fructooligosaccharidesの含有量が高い食品は何ですか?

Fructo-oligosaccharides (FOS), also known as fructooligosaccharides or sucrose fructo-oligosaccharides, are a functional oligosaccharide that can promote the proliferation of bifidobacteria, prevent the growth and colonization of harmful microorganisms, enhance the body'の免疫システムは、肝臓を保護し、がんと戦い、虫歯を防ぎ、部分的に食物繊維の生理機能を発揮[1]。代表的なプレバイオティクスとして、現在では食品、医療、医療、飼料などの分野で広く利用されています。近年、fosはヨーロッパと日本を中心に注目を集めており、その研究開発用途は世界の最先端を行っています。本論文では、fosの生物学的効果、生産技術、応用状況に関する最新の研究成果を概観し、今後の研究開発のための最先端の理論的基盤を提供する。

1 fosの構造、特性および源

1.1構造

FOS is a type of fructooligosaccharide (FOS) that is a mixture of fructo-oligosaccharides (GF2), fructo-oligosaccharides (GF3), and fructo-oligosaccharides (GF4), which are composed of one to three fructose units linked to the fructose residue of a sucrose molecule via a β-1,2 glycosidic bond. The general formula is G-F-Fn (G is glucose; F is fructose; n=1, 2, 3).

1.2特性

純度95%のフォスは、スクロースの約30%しか甘くなく、スクロースよりも純粋で新鮮な味を持つ。生体内での発熱量は1.5 kcal/g(グルコース40%)と極めて低い。粘度は温度の上昇とともに低下する。吸湿性が低く、成形および飼料または食品の劣化を遅らせ、製品の貯蔵寿命を確保するのに適しています。120℃の中性条件下でスクロースと同等の熱安定性を持つが、ph 3 - 4の酸性条件下で加熱すると容易に分解する。fosは還元するだけでなく、メイラード反応にも関与しており、デンプンのレトログラード化を著しく阻害します。この性質は、デンプン質の食品に非常に適しています。また、良好な溶解性、非着色性、賦形性、耐アルカリ性、アンチエイジングなどの加工特性を有しています。研究によると、fosの全機能性糖保持率は、中性条件下では121°cで25分後に74%、酸性条件下では31%、アルカリ性条件下では安定であることが示されています[2]。

1.3筋

フォスは、特に日常の野菜や果物など、多くの天然植物やいくつかのハーブに含まれていますエルサレムアーティチョーク (16%–20%), asparagus (1%–20%), 鎮静剤を打つ (5%–10%), garlic (3%–6%), onion (2%–6%), leek (2%–5%), burdock (3.6%), wheat (1 % to 4%), as well as honey and bananas, which have high levels, and rye and tomatoes, which also contain small amounts.

2ズラ造

現在、fosのための一般的な工業生産方法は2つあります:1つは、エルサレムartichokeまたはチコリからのイヌリンのお湯抽出と酵素加水分解です;もう一つは、スクロースを原料とする酵素による加水分解で、酵素が固定化されているかどうかによって、水中発酵法と固定化酵素法に分けられる。

2.1イヌリンの温水抽出と酵素加水分解

Inulin is industrially produced internationally using two main raw materials: chrysanthemum and chicory。ベルギーやオランダなどの西欧諸国ではチコリが主に使われ、中国ではエルサレム・アーティチョークが主な原料である。イヌリンは高度に重合されたfos(重合度2 ~ 60)であり、人体に吸収されにくく、利用されにくい。しかし、酵素加水分解により、2 - 7の重合度を持つfosが生成され、その構造はfm型(f:フルクタン分子;m:フルクトース分子の数;また、gfn型のフルクトオリゴ糖(g:ブドウ糖分子;F: fructan分子n:フルクトース分子数、n=1~3)。

近年の分離・精製技術によって得られたイヌリンは、食品業界において全く新しい多機能成分となっています。水溶性食物繊維として、有効な脂肪の代替であるだけでなく、重要なビフィズス菌の成長因子でもあります。原材料は異なりますが、使用する工程は基本的に似ています。

エルサレムのアーティチョークを例にとってみましょう。具体的な手順[3]は、以下のとおりである。

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水酸化ナトリウム(水酸化ナトリウム)水酸化ナトリウム(水酸化ナトリウム)水酸化ナトリウム(水酸化ナトリウム)水酸化ナトリウム(水酸化ナトリウム)水酸化ナトリウム(水酸化ナトリウム)水酸化ナトリウム(水酸化ナトリウム)水酸化ナトリウム(水酸化ナトリウム

2.2スクロース酵素加水分解

ショ糖タンパクプロダクトオブザ酵素法は、ショ糖を原材料としてβを用いて-fructoseまたはβアシル基の転移酵素において-fructofuranosidase微生物発酵を使って製造で移転果糖団体ズラを得る。一匹狼ら[4]に通报しβ-D-fructofuranosidase(β-fructofuranosidase、EC。3. 2. 1. 26)は、スクロースをグルコースとフルクトースに加水分解し、フルクトース部分をスクロース分子のフルクトース残基に転移させることにより、高レベルのfosを合成する。

フルクトシルトランスフェラーゼの2つのソースがあります:1つは、アロエ、テンサイ、タマネギ、エルサレムアーティチョークなどの植物からです。もう一つは酵母、aspergillus oryzae、penicillium、aspergillus niger、aureobasidium pullulansなどの微生物由来である。植物におけるフルクトシルトランスフェラーゼの弱い触媒活性と季節的な制約のため、これらは工業生産には適していない。そのため、fosの工業生産には微生物が生産する酵素が利用されています[5]。

β-Fructofuranosidaseは細胞外酵素が、生産を得ることができる用の最適なenzyme-producing株を大量の株を脱落させている[6]。【7】が秦イルミンらか最適なpHおよび麹菌の温度GX0011β-fructosyltransferaseは5.0-6.0 45°C。グルコースは酵素の競合阻害剤であり、超音波は酵素活性をある程度改善することができる。低濃度のエタノールは酵素活性に有意な影響を与えない。ファラッド・ガージら[8]浄化と運動特性を研究しました結果酵素生み出して果糖グループショ糖から樺戸に移しでき対応果糖oligomersより高い転送活動β-fructofuranosidase。活性範囲はph 5.0 ~ 7.0。

2.2.1深発酵法(一括製造法)

深発酵法では、酵素を50 ~ 60%のショ糖溶液に直接添加し、温度とphを制御してfosを触媒する。この方法は、単純なプロセス装置を備えていますが、自動化が少なく、歩留まりが低く、コストがかかります。

2.2.2酵素固定化法(連続製造法)

ショ糖酵素分解法と比較して、固定化酵素法は、高い操業安定性を有し、生産プロセスの自動化と連続性を実現することができ、原材料の使用率が高く、生産コストを大幅に削減する。製造工程は以下の通り。

β-fructoseまたはβアシル基の転移酵素→固定化-fructofuranosidase 50%-60%解決法や代替案ショ糖→スナイパー列スナイパーベッドバイオリアクター(60°24 h C)→砂糖解決策→活性炭消色→イオン交換塩分→真空ズラ濃度→シロップ。

プロセスからもわかるように、効率化の鍵ですズラ生産使用される酵素と固定化技術にあります。固定化酵素は遊離酵素に比べて酵素の喪失を防ぎ、貯蔵安定性を向上させるだけでなく、酵素の性質を向上させて利用率を高め、繰り返し利用を可能にすることで、大規模な連続的、制御可能、簡易な工業生産を実現している[9]。

固定化酵素の調製には、主に物理的方法と化学的方法の2つの方法がある。物理的手法には、物理的吸着法と埋め込み法がある。埋め込み材料は主にアガロース、カラギーナン、ゼラチン、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリルアミド、セルロースなどがあります。その中でも、アルギン酸ナトリウムは、無毒、安全、低価格で入手しやすく、固定化プロセスで最も一般的に使用される埋め込み材料の1つである[10]。張渊源ら、アルギン酸ナトリウム埋め込み利用[11]gelatin-sodiumアルギン酸合成埋め込みglutaraldehyde-sodiumアルギン酸を捌い岸から遠ざかって行くcrosslinkingβ-D-fructofuranosidase麹菌からニジェール。実用的な生産アプリケーション、固定化酵素活性、固定化酵素の動作安定性の総合的な分析から、グルタルアルデヒド-アルギン酸ナトリウム架橋法が優れている。

2.3他

高純度のfos (p-f0s)は加熱すると劣化しやすくなります。Lvイ・チャンジュンら[12]を通じて适切な乾燥条件は検査:冷たいトラップ温度-50°C pre-freezing率12°C / h時間6 h辐射暖房温度40-55°C真空550-600 Paの学位を取得し、乾燥サイクル10 ~ 16 h flake-likeを得るP-F0S、処理を行うP-FOS乾燥が検出されていない製品を取得する。一方、新技術の発展に伴いなど新しい生产技术において微生物分離(発酵)、nanofiltration分離,模擬移動など(chromatographic分離)なども適用されるベッドに気づかだけでなく単纯に、が効率的で安全なズラの制作製品の質を画期的に高めもができてないこれは今後の発展のための新しい流れである。

フォスの3つの生物学的効果

3.1腸内細菌叢のバランスを改善し、腸内腐敗を抑制し、便秘を緩和します

人体に直接吸収されることはない。消費终わっ大腸までたどり着くshort-chain脂肪酸は生まれ腸菌によって発酵させ酢酸などプロパン酸、酪酸、肠内环境のpHを低い、肠内植物のバランスが向上し、ビフィズス菌の拡散推進bifidobacteriaなど肠内でlactobacilli抑制しながら、成長と再生の有害細菌の病原性細菌腸内毒素や腐敗物質の産生や蓄積を減らし、腸の蠕動運動を促進し、便秘や下痢を緩和する効果があります。fosの難消化性とビフィズス菌の増殖に対する影響は、主にフルクトースの小分子オリゴマーによるものである。したがって、スクロースのトリオース含量が高いほど、fosのビフィズス菌の増殖という点での健康上の利点が高くなります。

Kapiki et al. [13] found that a small amount of oligosaccharide prebiotics in infant formula can promote the rapid growth of Bifidobacterium in the intestines of premature infants who are artificially fed, while reducing the number of pathogenic microorganisms in the intestines. The effect of bacteria on oligosaccharide metabolism can be studied by measuring the production of short-chain fatty acids and the pH of the feces [14]. In addition, due to the rapid proliferation of bifidobacteria after FOS intake, the growth of putrefactive bacteria such as Escherichia coli, Salmonella and Clostridium perfringens is greatly inhibited, and the production of toxic metabolites (such as indole and nitrosamines) is reduced.

3.2脂質代謝を改善し、血中脂質とコレステロールを低下させる

fosは、血清コレステロール、トリグリセリド、遊離脂肪酸を効果的に減少させることができ、高血圧やアテローム性動脈硬化症などの高血脂質によって引き起こされる一連の心血管疾患の改善に良い効果があります。yenら[15]は、老人ホームの便秘患者を対象に、糞便ビフィズス菌、脂質過酸化指標、栄養状態指標、およびフルクトリゴ糖効果の持続可能性に対するfos補充の効果を研究し評価した。

3.3ミネラルやカルシウムなどの栄養素の吸収を促進します

fosは消化酵素では分解できず、大腸内の細菌によって発酵されてl-乳酸が生成され、腸のphを下げます。これによって生じる酸性条件は、カルシウム、マグネシウム、鉄、亜鉛などのミネラルの溶解率を増加させます。heuvelら[16]は、短鎖fos (sc-fos)を36日間持続摂取すると、カルシウムの吸収に影響を与えずに思春期の少女のマグネシウムの吸収が促進されることを発見した。

研究によると、fosの添加は盲腸を拡大させ、盲腸の酸性度を増加させる(p <0. 01)、およびfosが効果的にカルシウムの吸収を促進することができます(fos1, +7%;FOS2、+ 9%、p <0. 05),マグネシウム(fos1, +26%;fos2、+19%、p <0. 05)、鉄(fos1、+17 %;fos2、+22%、p <0. また、フィチン酸による損傷を受けたマグネシウムと鉄の吸収率を回復させた(p<0. 01)。さらに、fosは肝臓の亜鉛レベルを有意に増加させた(p <0. 01)と肝臓のマグネシウムレベル(p <0. 01)。これらのデータはすべて、fosが効果的にミネラルの吸収率を改善し、フィチン酸の有害な影響を打ち消すことができることを示しています[17]。asvarujanonらは[18]、fosは正常なラットおよび卵巣切除ラットにおいてカルシウム、マグネシウムおよび鉄の吸収を増加させることができるが、その効果は盲腸でのこれらの糖の発酵に関連している可能性があると報告した。

3.4免疫力を向上させ、がんリスクを低減します

fosは、免疫システムの機能と全体的な健康を改善し、体を改善することができます' s microecology。それはそれによって体を改善し、ビタミンb1、b2、b3、b6、b12および葉酸の自然な形成を促進することができます'の代謝、免疫と病気への抵抗性。泰秀林らは、fosが子牛の成長能力を高め、早期離乳子牛の腸の萎縮を防ぎ、腸の正常な形態構造を維持し、子牛の代謝に影響を与え、子牛の免疫力を高め、子牛の離乳ストレスを緩和することを明らかにした[19]。

3.5歯を守る

Tooth decay is one of the common oral diseases in children in China, mostly caused by the erosion of oral microorganisms, especially Streptococcus mutans. FOS cannot be used by Streptococcus mutans to produce insoluble glucan, which provides a place for oral microorganisms to deposit, produce acid and corrode (tartar), so it can prevent tooth decay.

3.6他

マウスの盲腸では、ポリフェノールの濃縮物をfosと一緒に摂取するとケルセチン配糖体の代謝が促進されることが報告されている[20]。bruzzeseらは[21]、fosは腸内および腸外感染を予防することができると報告している。最近の研究で、プレバイオティクスを乳児用粉ミルクと組み合わせて使用することの臨床的利益が実証されている。第一に、開発途上国の高リスク乳児のアトピー性皮膚炎の発生率を減少させること、第二に、生後1年以内に腸疾患の発生率と気道感染の可能性を減少させることが示されている[22]。shermanら[23]によると、乳児の一次予防試験では、感染症およびアレルギー性皮膚炎の予防に関する有望なデータが提供されている。さらに、少量のオリゴ糖混合物をサプリメントとして添加することは、低リスクの乳幼児のアトピー性皮膚炎の一次予防に一定の効果がある[24]。

4 fosアプリケーションの現在の状態

4.1食品および健康製品への適用

fosは、抗生物質時代以降の次世代添加剤として最も期待されている「プレバイオティクス」として知られています。現在では、欧米、日本を中心に、乳製品、乳酸飲料、固形飲料、菓子、ビスケット、パン、ゼリー、清涼飲料、スープ、シリアルなど、さまざまな食品に使用されています。fosの添加は、食品の栄養と健康上の利点を向上させるだけでなく、アイスクリーム、ヨーグルト、ジャムなどのさまざまな食品の保存期間を効果的に延長します。また、fosは低発熱量であり、肥満を引き起こさず、血糖値やインスリンを上昇させない。糖尿病患者、肥満患者、低血糖患者などのニーズに応える食品の食品ベースとして使用できる、健康に良い理想的な新甘味料です。

近年では、粉ミルク、純ミルク、フレーバーミルク、発酵ミルク、乳酸菌飲料、各種粉ミルクなどの乳製品を中心に、乳幼児用食品にも広く使用されています。市場に出回っている多くのブランドの粉ミルクには、すでにfosが追加されています。fos、イヌリン、ガラクトオリゴ糖、ラクツロースなどのプレバイオティクスを乳児用粉ミルクに適度に添加すると、結腸内のビフィズス菌やラクトバシラスなどの微生物の増殖が増加し、有益な効果が得られる可能性がある[26]。

Jiang Zhanmei et al. [25] used fresh milk as the raw material, added functional factors such as inulin, FOS, pine nuts and bitter almonds, and developed a health-preserving yogurt with the effect of preventing constipation through fermentation. Si Junling et al. [26] optimized the production process and the optimal ratio of FOS yogurt, namely: 6% FOS, 5% added sugar, 4% inoculum, and the ratio of bacteria (Streptococcus thermophilus and Lactobacillus acidophilus) is l: l, so that the number of Lactobacillus acidophilus reaches more than 10 cfu/mL. In addition, FOS is used as a bioactive prebiotic and water-soluble dietary fiber in drinking water. It not only meets the basic physiological functions and metabolic needs of the human body, but also promotes overall human health when consumed over the long term. Its effects complement and enhance each other [27].

4.2動物飼料への適用

フォスは性質上安定している。肠内有益を改善させ、腸動物の発展を推進させ、タンパク質や脂質代謝調節鉱物の吸収を促进し、餌換算率を高めるの質と量を高める牛乳と卵生産卵の殻硬度を減らし除肥料の匂いが臭くて直接・間接的に免疫活性化した動物前向きに。抗生物質の効果があり、薬剤耐性を持たず、プレバイオティクス(微生物学的薬剤)と呼ばれています[28]。また、国宝のジャイアントパンダなど温血動物の餌にも使われています。fosに餌を与えることは、巨大パンダを強化することができます'の憲法と予防し、このような腹痛、食欲不振、および緩い便などの条件を治療します。

5展望

現在、アジア、北米、欧州でfos製品の生産と使用が増加している。市場の発展に伴い、国内外の食品産業、飼料産業、育種産業におけるfosの需要は引き続き増加すると予想される。

生産面では、チコリ、エルサレム・アーティチョーク、ショ糖などを原料とした加工技術の継続的な最適化、エンジニアリング設備の充実、関連fos製品の研究開発の充実などが求められています。だけでなく、同時に非常上映に関する研究強い活性が見られ細菌株の属性β-fructosyltransferase続けるが調査孤立、解析のクローンと表情β-fructosyltransferase機能遺伝子も强化する现代でバイオテクノロジーは遺伝子組み換えの細菌株建設したい考えが固定化さらに最適化過程や生産技術ズラを全面的に高めもある。実際の生産では、タンパク質工学などの技術を用いて、高活性酵素を持つ株をさらに選別する必要があります。プロセスの面では、努力が酵素を改善するためになされるべきである'の寿命と安定性と、それにより、高収率、高品質のfosを得るために、酵素反応のグルコース副生成物を除去する。

有効性の面では、多くのhealth benefits of FOS have been widely studied and are generally recognized. However, there are different conclusions regarding the improvement of lipid metabolism, such as lowering cholesterol, lowering blood sugar, and preventing hypertension. The conclusions regarding the anti-tumor effect are also limited to animal experiments. The mechanism of action, the synergistic effect with prebiotics, and prospective clinical trials all need to be further studied and clarified.

応用面では、高純度、非毒性、安全性、高付加価値の製品について、さらなる研究開発が必要です。制品の経済的な利益を高めると同時に、より重要なのは、多くの産業のために制品の品質を向上させ、制品のグレードをアップグレードし、制品の鮮度を延ばすなどの社会的な利益を提供することができます。また、fosは、野生の微生態学的バランスから人工繁殖後の微生態学的バランスに移行した後、様々な絶滅危惧野生希少動物の規制を促進し、ビフィズス菌飼料の生産に大きな可能性を秘めています。科学技術の継続的な発展に伴い、fosに関する研究は成熟し続け、社会と人類に利益をもたらすと考えられます。

参照

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