프럭토올리고당이 많이 들어 있는 음식은 무엇인가?

프럭토-올리고당 (FOS)은 프럭토-올리고당 또는 수크로스 프럭토-올리고당이라고도 알려져 있으며, 비피도박테리아의 증식을 촉진하고, 유해 미생물의 성장 및 콜로니화를 방지하며, 바디 &를 향상시킬 수있는 기능성 올리고당입니다#39;의 면역체계, 간을 보호하고 암을 퇴치하고 충치를 방지하며 부분적으로 식이섬유의 생리 기능을 발휘한다 [1].FOS는 대표적인 프리바이오틱으로서 현재 식품, 헬스케어, 의약, 사료 분야에서 널리 사용되고 있다.최근 몇 년간 FOS는 특히 유럽과 일본에서 많은 관심과 강조를 끌고 있는데, 그 연구 및 개발 응용이 세계 선두에 있다.본 논문은 FOS의 생물학적 효과, 생산 기술 및 응용 현황에 대한 최신 연구 진행 상황을 고찰하여 추후 연구 및 개발을 위한 최첨단의 이론적 기반을 제공하는 것을 목적으로 한다.

FOS의 구조, 특성 및 원천 1

1. 1 구조

FOS는 프럭토올리고당 (fructooligosaccharide)의 일종입니다그것은 fructo-oligosaccharides의 혼합물이 (GF2), fructo-oligosaccharides (GF3), 그리고 fructo-oligosaccharides (GF4), 연결 되어 있는 한 3 과당 단위로로 이루어 져 있을 통해 자당의 분자 과당 잔류 β-1, 2 glycosidic 본드이다.일반식은 G-F-Fn (G는 포도당;F는 과당;n=1, 2, 3)이다.

1. 2 속성

순도 95%의 FOS자당 (sucrose)보다 약 30% 밖에 달지 않으며, 자당 (sucrose)보다 더 순수하고 신선한 맛이 난다.생체 내에서 FOS의 열량은 1.5 kcal/g (포도당의 40%)에 불과해 극히 낮다.온도가 올라갈수록 점도가 낮아진다.흡습성이 적고 사료나 식품의 성형과 변질을 늦추어 제품의 유통기한을 보장하는데 적합하다.FOS는 120°C의 중성 조건에서 sucrose와 유사한 열적 안정성을 가지나 pH 3-4의 산성 조건에서 가열하면 쉽게 분해된다.FOS는 환원시킬 뿐만 아니라 Maillard 반응에도 참여하며, 전분 역행 억제 효과가 크다.이 특성은 탄수화물이 많은 음식에 매우 적합하다.또한, FOS는 용해도, 비색, excipient 특성, 알칼리 저항, 노화 방지 및 기타 처리 특성이 우수합니다.연구에 따르면 FOS의 총 기능성 당 유지율은 중성 조건에서는 121°C에서 25분 후 74%, 산성 조건에서는 31%로 감소하며 알칼리성 조건에서는 안정하다 [2].

1. 3 소스

FOS는 일상적인 채소와 과일과 같은 많은 천연 식물과 일부 허브에서 발견되는데, 특히 예루살렘 아티초크 (16%-20%), 아스파라거스 (1%-20%), 치커리 (5%-10%), 마늘 (3%-6%), 양파 (2%-6%), 부추 (2%-5%), 우burdock (3.6%), 밀 (1%~4%), 그리고 꿀과 바나나는 높은 수치이며 호밀과 토마토도 소량을 함유하고 있다.

2 FOS 제작

현재, FOS에 대한 두 가지 일반적인 산업 생산 방법이 있습니다:하나는 예루살렘 아티초크 또는 치커리에서 이눌린의 온수 추출 및 효소 가수분해;다른 하나는 자크로스를 원료로 하는 효소가수분해로서 효소의 고정화여부에 따라 침지발효방법과 고정화효소방법으로 나눌수 있다.

2.1 이눌린의 온수 추출과 효소가수분해

이눌린은 국화와 치커리의 두 가지 주요 원료를 사용하여 국제적으로 산업적으로 생산된다.벨기에, 네덜란드 등 서유럽 국가에서는 치커리를 주로 사용하며 중국에서는 예루살렘 아티초크가 주요 원료이다.이눌린은 중합도가 높은 FOS (중합도:2-60)로 인체에 쉽게 흡수되지 않고 이용된다.그러나 효소 가수분해 후에는 2-7의 중합 정도를 갖는 FOS 가 생성될 수 있으며, 그 구조는 대부분 Fm 형 (F:fructan 분자;m:과당 분자 번호;F-F-F … Fm), 그리고 소량의 GFn 형태의 프럭토-올리고당 (G:포도당 분자;F:프럭탄 분자;n:과당 분자 번호, n=1~3).

현대적인 분리 및 정화 기술을 통해 얻은 이눌린은 식품 업계에서 완전히 새로운 다기능 성분으로 자리잡았습니다.수용성 식이섬유로서 효과적인 지방 대체제일 뿐만 아니라 상당한 bifidobacterium 성장 인자이기도하다.원료는 달라도 사용되는 공정은 기본적으로 비슷하다.

예루살렘 아티초크 artichoke를 예로 들어보자.구체적인 과정 [3]은 다음과 같다:

산분해 또는 효소가수분해 ↑  ↓

예루살렘 아티초크 → 세탁 → 썰기 → 온수추출 → 정화 → 이온교환수지 → 농도 및 건조 → FOS

2.2 수크로스 효소 가수분해

지구 자당 효소 방법을 사용하는 원료 로서 자당을 사용하 며 β-fructose transferase 또는 β-fructofuranosidase 미생물 발효의 전송을 분자 간을 촉진시하는 중에 생 긴 과당 그룹 FOS를 얻을 수 있습니다.다고 보도 로보 et al. [4] β-D-fructofuranosidase (β-fructofuranosidase, EC다.3. 2. 1. 26)에서 수크로스의 포도당과 과당으로의 가수분해와 과당 모이어티의 수크로스 분자의 과당 잔기로 전달을 촉매하여 높은 수준의 FOS를 합성한다.

fructosyltransferase의 원천에는 두 가지가 있습니다:하나는 알로에, 사탕무, 양파, 예루살렘 아티초크 등과 같은 식물에서;다른 하나는 효모, Aspergillus oryzae, Penicillium, Aspergillus niger, Aureobasidium pullulans 등과 같은 미생물로부터 온다.식물에서 fructosyltransferases의 약한 촉매 활성과 계절적 제한으로 인해 산업 생산에 적합하지 않습니다.따라서 산업적으로 FOS를 생산하려면 미생물이 생산하는 효소를 이용한다 [5].

β-Fructofuranosidase은 세포 외 효소인 데, 그리고 생산 하기 위한 최적의 enzyme-producing 변종를 선별 하여 얻을 수 있 다수의 변종 [6].진나라 Yimin et al. [7]의 최적의 pH 및 온도 균은 oryzae GX0011 β-fructosyltransferase 5.0-6.0었고 45 ° C, 각각이다.포도당은 효소의 경쟁적인 억제제이며, 초음파는 어느 정도 효소의 활성을 향상시킬 수 있다.낮은 농도의 에탄올은 효소 활성에 큰 영향을 미치지 않는다.가지 et al. [8] 정화 및 운동 속성을 연구 했, 그리고 그 결과는 효소에서 과당 그룹을 전송 할 수 있 다는 것을 보여주 자당 해당 과당 oligomers를 생산,보다 더 높은 전송 활동하고 있 으며 β-fructofuranosidase다.활동범위는 pH 5.0~7.0이다.

2.2.1 심층발효법 (회분생산법)

심층발효법에서는 효소를 직접 50%~60% sucrose 용액에 첨가하고, 온도와 pH를 조절하여 FOS 생성을 촉매한다.이 방법은 간단한 공정 장비는 있지만 자동화가 덜 되고 수율이 낮으며 가격이 비싸다.

2.2.2 고정화효소법 (연속생산법)

수크로스효소분해방식에 비해 고정화효소방식은 운행안정성이 높고 생산과정의 자동화와 연속성을 실현할수 있으며 원료의 리용률이 높고 생산원가를 크게 절감할수 있다.생산 과정은 다음과 같습니다:

β-fructose transferase 또는 β-fructofuranosidase 고정화 → 50%-60% 자당 솔루션 → 움직이 열 또는 움직이 침대 bioreactor (24 h-60 ° C) → 설탕 솔루션 → 활성탄 decolorization 이온 교환 담수 화 → → → 농도 가 진공 FOS 시럽다.

공정에서 볼 수 있듯이 효율적인 FOS 생산의 핵심은 사용되는 효소와 고정화 기술에 있다.고정화 효소는 자유 효소와 비교하여 효소의 손실을 방지하고 저장 안정성을 향상시킬 뿐만 아니라 효소적 특성을 개선하여 이용률을 높이고 반복 사용이 가능하도록 함으로써 대규모 연속적이고 제어 가능하며 간단한 공업적 생산이 가능하다 [9].

고정화효소를 조제하는 방법에는 물리적방법과 화학적방법 두가지가 있다.물리적 방법에는 물리적 흡착 (Physical adsorption)과 내장 (embedding) 방법이 있다.내장재는 주로 아가로오스, 카라게난, 젤라틴, 알긴산나트륨, 폴리아크릴아미드, 셀룰로오스 등이 있다.그 중 알긴산나트륨은 독성이 없고 안전하며 가격이 저렴하고 구하기도 쉬워 [10] 고정화 과정에서 가장 많이 사용되는 내장재 중 하나이다.장 Yuanyuan et al. [11] 사용 나트륨 alginate 포함, gelatin-sodium alginate 합성 포함과 glutaraldehyde-sodium alginate 공유 결합을 묶어 둘 타르 β-D-fructofuranosidase 균은 니제르에서다.실제 생산 응용, 고정화 효소 활성 및 고정화 효소의 작동 안정성을 종합적으로 분석한 결과 glutaraldehyde-sodium alginate 교차 연결 방법이 더 좋습니다.

2. 3 다른

고순도 FOS (P-F0S)는 가열하면 열화되기 쉽습니다.Lv Xiaoling et al. [12]은 단일인자시험을 통해 적절한 건조 공정 조건을 결정하였는데, 콜드 트랩 온도-50 °C, 예결속도 12 °C/h, 시간 5-6 h, 복사가열 온도 40-55 °C, 진공도 550-600 Pa, 건조 주기 10 내지 16 h를 거쳐 플레이크 유사도 P-F0S를 얻었으며, 이를 처리하여 P-FOS 건조 분말 생성물을 얻었다.한편 새로운 기술의 지속적인 발전으로 미생물 분리 (발효), 나노 여과 분리, 모의 이동 베드 (크로마토그래피 분리) 등의 새로운 생산 기술도 적용되어 FOS의 간단하고 효율적이며 안전한 생산을 실현할 뿐만 아니라 제품의 품질도 크게 향상시켰다.이는 미래 발전의 새로운 추세라고 할 수 있다.

FOS의 생물학적 효과 3

3.1장내 균형의 균형을 개선하고 장의 썩음을 억제하며 변비를 완화시킨다

FOS는 인체에 직접 소화, 흡수될 수 없다.섭취 후에는 대장에 도달하여 장내 세균에 의해 발효되어 아세트산, 프로피온산, 뷰티르산 등의 단사슬지방산이 생성되어 장내 환경의 pH를 낮추어 장내 균형의 균형을 개선하고 장내 비피도박테리아, 유산균 등의 프로바이오틱스의 증식을 촉진하는 동시에 유해균과 병원성 세균의 성장과 번식을 억제하며,장내 독소와 부패성 물질의 생성과 축적을 줄이고 장의 연동운동을 촉진해 변비와 설사에 완화 효과가 있다.FOS의 소화불량과 bifidobacteria의 증식에 미치는 영향은 주로 분자량이 작은 과당 올리고머 때문이다.따라서 sucrose triose의 함량이 높을수록 bifidobacteria 증식 측면에서 FOS의 건강상 이점이 높다.

Kapiki 등 13)은 유아용 조제유에 소량의 올리고당 프리바이오틱스가 인공적으로 수유된 미숙아의 장에서 비피dobacterium의 빠른 성장을 촉진시키는 동시에 장 내 병원성 미생물의 수를 감소시킬 수 있음을 발견하였다.단사슬지방산의 생성과 분변의 pH를 측정하여 올리고당 대사에 미치는 박테리아의 영향을 연구할 수 있다 [14].또한 FOS 섭취 후 bifidobacteria의 빠른 증식으로 인해 대장균, 살모넬라, Clostridium perfringens와 같은 부패성 세균의 성장이 크게 억제되고, 독성 대사산물 (indole, nitrosamines 등)의 생성이 감소된다.

3.2 지질대사를 개선하고 혈중 지질과 콜레스테롤을 저하시킨다

FOS는 혈청 콜레스테롤, 중성지방, 유리지방산을 효과적으로 감소시킬 수 있으며 고혈압, 동맥경화증 등 고혈중지질로 인한 일련의 심혈관 질환을 개선하는 데 좋은 효과가 있다.Yen 등 15)은 FOS 보충이 변비가 있는 요양원 거주자를 대상으로 fecal bifidobacteria, 지질과산화지표, 영양상태지표, fructooligosaccharide 효과의 지속가능성에 미치는 영향을 연구, 평가하였다.

3.3 칼슘 등 무기질과 영양소의 흡수를 촉진한다

FOS는 소화효소에 의해 분해되지 못하고 대장의 세균에 의해 발효되어 장의 pH를 낮추는 l-젖산을 생성한다.이로 인해 만들어진 산성 조건은 칼슘, 마그네슘, 철, 아연 등 미네랄의 용해율을 높인다.Heuvel 등 16)은 단사 FOS (sc-FOS)를 36일간 지속적으로 섭취한 것이 칼슘의 흡수에 영향을 미치지 않고 사춘기 여학생의 마그네슘의 흡수를 촉진한 것으로 나타났다.

연구에 따르면 FOS의 첨가는 맹장을 확대시키고 맹장 내 산도를 증가시키는 것으로 나타났다 (p <0. 01), 그리고 FOS 가 칼슘의 흡수를 효과적으로 촉진시킬 수 있다는 것 (FOS1, +7%;포 2, +9%, p <0. 05), 마그네슘 (FOS1, +26%;포 2, +19%, p <0. 05), 및 철 (FOS1, +17%;포 2, +22%, p <0. 05) 및 식물성 산 손상된 마그네슘과 철의 흡수율을 회복시켰다 (p<0. 1일 오전)이다.또한 FOS는 간 아연 수치를 유의적으로 증가시켰으며 (p<0. 01)과 간 마그네슘 농도 (p <0. 1일 오전)이다.이 모든 자료들은 FOS 가 미네랄의 흡수율을 효과적으로 향상시키고 phytic acid [17]의 해로운 영향에 대응할 수 있음을 나타낸다.Asvarujanon 등 [18]은 FOS 가 정상쥐와 난소절제 쥐에서 칼슘, 마그네슘 및 철의 흡수를 증가시킬 수 있다고 보고하였으나, 그 효과는 맹장에서 이러한 당의 발효와 관련이 있을 것으로 보인다.

3.4 면역력을 향상시키고 암 위험을 줄인다

FOS는 면역체계 기능과 전반적인 건강을 개선하고, 신체 &를 개선할 수 있습니다#39; s microecology.그것은 비타민 B1, B2, B3, B6, B12 및 엽산의 자연적인 형성을 촉진시킬 수 있습니다, 그럼으로써 몸 &를 개량합니다#39;s 대사, 질병에 대한 면역력과 저항력.Tai Xiulin 등 19은 FOS 가 송아지의 성장 성능을 향상시키고, 초기 젖을 뗀 송아지의 장 위축 방지, 장의 정상적인 형태 구조 유지, 송아지의 신진대사에 영향을 미치고, 송아지의 면역 성능을 향상시키고, 송아지의 젖을 떼는 스트레스를 완화시킬 수 있음을 보여주었다.

3.5치아를 보호한다

충치는 중국 어린이들에게 흔히 나타나는 구강 질환의 하나로 대부분 구강 미생물, 특히 연쇄상구균 (Streptococcus mutans)의 침식으로 발생한다.FOS는 Streptococcus mutans에 의해 불용성 글루칸을 생성 할 수 없으며, 이는 경구 미생물이 퇴적하고 산을 생성하고 (타타르) 부식하는 장소를 제공하므로 충치를 방지 할 수 있습니다.

3. 6 다른

폴리페놀 농축액을 FOS와 함께 섭취하면 쥐의 장에서 케르세틴 글리코사이드의 신진대사를 촉진할 수 있다는 것이 보고되었다 [20].Bruzzese 등 [21]은 FOS 가 장 및 고환 외 감염을 예방할 수 있다고 보고하였다.최근 프리바이오틱스를 유아용 조제식과 함께 사용할 경우 임상적 이점이 입증된 연구들이 있다.첫째, 개발도상국 고위험 유아의 아토피 피부염 발생을 감소시키는 것으로 나타났으며, 둘째, 생후 1년의 장질환 발생과 호흡기 감염 확률을 감소시키는 것으로 나타났다 [22].Sherman et al. [23]에 따르면, 유아 일차 예방 시험은 감염과 알레르기 피부염의 예방에 유망한 데이터를 제공했습니다.또한 보충제로 일정량의 올리고당 혼합물을 첨가하면 [24] 저위험 영유아의 아토피 피부염 1차 예방에도 어느 정도 효과가 있다.

FOS 적용 현황 4

4.1 식품 및 건강 제품에 적용

FOS는 항생제 시대 이후 가장 유망한 새로운 세대의 첨가제-프리바이오틱스로 알려져 있다.현재 FOS는 유럽, 미국, 일본 등 여러 나라에서 유제품, 젖산음료, 고체음료, 과자류, 비스킷, 빵, 젤리, 냉음료, 수프, 시리얼 등을 포함한 다양한 식품에 사용되고 있다.FOS의 첨가는 식품의 영양 및 건강 이점을 향상시킬 뿐만 아니라 아이스크림, 요구르트, 잼 등 다양한 식품의 유통기한을 효과적으로 연장합니다.또한, FOS는 낮은 열량, 즉 비만을 유발하지 않으며 혈당이나 인슐린을 높이지 않는다.당뇨병 환자, 비만 환자, 저혈당 환자 등의 요구를 충족시키기 위해 식품의 식품 기반으로 사용할 수있는 건강 혜택이있는 이상적인 새로운 감미료입니다.

최근 FOS는 유아용 식품에도 널리 사용되고 있으며, 특히 유아용 분유, 순유, 맛우유, 발효유, 젖산균 음료, 각종 분유 등의 유제품에 많이 사용되고 있다.시중의 많은 분유 브랜드에는 이미 FOS 가 첨가되어 있다.FOS, 이누린, 갈락토올리고당, 락툴로오스 등의 프리바이오틱스를 유아용 분유에 적당량 첨가하면 대장 내 비피도박테리아 (bifidobacteria)나 유산균 등의 미생물의 성장을 증가시킬 수 있으므로 [26] 유익한 효과를 얻을 수 있을 것이다.

장잔메이 등 25인은 신선한 우유를 원료로 사용하고, 이눌린, FOS, 잣, 비터 아몬드 등 기능성 인자를 첨가하여 발효를 통해 변비를 예방해주는 효과로 건강을 지키는 요구르트를 개발했다.Si Junling 등 26)은 생산 공정을 최적화하여 FOS 요구르트의 최적 비율 즉, 6% FOS, 5% 첨가 설탕, 4% inoculum을 첨가하였고, 세균 (Streptococcus thermophilus와 Lactobacillus acidophilus)의 비율이 l:l이 되도록 하여 Lactobacillus acidophilus의 수가 10 cfu/mL 이상이 되도록 하였다.또한, FOS는 식수에서 생리활성 프리바이오틱과 수용성 식이섬유로 사용된다.이는 인체의 기본적인 생리기능과 대사수요를 충족시킬뿐만아니라 장기적으로 섭취하면 전반 인체건강을 촉진한다.그것의 효과는 서로를 보완하고 강화시킨다 [27].

동물 사료에 적용 4.2

FOS는 특성상 안정적이다.이는 장내 미생물균을 개선하고 동물의 장내 발육을 촉진하며 단백질과 지질대사를 조절하고 광물흡수를 촉진하며 사료전환률을 개선하고 우유와 알의 생산과 알껍질 경도의 질과 수량을 개선하며 거름냄새를 줄이고 직간접적으로 동물의 면역활동을 긍정적인 방식으로 자극할수 있다.항생제의 효과가 있고, 약제에 대한 내성이 생기지 않으며, 프리바이오틱스 (microecological agents) [28] 라고 불린다.이 밖에도 FOS는'국보'자이언트판다 등 온혈동물의 사료에도 사용된다.FOS를 먹이면 거대 판다&를 강화할 수 있다#39;s 체질로 복통, 식욕부진, 배변 등 질환을 예방하고 치료한다.

5 전망

현재 아시아, 북미, 유럽에서 FOS 제품의 생산 및 사용이 증가하고 있다.시장이 발전함에 따라 국내외 식품산업, 사료산업 및 사육산업의 FOS 수요는 지속적으로 증가할 것이다.

생산 측면에서는 치커리, 예루살렘 아티초크, 자당을 원료로 사용하는 가공 기술을 지속적으로 최적화하고 엔지니어링 장비를 개선하며 관련 FOS 제품의 연구 개발을 늘려야 한다.동시에, 해야 할 뿐만 아니라의 심사에 관 한 연구의 속성을 매우 적극적인 박테리아 변종와 β-fructosyltransferase 계속, 하지만 격리에 대한 연구를,시 퀀 싱, 복제와 β의 표현-fructosyltransferase 기능 유전자은 또한 현대 생명공학 사용 하여 강화 될야하 며, 세균 변종을 건설 하기 위해 유전자 변형, 고정화를 더 최적 화하는 과정 이며, 포괄적으로 FOS 생산 기술을 개선 할 수 있습니다.실제 생산 시에는 단백질 공학 등의 기술을 이용해 활성이 높은 효소를 가진 균주를 추가로 걸러내야 한다.과정적인 측면에서 효소&를 향상시키기 위한 노력을 해야 한다#39;의 수명과 안정성 및 효소 반응의 포도당 부산물을 제거하여 더 높은 수율, 고품질 FOS를 얻기 위해.

효능 측면에서 FOS의 많은 건강상의 이점은 널리 연구되어 왔으며 일반적으로 인식되고 있다.그러나 콜레스테롤 저하, 혈당 저하, 고혈압 예방 등 지질대사 개선과 관련해서는 다른 결론을 내리고 있다.항암효과에 관한 결론도 동물실험에 국한된 것이다.작용 기전, 프리바이오틱스와의 시너지 효과, 선행 임상시험 등은 모두 더 연구되고 명확해질 필요가 있다.

응용 측면에서, 고순도, 무독성, 안전성이 우수하고 부가가치가 높은 제품에 대한 추가 연구 개발이 여전히 필요합니다.제품의 경제적 효익을 향상시키는 동시에 더욱 중요한 것은 많은 업종에 제품 품질 향상, 제품 등급 업그레이드, 제품 신선도 연장 등 사회적 효익을 제공할 수 있다는 점이다.또한, FOS는 비피도제성 사료 생산에 큰 잠재력을 가지고 있어 야생에서의 미생태 균형에서 인공 번식 후 미생태 불균형으로 전환한 후 다양한 멸종 위기 야생 희귀 동물의 규제를 촉진한다.과학기술의 지속적인 진보에 따라 FOS와 관련된 연구가 지속적으로 성숙해 사회와 인류에게 혜택을 줄 것으로 보고 있다.

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