Quelle est la méthode de Production de poudre d’oligosaccharide?

Les oligosaccharides fonctionnels sont composés de 2 à 10 monosaccharidesPolymérisé par des liaisons glycosidiques. Ils ne peuvent pas être hydrolysés par le corps ' S système enzymatique, ne peut pas être absorbé dans l’intestin grêle, et peut favoriser la croissance de bifidobactéries dans le corps après avoir pénétré dans le gros intestin. Ils ont les fonctions de réguler l’équilibre de la flore intestinale, de favoriser l’absorption du calcium et du phosphore, de prévenir la carie dentaire, et d’améliorer le corps et#39; S immunité. Après ingestion, ils ne provoqueront pas d’augmentation de la glycémie ou de l’insuline, et peuvent être consommés par des populations spéciales telles que les diabétiques, les hypertendus et les personnes obèses [1]. Les oligosaccharides fonctionnels attirent de plus en plus l’attention en tant que nouvelle ressource alimentaire. Plus d’une douzaine de variétés d’oligosaccharides sont déjà sur le marché. Les Oligosaccharides ont été développés relativement tôt au Japon, et une gamme relativement complète de variétés est disponible. Parmi celles-ci, les populations spéciales oligo-isomalt.

Les oligosaccharides fonctionnels attirent de plus en plus l’attention en tant que nouvelle source d’aliments, et il existe déjà plus d’une douzaine de variétés sur le marché. Au Japon, les oligosaccharides ont été développés relativement tôt, et il existe une gamme relativement complète de variétés. Parmi ceux-ci, les isomaltooligosaccharides et les fructooligosaccharides ont les plus grands volumes de production et de vente; Les marchés européen et américain sont dominés par les fructooligosaccharides et les galacto-oligosaccharides.

L’industrialisation des oligosaccharides en Chine a commencé en 1996, quand Baolingbao Bio-Technology Co., Ltd. a testé avec succès et a commencé la production d’isomaltooligosaccharides. Actuellement, les principales variétés d’oligosaccharides sur le marché intérieur sont les isomaltooligosaccharides, les fructooligosaccharides, les galactooligosaccharides et les oligosaccharides de soja, avec une capacité de production d’environ 150 000 tonnes par an. En raison du retard des technologies et des équipements de séparation et de purification domestiques dans le passé, la qualité globale des oligosaccharides domestiques, en particulier les oligosaccharides de haute pureté, est en retard par rapport à celle des pays développés, ce qui rend difficile de répondre aux besoins de groupes particuliers de personnes. Les Oligosaccharides de faible pureté affecteront leur efficacité. Par exemple, si un patient diabétique consomme de l’oligofructose avec une pureté de 50%, sa glycémie augmentera rapidement. Cependant, s’ils consomment du sirop d’oligofructose avec une pureté de 93% sur un estomac vide, leur glycémie changera très peu. Avec l’expansion des champs d’application des oligosaccharides et l’amélioration des équipements de production, certains oligosaccharides de grande pureté ont déjà été produits localement [2].

1 technologie fonctionnelle de production d’oligosaccharides

Divers oligosaccharides fonctionnels existent dans la nature. Selon le mode d’existence et la quantité requise, les oligosaccharides peuvent être produits à grande échelle par extraction, chimie, fermentation ou conversion enzymatique.

1. 1 méthode d’extraction

La méthode d’extraction est une méthode de production d’oligosaccharides qui existent en grandes quantités dans la nature et ont un processus de séparation simple. Il peut être utilisé pour produire des oligosaccharides de soja. Les oligosaccharides de soja sont un terme collectif pour le raffinose, le stachyose et le saccharose, dont les principaux ingrédients actifs sont le raffinose et le stachyose. Ils sont actuellement principalement isolés et extraits du lactosérum du tourteau de soja, qui est séparé de la protéine. Le processus de production comprend le salage du lactosérum, l’élimination des protéines résiduelles par ultrafiltration, puis la décoloration au charbon actif, l’échange d’ions, la concentration et le séchage par pulvérisation pour obtenir le produit [3]. En général, 75% des oligosaccharides de soja contiennent 18% de stachyose, 6% de raffinose et 24% de saccharose.

1. 2 méthode chimique

La méthode chimique est une méthode importante pour modifier les oligosaccharides. Il peut modifier des oligosaccharides et les convertir en produits oligosaccharides fonctionnels pour différentes utilisations. Actuellement, le chitosan disponible sur le marché est principalement produit à l’aide de méthodes chimiques. Il est principalement produit en utilisant des déchets industriels de coquilles de crabe et de crevettes, qui sont traités alternativement avec de l’acide et de l’alcali pour obtenir de la chitine, puis traités avec du NaOH concentré de 40 à 60% en masse à 100 à 180°C pour obtenir la déacétylation, puis séchés pour obtenir du chitosan. À l’heure actuelle, la recherche sur le chitosan est axée sur l’utilisation de diverses liaisons chimiques telles que l’acylation et la carboxyméthylation pour la modification, pour préparer des dérivés du chitosan ayant des propriétés et des utilisations différentes ou du chitosan soluble dans l’eau avec un poids moléculaire plus faible [4].

1. 3 méthode de Fermentation

La méthode de fermentation est la principale méthode de production des oligosaccharides de sources microbiennes. En modifiant les conditions de culture des micro-organismes, la surexpression des oligosaccharides cibles peut être favorisée. Par exemple, le chitosan se trouve naturellement dans les parois cellulaires des champignons et est le seul polysaccharide alcalin qui existe en grande quantité dans la nature. Des études ont révélé que les genres Chaetomium, Rhizopus et Plasmopara de l’ordre des Chaetomiales contiennent une grande variété de chitosans, qui peuvent être produits par fermentation microbienne. Cependant, en raison du faible rendement, il n’a pas encore été industrialisé. Wang Weiping et al. [5] ont utilisé du Plasmopara ZH08 après un traitement de mutagenèse, et le rendement en chitosan était stable à 1,07 g/L.

1. 4 méthode de conversion enzymatique

La conversion enzymatique est la principale méthode utilisée dans la production d’oligosaccharides, en utilisant un système enzymatique spécial pour convertir des disaccharides ou des polysaccharides simples en oligosaccharides fonctionnels. A l’heure actuelle, les préparations enzymatiques nécessaires à la production courante d’oligosaccharides fonctionnels ont essentiellement été produites dans le pays. Les Isomaltooligosaccharides sont produits en utilisant l’amidon comme matière première. L’α-amylase, l’amylase fongique et la β-amylase résistantes aux températures élevées sont utilisées pour hydrolyser l’amidon en maltose, qui est ensuite converti en isomaltooligosaccharides par l’α-glucosidase. Après filtration, décoloration, dessalement et concentration, le rendement d’isomaltooligosaccharides est d’environ 50%. Les Fructooligosaccharides sont produits par l’action de l’enzyme fructosyltransférase, qui est produite par la fermentation fongique et convertit des concentrations élevées de saccharose. Cependant, l’activité de l’enzyme fructosyltransférase est inhibée par le sous-produit de la réaction glucose, ce qui entraîne la plupart des produits fructooligosaccharides contenant de grandes quantités de saccharose et de glucose. Les Fructooligosaccharides peuvent également être produits à partir de l’inuline par l’inulinase, qui produit des Fructooligosaccharides de type fructose-fructose. Les Xylo-oligosaccharides sont produits par le traitement des épis de maïs en particules de 5 mm, la cuisson et le gonflement pour en extraire l’hémicellulose, puis la digestion enzymatique avec la xylanase, la centrifugation, la microfiltration, la décoloration, l’échange d’ions et la concentration pour produire des Xylo-oligosaccharides à 70%. Les Oligosaccharides tels que les galactooligosaccharides, la lactulose et la lactulose sont obtenus par conversion de matières premières telles que le lactose, le saccharose et le fructose à l’aide de la galactosidase, suivie d’une séparation [6].

2 technologie fonctionnelle de purification oligosaccharide

Les produits oligosaccharidiques obtenus par les méthodes ci-dessus ont généralement une pureté inférieure à 70%. Ils peuvent être ajoutés aux aliments et aux produits de santé ordinaires, mais ils contiennent toujours du glucose, du saccharose, du maltose, etc., et ne peuvent pas être consommés par des populations particulières. Les Oligosaccharides peuvent être purifiés et raffinés en utilisant des méthodes enzymatiques, de fermentation, chromatographiques et de membrane de nanofiltration pour obtenir une pureté de plus de 95%.

2. 1 méthode enzymatique

Dans la solution d’oligosaccharide brut, la pureté des oligosaccharides est augmentée par élimination ou transformation de sous-produits avec des enzymes spéciales. Par exemple, l’ajout d’isomérase de glucose ou de glucose oxydase au système de réaction des fructooligosaccharides peut réduire la teneur en glucose, atténuer l’inhibition de la rétroaction de la fructose transférase et améliorer l’efficacité de conversion de la fructose transférase. La Glucose oxydase est plus efficace, et l’acide gluconique résultant peut être éliminé par échange d’ions, et la teneur en oligosaccharides peut atteindre jusqu’à 98%.

2. 2 méthode de Fermentation

La fermentation microbienne est l’une des principales méthodes de production d’oligosaccharides de grande pureté. Profitant de la récalcitrance de la plupart des oligosaccharides fonctionnels, la levure avec de bonnes propriétés de fermentation est utilisée pour éliminer le saccharose, le glucose, le maltose et d’autres impuretés de la solution oligosaccharide, de sorte que la teneur en oligosaccharide puisse atteindre plus de 95%. Wang Wenxia et al. [7] ont utilisé le lactosérum de soja comme substrat de fermentation, ont ajouté la brasserie et#La teneur en raffinose et en stachyose atteignait plus de 97% et le saccharose était essentiellement éliminé. Le sirop d’oligoisomaltose IMO-500 peut être fermenté par levure et centrifugé pour obtenir un produit de haute pureté IMO-900. Zhang Tao et al. [8] ont utilisé une méthode de fermentation de levure dans une solution de fructooligosaccharide à 25% pour obtenir un produit de fructooligosaccharide sans glucose et une concentration de fructooligosaccharide de 82,85 %. Après l’action de la fructose transférase, la concentration de fructooligosaccharide peut être augmentée à 85,23%.

2. 3 chromatographie

La technologie de séparation chromatographique a été largement utilisée dans la production d’oligosaccharides. À l’heure actuelle, la technique de séparation chromatographique à lit mobile à simulation séquentielle (SSMB) a permis de séparer le groupe à trois composants de monosaccharides, disaccharides et oligosaccharides. Non seulement il a atteint la production continue des oligosaccharides cibles avec une grande pureté, mais il a également obtenu des sous-produits de haute pureté tels que le glucose, le fructose, le saccharose et le maltose, qui peuvent être recyclés et réutilisés, réduisant considérablement les coûts de production [9]. En appliquant la technologie chromatographique de séparation dans un lit mobile simulé séquentiel, la pureté des produits d’oligoisomaltose, d’oligofructose et d’oligogalactose peut atteindre plus de 95%, réalisant la production continue de produits d’oligosaccharide de haute pureté.

2. 4 méthode de membrane de Nanofiltration

Les membranes de Nanofiltration ont une limite de poids moléculaire comprise entre 100 et 1000 Dalton. En choisissant la membrane de nanofiltration appropriée, les oligosaccharides peuvent être séparés du glucose, du fructose et d’un peu de saccharose. Le produit IMO-900 obtenu à l’aide de la technologie de séparation par membrane de nanofiltration a une teneur en monosaccharide inférieure à 2% et une teneur totale en ingrédients fonctionnels supérieure à 95%. Feng Wenliang et al. [10] ont utilisé un dispositif à membrane de nanofiltration pour éliminer avec succès le glucose et le fructose d’un poids moléculaire de 180 et le saccharose d’un poids moléculaire de 342 de l’oligofructose d’une fraction en masse de 53,73%, ce qui a donné une teneur en oligofructose de plus de 95%. Les sous-produits glucose, fructose, saccharose et maltose récupérés par la technologie de membrane de nanofiltration peuvent être récupérés efficacement après concentration. Le sirop de fructose édulcorant à haute efficacité peut être obtenu après hydrolyse et concentration enzymatiques.

3 Application d’oligosaccharides fonctionnels

3. 1 Application dans les produits alimentaires et de santé

Les Oligosaccharides sont largement utilisés dans les alimentsEt les produits de santé en raison de leur capacité à réguler les intestins, à favoriser l’absorption minérale et à stimuler l’immunité. En Europe, les fructooligosaccharides ont été utilisés avec succès dans les yaourts, les boissons, le fromage, les garnitures, la crème glacée, le chocolat, les sucreries et les produits à base de viande, tandis que les galacto-oligosaccharides sont utilisés dans les préparations pour nourrissons et les produits laitiers haut de gamme. Au Japon, 171 aliments diététiques spéciaux contenant des oligosaccharides ont été approuvés en 1999, y compris les isomaltooligosaccharides, les fructooligosaccharides, les oligosaccharides de soja, les xylo-oligosaccharides, les galacto-oligosaccharides, le lactulose et le lactulose. En Chine, les oligosaccharides sont principalement utilisés comme ingrédients alimentaires, et il y a encore un écart entre leur portée d’utilisation et la quantité ajoutée par rapport aux pays développés. Les Oligosaccharides avec une grande pureté sont le premier choix pour les édulcorants pour des populations spéciales telles que les obèses, les diabétiques, les personnes d’âge moyen et les personnes âgées parce qu’ils sont complètement indépendants de l’insuline. Oligosaccharides avec la grande pureté ont large Perspectives de développement dans le domaine de l’alimentation et de la santé [11-12].

3.2 Application dans l’industrie des aliments pour animaux

Les graves conséquences de l’utilisation d’antibiotiques dans l’alimentation animale ont attiré l’attention de la société, et l’union européenne a interdit l’ajout d’antibiotiques comme additifs alimentaires depuis 1999. L’utilisation d’oligosaccharides peut améliorer la reproduction de bactéries intestinales bénéfiques, inhibant ainsi les pathogènes intestinaux et améliorant l’immunité et la résistance aux maladies. Les oligosaccharides qui en résultent ou les nouveaux additifs alimentaires combinant oligosaccharides et probiotiques sont populaires auprès des clients. Des études ont révélé que l’ajout d’oligosaccharides dans l’alimentation améliore considérablement la performance de croissance et la santé des poulets de chair; La longueur corporelle et le poids de la carpe à grosse tête sont beaucoup plus élevés que ceux du groupe témoin; L’ajout d’oligosaccharides aux porcelets juste sevrés peut réduire le taux de diarrhée des porcelets, augmenter le gain de poids quotidien moyen de 13,8 %, réduire le taux de conversion alimentaire de 8,1 %, et réduire la mortalité. En outre, les acides organiques produits par la prolifération de bactéries bénéfiques telles que la bifidobactérie peuvent aider à améliorer le taux d’absorption du calcium, du magnésium et du fer dans les aliments. Des études ont révélé que dans l’industrie des aliments pour animaux, la gamme d’addition des isomaltooligosaccharides (IMO-500, 50%) est de 0,1% à 0,5%, la gamme d’addition des fructooligosaccharides (FOS, 50%) est de 0,3% à 0,4%, et la gamme d’addition des xylo-oligosaccharides (XOS, 35%) varie de 0,02% à 0,025% est plus appropriée. Avec la promotion d’une agriculture saine et la réduction de l’utilisation d’antibiotiques, les oligosaccharides ou les combinaisons d’oligosaccharides et de probiotiques deviendront de plus en plus fréquents [13].

3. 3 Applications dans d’autres domaines

Dans l’agriculture, les oligosaccharides peuvent réguler la flore microbienne du sol, améliorer l’absorption de l’azote, du potassium et d’autres éléments par les cultures, stimuler les plantes à produire des substances résistantes aux maladies telles que les phénols et les phytoalexines, améliorer la résistance aux maladies des plantes, et augmenter les rendements en fruits. En outre, le chitosan peut former un film sur la surface des fruits et légumes et est largement utilisé comme conservateur des fruits et légumes. Dans le domaine de la médecine, les oligosaccharides peuvent proliférer le corps et#39; S bactéries bénéfiques, la prévention et le traitement de la diarrhée et de la constipation; Ils peuvent également activer le système immunitaire et améliorer le corps et#39; S résistance aux maladies [11-14].

4 perspectives

Actuellement, l’industrie nationale des oligosaccharides a pris forme. Des oligosaccharides de grande pureté tels que les isomaltooligosaccharides et les fructooligosaccharides ont été produits localement. Après des années de publicité et de promotion sur le marché, la reconnaissance des produits augmente progressivement. Cependant, la recherche et le développement des oligosaccharides en Chine posent encore quelques problèmes. Premièrement, il existe une compréhension commune et profonde des effets physiologiques des oligosaccharides, mais la recherche sur le mécanisme au niveau cellulaire ou moléculaire fait encore défaut. Il y a également un manque de données efficaces et complètes pour soutenir l’utilisation quantitative raffinée des oligosaccharides. En termes de développement de produits, les principes de la combinaison des oligosaccharides dans les produits, leur stabilité, leur réactivité et l’analyse avant et après effet ne sont pas encore parfaits, et le champ d’application et le champ d’application des produits sont également loin derrière ceux des pays développés. Chine et#L’industrie des oligosaccharides a un grand potentiel de marché et un grand nombre de produits oligosaccharides ou de produits avec des oligosaccharides ajoutés attendent d’être développés. Le développement à grande échelle de China&#L’industrie des oligosaccharides exige les efforts conjoints des chercheurs scientifiques, des entreprises de fabrication et des entreprises d’application.

Références:

[1] Wang Naiqiang. État et perspectives des oligosaccharides en Chine [J]. Fine and Specialty Chemicals, 2007, 15 (12): 1-5.

[2] Liu Feng, Yang Haijun. Situation actuelle et tendances de développement des applications des oligosaccharides au pays et à l’étranger [J]. Fermentation Science and Technology Newsletter, 2009, 38 (4): 53-56.

[3] Pan Lihong. Recherche sur le procédé d’extraction des oligosaccharides de soja [J]. Northern Pharmacy, 2012, 9 (6): 24.

[4] Ju Hongfang. Recherche sur la préparation, la modification et les propriétés d’adsorption du chitosan [D]. Suzhou: Soochow University, 2005: 3-25.

[5] Wang Weiping, Du Yumin, Hu Jiajun. Sélection mutagène de souches de chitosan à haut rendement [J]. Anhui Agricultural Science, 2011, 39(3): 1266-1267.

[6] Yu Rong, Wang Siliu. Progrès de la recherche sur la préparation d’oligosaccharides fonctionnels par des méthodes enzymatiques [J]. China Food and Nutrition, 2009 (12): 32-35.

[7] Wang Wenxia, Liu Xiaoyan, Song Chunli. Recherche sur les conditions de procédé pour la purification d’oligosaccharides fonctionnels de soja par fermentation microbienne [J]. Chinese Condiments, 2011, 36(4): 27-31.

[8] Zhang Tao, Jiang Bo, Wang Zhang. Production de fructooligosaccharides de grande pureté par fermentation [J]. Journal of Wuxi University of Light Industry, 2002, 21(3): 230-233.

[9] Liu Zongli, Wang Naiqiang, Wang Mingzhu. Application de la technologie de séparation chromatographique mobile simulée dans la production de sucres fonctionnels [J]. China Food Additives, 2011, 34 (4): 240-244.

[10] Feng Wenliang, Wang Jing, Jia Xiaohong. Recherche sur la production de fructooligosaccharides de haute pureté par la technologie de nanofiltration [J]. Dairy Science and Technology, 2003 (3): 102-105.

[11] vous Xin. Production et application d’oligosaccharides fonctionnels [M]. Beijing: China Light Industry Press, 2004: 5-40.

[12] Shan Liran, Gong Yuehua, Jia Jianguang. Progrès de la recherche sur quatre oligosaccharides fonctionnels importants [J]. Journal of Northwest A&F University, 2006, 34(7): 96-100.

[13] Xu Jun, Gao Feng, Zhou Guanghong. Application des oligosaccharides fonctionnels dans l’industrie des aliments pour animaux [J]. Animal Ecology, 2006, 27 (6): 217-222.

[14] Lv Jiamei, Niu Rongli. Progrès de la recherche sur les conservateurs naturels au chitosan [J]. Chinese Journal of Pharmaceutical Sciences, 2012, 2(3): 29-31.