Que sont les Fructooligosaccharides à chaîne courte?

L’oligofructose est de nature stable, sûr et non toxique lorsqu’il est utilisé comme additif alimentaire, et n’est pas digéré par des enzymes endogènes dans le tractus gastro-intestinal, ne laissant aucun résidu dans l’animal et#39; S corps....... Il peut améliorer la microflore intestinale, favoriser le développement intestinal animal, réguler le métabolisme des protéines et des lipides, favoriser l’absorption minérale, améliorer l’immunité, eta l’effet d’antibiotiques sans laisser de résidus dans le corps, ne produit pas de résistance aux médicaments, et est appelé un prébiotique (agent microécologique) [1].

1. Propriétés physico-chimiques des fructooligosaccharides

1.1 composition structurelle

Fructooligosaccharides(FOS), également connu sous le nom d’oligofructose, les oligosaccharides du sucrose-fructose-trisaccharide, etc., ont la formule moléculaire G-F-Fn (G est le glucose, F est le fructose, n = 1-3). Ils sont un terme général pour les molécules de saccharose qui ont été combinées avec plusieurs D-fructoses par l’intermédiaire de liaisons glycosidiques β-1,2 pour former sucrose-fructose-trisaccharides, sucrose-fructose-tétrasaccharides, sucrose-fructose-pentasaccharides et leurs mélanges [2].

1.2 douceur

Fructooligosaccharides Avec une pureté de 55% à 65% sont environ 60% aussi doux que le saccharose en masse; Ceux qui ont une pureté de 96% sont environ 30% aussi sucrés que le saccharose et ont une douceur plus fraîche que le saccharose [3].

1.3 viscosité

Dans la gamme de 0 à 70°C, leViscosité des fructooligosaccharidesEst semblable à celui du sirop de maïs à haute teneur en fructose, et diminue avec l’augmentation de la température [3].

1.4 valeur du pH et stabilité thermique

Lorsque la valeur environnementale du pH est neutre,Les fructooligosaccharides sont très stables à 120°C....... Dans des conditions acides (pH 3), ils sont très sensibles à la décomposition après 70°C et leur stabilité est considérablement réduite [3].

1.5 activité de l’eau

L’activité dans l’eau de l’oligofructose G est semblable à celle du saccharose, mais légèrement plus élevée pour l’oligofructose [3].

1.6 autres caractéristiques de traitement

Il a une bonne solubilité, une résistance à hautes températures, une inhibition du vieillissement de l’amidon, une incolorabilité, des propriétés donnant forme, une résistance aux alcalis, une rétention d’eau et une stabilité, mais est pauvre en non-hygroscopicité [3].

2 effets physiologiques de l’oligofructose sur les animaux

2.1 optimiser la flore du tractus gastro-intestinal

Les micro-organismes dans les intestins des animaux peuvent être divisés en trois catégories: une catégorie est les bactéries bénéfiques représentées par Bifidobacterium; Une autre catégorie est celle des bactéries nocives représentées par le Clostridium; Et la catégorie restante est celle des bactéries intermédiaires. Lorsque la flore bénéfique est dominante, la microécologie du corps est en équilibre; Par contre, lorsque la flore nuisible est dominante, le corps animal est dans un état de sous-santé ou de maladie.

Les bifidobactéries sont un type de bactérie Gram-positive non motile sans spores qui existe dans les intestins des animaux à sang chaud et des humains. Après des années de recherche, il a été progressivement reconnu que les bifidobactéries sont des bactéries intestinales bénéfiques qui accompagnent les animaux tout au long de leur vie. Les bifidobactéries ferment l’oligofructose pour produire des acides gras à chaîne courte et certains antimicrobiens, qui peuvent inhiber la croissance de bactéries pathogènes exogènes et de bactéries indigènes de détérioration dans l’intestin, réduisant ainsi la production de produits de fermentation toxiques et de bactéries nuisibles. La réduction de la formation de métabolites toxiques peut réduire considérablement la charge sur le foie de décomposer les toxines, protégeant ainsi indirectement le foie. Les bifidobactéries proliférantes ont également la capacité d’améliorer l’animal et#39; S système immunitaire et résister aux tumeurs, et peut produire certains nutriments que l’animal ' le corps a besoin [4].

2.2 promouvoir le métabolisme intestinal

Les Fructooligosaccharides peuvent favoriser le péristaltisme intestinal petit, accélérer la dégradation et l’élimination des substances putrefactives intestinales. Ils peuvent avoir pour effet d’humidifier les intestins, améliorer le caractère des selles, prévenir et soulager la constipation. Les Fructooligosaccharides peuvent rapidement proliférer les bifidobactéries, formant un film bactérien sur la muqueuse intestinale qui rend difficile la colonisation des agents pathogènes. Les bifidobactéries, tout en étant cultivées, ferment également les fructooligosaccharides en grandes quantités, produisant de l’acide acétique, de l’acide propionique et de l’acide lactique, qui abaissent le pH de la lumière intestinale, inhibent directement la croissance des bactéries pathogènes et accélèrent le mouvement péristaltique dans la lumière intestinale. En outre, les fructooligosaccharides sont solubles dans l’eau, faciles à manger, non absorbés par le corps ou les bactéries nocives, peuvent stimuler le réflexe de défécation rectal, et ont un effet synergique avec les bifidobactéries pour détoxifier et neutraliser les toxines. Cette méthode de désintoxication de l’équilibre microécologique est très sûre et efficace, sans effets secondaires toxiques [4].

2.3 régulation du métabolisme de l’azote dans le corps

Alimentation des rats inuline (un ingrédient naturel contenantUne grande quantité de fructooligosaccharides) a favorisé l’expansion du cecum et l’acidification de son contenu. L’inuline n’a eu aucun effet sur l’équilibre net en azote, mais a considérablement inhibé la digestibilité de l’azote, ce qui indique que l’excrétion de l’azote s’est déplacée des reins vers l’intestin. L’équilibre entre le transfert d’azote uréique (plasma-caecum) et le transfert d’azote ammoniacal (plasma-caecum) était positif, ce qui indique que l’inuline a provoqué un dépôt d’azote uréique positif dans le caecum. Avec un régime contenant de l’inuline, le transfert de l’azote uréique est élevé, mais la plus grande partie est réabsorbée sous forme d’ammoniac, ce qui indique que les bactéries ont un faible taux d’utilisation. L’inuline augmente la concentration d’acides aminés libres dans le cecum, mais le cecum réabsorbe très peu d’acides aminés, ainsi l’inuline augmente significativement l’excrétion d’azote fécal et inhibe l’excrétion d’azote urinaire. Cependant, il n’y a aucun effet sur le taux d’utilisation total des protéines. L’inuline peut effectivement favoriser le transfert de l’azote uréique dans l’intestin parce qu’elle affecte la pression osmotique de l’intestin grêle, augmentant ainsi la quantité d’urée à l’extrémité de l’iléon. Il est également possible que l’inuline augmente la décomposition de l’urée en favorisant la reproduction de bactéries décomposant l’urée ou en favorisant la diffusion de l’azote uréique [4].

2.4 améliore le body' S système immunitaire

Les Fructooligosaccharides ont été considérés comme un activateur immunitaireCette invention peut améliorer la fonction immunitaire des animaux, principalement par les aspects suivants: (1) favoriser la prolifération de bifidobactéries et améliorer la fonction immunitaire des animaux. Des Tests ont montré que l’ingestion de bifidobactéries vivantes ou mortes peut augmenter le corps et#39; S niveaux d’anticorps et activer l’activité phagocytaire des macrophages, ce qui est important pour améliorer le corps et#La capacité de lutte contre les infections et la prévention, l’inhibition et la destruction des cellules tumorales. La colonisation des lactobacilles et des bifidobactéries dans la paroi intestinale peut stimuler le corps à produire une réponse immunitaire spécifique. Les Fructooligosaccharides ont des effets adjuvants immunologiques et immunomodulateurs. Les Fructooligosaccharides ont un effet synergique sur les lipopolysaccharides, qui peuvent améliorer les fonctions immunitaires cellulaires et humorales. En outre, les fructooligosaccharides ont également un effet antigénique, qui peut provoquer une réponse anticorps directe. 3) il peut activer le body' S immunité humorale et cellulaire. 4) les Fructooligosaccharides ont une fonction de prévention des maladies [4].

2.5 améliore le métabolisme des graisses

Les Fructooligosaccharides réduisent le cholestérolEt la graisse neutre et améliorent le métabolisme des lipides. En plus d’accélérer le métabolisme du cholestérol en multipliant les bifidobactéries et en les transformant en stérols fécaux qui ne peuvent être excrétés que dans les selles, les fructooligosaccharides, comme toutes les fibres, favorisent le péristaltisme intestinal, absorbent les acides biliaires et réduisent la synthèse et l’absorption du cholestérol. En outre, l’oligofructose n’est pas absorbé par le corps et ne peut pas être synthétisé en graisse par la voie du «métabolisme des glycolipides». Il peut être utilisé pour prévenir le dépôt de graisse simple causé par la graisse neutre excessive [4].

2.6 favorise l’absorption minérale

Les Fructooligosaccharides peuvent favoriser l’absorption des minérauxComme le calcium, le magnésium et le fer. Des Tests sur des rats ont montré que la consommation de fructooligosaccharides peut améliorer significativement le corps et#39; S d’absorption de minéraux importants tels que le calcium, le magnésium et le fer, et même d’augmenter la densité minérale osseuse, ce qui est d’une grande importance pour la prévention de l’ostéoporose. Les Fructooligosaccharides en tant qu’aliments peuvent empêcher de manière significative la diminution de l’hématocrite et de l’hémoglobine chez les rats après la chirurgie. Cela montre que l’oligofructose peut favoriser l’absorption du fer et du magnésium dans le côlon du rat. L’oligofructose favorise l’absorption du fer principalement dans l’iléon. La consommation d’oligofructose peut prévenir l’anémie après la gastrectomie, et l’effet est meilleur que l’inuline. La consommation d’oligofructose peut augmenter le volume du rat' S fémur et la concentration en calcium et magnésium minéraux, ce qui indique que l’oligofructose peut favoriser l’absorption du calcium et du magnésium [5].

2.7 effet sur l’histologie gastro-intestinale

Howard et al. ont constaté queAjout d’oligofructose au régime alimentaire des porcelets allaitantsA entraîné une prolifération cellulaire plus rapide dans la muqueuse du cécum et du côlon que dans le groupe témoin, et a également empêché l’atrophie de l’épithélium muqueux. On pense que cela est dû au fait que l’oligofructose, après avoir été métabolisé par des bactéries, fournit des acides gras à chaîne courte comme source d’énergie pour la prolifération des cellules muqueuses. Leavit et al. ont signalé dès 1978 que le produit métabolique intermédiaire des cellules, le butyrate, est la matière première préférée pour la croissance des cellules normales du côlon, et peut favoriser la formation de cellules normales en stabilisant l’adn et en réparant les dommages. Choi a constaté que la longueur des microvilloses intestinales était plus longue que celle du groupe témoin après avoir ajouté de l’oligofructose au régime alimentaire des poussins de 3 jours. En ce qui concerne l’effet de l’addition à long terme d’oligofructose à l’aliment sur le tractus gastro-intestinal, d’autres recherches sont nécessaires. Le bacille et la bifidobactérie peuvent inhiber la croissance de Salmonella [6].

3 processus de Production de l’oligofructose

3.1 procédé de fermentation microbienne pour produire de l’oligofructose

Le secteur industrielLa méthode de production de l’oligofructose est principalement la fermentation microbienne....... Une souche pouvant produire des rendements élevés d’oligofructose A été sélectionnée à partir du sol et des betteraves pourries. Cette souche appartient au moule. Au cours de l’expérience, les bactéries de départ ont été fermentées pour obtenir un bouillon de fermentation.

Les cellules du bouillon de fermentation ont été broyées dans un bain de glace à l’aide d’un broyeur ultrasonique et le surnageant a été centrifugé pour obtenir une solution enzymatique. Une solution enzymatique, une solution de saccharose d’une concentration de 25 g/100 mL et un tampon d’hydrogène phosphate-acide citrique disodique ont été prélevés pour la réaction enzymatique. Les résultats de l’analyse montrent que le taux de conversion du saccharose en sucralose (le principal composant de l’oligofructose) peut atteindre plus de 85%. Pendant la réaction, parce que les sous-produits ont un certain effet inhibiteur sur la réaction, si une certaine quantité de substance anti-inhibiteur (comme la glucose oxydase, etc.) peut être ajoutée, le taux de conversion de l’oligofructose sera plus élevé [7]. En même temps, selon la composition des produits de réaction, un procédé de séparation unique est utilisé pour obtenir une pureté de produit de 82%. La souche sélectionnée est utilisée commeSouche produisant du fructooligosaccharide,Et le processus de fabrication est le suivant.

(1) équipement de Production: réservoir de fermentation de semences, concasseur à ultrasons, centrifugeuse, dispositif de chauffage, dispositif d’alimentation, réacteur, dispositif de séchage et de purification, dispositif de concassage et d’emballage, etc.

(2) description du processus: les conditions optimales du processus de fermentation sont: pH initial 6,0, température 30°C, temps 25h. Les enzymes intracellulaires et extracellulaires de cette bactérie sont à la fois actives et fondamentalement équivalentes. Par conséquent, les cellules sont décomposées à l’aide d’un broyeur à ultrasons, et les enzymes intracellulaires et extracellulaires sont collectées pour des réactions enzymatiques. Les conditions optimales de réaction enzymatique sont: température 50°C, pH 6,0, temps 1 h, concentration initiale du substrat (saccharose) 25 g/100 mL. Cette bactérie a un rendement élevé, et le processus de production est simple et facile à mettre en œuvre.

3.2 Production de fructooligosaccharides par fermentation cellulaire immobilisée

Les avantages de l’utilisation de la fermentation cellulaire immobilisée sont qu’elle peut être continue, utilise pleinement les bactéries actives, est hautement automatisée et facile à utiliser. Pour utiliser la fermentation cellulaire immobilisée, les cellules doivent d’abord être immobilisées. Le processus cellulaire bactérien immobilisé est le suivant: le bouillon de fermentation obtenu après culture de la souche est séparé pour obtenir une cellule bactérienne humide, et la cellule bactérienne est ajoutée à une solution prépréparée d’alginate de sodium avec une fraction massique de 6 à 8%. Le mélange est agité uniformément sous vide, puis pulvérisé ou passé sous pression à travers un tube creux de 0,6 mm pour permettre au mélange homogène de tomber dans une solution CaCl2 0,5 mol/L 0,5 mol/L, de sorte qu’il forme des billes de gel. Après un durcissement de 20 à 30 minutes, il est filtré et chargé dans une colonne à lit fixe ou un réacteur à lit fluidisé [3].

3.3 méthode enzymatique ou cellulaire immobilisée pour produire des oligosaccharides

Le conseil des ministresOligofructose obtenu par cellule enzymatique ou immobiliséeLa méthode pour produire l’oligofructose n’est pas élevée, environ 50% à 60%. La raison en est que la méthode enzymatique produit de l’oligofructose tout en produisant un sous-produit de glucose, ce qui empêche la conversion ultérieure du saccharose, de sorte que le produit contient une quantité considérable de glucose et de saccharose non agité. En utilisant Aspergillus Niger et d’autres enzymes (isomérase, glucose oxydase) co-encapsulés ou synergiques, dans la production de fructooligosaccharides, le sous-produit isomérisation ou oxydation du glucose, augmentant ainsi l’effet inhibiteur du glucose, et a obtenu des fructooligosaccharides avec des teneurs respectives de 63% et 71% [6].

3.4 Production de fructooligosaccharides par la méthode à double enzyme

La méthode à double enzyme pourLa production de fructooligosaccharides utilise la fructose transférase pour convertir le saccharosePour produire des fructooligosaccharides ordinaires comme matière première. Dans les conditions de 30°C et de pH 5, la glucose oxydase et la catalase sont utilisées en réaction synergique avec 30% du sucre total. Après 17 heures d’aération dans les conditions ci-dessus, on obtient des fructooligosaccharides [8].

4. Procédés de séparation et de purification de fructooligosaccharides

4.1 chromatographie

La chromatographie est une méthode qui utilise un adsorbant spécifique pour séparer et purifier 55% de fructooligosaccharides par le principe de la chromatographie par adsorption. Après les processus d’adsorption, de lavage, d’élution et de concentration, unLisier ou poudre de fructooligosaccharidesAvec une teneur en fructooligosaccharide de plus de 95% peut être obtenue, et l’effet de séparation est relativement bon. Cependant, ce procédé nécessite l’utilisation de solvants organiques, ce qui entraîne des coûts de production élevés. Le vecteur d’adsorption est également limité, ce qui est beaucoup plus élevé que le prix de l’oligofructose de chicorée et manque de compétitivité sur le marché [9].

4.2 équipement de traitement en lit fluidisé de résine

L’utilisation d’un équipement de traitement en lit fluidisé de résine pourPurifier 55% d’oligofructoseEst une méthode qui a été récemment développée au Japon et en Corée du Sud au cours des dernières années. L’élément clé de cette méthode réside dans la conception et la fabrication de l’équipement. Avec un équipement bien conçu, l’oligofructose peut être purifié avec une pureté de plus de 95%, et tous les matériaux peuvent être pleinement utilisés avec un minimum de déchets. Bien que l’investissement en équipement soit relativement élevé, la production continue à grande échelle peut être réalisée et l’opération est plus simple et plus pratique, avec une tendance à une production plus propre [9].

4.3 filtration sur Membrane pour séparer l’oligofructose

Le procédé de filtration sur membrane a été utilisé à l’origine pour le traitement de l’eau. Avec l’amélioration du processus de membrane et les changements dans la technologie de taille des pores de membrane, il a été progressivement introduit dans le domaine de la séparation et de la purification des matériaux et utilisé dans la production industrielle, réalisant de bons avantages économiques. Hebei Welkin Pharmaceutical Co., Ltd. a coopéré avec d’autres sociétés pour rechercher l’utilisation d’équipement de filtration à membrane et a obtenu de l’oligofructose avec un contenu d’environ 80%, qui a un rendement élevé. Si la séparation continue,L’oligofructose d’une teneur supérieure à 90% peut également être obtenu.

5 Application d’oligofructose dans les aliments

Au début des années 1980, les chercheurs étrangers ont commencé à s’intéresser aux bactéries bénéfiques qui se trouvent naturellement dans les intestins des animaux. Ils ont cherché à trouver une substance qui pourrait favoriser la croissance et la reproduction de bactéries bénéfiques dans les intestins, mais qui ne serait pas absorbée et utilisée par les bactéries nuisibles et le bétail lui-même. Il a été découvert que les substances de sucre à chaîne courte, également connu sous le nom deOligosaccharides fonctionnels, avait cette fonction. Entre le milieu et la fin des années 1980, le Japon a été le premier à en faire un additif alimentaire destiné à l’industrie des aliments pour animaux.

La communauté de la nutrition animale en Chine n’est entrée en contact avec ce type d’additif qu’à la fin des années 1990.Les Fructooligosaccharides eux-mêmes n’ont pas d’effet significatif sur le corps animal....... Leur effet est principalement dû à leur effet prolifératif sur les bifidobactéries dans le corps animal, ce qui augmente le taux de croissance des bifidobactéries, et par conséquent, à condition que le nombre total de bactéries dans l’intestin animal reste le même, les bactéries nuisibles dans l’intestin sont inhibées à des degrés divers. En outre, l’oligofructose fonctionnel a pour effet d’augmenter le gain de poids quotidien, le taux de conversion alimentaire, la résistance aux maladies du corps animal et de réduire le nombre de bactéries pathogènes telles que Escherichia coli et Salmonella dans le tube digestif et les produits d’élevage. L’oligofructose fonctionnel est l’un des additifs alimentaires à fort potentiel de développement [10].

6 contraintes actuelles de développement

Le conseil des ministresDéveloppement de l’oligofructose en Chine estLe premier est le niveau de la technologie de production. La fermentation de l’oligofructose a été couronnée de succès, mais le taux de conversion est faible et la technologie d’extraction limite le processus de production industrielle; L’autre est les avantages économiques. Les ventes d’oligofructose sont affectées par la concurrence d’autres oligosaccharides (oligosaccharides de malt, oligosaccharides de soja), et les avantages économiques ne sont pas évidents, ce qui affecte son développement [6].

7 perspectives d’application

Depuis un demi-siècle, l’application d’antibiotiques a grandement favorisé le développement rapide de l’industrie de l’élevage, mais leurs effets secondaires sont également devenus de plus en plus évidents. L’utilisation intensive d’antibiotiques a entraîné une aggravation de l’infection endogène ou de la surinfection chez les animaux, ce qui a affaibli la fonction immunitaire du bétail et de la volaille, et peut même constituer une menace pour la santé humaine à travers la chaîne alimentaire. En tant que nouveau type d’additif alimentaire, les oligosaccharides peuvent être spécifiquement utilisés par des bactéries bénéfiques chez les animaux, inhibant la flore nuisible et jouant un rôle similaire aux antibiotiques. L’oligofructose est abondant et peu coûteux, ce qui en fait l’un des plusTypes importants d’additif oligosaccharidique....... Au fur et à mesure que les gens comprendront mieux l’oligofructose et mèneront de plus en plus de recherches, ses perspectives d’application deviendront certainement de plus en plus prometteuses [11].

Références:

[1] Huang Haiqing, Wang Yizhen. Application et progrès de la recherche de l’oligofructose en nutrition animale [J]. Feed Wide Angle, 2002 (16): 26-27.

[2] Xu Xilin, Lin Qingsheng, Lai Fengying. Production de fructooligosaccharides à partir de la fermentation du saccharose [J]. Food Industry Science and Technology, 1997 (4): 34-37.

[3] Wang Shihua, Peng Limin, Zhang Hui, et al. Développement et application de fructooligosaccharides [J]. China Dairy Industry, 2002 (2): 31-34.

[4] Tang Shengqiu, Dong Xiaoying, Zou Xiaoting. L’oligofructose et son application en nutrition animale [J]. Additive World, 2003 (10): 40-42.

[5] Yang Yuange, Luo fax. Oligofructose - un nouveau type de base alimentaire fonctionnelle [J]. Canne à sucre industrie, 2002 (3): 35-39.

[6] Wang Shihua, Bai Wenzhao, Luo Jinhua et al. Application d’oligofructose dans les aliments [J]. Céréales, huiles et industrie des aliments pour animaux, 2002 (3): 25-26.

[7] Tang Jun, Zhang Haitao. Propriétés de l’oligofructose et nouveau procédé de fermentation pour sa production [J]. Chemical Industry and Engineering Technology, 1999, 20 (2): 11-12.

[8] Wang Duoren. Développement de l’oligofructose [J]. Guangxi canne à sucre, 2002(4): 29-34.

[9] Li Xiuqin, Yang Xinghui, un Suxin. Procédé de Purification de l’oligofructose [J]. Hebei Chemical Industry, 2003(1): 4-7.

[10] Lin Qinlu, Qin Dan, Jin Yanghai. Production et application de facteurs fonctionnels de l’oligofructose [J]. Chinese Food and Nutrition, 2002 (4): 20-22.

[11] Yao Jianguo, Xia Dong, Li Ruzhi. Un nouveau type d’additif alimentaire, l’oligofructose [J]. Additive World, 2000 (5): 15-16.