Quelle est la méthode d’extraction de la poudre bêta glucane d’avoine?

Le Dextran est un type de composé moléculaire élevé composé de résidus de D-glucopyranosyl liés par des liaisons glycosidiques α ou β....... Il comprend des structures linéaires, ramifiées et cycliques, et la majeure partie est soluble dans l’eau, tandis que certains types sont insolubles (tels que les polysaccharides en gel bactérien). Les propriétés des glucanes varient en fonction de la conformation de la chaîne, de la configuration des isomères, de l’arrangement séquentiel des liaisons, de la longueur des branches et de la structure de la chaîne principale. Selon la configuration du glucan, il peut être divisé enα-glucane et β-glucane[1]. En termes de stéréochimie, la liaison α-glucosidique est située le long de l’axe, tandis que la liaison β-glucosidique est située à l’équateur dans la conformation de la chaise [2]. Le bêta-glucane est principalement dérivé des céréales (orge, avoine, blé, etc.), de la levure, des champignons, des bactéries, des coques de maïs, des algues brunes, de l’écorce de cèdre, etc. Il contient également du bêta-glucane, et son poids moléculaire est 2,1 × 103 ~ 2 × 106 Da [3].

On estime que la valeur marchande du β-glucane atteindra 1,03 milliard de dollars américains d’ici 2024 [1], dont le β-glucane céréalier atteindra 476,5 millions de dollars américains (près de 50%) [4]. l’avoineLe β-glucane se trouve généralement dans la couche subaleuroneEt les parois cellulaires de l’endosperme du grain. Parmi eux, le β-glucane de l’avoine (3% à 7%) se trouve principalement dans la couche aleurone, en particulier la couche subaleurone, et l’endosperme d’amidon en contient très peu [5]. Les excellentes caractéristiques de qualité de l’avoine β-glucane en ont fait un point chaud de la recherche au pays et à l’étranger. Cet article décrit brièvement les caractéristiques de qualité du β-glucane d’avoine et fournit une description détaillée et un résumé du processus d’extraction et de purification du β-glucane d’avoine au fil des ans, dans le but de fournir une base scientifique pour la recherche approfondie et le développement complet du β-glucane d’avoine.

1 caractéristiques de qualité

Le β-glucane d’avoine est un polysaccharide de haute moléculaire, non ramifié et sans amidonComposé d’unités glucosyles liées β-(1→4) toutes les 2 à 3 unités par une liaison β-(1→3). Qui contient environ 70% de liaisons β-(1→4) et 30% de liaisons β-(1→ 3), avec un rapport molaire de 1,5 à 2,1 et une masse moléculaire de 6,5 × 104 à 3,1 × 106 Da. Sa structure moléculaire spéciale détermine ses caractéristiques de bonne qualité. En tant que fibre alimentaire soluble, a un bon effet sur la santé du corps humain [6-7]. Le β-glucane d’avoine est largement utilisé dans la nourriture et la médecine en raison de sa bonne solubilité dans l’eau, de sa viscosité élevée, de sa gélification et d’autres propriétés fonctionnelles. Il est également stable dans des conditions de chaleur, d’acide et d’alcali, et est souvent utilisé comme émulsifiant, épaississant, stabilisant et conservateur naturel dans le développement des aliments correspondants.

Des études ont montré queAvoine haute pureté β-glucane, en tant que modificateur structurel, a un effet significatif sur les propriétés physiques, chimiques et sensorielles des gâteaux fermentés sans gluten. Lorsqu’il est utilisé à un dosage de 66,12%, il peut améliorer le volume spécifique, la luminosité, la différence de couleur et la dureté du gâteau [8]. Un gel fabriqué à partir de coques d’avoine riches en β-glucane peut être utilisé comme substitut de graisse pour fabriquer des burgers de bœuf de haute qualité à faible teneur en gras et à forte teneur en β-glucane [9]. Des expériences ont montré que l’ajout de 80 g/kg de poudre de fibre de β-glucan d’avoine peut rendre les pâtes ont une meilleure absorption d’eau et adhérence pendant la cuisson, et la couleur est similaire à celle des pâtes cuites non traitées [10]. En outre, le β-glucane d’avoine peut également être utilisé dans le développement d’aliments tels que le pain de blé, la bouillie, les nouilles de blé, les galettes de bœuf faibles en gras, les produits laitiers et les pâtes blanches d’œuf.

Avec les consommateurs poursuivant la nutrition et la santé, le physiologiqueEffets sur la santé de l’avoine bêta-glucane, outre ses propriétés d’amélioration de la qualité, ont progressivement attiré l’attention des chercheurs, et les activités physiologiques correspondantes et les mécanismes d’action ont été progressivement proposés. Des études ont montré que le bêta-glucane de l’avoine peut stimuler l’expansion de la population de micro-organismes de forme vers, exerçant ainsi un effet probiotique sur la microflore du cecum. Le β-glucane de l’avoine peut également favoriser significativement le métabolisme des lipides, réduire la proportion de plaques dans l’artère principale, et réguler et améliorer les effets négatifs associés à l’athérosclérose haute en gras/cholestérol induite [11].

Il a été rapporté que le bêta-glucane de l’avoine a un effet significatif sur la réduction du cholestérol lipoprotéique de basse densité et l’amélioration d’autres facteurs de risque de maladies cardiovasculaires [12]. En même temps, le β-glucane peut réguler la glycémie postprandiale et les niveaux d’insuline et peut être utilisé pour prévenir le diabète [13]. En outre,Le β-glucane d’avoine a également de bons effets anticancéreux,Les effets anti-inflammatoires, abaisse les niveaux de cholestérol, régule le métabolisme des lipides, la perte de poids et le traitement de l’obésité, abaisse la pression artérielle, améliore la santé intestinale, traite les maladies rénales chroniques, les effets prébiotiques, l’activité antioxydante et antibactérienne et d’autres activités physiologiques.

2 processus d’extraction

En raison de laCaractéristiques de bonne qualité de l’avoine β-glucane, beaucoup de travail a été fait sur l’extraction, la séparation et la purification du β-glucane d’avoine. Avec les progrès de la technologie, les procédés de prétraitement, d’extraction et de purification du β-glucane d’avoine ont également été constamment mis à jour (voir Figure 1). À partir du traitement des matériaux, il existe environ deux méthodes d’extraction: la méthode sèche et la méthode humide. La méthode d’extraction à sec comprend principalement le broyage et le tamisage pour obtenir la séparation et la concentration de glucane, mais elle nécessite un grand nombre d’étapes de séparation, et le rendement est généralement faible.

SIBAK-OV et al. [14] ont utilisé le broyage ultra-fin et la séparation électrostatique pour obtenir un enrichissement d’avoine à l’aide d’unTeneur en β-glucane jusqu’à 56,2%, ce qui est nettement plus élevé que celui de la méthode traditionnelle de broyage et tamisage. Par conséquent, par rapport à l’extraction à sec traditionnelle, la séparation électrostatique peut être une méthode pour améliorer le rendement de glucane. L’extraction par voie humide, c’est-à-dire l’extraction au solvant, peut être divisée en une extraction à l’eau (chaude), une extraction alcaline, une extraction enzymatique et une extraction sous-critique. Ces techniques peuvent être utilisées seules, en combinaison ou avec une extraction auxiliaire, comme les ultrasons, les micro-ondes ou les champs électriques pulsés. Par rapport à la méthode sèche, l’extraction humide a plus de facteurs d’influence, tels que le type et la concentration du solvant, la température, le temps, le pH, l’agitation, la taille des particules et divers ingrédients dans la matière première.

2.1 prétraitement

Afin d’améliorer laTaux d’extraction du β-glucane, il est généralement nécessaire de prétraiter la matière première. Le broyage à sec et le tamisage peuvent être utilisés comme processus de prétraitement pour l’extraction humide. De plus, les prétraitements tels que la torréfaction, la cuisson à la vapeur, la cuisson, l’extrusion et l’homogénéisation peuvent également influer sur le taux d’extraction du β-glucane d’avoine. Des études ont montré que, comparativement aux échantillons non traités, le taux d’extraction du β-gluane d’avoine est le plus élevé après extrusion, puis cuisson à la vapeur et cuisson [15]. L’extraction par voie humide nécessite également un dégraissage et une inactivation enzymatique pour améliorer davantage le taux d’extraction et la pureté. Les solvants de dégraissage couramment utilisés comprennent l’éther de pétrole, l’éther, l’éthanol, l’isopropanol, etc. Dans le processus de dégraissage à l’éthanol, le contrôle de la température à 80 °C peut rapidement inactiver la β-glucanase endogène, et également éliminer les petits sucres moléculaires, les protéines et les substances liposolubles.

2. 2 extraction d’eau

Le β-glucane d’avoine est insoluble dans les solvants organiquesComme l’alcool, l’éther ou la cétone, mais est soluble dans l’eau, de sorte qu’il peut être extrait avec de l’eau chaude. Une étude A utilisé de l’eau chaude pour extraire le β-glucane du son d’avoine, et le rendement le plus élevé de β-glucane A été obtenu après le séchage, soit (5,3 ± 0,3 %). Tandis que les rendements de β-glucane provenant de méthodes enzymatiques, acides et alcalines étaient relativement faibles [16]. WANG et al. [17] ont utilisé une méthode d’extraction aqueuse pour extraire le β-glucane du concentré de son d’avoine. Le procédé d’extraction aqueuse conventionnel a produit un produit contenant 66% de β-glucane, l’acidification (pH 3) avant que la précipitation d’éthanol en contient 69%, et la teneur en β-glucane atteint 72,7% après l’élimination du phytate.

Wu Jia et al. [18] ont utilisé le cycle d’extraction de l’eau chaude, de gel et de dégel pourExtrait d’avoine β-glucane, sans enzymes endogènes inactivantes, extrait à 55 °C pendant 2 h, l’extrait a été concentré à une fraction massique de β-glucane de 1%, puis congelé et décongelé 3 fois. Le rendement de β-glucane était de 1,5%, et la pureté était de 92%.

On peut constater que, bien que les conditions d’extraction de la méthode d’extraction à l’eau soient relativement douces, la longue durée d’extraction entraîne une augmentation des coûts de temps, la grande quantité de solvant d’extraction utilisé et le besoin de récupération conduisent à une forte consommation d’énergie, et surtout, la pureté et le rendement du produit de l’extraction simple à l’eau sont faibles, de sorte qu’il n’est souvent utilisé que comme méthode d’extraction de base.

2. 3 extraction alcaline

Certains acides ouβ-glucanes de poids moléculaire élevéNe sont pas facilement solubles dans l’eau chaude mais sont solubles dans des solutions alcalines diluées. Par conséquent, peut être extrait avec une certaine concentration de solution de NaOH ou de solution de Na2 CO3. CHAIYASUT et al. [19] ont utilisé une solution de 1,0 mol/L de NaOH pour extraire le glucane total d’échantillons d’avoine, et la teneur totale en glucane de l’extrait obtenu était de (89 ± 4)%, dont le β-glucane était de (84 ± 4)%. RIMSTEN et al. [20] ont extrait du β-glucane de l’avoine et du son d’avoine à l’aide de carbonate (60 °C), 0,05 mol/L de NaOH (température ambiante) et d’eau chaude contenant de l’α-amylase résistant à la chaleur (100 °C). Les taux d’extraction des deux β-glucans alcalins étaient de 86%-98%, tandis que ceux des extraits d’eau chaude étaient de 36% et 28%, respectivement. Une étude a utilisé une solution alcaline diluée pour l’extraction. Dans les conditions optimales d’extraction d’une solution d’extraction avec un pH de 10,9, un temps de 1,9 h, un rapport matière/liquide de 1:21 (g:mL) et une température de 85 °C, le rendement en β-glucane était de 4,36% [21].

L’extraction alcaline a fait l’objet de relativement peu de recherches au cours des dernières années. Bien que le rendement d’extraction soit relativement élevé, il s’accompagne d’une dépolymérisation partielle de la molécule, ce qui réduit le taux d’extraction.Poids moléculaire du β-glucane....... En outre, l’extraction alcaline peut provoquer une contamination accrue de l’extrait avec des protéines et de l’amidon, ce qui assombrit la couleur et n’est pas propice à la purification et à la décoloration ultérieures.

2. 4 extraction enzymatique

L’extraction enzymatique utilise la spécificité des enzymes pour décomposer et éliminer les impuretés de l’extrait. Il a été signalé que le rendement de la gomme d’avoine en utilisant la méthode enzymatique, la méthode alcaline et la méthode acide est de 3,74 % à 5,14 %, la méthode enzymatique ayant le rendement le plus élevé (5,14 %); Le conseil des ministresLe taux d’extraction du β-glucane était de 82,1% à 86,8%, avec le taux le plus élevé (86,8 %) obtenu par la méthode enzymatique et le plus faible par la méthode alcaline, ce qui peut être dû au taux élevé d’élimination des enzymes pour l’amidon et les protéines [22]. Des recherches similaires ont montré que le β-glucane extrait enzymatiquement a un poids moléculaire élevé, un rendement élevé, une bonne stabilité colloïdale et une teneur minimale en protéines. Le rendement de β-glucane était de 13,9 %, tandis que les rendements d’extraction acide et alcaline étaient de 6,97 % et 5%, respectivement [23]. NEHA et al. [24] ont utilisé la méthode alcaline, acide, eau chaude et la méthode enzymatique pour séparer le β-glucane, dont le taux d’extraction le plus élevé était la méthode enzymatique utilisant la α-amylase et la protéase résistant à la chaleur (86,7%), et cette méthode avait l’activité antioxydante et antibactérienne la plus élevée.

L’extraction enzymatique est plus sûre que l’extraction chimique par réactif, ne pollue pas l’environnement, a une plus grande pureté du produit final et peut remplacer certaines réactions chimiques pour rendre l’extraction plus efficace. L’utilisation d’enzymes est souvent trouvée dans d’autres procédés d’extraction pour améliorer encore le rendement et la pureté, de sorte que l’utilisation d’enzymes biologiques pour laL’extraction du β-glucane d’avoine a de bonnes perspectives d’application.

2. 5 méthode d’extraction assistée par ultrasons

L’extraction assistée par ultrasons utilise son effet de cavitation pour provoquer une température et une pression élevées locales dans la solution d’extraction. En outre, l’effet d’agitation mécanique des ultrasons est ajouté pour réduire la résistance de transfert de masse entre les phases solide et liquide, raccourcissant ainsi le temps d’extraction, augmentant le taux d’extraction, et ne pas endommager l’activité du β-glucane. Certaines études ont optimisé le processus deExtraction du β-glucane de son d’avoine en combinant des méthodes ultrasonore et enzymatique....... Les conditions sont un rapport matière-liquide de 1:10 (g:mL), une température de chauffage du bain-marie de 75 °C, un temps de chauffage de 4 h, une addition enzymatique 1. 5%, temps d’hydrolyse enzymatique 30 min, puissance ultrasonique 400 W, température ultrasonique 50 ℃, temps ultrasonique 30 min, le rendement de β-glucane était de 5. 09% [25].

Su Chang et al. [26] ont étudié la chaleur assistée par ultrasonsExtraction à l’eau alcaline du β-glucane de l’avoine nue....... Les paramètres de procédé optimaux étaient 5% de boue d’avoine, 360 W de prétraitement ultrasonique pendant 6 min, pH 8, et 50 ℃ d’extraction par bain d’eau pendant 60 min. La teneur en β-glucane dans l’extrait peut atteindre 1153 μg/mL. Huang Yuyan et al. [27] ont utilisé l’extraction ultrasonique, la concentration d’évaporation et la congélation et la décongélation répétées pour extraire le β-glucan du son d’avoine. Lorsque le rapport liquide/matière était de 1:20 (g:mL), la puissance ultrasonique était de 500 W, la température d’extraction était de 55 °C, le temps 50 min, la solution d’extraction était évaporée et concentrée à 4,0 % en volume, et le rendement en β-glucan du son d’avoine était de 6,0 % après avoir été congelé et décongelé deux fois, avec une pureté allant jusqu’à 82,3 %. Liu Shaojuan et al. [28] ont déterminé que les conditions optimales du procédé d’extraction pour les polysaccharides du son d’avoine sont les suivantes: température ultrasonique 66 °C, pH 9,2, temps ultrasonique 21 min, puissance 401 W. Dans ces paramètres de procédé, le rendement moyen des polysaccharides est de (7,48 ± 2,6 %).

L’extraction assistée par ultrasons est plus douce que l’extraction traditionnelle à l’eau chaude en termes de conditions d’extraction, avec des températures d’extraction plus basses, moins d’eau utilisée, des temps plus courts et des rendements plus élevés. Cependant, il traite relativement peu de matière première, et trop de matière première peut entraîner une consommation d’énergie ultrasonique excessive et un traitement insuffisant de la matière première.

2. 6 extraction assistée par micro-ondes

Les micro-ondes peuvent pénétrer à l’intérieur du grain pour former une source de chaleur interne. La sélectivité de ce chauffage provoque la fissure et la fissure de la couche aleurone, de la couche subaleurone et des parois de l’endosperme, raccourcissant ainsi la durée de vie.Temps d’extraction du β-glucaneTout en augmentant son rendement. Wang Shangyu et al. [29] ont optimisé le procédé d’extraction assistée par micro-ondes du β-gluane de son d’avoine: le rapport liquide/matière était de 1:15 (g:mL), le temps de micro-ondes était de 4 minutes, la puissance était de 640 W et la température était de 80 °C. Le rendement de β-glucane était de 5,1%. Shen Ruiling et al. [30] ont extrait le β-glucan du son d’avoine nu par micro-ondes, et le rendement en β-glucan était de 8,31% dans des conditions de rapport matière/liquide de 1:12 (g:mL), une puissance micro-ondes de 720 W, un temps d’extraction de 9 min et un pH de 10.

L’extraction assistée par micro-ondes réduit non seulement considérablement le temps d’extraction et réduit la consommation de solvant, mais a égalementUn taux d’extraction du β-glucane plus élevéQue l’extraction traditionnelle d’eau chaude. Cependant, le fonctionnement de chauffage interne des micro-ondes n’est pas facile à contrôler, ce qui peut facilement endommager le β-glucane et donc réduire relativement le taux d’extraction.

2. 7 méthode d’extraction d’eau sous-critique

L’extraction sous-critique est une technique d’extraction utilisant de l’eau sous-critique comme solvant. L’eau sous-critique présente une viscosité plus faible et un coefficient de diffusion plus élevé que l’eau, ce qui augmente le taux de diffusion dans la matrice de l’échantillon et accélère l’extraction du β-glucane [31]. Yoo et al. [32]β-glucane extrait de la farine d’avoine:La température d’extraction 200 °C, le pH du solvant 4,0, le temps d’extraction 10 min, la taille des particules 425 ~ 850 μm, le rendement de β-glucane était (6. 98 ± 1. Le taux d’extraction était de 88. Le taux d’extraction de l’eau chaude (36. 62%); Les conditions optimales du processus pour l’échelle pilote étaient: température 210 ℃, temps 10 min, Le rendement en β-glucane était de 3,01 ± 0,27 % et le taux d’extraction de 76,36 %. DU et al. [33] ont utilisé la technologie d’extraction accélérée par solvant pour extraire le β-glucane DU son, et les paramètres optimaux DU procédé d’extraction étaient les suivants: durée d’extraction 9 min, température d’extraction 70 °C, 4 cycles, pression d’extraction 10 MPa, et le rendement de β-glucane dans ces conditions était de (16,39 ± 0,3)%.

Par rapport à l’extraction traditionnelle au solvant,L’extraction sous-critique du β-glucane a un rendement plus élevé, le système d’extraction et le système de solvant sont plus respectueux de l’environnement, le temps d’extraction est plus court, et la perte de dégradation du β-glucane est petite, ce qui est propice au développement des processus d’extraction industriels.

2. 8 méthode de Fermentation

Le conseil des ministresProcédé de fermentation pour l’extraction du β-glucane d’avoineConsiste à inoculer une solution bactérienne dans un milieu de culture d’avoine, à fermenter dans des conditions appropriées, puis à centrifuger le liquide de fermentation pour en extraire le β-glucane. Wu Di et al. [34] ont utilisé trois champignons médicinaux (parapluie jaune, parapluie à grande tasse et champignon des arbres gris) pour extraire le β-glucane d’avoine par fermentation bidirectionnelle. Et le rendement est supérieur à celui de l’avoine non fermentée.

Parmi eux, le rendement du champignon jaune et de l’avoine est le plus élevé (289 μg/mL) dans les conditions optimales de fermentation bidirection à une température de fermentation de 28 °C, un rapport liquide-aliment de 1:20 (g:mL), un pH de 5 et un temps de fermentation de 48 h. Liu Xinqi et al. [35] ont optimisé le processus de fermentation pour l’extraction du β-glucan. Les paramètres optimaux du procédé étaient: un rapport liquide-aliment de 1:6 (g:mL), l’inoculation avec une levure sèche hautement active de 0,05 % et la fermentation à 32°C pendant 34 h, avec un rendement de (5,21 ± 0,02)%. Par rapport à la méthode traditionnelle d’extraction de l’eau, non seulement le rendement est augmenté de 60,8%, mais il contient également moins de protéines. 97,81% peuvent être éliminés par adsorption de charbon actif, et la pureté du β-glucane est aussi élevée que 91,21%, avec un poids moléculaire moyen de 1,366 × 105 Da. Gu Feiyan [36] [traduction]a signalé que la solution optimaleConditions de fermentation pour l’extraction du β-glucaneDe la levure sèche active sont: un rapport liquide-aliment de 1:6 (g:mL), un inoculum de 0,05%, un temps de fermentation de 34 h, la température 32 ℃, le rendement de β-glucane était 5. Le rendement et la pureté étaient de 94. 96% et 91 %. 20%.

Comparé à la méthode traditionnelle d’extraction de l’eau, la méthode de fermentation aTaux d’extraction de β-glucane plus élevé et pureté,Et est relativement économique. Cependant, les avantages du criblage par souche de fermentation et de la séparation et de la purification du β-glucane d’avoine à partir du β-glucane mélangé obtenu augmentent tous la charge de travail d’extraction.

2. 9 autres

En plus des méthodes d’extraction susmentionnées, il existe également des méthodes d’extraction et des technologies combinées relativement moins étudiées. KUREK et al. [37] [traduction]ont utilisé des floculants naturels (chitosan, gomme de guar et gélatine) pour:Extraire et purifier le β-glucane de l’avoine....... L’utilisation de floculants a relativement réduit la quantité totale de l’extrait, mais il peut effectivement éliminer les impuretés telles que les protéines et les cendres, et améliorer la pureté de l’extrait. Lorsque la concentration de chitosan est de 0,6%, la teneur en β-glucane de l’extrait est la plus élevée, à (79,0 ± 0,19)%. You Maolan et al. [38] [traduction]ont utilisé une méthode synergique ultrasono-micro-ondes pour extraire le β-gluane, et les paramètres optimaux du procédé étaient les suivants: puissance ultrasonique 250 W, temps ultrasonique 20 min, puissance micro-ondes 800 W, temps micro-ondes 3 min, rapport liquide/solide 1:25 (g:mL),Le rendement du β-glucane était de 2,29%,Ce qui était 120,19 %, 57,93 % et 18,65 % plus élevé que celui obtenu par l’extraction par eau, l’extraction par ultrasons et l’extraction par micro-ondes, respectivement.

Wang Chong et al. [39] [traduction]ont utilisé une méthode synergique d’ultra-haute pression et d’ultrasons pour améliorer le rendement de β-glucane. Dans les conditions d’une puissance d’ultrasons de 300 W, d’un temps d’ultrasons de 15 min, d’une ultra-haute pression de 300 MPa, d’un temps d’ultra-haute pression de 4 min, d’un pH d’extraction aqueux de 10, et d’un rapport liquide-solide de 1:18 (g:mL), on a pu obtenir des valeurs deLe rendement en glucane était de 1,66%, qui était 159,38%, 43,10% et 23,88% plus élevé que la méthode d’extraction de l’eau, la méthode ultrasonique et la méthode d’ultra-haute pression, respectivement. Ce qui précède montre que le processus d’extraction synergique peut non seulement raccourcir considérablement le temps d’extraction et améliorer l’efficacité d’extraction, mais également améliorer efficacement le rendement et la pureté.

D’après les recherches existantes, il est connu que différents procédés d’extraction ont un impact significatif sur le taux d’extraction, le rendement et la pureté du β-glucane d’avoine. En outre, différentes variétés d’avoine, qualités, environnements de culture et processus de prétraitement auront également une incidence sur laTaux d’extraction du β-glucane, rendement et pureté dans une certaine mesure....... Par conséquent, il est nécessaire de considérer globalement les facteurs d’influence pertinents afin de maximiser le rendement et la pureté.

3 processus de Purification

Le conseil des ministresLe β-glucane obtenu à partir de l’avoine contient souvent des composants tels que l’amidon, protéines, hétéropolysaccharides, pigments et petites molécules. En raison d’une pureté insuffisante, il ne répond pas aux exigences de la production et de l’utilisation réelles, il est donc généralement nécessaire d’éliminer les impuretés pour améliorer la pureté.

3.1 élimination de l’amidon et des protéines

La plupart des procédés d’extraction existants pourAvoine β-glucane (extraction à l’eau, extraction alcaline, extraction sous-critique)Sont effectuées à des températures relativement élevées, provoquant la gélatinisation de l’amidon et son extraction en même temps que le β-glucane, affectant ainsi la pureté du β-glucane. En production réelle, l’α-amylase est généralement utilisée pour hydrolyser l’amidon en petites molécules de dextrine, qui sont ensuite hydrolysées en petites molécules de glucose par la glucanase et éliminées par dialyse. PAPAGEORGIOU et al. [40] [traduction]ont utilisé de la α-amylase résistant à la chaleur pour le traitement (90 °C, 3 h, pH 4,5), et presque aucun amidon n’a été détecté dans le produit final.

Dans leExtrait brut de β-glucane, les protéines sont un autre type important d’impureté en plus de l’amidon. Comparativement à l’élimination de l’amidon, il existe plus de méthodes pour l’élimination des protéines, telles que la méthode Sevag, la méthode trifluoro-trichloroéthane, la méthode de l’acide trichloroacétique, la méthode enzymatique, la méthode du point isoélectrique, la méthode enzyme-Sevag, et la méthode du point enzyme-isoélectrique. Luo Yan [41] [traduction]a comparé trois méthodes d’élimination des protéines pour le β-glucane brut (méthode de l’acide trichloroacétique, méthode Sevag et méthode de la papaïne) et a constaté que la méthode de la papaïne était la plus efficace, avec un taux d’élimination des protéines allant jusqu’à 88,6% et un taux de rétention du β-glucane allant jusqu’à 91,3%.

HARASYM et al. [42] [traduction]ont utilisé une méthode d’extraction alcaline pour obtenir des concentrations élevées etComposants β-glucane de faible poids moléculaireAvec des teneurs respectives de 76,7 % et 87,1 %. Les protéines et les impuretés de l’amidon ont été éliminées par la trypsine, l’α-amylase résistant à la chaleur et la précipitation isoélectrique (pH 4,5), et les deux composants ont pu être purifiés jusqu’à 97%; Si les impuretés sont éliminées successivement par la trypsine, la α-amylase résistante à la chaleur, l’amyloglucosidase et la papaïne, la teneur en β-glucane peut être augmentée à 97,5 % et 99,25 % respectivement. Wang Zhenqiang et al. [43] [traduction]ont utilisé de la α-amylase résistant à la chaleur (6 U, 40 min) pour éliminer l’amidon de l’extrait, et la précipitation isoélectrique (pH 4,5) pour éliminer les protéines. La teneur en sucre du produit final était de 60,518 % et la teneur résiduelle en protéines de 3,584 %.

L’amidon et les protéines sont les principales impuretés dans le cRude oat β-glucane extrait.Parmi eux, l’amylase déamylate l’amidon et la méthode de déprotéinisation du point de trypsine-isoélectrique, qui sont souvent utilisés dans les méthodes de purification primaire dans la recherche nationale et étrangère. Comparé à d’autres méthodes, cette méthode a également le taux d’enlèvement le plus élevé et le taux de rétention de glucane.

3.2 élimination des pigments et des petites substances moléculaires

Les Pigments dans l’extrait peuvent affecter la qualité du produit, de sorte que la décoloration est nécessaire. L’adsorption au charbon actif est souvent utilisée pour éliminer les pigments, qui peuvent également éliminer les protéines, et est non seulement efficace mais aussi simple à utiliser. En outre, la terre diatomée, la cellulose, H2 O2, la résine d’adsorption macroporeuse, le charbon activé par résine d’adsorption macroporeuse, la colonne d’échange d’ions (DEAE-cellulose), etc., peuvent également être utilisés. Parmi eux, par rapport à la décoloration au charbon actif, laDécoloration du β-glucane par résine d’adsorption macroporeuseA un taux de rétention plus élevé. Jia Ying et al. [44] [traduction]ont optimisé le processus optimal de décoloration de la résine D-201 pour le glucan: la température de la solution de l’échantillon est de 40 °C, le pH 5, le débit de 0,5 mL/min, et le taux de décoloration dans ces conditions est de 67,8 %, le taux de perte du β-glucan est d’environ 25%; Le procédé de décoloration optimal pour la résine XAD-7 est: température de la solution de l’échantillon 40 °C, pH 6, débit 0,5 mL/min, taux de décoloration jusqu’à 72,9%, taux de perte β-glucane 4,3%. Compte tenu de l’effet de décoloration et du taux de rétention β-glucane, la résine d’adsorption macroporeuse est la meilleure pour la décoloration.

Les petites substances moléculaires et les hétéropolysaccharides contenus dans l’extrait peuvent être éliminés par des techniques de précipitation et de séparation membranaire. Les solvants organiques tels que l’éthanol, l’acétone, l’isopropanol et le sulfate d’ammonium sont couramment utilisés comme précipités. RYU et al. [5] [traduction]ont utilisé une solution de Na2 CO3 (pH 10. 0) à 45 °C pour extraire le β-glucane d’avoine, l’extrait brut a ensuite été purifié avec 300 g/L (NH4)2SO4 et 50% (v/v) d’isopropanol, et le rendement du β-glucane était de 1,9 %, avec une pureté de 78,8 %. Il a été rapporté que lorsqu’il est extrait avec de l’eau à une température légèrement inférieure à la température de gélatinisation de l’amidon, suivie d’une hydrolyse enzymatique de l’amidon, le pH est ajusté de 4,0 à 4,5 pour éliminer la protéine, et finalement précipité avec 80% (fraction volumique) d’éthanol.La pureté du β-glucane d’avoine obtenu est de 90,4% à 93,7%, avec un poids moléculaire de (0,44 à 1. 10) × 105 Da [40]. Dans l’ensemble, la précipitation à l’éthanol a le meilleur effet de purification par rapport à plusieurs autres précipités. Il enrichit non seulement efficacement les molécules de glucane, mais a également la capacité de déprotéiniser, dégraisser, et décolorer.

Liu Huanyun et al. [45] [traduction]obtenuβ-glucane poudreAvec un rendement de 6,25 % et une pureté de 75,56 % du son d’avoine brut par extraction à l’eau, déamylation de l’α-amylase résistante à la chaleur, précipitation de protéines ponctuelles isoélectriques et précipitation d’alcool. Puis le sulfate d’ammonium a été utilisé pour la purification par étapes pour enlever les hétéropolysaccharides restants, et la pureté du produit final a pu atteindre 90,66%. Dong Xingye [46] [traduction]a déterminé la méthode d’extraction optimale dans une expérience analysant l’effet de l’extraction à l’eau et de l’extraction par ultrasons sur le rendement en β-glucane d’avoine. Le rendement moyen était de (4,09 ± 0,04)%; Le procédé de purification était l’amylase pour éliminer l’amidon, la méthode de point de trypsine isoélectrique pour éliminer les protéines, la dépigmentation de la résine AB-8, la précipitation à 60% d’éthanol du β-glucane, et la teneur finale en sucre total était de 95,25%, dont le β-glucane était de 91,10%. Il est proposé de le purifier davantage par chromatographie.

Après le processus de purification primaire, leLa pureté de l’extrait de β-glucane d’avoine a atteint un niveau élevé.Pour obtenir une préparation de glucane entièrement purifiée et mono-composant, des méthodes telles que la chromatographie sont souvent nécessaires.

3. 3 Purification progressive

Afin d’obtenir une haute pureté, β-glucane mono-composant, l’extrait de β-glucane obtenu après purification primaire doit également être purifié progressivement par étapes, le plus souvent par chromatographie.

Yuan Jian et al. [47] [traduction]ont utilisé la précipitation au sulfate d’ammonium, la chromatographie sur colonne d’échange d’anions DEAE Sepharose CL-6B et la chromatographie sur filtration sur gel Sepharose CL-4B pour:Purifier le β-glucane, l’obtention de deux composants uniques (sans acides nucléiques, pigments, protéines), avec des masses moléculaires de 4. 87 × 105 Da (pureté 98. 57%) et 6. 13 × 104 Da (pureté 97. (03%), respectivement. Xie Haoyu et al. [48] [traduction]ont utilisé la méthode d’extraction alcaline et de précipitation d’alcool pour extraire le β-glucane. L’extrait brut a été graduellement purifié par précipitation de sulfate d’ammonium, échange d’anions et chromatographie sur gel. La teneur totale en sucre et la teneur en β-glucane du produit étaient respectivement de 96,88% et 94,91%. Wang Haibo et al. [49] [traduction]ont obtenu un produit semi-pur de β-glucane d’avoine (rendement d’environ 1,8 %) par déprotéinisation en point isoélectrique, décoloration avec une colonne de charbon actif, élimination de l’amidon avec de l’α-amylase et précipitation d’éthanol. Le produit semi-pur a ensuite été séparé et purifié par chromatographie sur colonne de polyamide et par précipitation multiple d’éthanol pour obtenir un produit β-glucane pur avec un seul composant.

Après purification,Le β-glucane d’avoine répond aux exigences d’une préparation de glucane à un seul composantEt peut répondre aux normes élevées de pureté des préparations alimentaires et pharmaceutiques. Cependant, la consommation de colonnes chromatographiques ou de membranes filtrantes lors du processus d’épuration est également devenue un obstacle à la production industrielle à grande échelle.

4 Conclusion et perspectives

Comme la recherche sur les propriétés etL’activité physiologique du β-glucane d’avoine s’intensifie, il est de plus en plus utilisé dans l’alimentation, les cosmétiques et la médecine. Cependant, le défi de répondre aux exigences élevées de pureté du β-glucane dans les aliments et en particulier dans le domaine pharmaceutique doit être relevé. Bien qu’il y ait eu de nombreux rapports sur l’extraction et la purification du β-glucane, des recherches supplémentaires sont nécessaires dans les domaines suivants: (1) la plupart des procédés d’extraction et de purification restent à l’échelle du laboratoire et manquent de procédés de production industrielle.

Il est recommandé de mener une série d’études sur l’intensification des processus existants; (2) des études existantes ont montré qu’un prétraitement approprié peut effectivement améliorer le taux d’extraction, il est recommandé d’effectuer des recherches pour optimiser le processus de prétraitement; (3) il existe déjà des procédés auxiliaires ou combinés et des technologies émergentes, mais ils en sont encore à leurs débuts, et il est recommandé de mettre l’accent sur le développement de procédés combinés et de méthodes technologiques émergentes (telles que les méthodes auxiliaires telles que les micro-ondes, les ultrasons et les champs électriques pulsés, et les méthodes émergentes telles que les méthodes sous-critiques et supercritiques). En outre, lors de l’optimisation du processus original, tous les facteurs d’influence doivent être considérés autant que possible pour obtenir les meilleurs paramètres du processus. Puisque plus de méthodes enzymatiques sont utilisées dans le processus de séparation et de purification, la technologie d’enzymes immobilisées peut être considérée pour prolonger la durée de vie de l’enzyme, réduire la consommation d’enzymes et le processus de séparation de l’enzyme du produit, et minimiser la consommation de ressources. La réalisation d’une production à grande échelle avec un rendement et une pureté élevés à l’échelle industrielle est d’une grande importance pour améliorer le traitement en profondeur de l’avoine et de ses sous-produits (son d’avoine, résidus d’avoine de riz) et pour la recherche et le développement d’aliments fonctionnels et de médicaments.

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