Qu’est-ce que Grain Beta glucane?

Les céréales constituent une part importante du régime alimentaire orientAl., Et etal.Par rapport aux grains raffinés, les grains entiers retiennent plus de sSur leEt etde germe Et etsont riches en nutriments, en particulier en fibres alimentaires, en micronutriments Et eten produits phytochimiques tels que les polyphénols. De nombreutilisationspreuves suggèrent que lA aconsommatiSur lede grains entiers peut grandement améliorer une alimentatiSur leéquilibrée Et etréduire le risque de maladies chroniques telles que le diabète de type 2, les maladies cardiovasculaires Et etle cancer colorectal [1]. Par conséquent, encourager le remplacement des céréales raffinées par des céréales complètes est un moyen important d’améliorer la nutrition de la population.#39; L Llrégime alimentaire. Les fibres alimentaires sont un élément fonctionnel important des aliments à grains entiers. Des études ont montré que les fibres alimentaires provenant de sources céréalières ont un plus grEt en pluseffEt etsur la santé humaine que les fibres alimentaires provenant d’autres sources, ce qui est lié aux différences de La structure[2].Le β-glucane est un composant important des fibres alimentaires des céréales....... Il se trouve dans les parois cellulaires de l’endosperme et est un polysaccharide [3]. On le trouve en plus grande quantité dans l’orge (2,5% -11,3%) et l’avoine (2,2% -7,8%), ainsi qu’en plus petite quantité dans le seigle (1,2% -2,0%) et le blé (0,4% -1,4%) [4].

Ces dernières années, avec le public' S l’inquiétude croissante pour la nutrition et la santé, la consommation d’aliments à grains entiers n’a cessé d’augmenter. En particulier, sur la base des allégations de santé de la FDA américaine et de l’ue sur laEfficacité du β-glucane, la consommation d’aliments riches en β-glucane, comme l’avoine et l’orge, a également augmenté d’année en année. La profondeur et l’étendue de la recherche liée au β-glucane de céréales au pays et à l’étranger ont été considérablement étendues, et la recherche s’est diversifiée à partir des méthodes d’Extraction,d’isolement et de La purificationdu β-glucane; L’impact des techniques de transformation et de manipulation des aliments sur la structure et les propriétés du β-glucane; L’influence des techniques de transformation et de manipulation des aliments sur la structure et les propriétés du β-glucane; L’interaction entre le β-glucane et des substances telles que les protéines et les lipides; L’application du β-glucane dans différents types d’aliments; Et la recherche sur les avantages nutritionnels et de santé du β-glucane. Cette thèse donne donc un aperçu des récents progrès de la recherche sur le β-glucane des céréales.

1 Extraction, préparation et La purificationdu β-glucane de céréales

Le β-glucane de Gradansse trouve principalement dans la couche subaleurone et l’endospermeMurs de grains. Les propriétés et les applications du β-glucane de gradanssont principalement basées sur ses caractéristiques de structure moléculaire. Les conditions d’extractionaffectent non seulement le taux d’extraction du β-glucane, mais aussi sa structure moléculaire. Par conséquent, au cours des dernières années, un grEt en plusnombre de littératures ont rapporté des méthodes d’extraction, de séparation et de purification du β-glucane de grain. Un examen de la littérature [5-6] A révélé que les principales méthodes actuelles d’extraction du β-glucane des céréales sont dérivées de la recherche de Wood Et al.[7], et les étapes de base sont indiquées à la Figure 1. Par la suite, sur cette base, les chercheurs ont mené des études approfondies sur différentes matières premières céréalières, les conditions préalables d’extraction, les facteurs influant sur le rendement et la pureté, etc. (voir tableau 1).

Actuellement, les principales matières premières utilisées pourExtrait de céréales β-glucane comprennent l’orge, l’orge, l’avoine et son d’avoine....... Le taux d’extraction du β-glucane de l’orge et de l’orge est relativement élevé, tandis que le taux d’extraction est relativement faible lorsque l’avoine et le son d’avoine sont utilisés comme matières premières, ce qui est lié à la distribution du β-glucane dans les céréales. En comparant les différentes méthodes d’extraction, on a constaté que les taux d’extraction du β-glucane de différentes méthodes variaient d’environ 50% à 87%, et les rendements allaient d’environ 5% à 8,5 %. La méthode enzymatique avait un taux d’extraction relativement élevé, tandis que la méthode d’extraction assistée par micro-ondes avait un rendement relativement élevé. En outre, Ahmada et Al., et al.[3] ont signalé que la méthode d’extraction enzymatique donnait un produit β-glucane avec une meilleure stabilité et des propriétés fonctionnelles. Cependant, l’extraction est un processus complexe qui nécessite une attention non seulement pour le rendement, mais aussi pour la fonctionnalité et la stabilité du produit. Par conséquent, l’extraction du β-glucane des céréales, en particulier de sa préparation industrielle, nécessite un examen complet des indicateurs techniques et de qualité des produits tels que la stabilité et la consommation d’énergie.

2 analyse approfondie des propriétés fonctionnelles du β-glucane des céréales et de son application dans les aliments

Ces dernières années, avec la compréhension de la santéEffets du β-glucane des céréales et approfondissement de la rechercheSur ses propriétés moléculaires, de nombreux chercheurs ont accordé plus d’attention à la relation entre la structure et les propriétés fonctionnelles du β-glucane et ses perspectives d’application. Yang Chengjun et Al., et al.[20] [en]ont examiné la structure et les propriétés physiques du β-gluane d’avoine, ses propriétés nutritionnelles et son application dans les industries de la viande, de la boulangerie et des boissons; Izydorczyk [21] [en]a examiné la structure moléculaire, les propriétés physicochimiques et l’application du β-glucane d’orge dans les aliments.

β-glucane dans l’industrie alimentaireComprend principalement des produits tels que les produits de boulangerie, les produits laitiers, les boissons, les produits carné et les collations (voir tableau 2). Au cours des dernières années, la recherche sur l’application du β-glucane des céréales a augmenté. D’une part, le β-glucane est ajouté à différents aliments pour étudier l’effet sur les propriétés des composants du système alimentaire et la qualité des aliments; D’autre part, sur la base de l’interaction entre le β-glucane et différentes molécules dans le système alimentaire, les propriétés fonctionnelles et l’application du complexe β-glucane ' S propriétés fonctionnelles et applications. A cette fin, cette thèse prend comme exemple l’application du β-glucane dans les produits de boulangerie pour décrire les effets de l’addition de β-glucane sur les propriétés de la pâte et la qualité des aliments. En même temps, il fournit également un examen de la recherche et des applications des complexes β-glucanes.

2.1 Application du β-glucane dans les produits de boulangerie

Ajout de β-glucane aux produits de boulangeriePeut augmenter la teneur en fibres alimentaires hydrosolubles d’une part et affecter les propriétés rhéologiques, les caractéristiques d’hydratation et la texture du produit de la pâte d’autre part. Des études ont montré que l’ajout d’une bonne quantité de β-glucane (OG) d’avoine peut améliorer les propriétés rhéologiques de la pâte. En ajoutant 0,5% à 5,0% OG Gà la farine faible en gluten, moyenne en gluten et haute en gluten et à la farine de pain cuite à la vapeur, à mesure que la quantité ajoutée augmente, le taux d’absorption d’eau, le temps de formation et le temps de stabilité de la pâte augmentent. L’ajout de 0,5% à 1,0% d’og peut rendre l’extensibilité de la farine à faible teneur en gluten semblable à celle de la farine de pain cuite à la vapeur. OG peut augmenter légèrement la température de gélatinisation de la farine de gluten moyen, mais il peut également réduire la température de gélatinisation de la farine de pain cuite à la vapeur et la viscosité finale, la valeur d’atténuation et la valeur de récupération des quatre types de farine [36]. Certaines études ont également montré que l’ajout de β-glucane a un effet de détérioration sur la pâte. En ajoutant du β-glucane (BG) d’orge ≥ 0,5 %, la résistance de la pâte de blé à l’extension augmente, et le temps de formation de la pâte, le temps de stabilité, le degré d’affaiblissement (valeur) et l’extensibilité sont considérablement réduits. Lorsque leLa quantité de β-glucane ajoutée est ≥ 1,5%,Le volume spécifique du pain de farine de blé est considérablement réduit, la dureté est augmentée et l’élasticité est réduite [37].

Le bêta-glucane affecte également la qualité du produit en influençant les caractéristiques d’hydratationDe la pâte. Des études ont montré que l’ajout d’og aux nouilles et aux petits pains cuits à la vapeur peut inhiber la migration de l’humidité et le vieillissement de l’amidon, réduire les pertes d’eau et de cuisson [38-39]. Des fibres alimentaires hydrosolubles contenant 70% d’og ont été ajoutées à la farine de blé, et en optimisant la teneur en eau, on peut obtenir du pain avec une texture semblable au pain blanc et riche en fibres alimentaires solubles (FDS) [40]. L’effet du β-glucane sur les propriétés d’hydratation de la pâte est lié à sa structure fine, telle que la taille moléculaire [41]. Skendi et al. [42] ont étudié les effets de deux masses moléculaires relatives différentes (1,00lires 105 et 2,03lires 105) de BG sur la rhéologie, la viscoélasticité et la qualité du pain de deux pâtes de farine de blé.

Les résultats ont montré que le poids moléculaire BGs augmente l’élasticité, la résistance à la déformation et la fluidité. Parmi eux, le BG de faible poids moléculaire ajouté à la farine de blé à faible teneur en gluten peut obtenir une farine de qualité similaire à celle de la farine de blé à haute teneur en gluten. Rieder et coll. [43] ont souligné queβ-glucane de poids moléculaire élevéPeut augmenter la viscosité de la phase aqueuse de la pâte et stabiliser les pores; Cependant, Gill et al. [44] ont souligné que le β-glucane de poids moléculaire élevé aura un effet plus négatif sur la pâte, rendant la pâte plus résistante à l’extension et moins extensibilité. Ceci est dû au fait que le β-glucanede poids moléculaire élevé produit un gel très visqueux lorsqu’il entre en contact avec l’eau, qui adhère à la surface des protéines du gluten, concurrençant les protéines du gluten pour l’humidité et affectant la formation et la stabilité de la structure du réseau du gluten [45].

2.2 propriétés physiques et chimiques des complexes β-glucanes et leur application dans les aliments

Au cours des dernières années, la recherche surLe β-glucane de céréales s’est élargi pour inclure l’étude et l’applicationDe ses propriétés physiques et chimiques en combinaison avec d’autres macromolécules.

2.2.1 complexes polysaccharidiques de β-glucane

bêta-glucaneA un certain degré de propriétés gélifiantes, et la combinaison avec d’autres polysaccharides peut améliorer ses propriétés gélifiantes. L’interaction entre le glucomannane de konjac et le bêta-glucane peut considérablement améliorer la fluidité, la rétention d’eau, la viscoélasticité, la cohésion et la stabilité de stockage du gel composite par l’adsorption de liaison hydrogène et l’intégration de molécules de bêta-glucane, mais elle a un effet important sur la réduction de la dureté [43]. Par conséquent, l’ajout de la bonne quantité de glucomannane de konjac peut augmenter laPotentiel d’application du β-glucane dans les aliments à tartiner....... L’ajout de β-glucane à l’amidon d’avoine peut également former une structure de réseau uniforme et dense par liaison à l’hydrogène. Le β-glucane a un certain effet protecteur sur la zone de cristallisation de l’amidon et peut former des noyaux dans des conditions de traitement à ultra-haute pression pour inhiber le vieillissement de l’amidon [44]. Lorsque le β-glucane d’orge est mélangé à de l’amidon de blé, il se lie également à la surface des granulés d’amidon par l’intermédiaire de liaisons d’hydrogène, favorisant l’absorption et le gonflement de l’eau, et l’arrangement ordonné de l’amylose, et augmentant la masse moléculaire relative moyenne en poids de l’amylose [46].

Le bêta-glucane a un certain degré de gélation, et la combiner avec des polysaccharides peut améliorer sa gélification, affectant davantage la qualité de traitement des aliments. Des études ont montré que l’interaction entre le glucomannane de konjac et le bêta-glucane peut considérablement améliorer la fluidité, la rétention d’eau, la viscoélasticité, la cohésion et la stabilité de stockage du gel composite par l’adsorption de liaison d’hydrogène et l’intégration de molécules de bêta-glucane, mais il a un effet important sur la réduction de la dureté.

Konjac Mannan et β-glucanepeuvent être combinés pour augmenter le potentiel d’application deβ-glucane dans les aliments à tartiner[47]. Lorsqu’il est ajouté à l’amidon d’avoine, le β-glucane peut former une structure de réseau uniforme et dense par liaison à l’hydrogène. Le β-glucane a un certain effet protecteur sur la zone de cristallisation de l’amidon et peut former des noyaux dans des conditions de traitement à ultra-haute pression pour inhiber le vieillissement de l’amidon [48]. Le β-glucane d’orge peut favoriser le gonflement et la gélatinisation de l’amidon de blé. BBG est lié à la surface des granulés d’amidon par des liaisons d’hydrogène, favorisant l’absorption et le gonflement de l’eau, l’arrangement ordonné de l’amylose, et une augmentation de la masse moléculaire relative moyenne en poids de l’amylose. Un gel composite est formé pour réduire la dureté et l’enthalpie pendant la réfrigération et pour retarder la recristallisation à long terme de l’amidon de blé [49]. Grâce au séchage par pulvérisation, les microcapsules d’amidon de maïs modifié à base de β-glucane d’orge peuvent encapsuler l’huile de poisson (EPA) et l’empêcher de s’oxyder [50].

2.2.2 complexes β-glucanes lipidiques

Dans les systèmes alimentaires,Les β-glucanes de céréales peuvent former des complexes contenant différents lipides, qui ont un certain effet de charge sur les petites molécules lipophiles et peuvent favoriser leur libération ciblée et améliorer la biodisponibilité. Le stéarate de β-glucane d’avoine peut être obtenu par modification hydrophobe du β-glucane d’avoine avec de l’acide stéarique, un acide grEn tant quesaturé, et est utilisé pour charger la myricétine. À une concentration de 1,5 mg/mL de β-glucanestéarate d’avoine et un rapport de 1:1 de β-glucanestéarate d’avoine à la myricétine, le complexe peut atteindre une capacité de charge de 55,86 µg/mg de myricétine et a un certain effet de libération soutenue sur la myricétine [46]. Pour une vitesse d’homogénéisation de 12 kr/min. La capacité de charge de la myricitrine dans le complexe peut atteindre 55,86 µg/mg, et elle a un certain effet de libération lente sur la myricitrine [46].

Avoine β-glucaneEt l’anhydride octenyl succinique (OS) peut être obtenu par estérification pour former l’os-l’avoineβ-glucane ester (OSβG). OSβG avec différents degrés de substitution et poids moléculaire moyen peut s’auto-rassembler en micelles sphériques chargées négativement avec une taille de particules de 175-600 nm. Il a également pour effet de charger la curcumine. L’osβg avec un degré de substitution de 0,01 9 9 et l’osβg avec un poids moléculaire moyen de 1,68×105 g/mol peuvent charger la curcumine (4,21 ± 0,16) µg/mg [51]; Cependant, les acides aminés présents dans les aliments ont un certain effet sur la stabilité de l’osβg chargé de curcumine [52]. Un ester complexe formé d’anhydride succinique d’octenyl et de β-glucane d’orge peut être utilisé comme matériau de paroi, et des anthocyanes de wolfberry de mûre peuvent être utilisés comme matériau de noyau. Dans un système aqueux, 46% des anthocyanes peuvent être encapsulées. Les microcapsules d’anthocyanes sont stables à basse température et à faible pH, et offrent une certaine protection contre la dégradation oxydative [53].

2.2.3 complexes protéiques β-glucanes

L’interaction deβ-glucanes de céréalesAvec des protéines peuvent améliorer leurs propriétés fonctionnelles, élargir la portée des applications β-glucanes, et fournir de nouvelles idées pour le traitement précis et la nutrition précise des aliments riches en β-glucanes. Le β-glucane (BG) de l’orge et la protéine de gluten peuvent interagir directement dans un système de dispersion aqueux. QuEt en plusil y a un excès d’eau, BG augmente la capacité de rétention d’eau et la teneur en eau de lyophilisation de la protéine de gluten en augmentant la capacité de liaison de la protéine de gluten pour l’eau peu liée dans la phase aqueuse, affaiblissant la réliaison de la protéine de gluten. L’utilisation de BG pour glycosylate la protéine de gluten de blé peut améliorer de manière significative la solubilité, les propriétés émulsionnantes et les propriétés moussantes de la protéine de blé. Ces résultats fournissent de nouvelles idées pour la préparation et l’application de la protéine de blé complexée β-glucane d’orge en tant qu’analogue gras [12,54].

Poudre de β-glucane (OG) d’avoineEt la lactoferrine peut changer la structure secondaire de la lactoferrine pour former des corps auto-assemblés et des corps agrégés thermiquement à 25 °C Cet 90 °C. Après le traitement thermique, des particules sphériques sont formées, qui peuvent être ensuite séchées par pulvérisation et utilisées pour délivrer de la curcumine [55]. Le β-glucane d’avoine et l’isolat de protéine de soja peuvent améliorer les propriétés émulsifiantes et gélifiantes du gel mélangé par des interactions de liaison hydrogène, et améliorer la température de transition vitrielle (Tg) et la stabilité thermique du gel mélangé [56]. L’ajout de différentes concentrations (0,25 % à 1%) de β-gluane d’avoine dans une solution de protéine myofibrillaire à 4% et le chauffage à 80 °C pendant 20 minutes pour former un gel composite peuvent considérablement améliorer la rétention d’eau, la dureté du gel et la viscoélasticité du gel de protéine myofibrillaire [57]. L’ajout de β-glucane d’orge aux saucisses peut faire en sorte que la protéine musculaire forme une structure de réseau plus serrée, améliorant ainsi la rétention d’eau et la température de dénaturation des protéines de la saucisse [58]. Ces études fournissent une base théorique pour le développement de produits carnés riches en β-glucane.

Au cours des dernières années, la consommation deBoissons à base de plantes ou produits laitiers....... ajouterAvoine à poids moléculaire élevé β-glucaneLe lait peut réduire l’énergie du lait et a un effet hypocholestérolémiant. Par conséquent, il y a eu de nombreuses études sur l’interaction entre le β-glucane et les protéines du lait. L’ajout de β-glucane a un certain effet sur la viscosité, l’écoulement et la stabilité du système laitier. Coagulation acide: le gel mélangé de caséinate de sodium et de BG a une séparation de phase au niveau microscopique. A de faibles concentrations de β-glucane (3% p/p), les propriétés du système mixte sont contrôlées par la composition de la protéine. Cependant, à mesure que la concentration du polysaccharide augmente, la force du gel et la stabilité thermique du système mixte sont affectées par la structure du polysaccharide, c’est-à-dire que le gel de lait écrémé acidifié contenant du BG peut affaiblir la structure du réseau protéique [58].

Les changements dans le poids moléculaire des polysaccharides peuvent également provoquer une séparation de phase dans les mélanges protéine /polysaccharide. La teneur en OG requise pour la séparation des phases dans le mélange d’og et de caséinate de sodium dépend de son poids moléculaire. Lorsque le poids moléculaire relatif (Mr) de l’og augmente de 3,5lcpe 104 à 6,5lcpe 104, la teneur requise diminue de 2% à 2,5% (p/p) à 1% à 1,5% (p/p), ce qui peut indiquer une incompatibilité thermodynamique [59]. Dans un état thermodynamiquement stable, la viscosité du β-glucane à faible poids moléculaire dans le système mixte est un facteur affectant l’état d’équilibre du système, et le β-glucane à poids moléculaire élevé peut rapidement s’accumuler lorsque la concentration de protéines change [60]. La force motrice de la séparation de phase du lait écrémé par BG (nom du produit GLucagel) est la perte de floculation des particules de caséine dans les molécules polysaccharides. Avec la fraction volumique des particules de caséine et la concentration en GLucagel d’orge, le système à deux phases se sépare soit par gélation transitoire, soit par formation d’un précipité.Concentrations plus élevées de β-glucanePeut augmenter la fraction volumique des micelles de caséine [61]. Par conséquent, l’incompatibilité thermodynamique des protéines de lait et du β-glucane et la séparation des phases posent un défi important pour le produit.

3 recherche nutritionnelle sur le β-glucane des céréales

Le β-glucane de céréales est un type important de fibres alimentaires solubles dans l’eau....... Ces dernières années, la recherche sur la digestion, l’absorption, le transport et le métabolisme du β-glucane et ses bienfaits pour la santé n’a cessé de s’approfondir, notamment en termes de corrélation entre les propriétés moléculaires du β-glucane et la nutrition de précision. Le contenu principal de la recherche est présenté au tableau 3. Les fonctions nutritionnelles du β-glucane comprennent principalement les effets sur la santé gastro-intestinale, l’abaissement de la glycémie, la réduction de la graisse et la perte de poids, l’amélioration de la flore intestinale, l’anti-oxydation et anti-inflammatoire, la promotion immunitaire et certaines fonctions anticancéreuses. Ces études ont caractérisé les effets nutritionnels de divers aspects tels que la source des matières premières du β-glucan, les méthodes de traitement, la taille ou la viscosité moléculaire, etc., en utilisant des études in vitro et in vivo et d’autres sujets différents, à partir d’indicateurs biochimiques, la régulation métabolomique et métabolomique, la génomique et la transcriptomique, etc. Ces études expliquent non seulement théoriquement les effets nutritionnels du β-glucane, mais fournissent également une base scientifique pour le développement futur de nouveaux aliments de santé.

4 Conclusion

En tant que composant de fibres alimentaires avec des avantages évidents pour la santé enAliments à grains entiers, céréales β-glucaneA été isolé et purifié à partir d’une variété de céréales et de leurs sous-produits (tels que le son), et est utilisé dans la production de divers types d’aliments. L’ajout de β-glucane de céréales aux aliments augmente non seulement la teneur en fibres alimentaires de l’aliment et améliore ses bienfaits pour la santé, mais améliore également la qualité de l’aliment en tirant parti des propriétés fonctionnelles du β-glucane, telles que sa viscosité, ses propriétés gélifiantes et ses caractéristiques de flux. Par conséquent, le β-glucane des céréales est devenu l’une des matières premières ou des ingrédients alimentaires les plus populaires dans l’industrie des aliments de santé.

Cependant, bien que de nombreuses études se soient concentrées sur l’amélioration de laTaux d’extraction et pureté du β-glucane, les conditions de traitement sont encore limitées à l’échelle du laboratoire, et il manque un procédé d’extraction et d’épuration adapté à la production industrielle. Ceci reste le principal facteur limitant le développement industriel ultérieur du β-glucane des céréales. En outre, les propriétés fonctionnelles des complexes formés par le β-glucane de céréales et d’autres macromolécules telles que l’amidon, les protéines et les lipides, et leur application dans les aliments sont devenus de nouveaux foyers de recherche dans ce domaine. Cependant, les avantages pour la santé et le mécanisme d’action de la céréale complexée β-glucane par rapport à celui de la céréale simple β-glucane sont des questions scientifiques qui justifient des recherches plus poussées.

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