Каков способ производства олигосахаридного порошка?

Функциональные возможности системы- олигосахаридыare composed of 2 to 10 monosaccharides polymerized by glycosidic bonds. They cannot be hydrolyzed by the body' фермент системы, не может быть поглощен в тонкой кишки, и может способствовать росту бифидобактерий в организме после входа в толстую кишку. Они выполняют функции регулирования баланса кишечной флоры, содействия всасыванию кальция и фосфора, предотвращения кариеса и улучшения организма и#39;sиммунитет. После приема они не приведут к увеличению сахара в крови или инсулина и могут потребляться особыми группами населения, такими как диабетики, гипертензии и ожирение [1]. Функциональные олигосахариды привлекают все большее внимание как новый источник продовольствия. Уже на рынке более десятка разновидностей олигосахаридов. Олигосахариды были разработаны в японии относительно рано, и имеется относительно полный ассортимент разновидностей. Среди них особые группы населения олиго-изомальта.

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

Индустриализация олигосахаридов в китае началась в 1996 году, когда компания Baolingbao bio technology Co., LTD успешно протестировала и начала производство изомалтуолигосахаридов. В настоящее время основными сортами олигосахаридов на внутреннем рынке являются изомалтуолигосахариды, фруктоолигосахариды, галактоолигосахариды, сои олигосахариды, производственная мощность которых составляет около 150 тыс. тонн в год. Из-за отсталости отечественных технологий и оборудования для разделения и очистки воды в прошлом общее качество отечественных олигосахаридов, особенно олигосахаридов высокой чистоты, отстает от качества развитых стран, что затрудняет удовлетворение потребностей особых групп населения. Олигосахариды с низкой чистотой повлияют на их эффективность. Например, если диабетический пациент потребляет олигофруктозу с чистотой 50%, уровень сахара в его крови быстро растет. Однако, если они потребляют олигофруктозный сироп с чистотой 93% на пустой желудок, уровень сахара в их крови изменится очень незначительно. С расширением областей применения олигосахаридов и совершенствованием производственного оборудования некоторые олигосахариды высокой чистоты уже производятся внутри страны [2].

1 функциональная технология производства олигосахаридов

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

1. 1 метод извлечения

Метод экстракции — это метод производства олигосахаридов, которые существуют в больших количествах в природе и имеют простой процесс сепарации. Его можно использовать для производства соевых олигосахаридов. Соевые олигосахариды являются коллективным термином для раффиноса, стахиоса и сукроза, из которых основными активными ингредиентами являются раффиноса и стахиоса. В настоящее время они в основном изолированы и извлечены из сыворотки соевой муки, которая отделена от белка. Процесс производства включает соление сыворотки, удаление остаточного белка путем ультра-фильтрации, а затем деколонизацию с помощью активированного угля, ионного обмена, концентрации и распыления сушки для получения продукта [3]. Как правило, 75% олигосахаридов сои содержат 18% стахиоза, 6% раффиноса и 24% сукроза. 

1. 2 химический метод

Химический метод является важным методом для изменения олигосахаридов. Он может модифицировать олигосахариды и конвертировать их в функциональные олигосахариды продукты для различных видов использования. В настоящее время имеющийся в продаже читосан производится главным образом с использованием химических методов. Он в основном производится с использованием промышленных отходов крабов и креветок, которые поразному обрабатываются кислотой и щелочностью для получения читина, а затем обрабатываются концентрированным NaOH от 40% до 60% по массе при 100 до 180°C для получения деацетиляции, а затем высушены для получения читосана. В настоящее время в центре внимания читосановых исследований находится использование различных химических связей, таких как ациляция и карбоксиметиляция для модификации, для подготовки читосановых производных с различными свойствами и видами применения или водорастворимых читосанов с меньшим молекулярным весом [4].

1. 3 метод ферментации

Метод ферментации является основным методом производства олигосахаридов из микробных источников. Изменение культурных условий микроорганизмов может способствовать чрезмерной компрессии целевых олигосахаридов. Например, читосан также естественным образом находится в клеточных стенках грибов и является единственным щелочным полисахаридом, который существует в больших количествах в природе. Исследования показали, что генералы гетомия, ризопуса и плазмопары в порядке гетомиалей содержат широкий спектр читозанов, которые могут быть получены путем микробной ферментации. Однако из-за низкой урожайности она еще не получила промышленного развития. Ван вейпин и др. [5] использовали Plasmopara ZH08 после лечения мутагенеза, и урожайность читосана была стабильной на уровне 1,07 г/л.

1. 4 метод преобразования фермента

Преобразование фермента является основным методом, используемым в производстве олигосахаридов, с использованием специальной ферментной системы для преобразования дисаксаридов или простых полисахаридов в функциональные олигосахариды. В настоящее время ферменты, необходимые для регулярного производства функциональных олигосахаридов, в основном производятся внутри страны. Изомалтуолигосахариды производятся с использованием крахмала в качестве сырья. Высокотемпературные гравитационный амилаз, грибковый амилаз и гравитационный амилаз используются для гидролиза крахмала в солому, которая затем преобразуется в изомальтуолигосахариды гравитационный глюкозидаз. После фильтрации, деколонизации, опреснения и концентрации, выход изомальтуолигосахаридов составляет около 50%. Fructooligosaccharides производятся в результате действия фермента fructosyltransferase, который производится за счет грибковой ферментации и преобразует высокие концентрации сукроза. Тем не менее, активность фермента fructosyltransferase тормозится реакции побочных продуктов глюкозы, в результате чего большинство fructooligosaccharide продуктов, содержащих большое количество сукроза и глюкозы. Фруктоолигосахариды также могут быть получены из инулина путем инулиназы, которая производит фруктоолигосахариды типа фруктоолигосахариды. Xylooligosaccharides производятся путем переработки кукурузных кобров в частицы 5 мм, приготовления пищи и припухлости для извлечения гемицеллюлозы, а затем ферментационно перевариваются с использованием xylanase, центрифуги, микрофильтрации, деколонизации, ионного обмена и концентрации для получения 70% xylooligosaccharides. Олигосахариды, такие как галактоолигосахариды, лактулозы и лактулозы, получают путем преобразования сырья, такого как лактоза, сукроза и фруктоза, с использованием галактозидазы, за которой следует отделение [6].

2 функциональная технология очистки олигосахаридов

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

2. 1 фермент метод

В сыром олигосахаридном растворе чистота олигосахаридов повышается путем удаления или преобразования побочных продуктов с помощью специальных ферментов. Например, добавление изомеров глюкозы или оксидазы глюкозы в систему реакции fructooligosaccharides может уменьшить содержание глюкозы, уменьшить ингибирование обратной связи передачи глюкозы, и повысить эффективность преобразования передачи глюкозы. Оксидаз глюкозы более эффективен, и образующаяся в результате этого глюконическая кислота может быть удалена с помощью ионного обмена, а содержание олигосахарида может достигать 98%.

2. 2 метод ферментации

Microbial fermentation is one of the main methods for producing high-purity oligosaccharides. Taking advantage of the recalcitrance of most functional oligosaccharides, yeast with good fermentation properties is used to remove sucrose, glucose, maltose and other impurities from the oligosaccharide solution, so that the oligosaccharide content can reach more than 95%. Wang Wenxia et al. [7] used soy whey as the fermentation substrate, added brewer' дрожжи и ферментированные в течение 5 ч. Содержание раффиноса и стахиоза достигло более 97%, и сукроуз был в основном удален. Олигоизомальный сироп IMO-500 может быть ферментирован дрожжами и центрифугами для получения продукта IMO-900 высокой чистоты. Чжан тао и др. [8] использовали метод ферментации дрожжей в 25% fructooligosaccharide растворе для получения fructooligosaccharide продукта без глюкозы и fructooligosaccharide концентрации 82,85%. После действия трансферазы фруктозы концентрация фруктоолигосахарида может быть увеличена до 85,23%.

2. 3 хроматография

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

2. 4 метод нанофильтрующей мембраны

Нанофильтрующие мембраны имеют отсечение молекулярного веса от 100 до 1000 далтон. Выбрав соответствующую нанофильтрующую мембрану, олигосахариды могут быть отделены от глюкозы, фруктозы и некоторых сахарозы. Продукт IMO-900, полученный с использованием технологии разделения мембранных нанофильтров, имеет моносакшарид менее 2% и общее функциональное содержание ингредиентов более 95%. Фен венлян и др. [10] использовали нанометрическую мембранную мембрану для успешного удаления глюкозы и фруктозы с молекулярным весом 180 и сахарозы с молекулярным весом 342 из олигофруктозы с массовой долей 53,73%, в результате чего содержание олигофруктозы составило более 95%. Побочные продукты глюкозы, фруктозы, сукроза и солода, извлекаемые с помощью нанофильтрующей мембранной технологии, могут быть эффективно извлечены после концентрации. Высокоэффективный фруктозный сироп подсластителя может быть получен после ферзиматического гидролиза и концентрации.

3 применение функциональных олигосахаридов

3. 1 применение в пищевых и медицинских продуктах

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

3.2 применение в кормовой промышленности

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

3. 3 приложения в других областях

В сельском хозяйстве олигосахариды могут регулировать микробную растительность почвы, улучшать абсорбцию азота, калия и других элементов растениями, стимулировать растения к производству болезнеустойчивых веществ, таких как фенолы и фитоалексин, повышать устойчивость растений к болезням и повышать урожайность фруктов. Кроме того, читосан может образовывать пленку на поверхности фруктов и овощей и широко используется в качестве консерванта для фруктов и овощей. В области медицины олигосахариды могут распространяться тела и#39;s полезные бактерии, профилактика и лечение диареи и запоров; Они также могут активировать иммунную систему и улучшить тело и#39;s устойчивость к болезням [11-14].

4. Перспективы на будущее

В настоящее время в стране в основном сформировалась олигосахаридная промышленность. Внутри страны производятся олигосахариды высокой чистоты, такие как изомалтуолигосахариды и фруктоолигосахариды. После многих лет рекламы и продвижения на рынке признание продукции постепенно растет. Тем не менее, все еще существуют некоторые проблемы с исследованиями и разработками олигосахаридов в китае. Во-первых, существует общее и глубокое понимание физиологических эффектов олигосахаридов, но исследования механизма на клеточном или молекулярном уровне все еще отсутствуют. Кроме того, отсутствуют эффективные и обширные данные в поддержку уточненного количественного использования олигосахаридов. Что касается разработки продукции, то принципы сочетания олигосахаридов в продукции, их стабильности, реактивности, а также анализа до и после воздействия пока еще не являются совершенными, а масштабы и сфера применения продукции также значительно отстают от развитых стран. Китай и Китай#39. Олигосахаридная промышленность имеет большой рыночный потенциал, и большое количество олигосахаридных продуктов или продуктов с добавленными олигосахаридами ждут своего развития. Масштабное развитие China's oligosaccharide industry requires the joint efforts of scientific researchers, manufacturing enterprises, and application enterprises.

Ссылки на статьи

[1] ван найцян. Состояние и перспективы развития олигосахаридов в китае [J]. Химия тонкая и специальная, 2007, 15 (12): 1-5.

[2] лю фэн, ян хайцзюнь. Современное состояние и тенденции развития олигосахаридных приложений внутри страны и за рубежом [J]. Fermentation Science and Technology Newsletter, 2009, 38 (4): 53-56.

[3] Пан лихон. Исследование процесса извлечения соевых олигосахаридов [J]. Северная аптека, 2012, 9 (6): 24.

[4] джу хунфан. Исследование свойств подготовки, модификации и адсорбции читосана [D]. Сучжоу: университет сучоу, 2005: 3-25.

[5] ван вейпин, ду юмин, ху цзяцзюнь. Мутагенное размножение высокоурожайных штаммов читосана [J]. Anhui Agricultural Science, 2011, 39(3): 1266-1267.

[6] юй жун, ван силиу. Научно-исследовательская работа по подготовке функциональных олигосахаридов ферзиматическими методами [J]. Китай Food and Nutrition, 2009 (12): 32-35.

[7] ван вэнься, лю сяоянь, сон чуньли. Исследование технологических условий очистки функциональных олигосахаридов сои микробной ферментацией [J]. Китайские приправы, 2011, 36(4): 27-31.

[8] чжан тао, цзян бо, ван чжан. Производство фруктоолигосахаридов высокой чистоты путем ферментации [J]. Журнал вуси университета легкой промышленности, 2002, 21(3): 230-233.

[9] лю цзунли, ван найцян, ван минчжу. Применение смоделированной технологии отделения подвижного хроматографического слоя в производстве функциональных сахаров [J]. Пищевые добавки китая, 2011, 34 (4): 240-244.

[10] фэн вэньлян, ван цзинь, цзя сяохонг. Исследования по производству высокочистых фруктоолигосахаридов с помощью нанофильтрующей технологии [J]. Молочная наука и техника, 2003 (3): 102 — 105.

[11] ты син. Производство и применение функциональных олигосахаридов [м]. Пекин: China Light Industry Press, 2004: 5-40.

[12] шань лиран, гун юэхуа, цзя цзяньань. Прогресс в исследованиях по четырем важным функциональным олигосахаридам [J]. Журнал северо-западного университета A&F, 2006, 34(7): 96-100.

[13] сюй цзюнь, гао фэн, чжоу гуаньхун. Применение функциональных олигосахаридов в кормовой промышленности [J]. Экология животных, 2006, 27 (6): 217 — 222.

[14] Lv Jiamei, Niu Rongli. Прогресс в исследовании читосанских природных консервантов [J]. Китайский журнал фармацевтических наук, 2012, 2(3): 29-31.