Quelle est la méthode d’extraction de la levure bêta glucane?

Le bêta-glucane est un polysaccharide naturel composé d’unités de D-glucose liées par des liaisons bêta-glycosidiques. Il est un composant structurel important de la paroi cellulaire et est largement présent dans les bactéries, les champignons (y compris la levure), les algues et les plantes. La recherche a révélé que les propriétés physico-chimiques et l’activité biologique du bêta-glucane sont étroitement liées à sa structure spatiale moléculaire [1]. Le bêta-glucane provenant de différentes sources et de différentes méthodes d’extractiSur leet de purification peut affecter sa structure moléculaire et donc l’activité biologique correspondante [2-3]. Des études ont montré que la levure bêta-glucane dérivée de la brasserie et#39; S la levure a un degré élevé de ramification sur la chaîne principale β-1,3 et un poids moléculaire relativement élevé. Il a été démontré pour améliorer le corps et#39; S système immunitaire, réguler la glycémie et la microflore intestinale, et est donc considéré comme un ingrédient alimentaire fonctionnel sûr, naturel et efficace avec des propriétés immunomodulatrices [4].

La levure β-glucan a été certifiée généralement reconnue comme sûre (GRAS) par la Food Et en plusDrug Administration des États-Unis en 2008 (GRN00239), et est par la suite souvent utilisée dans les aliments fonctionnels, les boissons, les aliments santé et les produits de nutrition sportive pour soutenir une fonction immunitaire saine. Le ministère de la santé du peuple et#39; la république de Chine a annoncé dans l’avis No 9 de 2010 que la levure β-glucane est un nouveau produit ressource qui peut être ajouté à divers aliments tels que les produits laitiers, les boissons fonctionnelles, les produits de boulangerie et les bonbons. L’avis No 6 de 2012 a élargi la portée de l’utilisation de la levure β-glucane à la poudre de lait maternisé pour nourrissons. Cet article fournit une référence pour son développement et son application dans l’industrie alimentaire.

1 préparation de levure β-glucane

1.1 méthode acido-basique

Les méthodes acide et alcaldanssont parmi les premières méthodes utilisées pour extraire la levure β-glucane. Dans les premières études, des acides organiques tels que l’acide acétique et l’acide formique ont généralement été utilisés pour hydrolyser les cellules de levure à environ 90 °C pendant environ 3 h, et le produit β-glucane de levure a été obtenu par centrifugation, précipitation et séchage [5-6]. Huang Dan et al. [7] [traduction]ont constaté que, bien que le produit obtenu à l’aide de la méthode acide ait un rendement élevé (21,58%), il est de faible pureté. Bien qu’une série d’optimisations aient été effectuées, la pureté (71,46 %) n’a pas pu être augmentée à un niveau idéal.

Dans l’étude de l’extractionalcaline, les cellules de levure ont été traitées avec du NaOH et complétées avec des méthodes à haute pression et d’autres pour atteindre une pureté de plus de 90% du produit, répondant aux exigences des domaines alimentaire et médical. Cependant, le liquide résiduel produit au cours du procédé alcaldansest difficile à traiter, limitant son application dans la production à grande échelle [8-9]. Afdansde combiner les avantages des deux méthodes d’extraction, Yu Mingxiu et Pengkumsri et al. [6, 10] ont exploré et optimisé la méthode combinée acide-alcali. Après autolyse des cellules de levure, elles ont été successivement traitées avec un alcali fort (NaOH) et un acide faible (CH3COOH). Le rendement et la pureté du produit de levure β-glucane résultant ont été améliorés par rapport aux méthodes acides et alcalines qui ont été traitées séparément, et le produit modifié peut répondre aux besoins des besoins médicaux. Cependant, en raison de la pollution de l’environnement causée par les déchets acides et alcalins, il est toujours impossible d’obtenir une amélioration efficace, et l’utilisation d’une grande quantité d’acide et d’alcalin dans le processus entraîne une augmentation du coût d’extraction. Par conséquent, la méthode acide et alcalin ne peut pas répondre à la demande actuelle de β-glucane de levure dans les marchés alimentaires et pharmaceutiques, ni ne peut répondre au marché' S exigences pour la production verte.

1.2 microfluidisation à haute pression

La microfluidisation à haute pression (HPM) est une méthode de traitement alimentaire relativement nouvelle qui a également montré de bons résultats dans l’extractionde la levure β-glucane. HPN ° de catalogueutilise la haute pression pour pomper les matériaux liquides en deux microflux, qui entrent en collision dans une chambre de réaction, soumettant les particules à des effets intenses de cisaillement, d’impact et de cavitation. Cela provoque la rupture des cellules et le déversement de leur contenu, ce qui permet une extraction efficace des composés intracellulaires [11-12]. Williams et al. [13] ont utilisé la technologie HPM pour extraire le β-glucane de la brasserie et#39; S qui, tout en conservant son activité physiologique, a considérablement réduit son poids moléculaire et obtenu un produit de haute qualité avec une meilleure solubilité.

Activité physiologique tout en réduisant significativement son poids moléculaire, obtenant un produit de haute qualité avec une meilleure solubilité. Liu et al. [14] [traduction]ont exploré les conditions optimales de traitement dans le procédé HPM et ont constaté que le rendement de β-d-gluane soluble peut être considérablement augmenté avec l’augmentation de la pression HPM, et l’effet est meilleur lorsque la pression atteint 165,48 MPa. Le produit β-glucan préparé dans des conditions de pression de chambre de 165,48 MPa et un temps de séjour de 10 min/200 mL a non seulement un rendement et une pureté plus élevés que la méthode traditionnelle d’extraction acido-base, mais a également une meilleure solubilité et une teneur en protéines plus faible, ce qui le rend adapté à la production industrielle [15]. Lorsque la technologie HPM est combinée de manière optimale avec d’autres méthodes, l’efficacité d’extraction, le rendement et la pureté sont considérablement améliorés par rapport à une seule méthode d’extraction.

Selon des recherches antérieures, Gao Jie et al. [16] ont utilisé l’homogénéisation par microjet à haute pression combinée à une hydrolyse enzymatique complexe pour préparer la levure β-glucane, comme l’indique la Figure 1. Conditions de traitement microjet 1 haute pression: pression 210 MPa, 3 cycles, concentration massique 20% (poids humide); Conditions complexes d’hydrolyse enzymatique: addition d’enzymes 1,0%, température 55 °C, pH 7,0, hydrolyse enzymatique 50 min, rapport liquide/solide (en poids) 1:4; Conditions de traitement microjet 2 haute pression: pression 210 MPa, 3 cycles, la pureté du produit préparé de levure β-glucan était de (81,07 ± 0,82)%, la teneur totale en sucre était de (91,51 ± 1,60)%, répondant essentiellement aux exigences de pureté et de rendement de la production industrielle. Cependant, il est possible que l’environnement à haute pression pendant le processus a détruit la structure tridimensionnelle de la levure, et le produit de la levure β-glucane résultant est rugueux et plat, ce qui peut avoir un certain impact sur l’effet fonctionnel du glucane.

1.3 méthode ultrasonique

À l’heure actuelle, la technologie ultrasonique, en tant que technologie de traitement non thermique, peut effectivement améliorer l’extraction et la séparation des substances en raison de son effet de cavitation, et a montré un grEt en pluspotentiel comme méthode d’extraction auxiliaire dans l’extraction de produits naturels et de substances bioactives [17]. Les premières études utilisant la technologie ultrasonique pour traiter les boues de levure ont permis d’obtenir un rendement en polysaccharide de 33 à 36%, ce qui était beaucoup plus élevé que la méthode traditionnelle acid-base, qui a donné environ 20%. Sur cette base, Li Hongmei et al. [18] ont utilisé l’optimisation Box-Behnken pour optimiser les facteurs clés de la technologie d’extraction assistée par ultrasons, comme le temps de traitement et la puissance ultrasonique.

La technologie de couplage ultrasonique d’autolyse a été utilisée pour extraire le β-glucane de levure avec un taux d’extraction de 50,5%. La technologie de couplage ultrasonique autodestructrice utilise l’autodestruction des cellules de levure dans des conditions spécifiques basées sur la technologie ultrasonique pour détruire la structure cellulaire, ce qui a un effet synergique avec l’extraction assistée par ultrasons. Zheng et Kim et al. [19-20] ont constaté que le traitement ultrasonique et le traitement alcalin ont réduit la taille des particules de la levure β-glucan de 8,80 μm à 1,77 μm et 7,19 μm, respectivement. Par rapport au traitement de traitement alcalin, le traitement ultrasonique a un plus grEt en plusavantage en desserrer la structure agrégée du glucane, en élargissant la surface spécifique, et en augmentant sa solubilité. Lorsque la technologie ultrasonique est combinée à l’hydrolyse enzymatique, la première améliore considérablement l’efficacité de l’hydrolyse enzymatique en augmentant la zone de contact enzymatique, augmentant le rendement de la levure β-glucane à 32,3% et la pureté à 98,8%, ce qui est de loin supérieur à un mode de traitement unique [21]. La combinaison des ultrasons et des méthodes auxiliaires ci-dessus a entraîné une amélioration significative de la rétention de la structure et de l’activité biologique du produit β-glucane de levure. On voit que ce type de méthode d’extraction est une méthode potentielle pour l’extraction efficace de la levure β-glucane dans l’industrie.

2. Activité immunitaire de la levure β-glucane

2.1. Recherche basée sur des modèles cellulaires

Des études In vitro ont montré que la levure bêta-glucane avait un effet régulateur sur les facteurs impliqués dans le système immunitaire, tels que les cellules immunitaires, les récepteurs et les cytokines. Angulo et al. [22] [en]ont utilisé de la levure bêta-glucane pour stimuler les monocytes de chèvre. Après 4 à 6 jours de culture, les cellules ont pris une forme macrophage typique et l’expression génique des marqueurs de surface des macrophages (CD11b et F4/80) a été réglée de façon plus élevée. Expression, résultant en une survie cellulaire améliorée et une capacité phagocytaire élevée sur le défi de lipopolysaccharide (LPS).

Dans des études antérieures, il a été constaté que la levure β-glucane favorise la prolifération des lymphocytes spléniques In vitro et aide à la production de cytokines telles que l’interleukine-2 (IL-2), l’interleukine-6 (IL-6), l’interleukine-10 (IL-10), le facteur de nécrose tumorale -α (tnf-α) et l’interleukine-17a (IL-17A) [23-24] ont un effet stimulant significatif sur la réponse immunitaire. De plus, dans des études antérieures, il a été démontré que la levure β-glucane a un effet synergique avec les anticorps monoclonaux antitumoraux, améliorant de manière significative l’effet anti-tumoral et les niveaux de diverses protéines régulatrices de l’apoptose. La levure β-glucane peut directement inhiber la croissance des cellules cancéreuses, et peut également stimuler les cellules tueuses naturelles ou les neutrophiles à tuer les cellules cancéreuses lorsqu’elles se lient aux récepteurs glucanes [25]. Dans des études récentes, la levure β-glucane a été trouvé pour être un nouvel inhibiteur d’autophagie qui a fait des progrès dans le traitement du cancer. Il inhibe la dégradation de l’autophagie en augmentant le pH lysosomal et en inhibant l’activité de la protéase lysosomale, présentant ainsi des effets antitumoraux significatifs sur la prolifération et le métabolisme des cellules cancéreuses du foie et la croissance des tumeurs in vivo [26].

2.2 études basées sur des modèles animaux

À l’heure actuelle, la levure β-glucane a été montrée dans de nombreuses études animales pour avoir des effets significatifs dans l’amélioration du corps et#39; S fonction immunitaire et effets antitumoraux, et est utilisé comme stimulant immunitaire animal. Wang et al. [27] [traduction]ont constaté dans leur étude que la levure sulfatée β-glucan administrée par voie orale améliorait efficacement le système immunitaire des poulets en modifiant de façon significative les concentrations de cytokines, en augmentant les concentrations d’interféron -γ (IFN-γ) et d’il-6, et en diminuant les concentrations de facteur de croissance de transformation -β1 (TGF-β1), tout en favorisant la prolifération des lymphocytes. Transformer les fac- Tor -β1, TGF-β1) concentration, favoriser la prolifération des lymphocytes, améliorant ainsi efficacement le système immunitaire des poulets, tout en augmentant les bactéries intestinales bénéfiques et en favorisant la fonction du système immunitaire intestinal.

L’intubation orale a été utilisée pour administrer la levure β-glucane au modèle unique. Les résultats ont montré que l’expression de l’il1b et de l’irf7 dans l’intestin du poisson était augmentée et que la proportion de Vibrio dans les microorganismes intestinaux était significativement réduite, régulant ainsi le modèle.#39; immunité [28]. Lorsque la levure β-glucane est ajoutée à l’alimentation en tant que supplément, elle peut effectivement améliorer la digestibilité des nutriments, améliorer l’immunité en augmentant les concentrations d’immunoglobulines et en stimulant la phosphatase alcaline [29], et a de bonnes perspectives d’application dans l’amélioration de l’immunité innérée du corps et la résistance à des agents pathogènes spécifiques. Dans des études utilisant des modèles de souris, il a été constaté que la levure β-glucane peut prévenir efficacement l’infection par Listeria monocytogenes, Bacillus anthracis et Candida albicans[30-31].

Chan et al. et Alexander et al.[32-33] ont démontré l’efficacité antitumorale de particules de β-glucane dérivés de levure dans un modèle souris de mélanome métastatique dans les poumons basé sur des mécanismes antitumoraux précédemment déclarés. Des études récentes ont montré que le produit de la levure β-glucane et du zinc complexé avec la livraison de nano-porteur a un effet stimulant significatif sur les cytokines anti-inflammatoires et pro-inflammatoires (IL-1β, IL-6, IL-8) dans le corps, et a un effet régulateur significatif sur l’amélioration du corps et#39; S immunité humorale, activité naturelle des cellules tueuses (NK), et renforcement de l’immunité des muqueuses intestinales [34-35].

2.3 études cliniques

Ces dernières années, l’application clinique de la levure β-glucane dans l’immunité humaine a également attiré l’attention des chercheurs. Des études ont montré que dans des expériences de sélection en double aveugle sur des personnes d’âges différents, l’incidence des symptômes allergiques tels que les allergies de la peau et des voies respiratoires était significativement plus faible dans le groupe de sujets qui consommait la levure β-glucan que dans le groupe contrôlé contre placebo [36-38]. En particulier, il a un effet significatif sur l’amélioration de l’immunité dans la petite enfance et chez les personnes âgées.

Dans une expérience d’alimentation sur des enfants âgés de 1 à 4 ans, les résultats du groupe expérimental qui consommait des boissons laitières contenant de la levure β-glucan ont montré que l’incidence de la rhinite allergique, de la respiration sifflante, de la toux allergique, de l’eczéma et de l’urticaire était significativement inférieure à celle du groupe témoin, et la proportion de ceux qui devaient recevoir un traitement antibiotique était également réduite [39]. Fuller et al. [3 6] ont trouvé dans une étude sur des personnes d’âge moyen et âgées âgées âgées de 50 à 70 que la prise de 250 mg de gélules de levure bêta-glucan par jour, bien qu’il n’y ait pas de différence statistique significative, était efficace pour réduire le nombre de jours avec des symptômes d’infection, tout en améliorant l’humeur et soulager le stress émotionnel. Cependant, le mécanisme spécifique par lequel la levure bêta-glucane régule le corps n’est pas clair et nécessite des recherches plus poussées.

2.4 mécanisme d’activation immunitaire

La levure β-glucane a attiré l’attention en raison de ses effets immunomodulateurs importants. Le mécanisme d’activation immunitaire de la levure β-glucane est illustré à la Figure 2. Après avoir pénétré dans le tube digestif, la levure β-glucane pénètre dans l’intestin grêle par l’œsophage et l’estomac. Les cellules M de la paroi intestinale transportent le β-glucan de la lumière intestinale au tissu lymphoïde [40], une zone riche en cellules immunitaires telles que les macrophages et les cellules dendritiques qui contrôlent en permanence le contenu passant à travers l’intestin, en particulier pour les microorganismes nuisibles. Les Macrophages et les cellules dendritiques possèdent sur leur surface externe des récepteurs spécifiques qui peuvent reconnaître et se lier aux structures moléculaires couramment présentes sur les micro-organismes nuisibles [41]. Dans le cas des macrophages, par exemple, la structure particulière des molécules bêta-glucaniques de levure signifie qu’elles sont reconnues par les récepteurs des macrophages, s’y lient, activent les macrophages et leur donnent la capacité de détruire les micro-organismes nuisibles [42].

Des expériences sur des souris ont montré que les neutrophiles et les monocytes des individus nouris de levure β-glucane ont une activité phagocytique plus élevée et un pourcentage plus élevé de phagocytes [40]. On peut voir que la levure β-glucane a un effet positif sur le métabolisme oxydatif de ces types de cellules, ce qui est un fort stimulus respiratoire éclaté. Lorsque les lymphocytes sont stimulés par des protéines allergènes, ceux du groupe d’alimentation de la levure β-glucane ont un taux de prolifération plus élevé [43], ce qui prouve également l’effet positif de la levure β-glucane sur l’immunité cellulaire. En outre, bien que la levure β-glucane commence à exercer ses effets dans l’intestin, des études ont également montré que les molécules β-glucane de levure peuvent être transportées par les macrophages vers le tissu lymphoïde dans d’autres parties du corps, où elles peuvent activer d’autres cellules immunitaires [40]. Comme la levure β-glucane est reconnue et liée par des récepteurs sur les cellules immunitaires d’une manière spécifique, les β-glucanes avec des structures moléculaires différentes ont des effets différents sur le système immunitaire. Les mécanismes immunitaires spécifiques impliqués nécessitent une exploration plus approfondie.

3 Conclusions et perspectives

A l’heure actuelle, l’application deLevure β-glucane poudreDans l’industrie chimique, les produits aquatiques et la nourriture reçoit de plus en plus d’attention. Les données d’enquête montrent que d’ici 2022, le marché mondial du β-glucane de levure atteindra 476,5 millions de dollars américains, ce qui indique que l’application du β-glucane a un énorme potentiel de développement. Cependant, sur le marché intérieur, la levure β-glucane a encore des problèmes tels que le faible rendement et la mauvaise qualité, et ne peut pas répondre à la demande croissante du marché. Actuellement, les méthodes d’extraction couramment utilisées comprennent l’extraction acido-basique, l’homogénéisation par microjet à haute pression et l’extraction assistée par ultrasons. Toutes ces méthodes présentent des problèmes tels qu’un faible rendement, une pureté difficile à satisfaire à la demande du marché et une pollution importante pendant la production.

Trouver une méthode de production avec un processus simple, un rendement élevé, et une bonne qualité du produit aidera à augmenter la valeur commerciale de la levure β-glucane, promouvoir son application dans divers domaines, et se conformer à sa tendance de développement international. Une série d’études sur la levure β-glucane ont été menées en utilisant des modèles cellulaires, des modèles animaux et des essais cliniques préliminaires, et β-glucane A été montré pour améliorer le corps et#39; S fonction immunitaire. Cependant, des doutes subsistent quant au mécanisme spécifique de sa régulation immunitaire, et certains mécanismes proposés sont encore basés sur des hypothèses, et les mécanismes sous-jacents n’ont pas encore été élucidés. Les recherches futures devraient se concentrer sur l’exploration des mécanismes d’interaction profonde entre la levure β-glucane et différents sujets, ainsi que les interconnexions entre les différents mécanismes. Cela serait utile pour comprendre les changements causés par la levure bêta-glucane chez les humains et les animaux, et serait également utile pour le développement et l’application de la levure bêta-glucane.

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