짧은 사슬 Fructooligosaccharides는 무엇입니까?

올리고프락토스는 성질상 안정하며, 사료첨가제로 사용될 때 안전하고 독성이 없으며, 위장관 내 내인성 효소에 의해 소화되지 않아 동물성 &에 잔류물이 남지 않는다#39; s 몸.장내 미생물 균을 개선하고 동물의 장 발육을 촉진하며 단백질과 지질대사를 조절하고 미네랄 흡수를 촉진하며 면역력을 강화하고 체내에 잔류물을 남기지 않고 항생제의 효과가 있으며 내약성이 생기지 않으며 프리바이오틱 (미세생태학적물질) [1] 이라고 한다.

1. fructooligosaccharides의 물리화학적 특성

1.1 구조적 구성

과당류 (Fructooligosaccharides, FOS)는 올리고프락토스, 수크로프락토스-트리카라이드-과당류 (sucrose-fructose-trisaccharide oligosaccharides) 등으로 알려져 있으며 분자식은 G-F-Fn이다 (G는 포도당, F는 과당, n = 1-3).그들은 일반적인 용어 몇과 결합 되었을 갖는 자당 분자를 통해 D-fructoses β-1, 2 당 결합을 형성 하기 위해 sucrose-fructose-trisaccharides, 혼합 sucrose-fructose-tetrasaccharides, sucrose-fructose-pentasaccharides들과 그들의 [2].

1. 2 단맛

Fructooligosaccharides55%에서 65%의 순도로 질량에 의해 자당 (sucrose)만큼 단맛이 약 60%;순도가 96%인 것은 자당 (sucrose)보다 30% 정도 달며 [3] 자당 (sucrose)보다 신선한 단맛을 낸다.

1. 3점

0 내지 70°C 범위에서 과토올리고당의 점도는 옥수수 액상과당 시럽과 유사하며, 온도가 증가함에 따라 감소한다 [3].

1.4 pH 값과 열 안정성

환경 pH 값이 중성일 때 프럭토 올리고당은 120°C에서 매우 안정합니다.산성 조건 (pH 3) 에서는 70°C 이후 분해에 매우 취약하며, 안정성이 현저히 떨어진다 [3].

1.5 물 활동

올리고과당 G의 물 활성은 수크로스와 비슷하지만 올리고과당이 약간 더 높다 [3].

1.6기타 처리 특성

용해성, 고온저항성, 전분노화억제, 비색성, 형상부여성, 알칼리성, 수분유지성, 안정성 등이 우수하지만 비흡습성 [3] 에서는 좋지 않다.

oligofructose 가 동물에 미치는 생리학적 영향 2

2.1위장관 식물상 최적화

동물의 장에 있는 미생물은 세 가지 범주로 나눌 수 있다:한 범주는 Bifidobacterium으로 대표되는 유익균이다;또 다른 부류는 클로스트리디움으로 대표되는 유해 박테리아;그리고 나머지 카테고리는 중간 박테리아입니다.유익한 식물상이 지배적일 때, 신체의 미생태학은 균형을 이룬다;다른 한편으로 유해동식물이 우세할 때 동물신체는 아건강상태 또는 질병상태에 처하게 된다.

비피도박테리아 (Bifidobacteria)는 포자가 없는 운동성이 없는 그람 양성 세균의 일종으로 온혈 동물과 사람의 장에 존재한다.수년간의 연구 끝에 비피도박테리아가 동물의 일생동안 동반하는 유익한 장내 세균이라는 사실이 점차 인정되기 시작했다.Bifidobacteria는 oligofructose를 발효시켜 단사 지방산과 일부 항균소를 생성하는데, 장 내 외성 병원성 세균과 토착 부패 세균의 성장을 억제하여 독성 발효 산물과 유해 세균의 생산을 줄일 수 있습니다.독성대사산물의 형성이 감소되면 간에서 독소를 분해하는 부담을 크게 줄일수 있어 간접적으로 간을 보호할수 있다.증식하는 비피독 박테리아는 동물성 &을 강화하는 능력도 가지고 있다#39;의 면역 체계 및 종양에 저항, 그리고 그 동물 &인 일부 영양소를 생산할 수 있습니다#39;s 신체 필요 [4].

2.2장내 대사 촉진

Fructooligosaccharides는 소장 연동 운동을 촉진 할 수 있습니다, 장 부패 물질의 분해 및 제거를 가속화합니다.장을 촉촉하게하고 대변의 성격을 개선하며 변비를 예방, 완화하는 효과를 볼 수 있다.Fructooligosaccharides는 신속하게 bifidobacteria를 증식 할 수 있으며, 장 점막에 세균 막을 형성하여 병원체가 콜로니화하기 어렵게 만듭니다.Bifidobacteria는 재배되면서 fructooligosaccharides도 대량으로 발효시켜 장루멘의 pH를 낮추는 아세트산, 프로피온산 및 젖산을 생성하며, 병원성 세균의 성장을 직접적으로 억제하고 장루멘의 연동 운동을 가속화합니다.또한 프럭토올리고당은 수용성이라 먹기 쉽고, 체내나 유해균에 흡수되지 않아 직장 배변반사를 자극할 수 있으며, 비피도박테리아와 함께 독소를 해독하고 중화시키는 시너지 효과가 있다.이 미생태 균형의 해독 방법은 독성의 부작용 [4]이 없이 매우 안전하고 효과적이다.

체내 질소 대사 조절 2.3

쥐에게 이눌린 (프럭토올리고당을 다량 함유한 천연성분)을 먹이면 맹장의 팽창과 맹장내용물의 산성화를 촉진했다.이눌린은 순질소 균형에는 영향을 미치지 않았으나, 질소 소화율을 유의하게 억제하였는데, 이는 질소 배출이 신장에서 장으로 이동되었음을 의미한다.요소질소전달 (플라즈마-caecum)과 암모니아질소전달 (caecum-plasma) 간의 균형은 양성으로 나타나 이눌린이 caecum에 양성요소질소 침착을 유발하였음을 알 수 있었다.이눌린이 함유된 식이를 먹이면 요소질소의 전달은 높지만 대부분이 암모니아 형태로 재흡수되어 세균의 이용률이 낮음을 알 수 있다.이눌린은 맹장의 유리아미노산의 농도를 증가시키지만 맹장은 아미노산을 거의 재흡수하지 않으므로 이눌린은 분변질소 배설을 현저히 증가시키고 뇨질소 배설을 억제한다.그러나 단백질의 총 이용률에는 영향이 없다.이눌린은 소장의 삼투압에 영향을 미치기 때문에 요소질소의 장으로의 이동을 효과적으로 촉진시킬 수 있으며, 이로 인해 회장 말단의 요소량을 증가시킨다.또한 이눌린이 요소 분해 세균의 번식을 촉진하거나 요소 질소의 확산을 촉진하여 요소의 분해를 증가시킬 수도 있다 [4].

2.4는 body&를 강화합니다#39, s 면역체계

Fructooligosaccharides는 주로 다음 사항을 통해 동물의 면역 기능을 향상시킬 수있는 면역 강화 물질로 간주되어 왔습니다:(1) bifidobacteria의 증식을 촉진하고 동물의 면역 기능을 강화합니다.실험 결과 살아있는 혹은 죽은 비피dobacteria를 섭취하면 신체& 신체를 증가시킬 수 있는 것으로 나타났다#39;의 항체 수준과 대식세포의 식세포 활성을 활성화시켜 신체 &를 개선하는 데 중요하다#39;s는 감염과 싸우고 종양 세포를 예방, 억제 및 죽이는 능력.장벽에 있는 유산균과 비피도박테리아의 식민화는 신체를 자극해 특정한 면역 반응을 일으킬 수 있다.Fructooligosaccharides는 면역 보조 및 면역 조절 효과가 있습니다.Fructooligosaccharides는 lipopolysaccharides에 시너지 효과를 가져 세포 및 체액 면역 기능을 향상시킬 수 있습니다.또한 프럭토올리고당은 항원 효과도 있어 직접적인 항체 반응을 일으킬 수 있다.3) body&를 활성화시킬 수 있다#39;s 체액성 및 세포성 면역.4) 프럭토올리고당은 질병을 예방하는 기능 [4]이 있다.

2.5 지방 대사를 개선한다

Fructooligosaccharides는 콜레스테롤과 중성 지방을 낮추고 지질 대사를 개선합니다.프럭토올리고당 (fructooligosaccharides)은 비피도박테리아 (bifidobacteria)를 증식시켜 대변에서만 배출될 수 있는 대변 스테롤 (fecal sterols)로 변화시켜 콜레스테롤 대사를 촉진시키는 것 외에도 모든 섬유와 마찬가지로 장의 연동운동을 촉진하고 담즙산을 흡수하며 콜레스테롤의 합성과 흡수를 감소시킵니다.뿐만아니라 올리고과당은 체내에 흡수되지 않아"당질대사"경로에 의해 지방으로 합성될수 없다.과도한 중성지방 [4]으로 인한 단순한 지방 침착을 막기 위해 사용할 수 있다.

2.6 미네랄 흡수를 촉진한다

프럭토올리고당은 칼슘, 마그네슘, 철 등 무기질의 흡수를 촉진할수 있다.쥐를 대상으로 실험한 결과 프락토올리고당의 섭취가 신체&를 크게 개선할 수 있는 것으로 나타났다#39;s 칼슘, 마그네슘, 철 등 중요한 미네랄을 흡수하고 심지어 골밀도를 증가시켜 골다공증 예방에 매우 중요하다.식품으로서의 Fructooligosaccharides는 수술 후 쥐에서 헤마토크릿과 헤모글로빈의 감소를 현저히 방지 할 수 있습니다.이는 올리고과당이 쥐 대장에서 철과 마그네슘의 흡수를 촉진할 수 있음을 보여준다.올리고과당은 주로 회장에서 철 흡수를 촉진한다.올리고프락토스를 섭취하면 위절제술 후 빈혈을 예방할 수 있고, 효과도 이눌린보다 좋다.올리고당 섭취는 rat&의 부피를 증가시킬 수 있다#39;s 대퇴골 및 미네랄 칼슘과 마그네슘의 농도로, 올리고당이 칼슘과 마그네슘 [5]의 흡수를 촉진 할 수 있음을 나타낸다.

위장 조직학에 대한 효과 2.7

Howard 등은 젖먹이 새끼돼지의 식이에 올리고프락토스를 첨가한 결과 대조군보다 맹장과 대장 점막의 세포증식이 빨랐고, 점막 상피의 위축도 막았다는 것을 발견하였다.이는 올리고과당이 세균에 의해 대사된 후 점막세포 증식을 위한 에너지원으로 단쇄지방산을 제공하기 때문인 것으로 알려져 있다.Leavit 등은 일찍이 1978년에 세포의 중간 대사 산물인 뷰티레이트가 정상 대장세포의 성장에 선호되는 원료이며, DNA를 안정시키고 손상을 회복시킴으로써 정상세포의 형성을 촉진할 수 있다고 보고하였다.최 교수는 3일 된 병아리의 식이에 올리고당을 첨가한 후 장내 미세융모의 길이가 대조군보다 길다는 것을 발견했다.장기간 사료에 첨가한 올리고당이 위장관에 미치는 영향에 대해서는 추가적인 연구가 필요하다.바실러스 (Bacillus)와 비피도박테리움 (Bifidobacterium)은 살모넬라 [6]의 성장을 억제할 수 있다.

올리고당의 생산 공정 3

올리고당을 생산하는 미생물 발효법 3.1

올리고당의 공업생산방법은 주로 미생물발효이다.토양과 썩은 사탕무로부터 올리고프럭토스를 많이 생산할 수 있는 균주를 선발하였다.이 변형은 주형에 속한다.실험기간 동안 시작균을 발효시켜 발효 국물을 얻었다.

발효 국물 내의 세포를 초음파 파쇄기를 이용하여 얼음 수조에서 분쇄하고, 초산액을 원심분리하여 효소용액을 얻었다.효소반응을 위해 효소용액, 25 g/100 mL 농도의 수크로스 용액, 디소듐 수소 인산-구연산 완충액을 취하였다.분석 결과에 따르면 수크로스의 수크랄로스 (올리고프락토스의 주성분) 전환율은 85% 이상에 달할 수 있습니다.반응 중에는 부산물이 반응에 대한 특정 억제 효과를 갖기 때문에, 일정량의 역억제 물질 (예:포도당 산화효소 등)을 첨가할 수 있다면, 올리고당의 전환율이 높아질 것이다 [7].동시에 반응 생성물의 조성에 따라 독특한 분리 공정을 사용하여 생성물 순도 82%를 얻습니다.선택된 균주는 과당 토올리고당 생산 균주로 사용되며, 생산 공정은 다음과 같다.

(1) 생산설비:종자발효조, 초음파파쇄기, 원심분리기, 가열장치, 공급장치, 반응기, 건조 및 정화장치, 분쇄 및 포장장치 등.

(2) 공정 설명:최적의 발효 공정 조건은 초기 pH 6.0, 온도 30°C, 시간 25h.이 세균의 세포내 및 세포외 효소는 모두 활성적이며 기본적으로 동등하다.따라서 초음파 파쇄기를 이용하여 세포를 분해하고, 세포 내 효소와 세포 외 효소를 모아 효소반응을 일으킨다.최적의 효소 반응 조건은 온도 50°C, pH 6.0, 시간 1 h, 초기 기질 (sucrose) 농도 25 g/100 mL이다.이 세균은 수율이 높으며, 생산 공정이 간단하고 구현이 쉽다.

고정화 세포 발효에 의한 fructooligosaccharides의 생산 3.2

고정화세포발효를 이용하면 연속이 가능하고 활성균을 최대한 활용할 수 있으며 자동화가 잘 되어 조작이 쉽다는 장점이 있다.고정화세포발효를 하려면 우선 세포를 고정화시켜야 한다.고정화 박테리아 세포 공정은 다음과 같다:균주를 배양 한 후 얻은 발효 국물을 분리하여 습식 박테리아 세포를 얻고, 박테리아 세포를 미리 준비된 알긴산 나트륨 용액에 질량 분율이 6% 내지 8%인 첨가한다.혼합물을 진공 하에서 고르게 저은 다음, 균질 혼합물이 0.5 mol/L 0.5 mol/L CaCl2 용액에 떨어지게 하기 위해 0.6 mm의 빈 관을 통해 분사하거나 압력을 통과시켜 겔 비드를 형성한다.20-30분 동안 경화한 후, 여과하여 고정층 컬럼 또는 유동층 반응기 [3]에 적재한다.

3.3 효소 또는 올리고당을 생산하는 고정화 세포법

올리고당 생산을 위해 효소법 또는 고정화 세포법으로 얻어지는 올리고당은 약 50% 내지 60%로 높지 않다.그 이유는 효소법은 올리고과당을 생성하면서 부산물인 포도당을 생성하여 수크로스의 추가 전환을 억제하기 때문에 생성물에는 상당한 양의 포도당과 작용하지 않은 수크로스가 포함되어 있다.Aspergillus niger와 다른 효소들 (isomerase, glucose oxidase)을 공동캡슐화 또는 시너지 방법을 이용하여 프럭토올리고당 생산시, 부산물인 포도당을 이성화 또는 산화시켜 포도당의 억제 효과를 끌어올리고, 각각 63%와 71%의 함량을 갖는 프럭토올리고당을 얻었다 [6].

3.4 이중 효소법에 의한 fructooligosaccharides 생산

프럭토올리고당을 생산하는 이중 효소법은 프럭토올리고당 전이효소를 사용하여 수크로스를 전환하여 일반 프럭토올리고당을 원료로서 생산한다.30°C, pH 5의 조건에서 glucose oxidase와 catalase를 혼합하여 시너지 반응을 일으켜 총당의 30%를 첨가하였다.상기 조건에서 17시간 동안 공중합시킨 후 과당 토올리고당을 얻는다 [8].

4. 과당 토올리고당의 분리 및 정제 방법

4. 1 크로마토그래피

크로마토그래피는 흡착 크로마토그래피의 원리에 의해 특정 흡착제를 사용하여 55% 프럭토올리고당을 분리, 정제하는 방법이다.흡착, 세척, 용출 및 농도의 공정을 거친 후, 과당 함량이 95% 이상인 과당 함유 슬러리 또는 과당 함유 분말을 얻을 수 있으며, 분리 효과도 비교적 좋다.그러나이 공정은 유기용제를 사용해야 하기 때문에 생산비용이 많이 든다.흡착 캐리어도 치커리 올리고당 가격보다 훨씬 높고 [9] 시장 경쟁력도 부족한 한계가 있다.

수지 유동층 처리 장비 4.2

수지 유동층 가공 장비를 사용하여 55% 올리고과당을 정제하는 방법은 최근 일본과 한국에서 새롭게 개발되고 있는 방법이다.이 방법의 핵심 부분은 설비의 설계 및 제조에 있습니다.적절하게 설계된 장비를 이용하면 95% 이상의 순도로 올리고프락토스를 정제할 수 있으며, 폐기물을 최소화하면서 모든 재료를 충분히 활용할 수 있다.설비 투자가 비교적 많긴 하지만 대규모 연속 생산이 가능하고, 작업이 더 간단하고 실용적이어서 청정생산 [9]에 치우치는 경향이 있다.

4.3 막여과하여 올리고당을 분리한다

막여과 공정은 원래 수처리에 사용되었다.막 공정의 개선과 막 세공 크기 기술의 변화로 점차 물질 분리 및 정화 분야에 도입되어 산업 생산에 사용되어 양호한 경제적 이익을 달성하고 있습니다.허베이 웰킨 제약 (Hebei Welkin Pharmaceutical Co., Ltd.)은 다른 회사와 협력해 막 여과 장비 사용을 연구했고 생산량이 높은 약 80%의 함량의 올리고당을 얻었다.분리가 계속될 경우, 90% 이상의 함량을 갖는 올리고과당도 얻을 수 있다.

사료에서의 올리고당 적용 5

1980년대 초 외국 학자들이 동물의 장에서 자연적으로 발견되는 유익균에 관심을 갖기 시작했다.그들은 장에서 유익균의 생장과 번식을 촉진할수 있지만 유해균과 가축 자체에서 흡수, 리용되지 않는 물질을 찾아내려고 하였다.기능성 올리고당이라고도 하는 단사 당 물질이 이러한 기능을 가지고 있다는 것이 밝혀졌다.1980년대 중후반 일본이 최초로 이를 사료첨가제로 개발해 사료산업에 활용했다.

중국의 동물 영양학계는 1990년대 말에 와서야 이런 종류의 첨가제와 접촉했다.프럭토올리고당 자체는 동물의 신체에 큰 영향을 미치지 않는다.이들의 효과는 주로 동물 체내 bifidobacteria에 대한 증식 효과로 bifidobacteria의 성장 속도를 증가시키며, 이에 따라 동물 장 내 총 세균 수가 동일하게 유지되는 조건 하에서는 장 내 유해 세균이 다양한 정도로 억제된다.또한, 기능성 올리고과당은 일일 체중 증가, 사료 전환율, 동물체의 질병 저항성을 증가시키고, 소화관 및 축산물 내 대장균, 살모넬라균 등의 병원성 세균의 수를 감소시키는 효과가 있다.기능성 올리고당은 개발 가능성이 큰 사료 첨가제 중 하나이다 [10].

현재 개발 제약사항 6

중국의 올리고당 발전은 주로 두가지 요소의 영향을 받는데 하나는 생산기술수준이다.올리고당 발효는 성공적이었지만 전환율이 낮고, 추출 기술은 산업 생산 공정을 제한합니다;다른 하나는 경제적 이익이다.올리고당의 판매는 다른 올리고당 (맥아올리고당, 콩올리고당) 과의 경쟁에 영향을 받으며, 경제적 이익이 뚜렷하지 않아 [6] 발전에 영향을 미친다.

7가지 응용 전망

반세기 동안 항생제의 응용은 축산업의 빠른 발전을 크게 촉진했지만 그 부작용도 갈수록 뚜렷해졌다.항생제를 광범위하게 사용함으로써 동물의 내인성감염 혹은 초감염이 갈수록 심각해져 가축과 가금의 면역기능이 약화되였으며 심지어 먹이사슬을 통해 인체건강에 위협을 조성할수 있다.새로운 유형의 사료 첨가제로서 올리고당은 동물의 유익균에 의해 특이적으로 이용되어 유해 동식물을 억제하고 항생제와 유사한 역할을 할 수 있습니다.올리고프럭토스는 풍부하고 저렴하여 올리고당 첨가제의 가장 중요한 유형 중 하나입니다.사람들이 올리고프락토스에 대해 더 깊이 이해하고 더 많은 연구를 수행함에 따라, 그 응용 전망은 확실히 점점 더 밝아질 것이다 [11].

참조:

[1] 황해청, 왕이젠.동물영양학에서의 올리고당 (oligofructose)의 응용 및 연구 진행 [J.사료광각, 2002 (16):26-27.

[2] 쑤시린, 린칭성, 라이펑잉.자당 발효로부터 fructooligosaccharides의 생산 (J.식품산업과학기술, 1997 (4):34-37.

[3] 왕시화, 펑리민, 장휘 외.부제:Development and application of fructooligosaccharides [J.중국 낙농산업, 2002 (2):31-34.

[4] Tang Shengqiu, Dong Xiaoying, Zou Xiaoting.올리고당 (Oligofructose)과 동물영양학에의 응용 [J.Additive World, 2003 (10):40-42.

[5] 양유녕, 루오 팩스.올리고당-새로운 형태의 기능성 식품 기반 [J.사탕수수 설탕 산업, 2002 (3):35-39.

왕시화, 바이원자오, 뤄진화 등.올리고당 (oligofructose)의 사료 이용 (J.곡류, 유류 및 사료산업, 2002 (3):25-26.

[7] 탕준, 장하이타오.올리고당의 특성 및 생산을 위한 새로운 발효공정 (Properties of oligofructose and new fermentation process for its production [J.화학공업과 공학기술, 1999, 20 (2):11-12.

[8] 왕 듀오렌.올리고당 (oligofructose)의 개발.광시 사탕수수, 2002(4):29-34.

[9] Li Xiuqin, Yang Xinghui, An Suxin.올리고당 정제 방법 (J.허베이 화학 공업, 2003(1):4-7.

[10] 린친루, 진단, 진양해.올리고당의 기능인자의 생산과 응용 (J.한국식품영양학회, 2002 (4):20-22.

[11] 야오장고, 하동, 리루지.새로운 유형의 사료 첨가제, 올리고당 [J].Additive World, 2000 (5):15-16.