ガラクトオリゴ糖の製造方法は?

ガラクトオリゴ糖(gos)は新しいタイプの機能性物質です。機能性オリゴ糖の一種であり、母乳中の重要なプレビオティックである[1]。母乳中に高濃度で存在し、良好な嗜好性、水溶性および安定性を有する。摂取すると、ヒトの腸内の善玉菌、特にビフィズス菌の増殖を促進し、腐敗性細菌の増殖を抑制する。オリゴ糖が広く用いられている調味料業界でその特殊な物理的および化学的特性および機能により、飲料、乳製品および焼き菓子に広く添加されています。

食品の風味を調節するだけでなく、善玉菌を育てる役割も果たしています。一方で、有益な細菌腸はオリゴ糖で増殖しますまた、大量の細胞外多糖類を生産する。細胞外多糖類は、抗腫瘍および免疫調節活性を有するだけでなく、腸内でのプロバイオティクスの長期定着を促進する。このため、血液中の総コレステロール濃度を下げる、体内の脂質代謝を改善する、ミネラルの吸収を促進するなど、さまざまな効果があります。また、アルツハイマー病などの疾患に予防効果および治療効果があります#39の病気、糖尿病、パーキンソン病'の病気、うつ病、肥満。その機能性により、オリゴ糖は現代の開発と応用のためのホットスポットとなっている。

本明細書主にオリゴ糖を調製技術の面からまとめたもの分離・精製、応用状況などを把握し、gosの広範な応用を支援するための重要な研究方向性を検討しています。

1生産技術の進歩

にはgosを準備する5つの方法(1)天然抽出:天然物からオリゴ糖を抽出するのはコストが高く、収率が低く、分離が難しい。(2)多糖類の酸加水分解:変換速度が低く、精製が難しい;(三)化学合成:毒性が強く、深刻な汚染を引き起こします;(4)発酵:工程の研究が少なく、分離精製が難しい。(5)酵素合成:コストが比較的低く、現在最も広く用いられている調製法である[2]。酵素の合成の原则の基本な生产主原料は乳糖を取得を用いてβ-galactosidase transglycosidationを行った。しかし、近年、勉強と製法の態様最適化からの固定化などβ-galactosidase、より効率的な生产経路が分断されて取得がgalacto-oligosaccharidesを吐く。

1。1酵素生産株の選択と育種

β-Galactosidaseがカギ酵素ガラクトオリゴ糖の生成に関与しています主な供給源は、自然界の動物(牛乳)、植物(リンゴなど)、微生物(酵母、カビなど)です。ほとんどのβ-galactosidase応用产业生产より抽出しの中で微生物と接触したりしていますひずみの選択は工学研究のホットスポットとなっている。

王辛ら[3]人工基板o-nitrophenyl -β-D-galactopyranoside (ONPG) 2015年上映マーカーを選択する図書館での微生物がいるの有機溶剤耐性牛β-galactosidase-producingバクテリアより純度活動が高まる。乳糖当時を調べるためとして基板を使い、合成の演技でとエルウィニア属の変種ウィルスbillingiae WX1生産β-galactosidase選ばれた。クローンのβ-galactosidase遺伝子とβ-galactosidase遺伝子ギャルのβを予測して得-galactosidase遺伝子ジノム配列同一种のに基づいてGenBank。同时に、クローンβの表現-galactosidaseは大腸菌年。2016年、li meilingら[4]β取得Bの発酵-galactosidase酵素の液体を流していますsk28.003をサーキュランスし、酵素粉末を濃縮、塩出し沈殿、低温凍結乾燥により調製した。βの-galactosidase'sトランスグリコシダーゼの機能は、ラクトースからオリゴ糖への合成を触媒するために用いられる。単因子実験と直交実験を用いて最適な合成条件を決定し、高性能液体クロマトグラフィーを用いて評価した。単因子実験と直交実験を用いて最適な合成条件を決定し、高性能液体クロマトグラフィーを用いて評価した。

単因子実験と直交実験を用いて最適な合成条件を決定し、高性能液体クロマトグラフィーを用いて評価した。単因子実験と直交実験を用いて最適な合成条件を決定し、高性能液体クロマトグラフィーを用いて評価した。 

単因子実験と直交実験を用いて最適な合成条件を決定し、高性能液体クロマトグラフィーを用いて評価した。単因子実験と直交実験を用いて最適な合成条件を決定し、高性能液体クロマトグラフィーを用いて評価した。このような状況のなかで、gosの収率は45.5%に達する12時間反応した後

120の固定化β-galactosidase

固定化酵素は再利用性が高く、熱安定性に優れているため、広く研究・利用されてきました。近年、放射線被害の固定化スリープクリニック調布院長に、β-galactosidase。2014年にzhang fenghuaら[5]が比較を行ったβの研究-galactosidaseそして、アミノ担体上に固定化された酵素の熱安定性は、遊離酵素やエポキシ担体上に固定化された酵素よりも有意に高いと結論付けた。20回の再利用サイクルを経ても、酵素活性は60%以上維持されていた。

開始濃度300 g/ lのラクトースを用いて、アミノ酸担体上に固定化された酵素を用いてガラクトリゴ糖を生産し、最大収率は87 g/ lであった。2015年には、fei junjie ' s research)β-galactosidaseしたされて、イオン交换树脂I002 1次、吸着そして架橋仕様の量を酵素51.8% U (per 1 g树脂)ですが、pH、震度6.5温度25°C吸着12时h、glutaraldehyde 4%体積積分ている。8 u(樹脂の1グラム当たり)、ph 6.5、温度25°c、吸着時間12時間、グルタルアルデヒド体積分率4%、架橋温度40°c、時間6時間、固定化効果は最高でした。得られる固定酵素活性は16.2 uに達し、固定酵素の回収率は39.1%、ガラクトオリゴ糖(gos)の収率は24.2%である。

2016年、liu xinlongら[6]は、この過程を研究したキトサンを吸着したガラクトオリゴ糖の合成そして、グルタルアルデヒド架橋型ガラクトシダーゼを触媒として固定化し、反応条件を最適化した。これらの実験の結果の最良反応は50%基板の環境乳糖にも関わらず解决策のpH 6.5水温40°Cの反応であり、2 mmol / L Mg2 +制度で、量が酵素640 g / L,反応時間4 h収益率はオリゴ糖などのは71.5%。5%だ。7回再利用した結果、触媒反応で得られたgosの収率は64.9%と良好な安定性を示した。

1.3生産工程条件の最適化

後オリゴ糖の工業生産多くの研究者がオリゴ糖の生産プロセス条件を完全に最適化し、オリゴ糖の生産プロセスをより効率的で低コストにしている。

2015年、xing xiaoら[7]は、生産プロセスを最適化し、最適なプロセス条件を提示したgalacto-oligosaccharides準備37°c、ph 8.0、k + 0でした。08mol / L,初期乳糖大量500グラムと濃度/ L、反応時間載置台5 h酵素額= 100μL / g乳糖その結果、生成されたオリゴ糖の質量濃度は94.74 g/ lに達した。2016年にfu wenjiaらは、最適な反応条件は基質(ラクトース)濃度50%、酵素量40 u /g、ph 7.5、50°cであると結論付けた[8]。このような条件下で2時間反応を行い、オリゴガラクトースの収率は23.4%であった。

1.4新しい生産技術の開発

研究者の中には、既存の生産技術に限定されず、広範な研究と実験を経て新たな生産プロセスを考案し、より多くの選択肢を提供している者もいますオリゴ糖の大規模工業生産。2016年位置魏在庸容疑者がら、浙江大学昔の[9]がどんな技術として乳糖基板およびpermeabilized細胞を含む乳酸菌plantarum利用β-galactosidaseを使って作成したオリゴ糖など。

嫌気性発酵を5 lの発酵槽で行い、収穫したラクトバチルス・プランタルム細胞を用いて、gos生成のための浸透性全細胞触媒の研究を行いました。その結果、ラクトース濃度400 g/ l、初期ph 7.0、温度50°c、反応時間10時間の条件下で、gosの最大収率は32%(質量分率)であった。xのプロセス組換えsaccharomyces cerevisiaeを用いたガラクトオリゴ糖の生産開発されていない。まず、に対する表面ディスプレイベクトルをβ-galactosidaseされ、そしてβ-galactosidaseはSaccharomyces cerevisiae細胞の表面に表示される。最後に、組換え酵母を用いてラクトースを発酵させ、ガラクトオリゴ糖を生産した[10]。

2. 精製・分離技術の進歩

の酵素法によるオリゴ糖複雑であり、酵素によって触媒されていないブドウ糖やラクトースなどの多くの非有効成分を含みます。その結果、生産されるオリゴ糖は純度が低く、機能性が低下し、有用性が低下します。そのため、応用範囲を広げるためには、何らかの方法で精製・分離する必要がある[11]。現在、主な分離・精製方法はカラムクロマトグラフィー、膜分離、生物学的方法、酵素法である[12]。

2.1列クロマトグラフ

カラム分離の原理は、分離しようとする成分と静止相、移動相との結合力が異なり、分離効果が得られることだ。強い結合力を持つ成分はゆっくりと流れ、弱い結合力を持つ成分は急速に流れます。カラム分離の利点は、連続運転サイクルが可能であり、吸着材を再利用できることである。しかし、この方法は分離効率が低く、複雑な予備操作を行う[13]。2009年にfeng yongmeiらは、デキストランゲルカラムsephadex g-25を用いて粗オリゴ糖を精製・分離した[14]。実験はそれを示したgosの純度は85.03%に達することができます1列目で、2列目以降が89.39%です。

2.2膜分離法

膜分離法の基本原理は、膜の孔の大きさによる分子の流出を制御することです。大きな分子を持った分子が膜内に保持され、小さな分子を持った分子が流出することで、分離・精製の目的が達成されます。分離効果がよく、酵素の活性に影響を与えないというメリットがある。欠点は、膜が汚染されやすく、同程度の分子量の物質を分離することが困難であることである[15]。[16] nf-ca-50(25°c)およびds-5-dl(60°c)膜を順に通過させた結果、gosの純度は98%に達した。feng y mらは、nf-3膜(相対分子量800 ~ 1000 uの保持物質)を用いて粗低分子量ガラクトースを精製・分離した。gos純度の向上1.5倍になります

2.3生物学的および酵素的方法

生物学的方法は、混合物から雑多な糖を除去するために微生物発酵を使用する。例えば、グルコースやラクトースは、酵母と乳酸菌を用いて除去することができます[18]。欠点は、プロセスに時間がかかり、複雑であり、除去が困難な他の物質を導入する可能性があることである[19]。この酵素法では、様々な特定の酵素を添加し、酵素分解によって対応する雑多な糖を除去する。欠点はより明らかです。酵素は高価であり、添加量を決定することは困難である。また、酵素反応が起こると、系のphが低下して酵素の活性に影響を与え[20]、分離効果が悪くなる[21]。生物学的方法と酵素法はあまり一般的ではなく、近年これら2つの方法に関する報告は少なくなってきています。

2.4新しい精製技術

2016年には、li liangyu et al.[22]が用いられた原料として粗糖また、材料の精製には、それぞれ自作の模擬移動床装置(smb)と逐次模擬移動床装置(ssmb)を用いた。最適な技術パラメータ:送り屈折率60%、コラム温度60°c、送り速度467 ml /h、水投入量72.4 ml /h。この条件では、ガラクトースの純度は95.1%であった。

3. 進歩アプリケーション

科学が発展し続ける中で、常に物質が研究開発され、人々を満たす食品に有益な成分が報告され、大量生産されています' s栄養必要。これら母乳に含まれるオリゴ糖も含まれます。研究によると、オリゴ糖は腸粘膜の修復を促進し[23]、腸内のビフィズス菌などの善玉菌の増殖と定着を促進し、人間の免疫力を向上させる[24]、乳幼児の成長と発育を促進する[25、26]、コレステロールを低下させ、骨粗しょう症を抑制する[27]、 などの責務を担った。これらの機能のために、ガラクトオリゴ糖は、肥満、アルツハイマーなどの多くの病気に予防的および治療的効果を持っています'の病気、糖尿病、パーキンソン病'の病気、うつ病など、近年では多くの関連報告がありました。そのため、ガラクトオリゴ糖は食品、健康食品、医薬品など幅広い用途に使用されています。

3.1食品アプリケーション

ガラクトオリゴ糖は、その特殊な物理的・化学的性質と生理機能により、飲料、菓子、焼き菓子、ジャム、粉ミルク、ペットフードなどの調味料産業で広く使用されています。乳製品に添加されるその良好な溶解性とビフィズス菌の成長因子であることが知られているためです。これにより、母乳に近い粉ミルクが得られ、粉ミルクを飲ませた乳児の腸内細菌叢が母乳を飲ませた乳児と同じになり、乳児の成長と発達が促進されます。また、乳糖不耐症の一部の人々の栄養ニーズを満たすことができます。高い溶解度、良好な安定性、良好な嗜好性、低いカリブ原性を有し、gosの機能が損なわれないため、飲料に添加されます。ヨーグルトに加える際に重要なのは、gosが乳酸菌に破壊されず、機能を発揮できることだ。gosは耐熱性と安定性があり、高温焼成でも破損しないため、焼き菓子に添加されます。調味料産業におけるガラクトオリゴ糖の普及は、機能性多糖類産業全体を後押ししている。

3.2健康関連製品のアプリケーション

people&として#39の生活水準が向上し、彼らの知識が成長し、彼らは食べ物だけから栄養因子を得ることにあまり満足してきている。したがって、健康製品の出現は人々を満たしています' s必要。健康製品は、1つ以上の栄養素のポリマーです。高純度、高含有量で、タブレット1台で毎日のニーズを満たすことができます。これらの特徴のために、広く使用されています。多くの機能を持っているのでgosは機能性オリゴ糖の一種として知られている人間の免疫力を高めるための様々な健康製品に広く生産されています。

3.3製薬アプリケーション

gosには生理的機能がありそれは、いくつかの病気を予防し、治療することができるので、薬にも使用されます。ガラクトオリゴ糖は、腸内の善玉菌によって利用され、その後、炭水化物を使用して短鎖脂肪酸を生成することができます。これは、肝臓でのコレステロール合成を阻害し、それによって血清コレステロールを肝臓に再分配し、血中コレステロールを減少させる。2015年、xでyueqiangら[28]は、ガラクトオリゴ糖が、ラクトバシラス属およびビフィズス菌によって、より多くの細胞外多糖類の生産を促進することを発見した。細胞外は抗腫瘍活性や免疫活性を有するだけでなく、腸内のプロバイオティクスの長期定着を促進する。腸内フローラ環境の変化がアルツハイマー病など多くの疾患の発症につながる可能性があることが多くの外国の報告で示されているため' s病、Parkinson's疾患、うつ病、肥満など、腸内フローラを調節できるオリゴ糖が注目されている[29,30]。

4まとめと展望

通常のヒトの腸は、数千種、非常に多くの個体群を持つ細菌の複雑な群集によって形成されている。彼らは秩序立てて仕事をする。免疫、栄養、生物学的拮抗など、人体に多くの影響を及ぼす。近年、抗生物質の乱用、過度の精神的ストレス、環境変化などにより、腸内細菌叢が不均衡となり、公衆衛生上の第1の脅威となっています。

近年、腸内細菌叢の変化がヒトの健康と密接に関係していることが多く報告されています。このようなパーキンソン病などの疾患の発生'の病気、うつ病、アルツハイマー病'の病気や糖尿病は、直接腸内細菌叢の変化に関連しています。調味料業界でのガラクトオリゴ糖の普及は、食品の栄養価や味を実現するだけでなく、ガラクトオリゴ糖の発展にとって重要な方向性である。調味料の応用にも多くの研究が必要です。これは、いくつかの病気を予防し、治療するためのより受け入れ可能な方法です食品にガラクトオリゴ糖を加える.

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