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

Dextran is a type of high-molecular compound made up of D-glucopyranosyl residues linked by α or β glycosidic bonds....... It includes linear, branched and cyclic structures, and most of it is soluble in water, while some types are insoluble (such as bacterial gel polysaccharides). Le conseil des ministresproperties of glucans vary depending on the chain conformation, isomer configuration, sequential arrangement of bonds, branch length and main chain structure. According to the configuration of glucan, it can be divided into α-glucan and 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]. Le β-glucane de l’avoine se trouve généralement dans la couche subaleurone et les parois des cellules 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, sans amidon composé d’unités de glucosyl liées β-(1→4) toutes les 2 à 3 unités par une liaison de 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 recherchant la nutrition et la santé, les effets physiologiques sur la santé du bêta-glucane d’avoine, en plus de 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 queoat beta-glucan has a significant effect in lowering low-density lipoprotein cholesterol and improving other cardiovascular disease risk factors [12]. At the same time, β-glucan can regulate postprandial blood glucose and insulin levels and can be used to prevent diabetes [13]. In addition, oat β-glucan also has good anti-cancer effects, anti-inflammatory effects, lowers cholesterol levels, regulates lipid metabolism, weight loss and treatment of obesity, lowers blood pressure, improves intestinal health, treats chronic kidney disease, prebiotic effects, antioxidant and antibacterial activity and other physiological activities.

2 processus d’extraction

En raison des bonnes caractéristiques de qualité du β-glucane d’avoine, 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 avec une teneur en β-glucan pouvant atteindre 56,2 %, ce qui est beaucoup plus élevé que la méthode traditionnelle de broyage et de 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 organiques tels que l’alcool, l’éther ou la cétone, mais il 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 un cycle d’extraction à l’eau chaude, de congélation et de décongélation pour extraire le β-glucane d’avoine, sans inactiver les enzymes endogènes, extrait à 55 °C pendant 2 h, l’extrait a été concentré en 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 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 taux d’extraction du β-glucane était de 82,1% à 86,8%, le taux le plus élevé (86,8%) étant 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.

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

2. 5 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 d’extraction du β-glucane du son d’avoine en combinant des méthodes échographiques et enzymatiques. 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 l’extraction par ultrasons du β-glucane de l’avoine nue à l’aide de l’eau alcaline chaude. 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

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

L’extraction assistée par micro-ondes non seulement réduit considérablement le temps d’extraction et réduit la consommation de solvant, mais a également un taux d’extraction β-glucane plus élevé que l’extraction traditionnelle à l’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] ont extrait le β-glucane de la farine d’avoine: température d’extraction 200 °C, pH du solvant 4,0, temps d’extraction 10 min, 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 favorise le développement des processus d’extraction industriels.

2. 8 méthode de Fermentation

Le procédé de fermentation pour extraire le β-glucane d’avoine consiste 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 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 rapporté que les conditions optimales de fermentation pour l’extraction du β-glucane à partir de 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, une température de 32 ℃, le rendement de β-glucane était de 5. Le rendement et la pureté étaient de 94. 96% et 91 %. 20%.

Par rapport à la méthode traditionnelle d’extraction de l’eau, la méthode de fermentation a un taux et une pureté d’extraction de β-glucane plus élevés, 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

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

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 aqueuse de 10 et d’un rapport liquide-solide de 1:18 (g:mL), le rendement en glucan était de 1,66 %, soit 159,38 %, 43,10 % et 23,88 % de plus que les méthodes d’extraction à l’eau, aux ultrasons et à 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, milieux de culture et procédés de prétraitement influeront également dans une certaine mesure sur le taux d’extraction du β-glucane, le rendement et la pureté. 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

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

3.1 élimination de l’amidon et des protéines

La plupart des procédés d’extraction existants pour le β-glucane d’avoine (extraction à l’eau, extraction alcaline, extraction sous-critique) sont effectués à des températures relativement élevées, ce qui provoque la gélatinisation de l’amidon et son extraction en même temps que le β-glucane, ce qui affecte 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 l’extrait brut de β-glucane, la protéine est 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 composants β-glucane de poids moléculaire élevé et de poids moléculaire faible avec des teneurs de 76,7% et 87,1%, respectivement. 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 de l’extrait brut de β-glucane d’avoine. 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, la décoloration du β-glucane par la résine d’adsorption macroporeuse a 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 à 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]obtained β-glucan powder with a yield of 6.25% and a purity of 75.56% from crude oat bran by water extraction, heat-resistant α-amylase deamylation, isoelectric point protein precipitation, and alcohol precipitation. Then ammonium sulfate was used for stepwise purification to remove the remaining heteropolysaccharides, and the purity of the final product could reach 90.66%. Dong Xingye [46] [traduction]determined the optimal extraction method in an experiment analyzing the effect of water extraction and ultrasonic extraction on the yield of oat β-glucan. The average yield was (4.09 ± 0.04)%; the purification process was amylase to remove starch, trypsin-isoelectric point method to remove protein, AB-8 resin depigmentation, 60% ethanol precipitation of β-glucan, and the final total sugar content was 95.25%, of which β-glucan was 91.10%. It is proposed to further purify it by chromatography.

Après le processus de purification primaire, la 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

Pour obtenir un β-glucane mono-composant très pur, l’extrait de β-glucane obtenu après purification primaire doit également être graduellement purifié 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 anionique DEAE Sepharose CL-6B et la chromatographie sur filtration sur gel Sepharose CL-4B pour purifier le β-glucane, en obtenant deux composants uniques (exempts d’acides nucléiques, de pigments, de 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 mono-composant et peut répondre aux normes de pureté élevées 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

Au fur et à mesure que les recherches sur les propriétés et l’activité physiologique de l’avoine β-glucane s’intensifient, il est de plus en plus utilisé dans les aliments, 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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