глюкана, и его молекулярный вес составляет 2,1 × 103 ~ 2 × 106 Da [3].

По оценкам, рыночная стоимость β-glucan достигнет 1,03 МЛРД долларов США к 2024 году [1], из которых зерновых β-glucan достигнет 476,5 МЛН долларов США (почти 50%) [4]. Оат-ту-глюкан обычно встречается в субалевроновом слое и эндопермских клеточных стенках зерна. Среди них оат-ту-глюкан (от 3% до 7%) в основном встречается в слое аневроны, особенно в слое субаневроны, а эндосперма крахмала содержит очень мало [5]. Превосходные характеристики качества oat β-glucan сделали его исследовательской точкой как внутри страны, так и за рубежом. В настоящем документе кратко описываются качественные характеристики оат-грау-глюкан и приводится подробное описание и резюме процесса извлечения и очистки оат-грау-глюкан на протяжении ряда лет с целью обеспечения научной основы для углубленных исследований и комплексного развития оат-грау-глюкан.

1 характеристики качества

Oat β-glucan-это высокомолекулярный, неразветвленный, некрахмал полисахарид, состоящий из глюкозиловых единиц, связанных β-(1→4) каждые 2-3 единиц путем β-(1→3) связи. , который содержит около 70% облигаций β-(1→4) и 30% облигаций β-(1→ 3), с молярным отношением 1,5 к 2,1 и молекулярной массой 6,5 × 104 к 3,1 × 106 Da. Его особая молекулярная структура определяет его хорошие характеристики качества. Как растворимое пищевое волокно, оказывает хорошее влияние на здоровье человека [6-7]. Oat β-glucan широко используется в пище и медицине из-за хорошей растворимости в воде, высокой вязкости, геллирования и других функциональных свойств. Он также устойчив к воздействию тепла, кислоты и щелочных веществ и часто используется в качестве эмульгатора, загустителя, стабилизатора и природного консерванта при разработке соответствующих продуктов питания.

Исследования показали, чтоВысокая чистота оат-ду-глюканКак структурный модификатор, оказывает значительное влияние на физические, химические и сенсорные свойства безглютеновых дрожжевых пирожных. При использовании при дозировке 66,12%, он может улучшить удельный объем, яркость, цветовую разность и твердость торта [8]. Гель, изготовленный из оат-халлов, богатых грау-глюкан может быть использован в качестве замены жира, чтобы сделать высококачественные бургеры с низким содержанием жира говядины с высоким грау-глюкан содержание [9]. Эксперименты показали, что добавление 80 г/кг овса порошкового грау-глюканского волокна может сделать пасту лучше абсорбировать воду и адгезию во время приготовления пищи, и цвет похож на цвет необработанной приготовленной пасты [10]. Кроме того, овса-глюкан также может быть использован в разработке продуктов питания, таких как пшеничный хлеб, каша, пшеничная лапша, с низким содержанием жира говяжьи котлеты, молочные продукты, и яичные белые макаронные изделия.

С учетом того, что потребители стремятся обеспечить питание и здоровье, физиологические последствия оат бета-глюкан для здоровья в дополнение к его улучшающим качество свойствам постепенно привлекают внимание исследователей, и постепенно предлагаются соответствующие физиологические мероприятия и механизмы действий. Исследования показали, что оат бета-глюкан может стимулировать рост популяций микроорганизмов с червовидной формой, тем самым оказывая пробиотическое воздействие на микрофлору цехов. Оat β-glucan также может значительно способствовать липидным обменам, уменьшить долю бляшек в основной артерии, а также регулировать и улучшать негативные эффекты, связанные с атеросклерозом, вызванным высоким содержанием жира/холестерина [11].

Об этом сообщалосьoat beta-glucan has a significant effect in lowering low-density lipoprotein cholesterol and improving other cardiovascular disease risk factors [12]. At the same time, β-glucan can regulate postprandial blood glucose and insulin levels and can be used to prevent diabetes [13]. In addition, oat β-glucan also has good anti-cancer effects, anti-inflammatory effects, lowers cholesterol levels, regulates lipid metabolism, weight loss and treatment of obesity, lowers blood pressure, improves intestinal health, treats chronic kidney disease, prebiotic effects, antioxidant and antibacterial activity and other physiological activities.

2 процесс извлечения

Благодаря хорошим качественным характеристикам оат-доу-глюкан, проделана большая работа по извлечению, разделению и очистке оат-доу-глюкан. С развитием технологии процессы предварительной обработки, извлечения и очистки оат-доу-глюкан также постоянно обновляются (см. рис. 1). Из обработки материалов можно сделать вывод о двух методах извлечения: сухой и влажный. Метод сухой экстракции в основном включает в себя шлифование и просеивание для достижения разделения и концентрации глюкана, но он требует большого количества этапов разделения, и урожайность, как правило, низкая.

Сибак-ов и др. [14] использовали сверхтонкое шлифование и электростатическую сепацию для обогащения овса с содержанием грава-глюка до 56,2%, что значительно выше, чем у традиционного метода шлифования и сеивания. Таким образом, по сравнению с традиционной сухой экстракцией электростатическое разделение может быть одним из методов повышения урожайности глюкана. Влажная экстракция, т.е. экстракция растворителей, может быть разделена на (горячую) экстракцию воды, щелочную экстракцию, ферментативную экстракцию и подкритическую экстракцию. Эти методы могут использоваться отдельно, в сочетании или с дополнительной экстракцией, такой как ультразвук, микроволновые или импульсные электрические поля. По сравнению с сухим методом мокрая экстракция оказывает большее влияние на такие факторы, как тип и концентрация растворителя, температура, время, pH, смешение, размер частиц и различные ингредиенты в сырье.

2.1 предварительная обработка

Для того, чтобы улучшитьУровень экстракции доу-глюкана, как правило, необходимо предварительно обработать сырье. Сухая шлифовка и просеивание могут использоваться в качестве предварительной обработки для мокрой экстракции. Кроме того, такие методы предварительной обработки, как обжаривание, отпаривание, выпечка, экструзия и гомогенизация, также могут влиять на скорость экстракции оат-ду-глюкан. Исследования показали, что по сравнению с необработанными образцами уровень экстракции овса «грау-глюкан» является самым высоким после экструзии, за которой следует парообразование и выпекание [15]. Мокрая экстракция также требует обезжиривания и неактивации фермента для дальнейшего улучшения скорости экстракции и чистоты. Широко используемые обезжиривающие растворители включают нефтяной эфир, эфир, этанол, изопропанол и т.д. В процессе обезжиривания этанолом, контроль температуры при 80 °C может быстро деактивировать эндогенную β- глюканазу, а также удалить небольшие молекулярные сахара, белки и жирорастворимые вещества.

2. 2. Извлечение воды

Оат-грау-глюкан нерастворим в органических растворителях, таких как алкоголь, эфир или кетон, но растворим в воде, поэтому его можно извлечь горячей водой. Исследование использовало горячую воду для извлечения грау-глюкана из оат-брана, и наибольшая мощность грау-глюкана была получена после сушки, которая составила (5.3 грау - 0,3 %). В то время как урожайность грава-глюкана от ферментативных, кислотных и щелочных методов была относительно низкой [16]. Ван и др. [17] использовали водный метод экстракции для извлечения грау-глюкана из концентрата оат-бран. В результате обычного процесса экстракции воды был получен продукт, содержащий 66% гравитационного глюкана, подкисление (pH 3) до того, как этанол осаждений содержит 69%, а гравитационного глюкана содержание достигает 72,7% после удаления фитата.

У цзя и др. [18] использовали цикл извлечения горячей воды-фриз-оттепель для извлечения оат-грау-глюкана, не приводя в неактивацию эндогенные ферменты, добытые при 55 грауч в течение 2 ч., экстракт был сконцентрирован на граудо-глюкановой массовой фракции 1%, а затем заморожен и размотан 3 раза. Доходность грау-глюкана составила 1,5%, а чистота — 92%.

Можно видеть, что, хотя условия экстракции метода экстракции воды относительно мягкие, длительное время экстракции приводит к увеличению затрат времени, большое количество используемого экстракционного растворителя и необходимость восстановления приводит к высокому потреблению энергии, и, что самое главное, чистота и выход продукта из простого экстракции воды являются низкими, поэтому он часто используется только в качестве основного метода экстракции.

2. 3 щелочная экстракция

- немного кислой илиВысокая молекулярная масса грау-глюканНе легко растворяются в горячей воде, но растворяются в разбавленных щелочных растворах. Поэтому может быть извлечено с определенной концентрацией NaOH раствора или Na2 CO3 раствора. CHAIYASUT et al. [19] использовали 1,0 моль/л NaOH раствор для извлечения всего глюкана из проб опа, и общее содержание глюкана в получаемом экстракте составило (89 гранул-глюкан)%, из которых граво-глюкан составил (84 гранул-глюкан)%. RIMSTEN et al. [20] экстракция грава-глюкана из овов и оат-брана с использованием карбоната (60 β C), 0,05 моль/л NaOH (комнатная температура), и горячей воды, содержащей термостойкую грава-амилазу (100 °C), скорость экстракции двух щелочных грава-глюканов составила 86%-98%, в то время как экстракты горячей воды составили 36% и 28%, соответственно. В одном из исследований для экстракции использовался разбавленный щелочный раствор. При оптимальных условиях экстракции экстракционного раствора с pH 10,9, временем 1,9 ч, отношением материалов к жидкости 1:21 (г: мл) и температурой 85 °C, выход грау-глюкана составил 4,36% [21].

Добыча щелочи в последние годы получила относительно мало исследований. Несмотря на относительно высокую урожайность, она сопровождается частичной деполимеризацией молекулы, что снижает молекулярный вес грау-глюкана. Кроме того, щелочная экстракция может привести к повышенному загрязнению экстракта белком и крахмалом, что ухудшает цвет и не способствует последующей очистке и деколонизации.

2. 4 экстракция фермента

Экстракция ферментов использует специфику ферментов для разложения и удаления примесей в экстракте. Сообщается, что урожайность овсянки с использованием ферментного метода, щелочного метода и кислотного метода составляет от 3,74% до 5,14%, при этом ферментный метод имеет наибольшую урожайность (5,14%); Уровень экстракции грау-глюкана составил 82,1% — 86,8%, при этом самый высокий уровень (86,8%) получен энзиматическим методом, а самый низкий — щелочным методом, что может быть связано с высоким уровнем удаления ферментов для крахмала и белка [22]. Аналогичные исследования показали, что энзиматически добытый грау-глюкан имеет высокий молекулярный вес, высокую урожайность, хорошую коллоидную стабильность и минимальное содержание белка. Урожайность грау-глюкана составила 13,9%, а выработка кислой и щелочной экстракции — 6,97% и 5%, соответственно [23]. Неха и др. [24] использовали щелочный, кислотный, метод горячей воды и ферзимовый метод для отделения грау-глюкана, из которых самым высоким коэффициентом экстракции был ферзиматический метод с использованием термостойкой грау-амилазы и протеазы (86,7%), и он имел самую высокую антиоксидантную и антибактериальную активность.

Enzyme extraction is safer than chemical reagent extraction, does not pollute the environment, has a higher purity of the final product, and can replace some chemical reactions to make the extraction more efficient. The use of enzymes is often found in other extraction processes to further improve the yield and purity, so the use of biological enzymes for the extraction of oat β-glucan has good application prospects.

2. 5 ультразвуковая экстракция

Ультразвуковая экстракция с помощью кавитационного эффекта вызывает локальную высокую температуру и высокое давление в экстракционном растворе. Кроме того, механический эффект возбуждения ультразвуковых волн добавляется для снижения сопротивления масс переносу между твердой и жидкой фазами, тем самым сокращая время экстракции, повышая скорость экстракции и не нанося ущерба активности грау-глюкана. Некоторые исследования оптимизировали процесс извлечения оат бран грау-глюкан путем сочетания ультразвуковых и ферзиматических методов. Условия: соотношение материалов к жидкости 1:10 (г: мл), температура нагрева ванны воды 75 градусов, время нагрева 4 часа, фермент 1. 5%, время энзиматического гидролиза 30 мин, ультразвуковая мощность 400 вт, ультразвуковая температура 50 градусов, ультразвуковое время 30 мин, выход грау-глюкана 5. 09% [25].

Су чанг и др. [26] изучали ультразвуковую экстракцию горячей щелочной воды из голых овса. Оптимальными параметрами процесса были 5% навозной жижи, 360 вт ультразвуковой предварительной обработки для 6 мин, pH 8, и 50 ℃ water bath экстракция для 60 мин. содержание β-glucan в экстракте может достигать 1153 μg/mL. Хуан юян и др. [27] использовали ультразвуковую экстракцию, концентрацию испарения и неоднократное замораживание и оттаивание для извлечения грау-глюкана из оат-брана. Когда соотношение жидкости и материала было 1:20 (г: мл), ультразвуковая мощность была 500 вт, температура экстракции была 55 °C, время 50 мин, экстракционный раствор был испарен и сконцентрирован до 4,0% по объему, а β-glucan выход из oat bran был 6,0% после замораживания и оттепели дважды, с чистотой до 82,3%. Лю шаохуан и др. [28] определили, что оптимальными условиями экстракционного процесса для полисахаридов оат бран являются: ультразвуковая температура 66 °C, pH 9.2, ультразвуковое время 21 мин, мощность 401 вт. В соответствии с этими технологическими параметрами средняя доходность полисахаридов составляет (7,48 градиента 2,6)%.

Ультразвуковая экстракция мягче традиционной экстракции горячей воды с точки зрения условий экстракции, с более низкими температурами экстракции, меньшим количеством используемой воды, меньшим временем и более высокой урожайностью. Однако она перерабатывает относительно мало сырья, и слишком много сырья может привести к чрезмерному ультразвуковому потреблению энергии и недостаточной переработке сырья.

2. 6 микроволновой экстракции

Microwaves can penetrate the interior of the grain to form an internal heat source. The selectivity of this heating causes the aleurone layer, subaleurone layer and endosperm cell walls to crack and split, shortening the extraction time of β-glucan while increasing its yield. Wang Shangyu et al. [29] optimized the microwave-assisted extraction process of oat bran β-glucan: the liquid-to-material ratio was 1:15 (g:mL), the microwave time was 4 min, the power was 640 W, and the temperature was 80 °C. The yield of β-glucan was 5.1%. Shen Ruiling et al. [30] extracted β-glucan from naked oat bran by microwave, and the yield of β-glucan was 8.31% under the conditions of a material-to-liquid ratio of 1:12 (g:mL), a microwave power of 720 W, an extraction time of 9 min, and a pH of 10.

Экстракция с помощью микроволн не только значительно сокращает время экстракции и сокращает потребление растворителей, но и имеет более высокую степень экстракции грава-глюка, чем традиционная экстракция горячей воды. Тем не менее, внутреннее нагревание микроволн не легко контролировать, что может легко повредить β-glucan и, таким образом, относительно снизить скорость извлечения.

2. 7 подкритический метод извлечения воды

Подкритическая экстракция представляет собой метод экстракции с использованием подкритической воды в качестве растворителя. Подкритические воды характеризуются более низкой вязкостью и более высоким коэффициентом диффузии, чем вода, что увеличивает скорость диффузии в матрице проб и ускоряет извлечение градо-глюкана [31]. Yoo et al. [32] β-glucan извлекается из oat муки: температура экстракции 200 °C, растворитель pH 4.0, время экстракции 10 мин, размер частиц 425 ~ 850 μm, выход β-glucan был (6). 98. 1. 1. 17 %, уровень извлечения 88. 08%, что значительно выше коэффициента извлечения горячей воды (36). 62%; Оптимальные технологические условия для экспериментальной шкалы: температура 210 градусов, время 10 минут, Доходность грау-глюкана составила (3,01 грау - 0,27)%, а дебит - 76,36%. DU et al. [33] использовали технологию ускоренной экстракции растворителей для экстракции грац-глюкана из брана, и оптимальными параметрами экстракционного процесса были: время экстракции 9 мин, температура экстракции 70 грац, 4 цикла, давление экстракции 10 мпа, а выход грац-глюкана в этих условиях составил (16,39 грац - 0,3%).

По сравнению с традиционной добычей растворителей, подкритическая добыча грау-глюкана имеет более высокую урожайность, система добычи и система растворителей являются более экологически безопасными, время добычи короче, а потери деградации грау-глюкана невелики, что способствует развитию промышленных процессов добычи.

2. 8 метод ферментации

Метод ферментации для извлечения оат-грау-глюкан включает в себя прививку бактериального раствора в оат-культуре среды, ферментации в соответствующих условиях, а затем центрифуги ферментации жидкости для извлечения грау-глюкан. Wu Di et al. [34] использовали три медицинских грибка (желтый зонтик, большой зонтик чашки и грибы серого дерева) для экстракции оat β-glucan через двустороннюю ферментацию. И урожай выше, чем у неферментированных овса.

Среди них выход желтого зонтика грибка и овса является самым высоким (289 μg/mL) при оптимальных условиях двусторонней ферментации при температуре ферментации 28 °C, соотношении жидкости к корму 1:20 (g:mL), pH 5, а время ферментации 48 h. Liu Xinqi et al. [35] оптимизирован процесс ферментации для экстракции β-glucan. Оптимальными параметрами процесса были: соотношение жидкости к корму 1:6 (г: мл), прививка 0,05% высокоактивных сухих дрожжевых составов и ферментация при 32 градус на 34 ч, с доходностью (5,21 градус на 0,02 %). По сравнению с традиционным методом экстракции воды, урожайность увеличилась не только на 60,8%, но и содержит меньше белка. 97,81% может быть удален путем адсорбции с помощью активированного угля, а чистота β-glucan достигает 91,21%, со средним молекулярным весом 1,366 × 105 Da. Гу фейян [36]сообщил, что оптимальными условиями ферментации для извлечения грау-глюкана из активных сухих дрожжевых составов являются: соотношение жидкости к корму 1:6 (г: мл), нокль 0,05%, время ферментации 34 ч, температура 32 грау, выход грау-глюкана 5. 21 процент, а урожай и чистота 94. 96% и 91. - 20%.

По сравнению с традиционным методом экстракции воды, метод ферментации имеет более высокую степень экстракции грава-глюка и чистоты, и является относительно экономичным. Вместе с тем преимущества метода ферментации, а также отделения и очистки оат-доу-глюкан от полученного смешанного доу-глюкана увеличивают рабочую нагрузку при экстракции.

2. 9 прочие расходы

In addition to the above extraction methods, there are also some relatively less researched extraction methods and combined process technologies. KUREK et al. [37]used natural flocculants (- читосан?, guar gum and gelatin) to extract and purify β-glucan from oats. The use of flocculants has relatively reduced the total amount of the extract, but it can effectively remove impurities such as protein and ash, and improve the purity of the extract. When the concentration of chitosan is 0.6%, the β-glucan content in the extract is the highest, at (79.0 ± 0.19)%. You Maolan et al. [38]used an ultrasonic-microwave synergistic method to extract β-glucan, and the optimal process parameters were as follows: ultrasonic power 250 W, ultrasonic time 20 min, microwave power 800 W, microwave time 3 min, liquid-to-solid ratio 1:25 (g:mL), the yield of β-glucan was 2.29%, which was 120.19%, 57.93% and 18.65% higher than that obtained by water extraction, ultrasonic extraction and microwave extraction, respectively.

Ван чон и др. [39]использовали синергический метод сверхвысокого давления и ультразвука для повышения урожайности грау-глюкана. В условиях ультразвуковой мощности 300 вт, ультразвукового времени 15 мин, ультразвукового давления 300 мпа, ультразвукового времени 4 мин, водного pH 10 и соотношения жидкости и твердого тела 1:18 (г: мл), выход глюкана составил 1,66%, что на 159,38%, 43,10% и 23,88% выше, чем метод экстракции воды, ультразвуковой метод и метод сверхвысокого давления, соответственно. Вышесказанное свидетельствует о Том, что синергический процесс добычи может не только значительно сократить время добычи и повысить эффективность добычи, но и эффективно повысить урожайность и чистоту.

Из имеющихся исследований известно, что различные процессы добычи оказывают значительное влияние на уровень добычи, урожайность и чистоту оат-ду-глюкан. Кроме того, различные сорта овса, качества, условия произрастания и процессы предварительной обработки также в определенной степени повлияют на степень экстракции, урожайность и чистоту грава-глюка. Поэтому необходимо всесторонне рассмотреть соответствующие факторы воздействия, с тем чтобы обеспечить максимальную урожайность и чистоту.

3. Процесс очистки

The β-glucan obtained from oats often contains components such as starch, protein, heteropolysaccharides, pigments and small molecules. Due to insufficient purity, it does not meet the requirements for actual production and use, so it is generally necessary to remove impurities to improve purity.

3.1 удаление крахмала и белка

Большинство существующих процессов экстракции оат-грау-глюкан (экстракция воды, щелочная экстракция, подкритическая экстракция) осуществляется при относительно высоких температурах, что приводит к гелатизации крахмала и его извлечению вместе с грау-глюканом, что сказывается на чистоте грау-глюкана. При фактическом производстве грау-амилаза обычно используется для гидролиза крахмала на небольшие молекулы декстрина, которые затем гидролизируются на небольшие молекулы глюкозы с помощью глюканазы и удаляются диализом. PAPAGEORGIOU et al. [40]использовали термостойкую графу-амилазу для лечения (90 гранат, 3 ч, pH 4.5), и почти не было обнаружено крахмала в конечном продукте.

В грубом градо-глюканском экстракте белок является еще одним важным видом примесей помимо крахмала. По сравнению с удалением крахмаха существуют другие методы удаления белка, такие как метод севага, метод трифтортрихлорэтана, метод трихлоруксусной кислоты, метод фермента, метод изоэлектрической точки, метод фермента-севага и метод фермента-изоэлектрической точки. Лу ян [41]сравнил три метода удаления белка для сырой грау-глюкан (метод трихлоруксусной кислоты, метод севага и метод папайна) и пришел к выводу, что метод папайна является наиболее эффективным, с коэффициентом удаления белка до 88,6% и коэффициентом удержания грау-глюкана до 91,3%.

Харасым и др. [42]использовали метод экстракции щелочи для получения компонентов Грааль-глюкан с высоким и низким молекулярным весом, содержание которых составляет соответственно 76,7% и 87,1%. Белки и крахмальные примеси удаляются трипсином, термостойкими гравитационными амилазами и изоэлектрическими точечными осадками (pH 4.5), причем оба компонента могут быть очищены до 97%; При последовательном удалении примесей трипсином, термостойкой гравитационной амилазой, амилоглюкосидазой и папайном содержание гравитационной глюканы может быть увеличено соответственно до 97,5% и 99,25%. Ван чжэньцян и др. [43]использовали термостойкую графу-амилазу (6 U, 40 min) для удаления крахмал из экстракта, а изоэлектрические осадки (pH 4.5) для удаления белка. Содержание сахара в конечном продукте составило 60,518%, а остаточное содержание белка — 3,584%.

Крахмал и белок являются основными примесями в сыром экстракте оат-грау-глюкан. В их числе крахмальные крахмалы амилазы и трипсино-изоэлектрический токосный метод депротеинизируют, которые часто используются в первичных методах очистки в отечественных и зарубежных исследованиях. По сравнению с другими методами этот метод также имеет самый высокий коэффициент удаления и коэффициент удержания глюка.

3.2 удаление пигментов и мелких молекулярных веществ

Пигменты в экстракте могут повлиять на качество продукта, поэтому необходима деколонизация. Адсорбция с помощью активированного угля часто используется для удаления пигментов, которые могут также удалять белки, и является не только эффективной, но и простой в эксплуатации. Кроме того, могут также использоваться диатомная земля, целлюлоза, H2 O2, макропористая адсорбционная смола, макропористая адсорбционная смола с активированным углем, ионная колонна (дезовая целлюлоза) и т.д. Среди них, по сравнению с деколонизацией с помощью активированного угля, деколонизация грау-глюкана с помощью макропористой адсорбционной смолы имеет более высокую степень удержания. Jia Ying et al. [44]оптимизировали оптимальный процесс деколонизации смолы D-201 для глюкана: температура пробы раствора 40 °C, pH 5, расход 0,5 мл/мин, а скорость деколонизации в этих условиях 67,8%, скорость потери грау-глюкана составляет около 25%; Оптимальный процесс декорирования для смолы XAD-7: температура раствора 40 °C, pH 6, расход 0,5 мл/мин, скорость декорирования до 72,9%, β-glucan потеря 4,3%. Учитывая как эффект деколонизации, так и коэффициент удержания грау-глюка, макропоризная адсорбционная смола является наилучшей для деколонизации.

Небольшие молекулярные вещества и гетерополисахариды в экстракте могут быть удалены методом выпадения осадков и разделения мембран. Органические растворители, такие как этанол, ацетон, изопропанол и сульфат аммония, обычно используются в качестве осадителей. RYU et al. [5]использовали раствор Na2 CO3 (pH 10). 0. При 45 - гравном извлечение оат-грау-глюкан сырой экстракт затем очищался с использованием 300 г/л (NH4)2SO4 и 50% (v/v) изопропанола, а выход грау-глюкана составлял 1,9%, чистота 78,8%. Сообщалось, что при экстрагировании воды при температуре чуть ниже температуры гелатинизации крахмала, за которой следует ферзиматический гидролиз крахмала, рн корректируется с 4,0 до 4,5 для удаления белка и, наконец, осаждается 80% (объемная доля) этанола, чистота оат-грау-глюкана достигается от 90,4% до 93,7% с молекулярным весом (0,44 до 1). 10. 105 да [40]. В целом, выпадение этанола оказывает наилучшее очищающее воздействие по сравнению с несколькими другими осадками. Она не только эффективно обогащает молекулы глюка, но и обладает способностью депротеинизировать, обезжиривать и декорировать.

Liu Huanyun et al. [45]obtained β-glucan powder with a yield of 6.25% and a purity of 75.56% from crude oat bran by water extraction, heat-resistant α-amylase deamylation, isoelectric point protein precipitation, and alcohol precipitation. Then ammonium sulfate was used for stepwise purification to remove the remaining heteropolysaccharides, and the purity of the final product could reach 90.66%. Dong Xingye [46]determined the optimal extraction method in an experiment analyzing the effect of water extraction and ultrasonic extraction on the yield of oat β-glucan. The average yield was (4.09 ± 0.04)%; the purification process was amylase to remove starch, trypsin-isoelectric point method to remove protein, AB-8 resin depigmentation, 60% ethanol precipitation of β-glucan, and the final total sugar content was 95.25%, of which β-glucan was 91.10%. It is proposed to further purify it by chromatography.

После первичной очистки чистота экстракта oat β-glucan достигла высокого уровня. Для получения полностью очищенного и однокомпонентного глюканного препарата часто требуются такие методы, как хроматография.

3. 3 Постепенное очищение организма

Для получения высокочистого однокомпонентного грау-глюкан, грау-глюкан экстракт, полученный после первичной очистки, также должен быть постепенно очищен поэтапно, чаще всего с использованием хроматографии.

Юань цянь и др. [47]использовали сульфатные осадки аммония, хроматографию колонны анионного обмена "дезе сефарозе cl6b" и хроматографию фильтрации геля "сефарозе cl4в" для очистки грау-глюка, получая два отдельных компонента (без нуклеиновых кислот, пигментов, белка) с молекулярной массой 4. 87 × 105 Da (чистота 98). 57% и 6. 13. 104 да (чистота 97). 03%, соответственно. Се хаую и др. [48]использовали метод извлечения щелочи и выпадения спиртных осадков для извлечения грау-глюкана. Сырой экстракт постепенно очищался осадками сульфата аммония, анионным обменом и хроматографией геля. Общее содержание сахара и грава-глюкана в продукте составило 96,88% и 94,91%, соответственно. Ван хайбо и др. [49]получили получистый продукт оат-грау-глюкан (выход около 1,8%) путем депротеизации в изоэлектрической точке, дезоризации с помощью колонны активированного угля, удаления крахмаха с грау-амилазой и выпадения этанола. Затем получистый продукт был отделен и очищен полиамидной хроматографией колонн и многочисленными осадками этанола, чтобы получить чистый грау-глюканский продукт с одним компонентом.

После очистки оат-ту-глюкан отвечает требованиям однокомпонентного глюканского препарата и может отвечать высоким стандартам чистоты пищевых и фармацевтических препаратов. Однако потребление хроматографических колонок или фильтрующих мембран в процессе очистки также стало препятствием для крупномасштабного промышленного производства.

4. Выводы и перспективы

По мере интенсификации исследований свойств и физиологической активности оат-доу-глюкан он все шире используется в пищевой, косметической и медицинской промышленности. Однако необходимо решить проблему удовлетворения высоких требований к чистоте грау-глюкана в продуктах питания и особенно в фармацевтической области. Несмотря на многочисленные сообщения о добыче и очистке грау-глюкана, необходимы дальнейшие исследования в следующих областях: (1) большинство процессов добычи и очистки остаются в лабораторных масштабах и не имеют промышленных производственных процессов.

Рекомендуется провести ряд исследований, касающихся расширения существующих процессов; (2) существующие исследования показали, что надлежащая предварительная обработка может эффективно улучшить коэффициент извлечения, рекомендуется проводить исследования для оптимизации процесса предварительной обработки; (3) уже существуют некоторые вспомогательные или комбинированные процессы и новые технологии, но они все еще находятся в зачаточном состоянии, и рекомендуется уделять особое внимание разработке комбинированных процессов и новых технологических методов (таких, как вспомогательные методы, такие, как микроволны, ультразвуковые и импульсные электрические поля, и новые методы, такие, как подкритические и сверхкритические). Кроме того, при оптимизации первоначального процесса следует в максимально возможной степени учитывать все влияющие факторы для получения наилучших параметров процесса. Поскольку в процессе разделения и очистки используются более ферментативные методы, можно рассмотреть возможность использования иммобилизуемой ферментной технологии для продления срока службы фермента, сокращения потребления фермента и процесса отделения фермента от продукта, а также сведения к минимуму потребления ресурсов. Достижение масштабного производства с высокой урожайностью и чистотой в промышленном масштабе имеет большое значение для улучшения глубокой переработки овса и его побочных продуктов (овса, овса рисовых остатков), а также для исследований и разработок функциональных продуктов питания и лекарственных средств.

Ссылка:

[1]  VENKATACHALAMG,ARUMUGAM S,DOBLE M. Industrial pro- duction and applications of α/ β linear and branched glucans[J]. В — диан химик-инженер,2020 :1 — 15.

[2] KAGIMURA F Y,DA CUNHA M A A A,BARBOSA A M,et al. Bio- логическая деятельность производных D-glucans:A review [J]. Международный журнал биологических макромолекул,2015,72 :588 — 598.

[3] ZHU F M,DU B,XU B J. критический обзор производства и indus- экспериментальное применение бета-глюканов [J]. Пищевые гидроколлоиды,2016,52:275 — 288.

[4] Бай джей и, рен и й, ли и др. Физиологические функции и механизмы β-glucans[J]. Тенденции в пищевой науке и Technolo — gy,2019,88 :57 — 66.

[5]  RYU J H,LEE S,YOU S,et al. Влияние ячменя и оat β-glucan структур на их реологические и тепловые характеристики [J]. Карбо — гидратные полимеры,2012,89(4) :1 238 — 1 243.

[6] CHANG S C,SALDIVAR R K,LIANG P H, и др. структуры, биосинтез, и физиологические функции (1,3; 1,4 - град-д-глюканс [J]. Клетки,2021,10 (3). DOI :10. 3390/ клетки 10030510.

[7] MEJIA S M V,DE FRANCISCO A,BOHRER B. всеобъемлющий обзор зерновых грау-глюкан: извлечение, характеристика, причины дег-радатации и применение в пищевой промышленности [J]. Критический обзор в области питания,2020 год,60 (21) :3 693-3 704.

[8] Карп с, вирвиш дж., курек м. А. влияние различных уровней оата ду-глюкан и воды на безглютеновую реологию торта и физико-химическую характеристику [J]. Журнал Food Science and Technolo — gy,2020,57 (10) :3 628 — 3 638.

[9] Суммо с, де ангелис д, дифонзо г и др. Эффективность ингредиента на основе овса-гулл в качестве заменителя жира для производства гамбургеров с низким содержанием жира с высоким содержанием грау-глюканов [J]. Продукты питания,2020,9 (8) :1057.

[10] PIWINSKAM,WYRWISZ J,KUREK M, и др. CyTA-Journal of Food,2016, 14 (1) :101 — 108.

[11] Райан п м, Лондон л е е, бьорндаль т с и др. изменение микробиома и метаболизма эффекты нескольких вмешаний сердечно-сосудистых заболеваний у мышей apo-E - / - [J]. Microbiome,2017,5 (1) :30.

[12] HO H V,SIEVENPIPER J L,ZURBAU A,et al. The effect of oat beta-glucan on LDL- холестерин, неhdl-холестерин и apoB for CVD risk reduction: A review and metaanalysis of run-domised-control trials [J]. Журнал питания "беритиш", 2016 год,116 (8) :1 369-1 382.

[13] BOZBULUT R, SANLIER N. многообещающее воздействие грау-глюканов на глицемический контроль диабета [J]. Тенденции в пищевой науке и Технология — нология,2019,83 :159 — 166.

[14] Сибаков J,ABECASSIS J,BARRON C, и др. Инновационные продукты питания & E — технологии слияния,2014,26 :445 — 455.

[15] Хан м а, амир р м, амир к, и др. Пищевая наука и техника — nology,2021,41 (1) :105 — 112.

[16] Климова а, ибрагим м н г, саламахина а, и др. Журнал пищевой науки и техники,2021,58(7) :2 641 — 2 650.

[17] WANG Y J, YANG L X, SONTAG-STROHM T. совместная миграция фитота с зерновыми грау-глюканом и его роль в гидролизе крахмала in- vitro[J]. Журнал зерновых наук,2020,93 :6 :102933.

[18] WU J,LIN X Y,HUANG D H и др. Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology, 2011,11 (4) :48 — 54.

[19] Чайясут с, пенгкумшри н, сиваарути б с и др

Вытяжение грау-глюка эриция эринацея, авена сатива л. и сачаромициес цевисии и in vivo оценка их иммуномодовых-лилиторных эффектов [J]. Продовольственная наука и техника,2018,38 (1) :138 — 146.

[20] RIMSTEN L,STENBERG T,ANDERSSON R, и др. определение молекулярного веса грава-глюка с использованием сек с обнаружением калькофлюорита в экстрактах зерновых [J]. Химический состав зерновых,2003,80 (4) :485 — 490.

[21] LI N,YAN Z C,SUN Y L,et al. Исследование технологий извлечения и физико-химических свойств голых oat β-glucan [J]. Food Re- поиск и разработка,2021,42 (8) :81-86.

[22] Ахмад а, анжум ф м, захур т и др. извлечение и характеристика бета-д-глюкана из оат для промышленного использования [J]. Международный журнал биологических макромолекул,2010,46 (3) :304 — 309.

[23] - лекшми. - р. бабу. Методы зеленой экстракции, структурный анализ и антиоксидантные действия грау-глюкана присутствуют в овсх [J]. Inter- national Journal of recent Trends in Engineering and Technology, 2015,5 (4).

[24] NEHA M,NEETU M,PRAGYA M. влияние различных методов экстракции на физико-химические и биологические свойства β-glucan из индийских сортов ячменя [J]. Карпатский журнал пищевой науки и техники,2020,12 (1) :27 — 39.

[25] LI M Z,LU W X,LI M L,et al. Оптимизация экстракционного процесса oat bran β-glucan ультразвуком в сочетании с ферзиматическим методом [J]. Сельскохозяйственные науки гуйчжоу,2020,48 (11) :91 — 95.

[26] SU C, LIU B N, LIN Q. извлечение грау-глюкана из hulless oat [J]. Пищевая промышленность,2016,37 (8) :1 — 2.

[27] Хуан Y Y, чай X Y,HE J, и др. Исследования и разработки в области продовольствия,2021 год,42 (3) :68-72.

[28] LIU S J,LIU H P,ZHAO F,et al. Оптимизация ультразвукового процесса экстракции полисахарида оат брана на основе метода поверхностной реакции [J]. Исследования и разработки в области продовольствия,2017, 38 (22) :70 — 75.

[29] WANG S Y,SHU J,XIA W S. микроволновая экстракция β - glucan из oat bran[J]. Наука и техника Технология пищевой промышленности, 2005,26 (12) :143 — 144;171.

[30] SHEN R L,DONG J L,WANG Z C. исследование микроволновой печи-помощь в извлечение голых oat bran β-glucan [J]. Китайский Agri — cultural Science Bulletin,2006 (10) :316 — 320.

[31] ZHANG J X,WEN C T,ZHANG H H,et al. Последние достижения в области экстракции биоактивных соединений с подкритическими водами: обзор [J]. Тенденции в пищевой науке и Технологии,2020,95 :183 — 195.

[32] Ю х у, ко м., чун м. Химия, 2020, 308 :125670.

[33] DU B,ZHU F M,XU B J. извлечение грау-глюкана из брана ячменя без галлюка путем ускоренной экстракции растворителя в сочетании с методом поверхностной реакции [J]. Журнал зерновых наук,2014,59 (1) :

95-100.

[34] WU D,BING X,WANG C T,et al. Исследования и разработки в области продовольствия,2019 год,40(1) :184 — 193.

[35] LIU X Q,HE X Z,LIU J C,et al. Исследование по оптимизации экстракционного процесса ячменя бран грау-глюкан путем ферментации и его физи-кохимических свойств [J]. Наука и технологии пищевой промышленности Indus — try,2020,41(7) :49 — 54.

[36]  GU F. Извлечение грау-глюкана из ячменя хайланда и его яблочное пюре в косметике [D]. Шанхай: шанхайский технический институт,2018.

[37]  Курек м а, карп с, стелмасиак а, и др. Углеводы полимеры,2018,188 :60 — 67.

[38]  Вы M L,QIN X L,DUAN J J, и др. Пищевая и ферментационная промышленность,2019,45(8) :178 — 183.

[39]  WANG C,ZOU J W,CHEN H J,et al. Извлечение quinoa β-glu- can by a ultra-high pressure-ultrasonic wave synergy method [J]. Журнал китайской ассоциации зерновых и масел,2020,35(6) :39 — 44.

[40]  PAPAGEORGIOU M,LAKHDARA N,LAZARIDOU A,et al. Wa- ter извлекаемое (1→3,1→4) -β- d -glucans from barley and oats:An intervarital study on their structural features and rheological be- haviour[J]. Журнал зерновых наук,2005,42(2) :213 — 224.

[41]  LUO Y P,LI J L,ZHANG X F. оптимизация технологии извлечения грау-глюкана из барли с помощью микроволн [J]. Переработка сельхозпродукции,2016(14) :35 — 38.

[42]  Харасим дж., сила е., дзендзиковска к., и др. Белок-кислотное удаление остатков из овса-глюканских экстрактов, полученных alka- line water экстракция [J]. Молекулы,2019,24(9) :16 :1729.

[43]  WANG Z Q,JIA J W,WANG H. оптимизация и очистка овсяной смолы, извлеченной из овсяного отруба, и определение чистоты [J]. Исследования и разработки в области продовольствия,2019 год,40(3) :125-130.

[44]  JIA Y,CHANG Y N,YU J Y,et al. Исследование по деколонизации technol- ogy of β-glucan from highland barley bran [J]. Пищевая промышленность, 2013,34(8) :107 — 110.

[45]  LIU H Y,LI H L,WEN Z. Оптимизация технологических условий извлечения β-glucan из голых oat bran [J]. Наука о еде,2008, 29(3) :237 — 240.

[46]  DONG X Y. исследование по извлечению, очистке и свойствам β - glucan из oat [D]. Харбин: северо-восточный сельскохозяйственный университет, 2014.

[47]  Юань-джей, фань-зи, ван-и др. Изоляция, очистка и анализ состава грау-глюкана из пшеничной отрубки [J]. Наука и техника Технология пищевой промышленности,2014,35(15) :90 — 94.

[48]  XIE H Y,HE S Y,JIA D Y,et al. Изоляция, очистка и physi- co-chemical properties of highland barley бета -glucan [J]. Пищевая наука и техника,2016,41(1) :142 — 146.

[49]  WANG H B,LIU D C,WANG H Y,et al. Исследование продвинутой mo- лекулярной цепной структуры и поведения раствора оат бета-глюкан [J]. Наука о еде,2008,29(10) :80 — 84.