갈락토올리고당의 생산방법은?

갈락토올리고당 (GOS)은 새로운 유형의 기능성 물질입니다.그것들은 천연 성질을 가진 기능성 올리고당의 일종으로 모유 [1]에 있는 중요한 프리바이오틱이다.모유 내 고농도로 발견되며, 기호성, 수용성, 안정성이 좋다.섭취하면 인체 장내 유익균, 특히 비피도박테리아의 성장을 증가시키는 동시에 부패균의 성장을 억제할 수 있다.올리고당 (Oligosaccharides)은 널리 사용됩니다조미료 업계에서요.그들의 특별한 물리적, 화학적 특성과 기능으로 인해, 그들은 음료, 유제품 및 구운 음식에 널리 추가됩니다.

그것들은 음식의 맛을 조절할수 있을뿐만아니라 유익균에 영양을 공급하는 역할도 한다.장에 있는 유익균이 올리고당을 이용하여 증식하는 한편, 세포외 다당류를 다량 생성하기도 한다.세포외 다당류는 항암 및 면역 작용을 할 뿐만 아니라 장에서 프로바이오틱스의 장기적인 콜로니화를 촉진한다.따라서 혈중 총 콜레스테롤의 농도를 낮추고 체내 지질대사를 개선하며 무기질의 흡수를 촉진하는 등 다양한 효과가 있다.또한 알츠하이머 (Alzheimer&)와 같은 질병에도 예방 및 치료 효과가 있다#39;s 병, 당뇨병, 파킨슨 ', s 병, 우울증, 비만.기능성 특성 때문에 올리고당은 현대적인 개발 및 응용을 위한 연구 거점으로 각광받고 있다.

이 글에서는 주로 올리고당을 준비 기술, 분리 및 정제, 응용 현황 측면에서 요약하고, GOS의 폭넓은 응용을 지원하기 위한 주요 연구 방향을 전망한다.

생산기술의 발전 1

GOS를 준비하는 방법에는 5가지가 있습니다:(1) 자연 추출:천연 물질에서 올리고당을 추출하는 것은 비용이 많이 들고 수율이 낮으며 분리가 어렵습니다;(2) 다당류의 산 가수분해:전환율이 낮고 정화가 어렵습니다;(3) 화학 합성:독성이 강하고 심각한 오염을 일으킵니다;(4) 발효:공정에 대한 연구가 거의 없고 분리 및 정제가 어렵다;(5) 효소 합성:비용이 비교적 저렴하며, 현재 가장 널리 사용되는 준비 방법이다 [2].효소 합성의 기본적인 생산 원칙은 유당 제를 사용하는 것이 주요 원자재를 얻을 수 있으로 사용 하여 그것 β-galactosidase transglycosidation 수행을 한다.하지만, 최근 몇 년 간, 생산 과정의 다양 한 측면을 최적화을 연구하는 것으로,의 고정화와 같은 β-galactosidase, 더 효율적인 생산 경로를 얻었galacto-oligosaccharides을 생산하는 것이다.

1.1 효소를 생산하는 균주의 선발 및 육종

β-Galactosidase은 효소 galacto-oligosaccharides의 생산에 열쇠이다.그 주요 원천은 자연계의 동물 (우유), 식물 (사과 등)과 미생물 (효모, 곰팡이 등)이다.산업 생산에 사용 되는 대부분의 β-galactosidase는 미생물에서 추출 한다.변형률 선택은 공학 연구의 핫스팟이 되었다.

왕 신 et al. [3] 인공 기판 o-nitrophenyl 사용하였다.-β-D-galactopyranoside (ONPG)을 선택하는 2015년에 선별 마 커으로 미생물에 내성의 라이브러리에서 유기 용제, β-galactosidase-producing 세균과 높은 가수분해 활동이다.유당은 당시 기판를 조사하는 합성 로서는 데 쓰였 성능, 그리고의 한 변종 Erwinia billingiae 생산 WX1 β-galactosidase 가 선택 되었습니다.그 β-galactosidase 유전자 복제었고 β-galactosidase 유전자 gal β를 예측하에 의해 입수 되었-galactosidase의 유전자 게놈 서열에 바탕을 두고 같은 종의 GenBank에 있다.동시에,의 복제 표현 β-galactosidase 대장균에 달성 된 것 입니다.2016년, Li Meiling et al. [4] β 얻-galactosidase 효소의 발효를 통해 액체 b. circulans SK28.003, 및 효소에 의해 파우더 준비 농도, salting-out 강수량과 저온 이용실태이다.그 β-galactosidase's transglycosidase 기능은 유당이 올리고당으로의 합성을 촉매하는 데 사용된다.단일인자 및 직교실험을 이용하여 최적의 합성조건을 결정하였으며, 고성능 액체크로마토그래피를 이용하여 평가하였다.단일인자 및 직교실험을 이용하여 최적의 합성조건을 결정하였으며, 고성능 액체크로마토그래피를 이용하여 평가하였다.

단일인자 및 직교실험을 이용하여 최적의 합성조건을 결정하였으며, 고성능 액체크로마토그래피를 이용하여 평가하였다.단일인자 및 직교실험을 이용하여 최적의 합성조건을 결정하였으며, 고성능 액체크로마토그래피를 이용하여 평가하였다. 

단일인자 및 직교실험을 이용하여 최적의 합성조건을 결정하였으며, 고성능 액체크로마토그래피를 이용하여 평가하였다.단일인자 및 직교실험을 이용하여 최적의 합성조건을 결정하였으며, 고성능 액체크로마토그래피를 이용하여 평가하였다.이러한 조건에서 12시간 반응시킨 후 GOS 수율은 45.5%에 도달할 수 있다.

1. 2 고정화의 β-galactosidase

고정화 효소는 재사용성이 높고 열안정성이 좋은 등의 장점 때문에 널리 연구되어 사용되고 있다.최근 몇 년 간,의 고정화에 관 한 연구에 관 한 보고는 있었β-galactosidase다.2014년, 장 Fenghua et al. [5]의 비교 연구를 실시 β-galactosidase 고정화 재료와 효소의 열적 안정다고 결론을 움직이는 아미노 항공사보다 상당히 높았에 무료 효소와 효소들의 에폭시 캐리어에 움직이다.재사용 주기 20회 이후에도 효소활성은 여전히 60% 이상으로 유지되었다.

시작 농도 300 g/L의 유당을 이용하여 아미노기 운반체에 고정화된 효소를 이용하여 갈락토올리고당을 제조하였으며, 최대 87 g/L의 수율을 나타내었다.2015년에는 페이준지 ' s 연구 한 다는 것을 보여주 β-galactosidase는 이온 교환 수지에 움직이었I002 최초의 한 방법에 의해 흡착 그리고 cross-linking, 효소와 양의 51. U (당 1 g의 수지), pH 6. 5, 온도 25 ° C, 흡착 시간 12 h, 및 glutaraldehyde 볼륨 4% 일부이다.8U (수지 1 g 당), pH 6.5, 온도 25 °C, 흡착시간 12시간, 글루타알데히드 부피분율 4%, 교반온도 40 °C, 시간 6시간, 고정화 효과가 가장 좋았다.얻어진 고정 효소 활성은 16.2 U에 도달 할 수 있고, 고정 효소의 회수율은 39.1% 이며, 갈락토-올리고당 (GOS)의 수율은 24.2%이다.

2016년 류신롱 등 6명이 키토산 흡착제와 글루타알데하이드 가교된 고정화 갈락토시다제를 촉매로 사용하여 갈락토올리고당을 합성하는 과정을 연구하고, 반응 조건을 최적화했다.실험 결과, 최적 반응 조건은 질량 기준 유당 50%의 기질, 용액 pH 6.5, 반응 온도 40 °C, 계에 2 mmol/L Mg2+ 첨가, 효소 용량 640 g/L, 반응 시간 4시간이었으며, 올리고당의 수율은 71.5% 이었다.5%다.7회 재사용한 후에도 촉매작용으로 얻어진 GOS의 수율은 여전히 64.9%로 양호한 안정성을 보였다.

1.3 생산 공정 조건의 최적화

공업화 올리고당 생산이 연구 열점으로 된 후 많은 연구원들이 올리고당 생산에서 일부 공정 조건을 완전히 최적화해 올리고당 생산 공정이 더욱 효율적이고 원가가 낮아졌다.

2015년 Xing Xiao 등 7)은 생산 공정을 최적화하고 갈락토올리고당을 제조하기 위한 최적의 공정 조건이 37 °C, pH 8.0, K+ 0 이라는 결론을 내렸다.초기 유당 질량 농도 08mol/L, 500 g/L, 반응 시간 5h, 효소 또한 양 10 μ L/g 유당이다.이러한 조건에서 생성된 올리고당의 질량농도는 94.74 g/L에 달했다.2016년 푸웬지아 등 [8]은 추가로 최적의 반응 조건은 기질 (유당) 농도 50%, 효소량 40 U/g, pH 7.5, 50 °C 라는 결론을 내렸다.이러한 조건에서 2 h 동안 반응을 수행하였으며, 올리고갈락토스의 수율은 23.4% 이었다.

새로운 생산기술의 개발 1.4

일부 연구자들은 기존의 생산 기술에만 국한되지 않으며, 광범위한 연구와 실험을 통해 일부 새로운 생산 공정을 고안하여 올리고당의 대규모 산업 생산에 더 많은 옵션을 제공하고 있다.2016년, 웨이 전두환 et al. 절강 대학의 기술에서 [9] 유당을 기판으로 사용 및 사용 permeabilized 유산균의 세포 가들어 있는 plantarum β-galactosidase oligosaccharides의 생산을 촉진시 킵니다.

5L 발효기에서 혐기성 발효를 수행하였으며, 수확된 Lactobacillus plantarum 세포는 모두 투과성 전세포 촉매 연구에 이용되어 GOS를 제조하였다.유당 질량농도 400 g/L, 초기 pH 7.0, 온도 50 °C, 반응시간 10시간의 조건에서 GOS의 최대 수율이 32% (질량분율)인 것을 확인하였다 특허 CN200810157830.X 재조합 사카로마이세스 세레비지애 (Saccharomyces cerevisiae)를 이용하여 갈락토올리고당을 생산하는 공정이 개발되었다.첫째, 표면에 대한 벡터 표시 β-galactosidase 건설 되었고, 그리고 나서 β-galactosidase는 세포로 미세의 표면에 표시하고 있었다.마지막으로 재조합 효모를 이용하여 락토올리고당을 발효시켜 갈락토올리고당을 제조하였다 [10].

2. 정화 및 분리 기술의 발전

이올리고당 (oligosaccharides)은 효소적 방법에 의해 생성됩니다효소에 의해 촉매되지 않은 포도당과 락토스와 같은 비유효 성분을 많이 포함하는 복합체이다.이로 인해 생산된 올리고당은 순도가 낮아 기능성이 저하되고 유용성이 떨어지게 된다.따라서 적용 범위를 넓히기 위해서는 어떤 방법으로든 정화와 분리가 필요하다 [11].현재 주요 분리 및 정제 방법은 컬럼 크로마토그래피, 막 분리, 생물학적 방법 및 효소 방법 [12]이다.

2.1 컬럼 크로마토그래피

컬럼 분리의 원리는 분리하려는 성분과 고정상, 이동상 사이의 결합력이 다르므로 분리효과를 얻을 수 있다.결합력이 강한 부품은 느리게, 결합력이 약한 부품은 빠르게 흘러나오게 됩니다.컬럼 분리의 장점은 사이클로 연속적으로 작동할 수 있다는 점과 흡착제를 재사용할 수 있다는 점이다.그러나이 방법은 분리효율이 낮고 예비연산 [13]이 복잡하다.2009년 풍영미 등 [14]은 덱스트란 겔 컬럼인 Sephadex G-25를 이용하여 원유 올리고당을 정제 및 분리하였다.실험결과 GOS의 순도는 단일 컬럼으로 85.03%, 두 번째 컬럼을 사용한 후에는 89.39%에 도달할 수 있었다.

2.2 막 분리 방법

막 분리 방법의 기본 원리는 막의 세공 크기를 통해 분자의 유출을 제어하는 것이다.큰 분자를 가진 분자는 세포막에 남아 있고, 작은 분자를 가진 분자는 흘러나와 분리 및 정제의 목적을 달성한다.장점은 분리 효과가 좋고 효소의 활성에 영향을 받지 않는다는 것이다.단점은 막이 쉽게 오염되고 분자량이 비슷한 물질은 분리하기 어렵다는 것 [15].Goulas A K 등 [16]은 올리고당 혼합물을 NF-CA-50 (25 °C)과 DS-5-DL (60 °C) 막을 순서대로 통과시켰고, 고스의 순도는 98%에 달했다.풍이 M 등 17)은 NF-3 막 (상대분자량이 800~1000 u인 물질 유지)을 이용하여 조제한 저분자 갈락토오스를 정제 및 분리하여 GOS 순도를 약 1.5배 증가시켰다.

생물학적 및 효소적 방법 2.3

생물학적 방법은 미생물 발효를 이용하여 혼합물에서 잡당을 제거한다.예를 들어 포도당과 유당은 효모와 젖산균 [18]을 이용하여 제거할 수 있다.단점으로는 공정에 시간이 많이 걸리고 복잡하며 [19] 제거하기 어려운 다른 물질을 도입할 수 있다.효소법은 각종 특정효소를 첨가하여 효소분해를 통하여 상응한 잡당을 제거한다.단점은 더 분명합니다.효소는 가격이 비싸고 첨가되는 양도 결정하기 어렵다.또한 효소반응이 일어나면 계의 pH 가 감소하여 효소의 활성에 영향을 주게 되며 [20], 분리 효과도 좋지 않다 [21].생물학적 방법과 효소 방법은 덜 일반적으로 사용되며, 최근에는이 두 방법에 대한 보고가 적었다.

2.4 새로운 정화 기술

2016년 이량위 등 [22]은 원유올리고당을 원료로 사용하고 원료를 각각 자체 제작한 모의 이동층 (SMB)과 순차 모의 이동층 (SSMB) 장치를 이용하여 정제하였다.최적의 기술 파라미터:피드 굴절률 60%, 컬럼 온도 60°C, 피드 속도 467mL/h, 물 입력 722.4mL/h.이러한 조건에서 올리고당 갈락토오스의 순도는 95.1%였다.

3. 응용의 발전

과학이 계속 발전함에 따라 물질들이 끊임없이 연구, 개발되고 있으며, 그 결과 people&를 충족시키기 위해 식품 속에 이로운 성분들이 보고되고 대량생산되고 있다#39, s 영양 필요.여기에는 올리고당이 포함되는데, 이는 모유에서 발견된다.연구에 따르면 올리고당은 장 점막의 회복을 촉진하고 [23], 장 내 비피도박테리아 (bifidobacteria)와 같은 유익균의 성장과 군락을 촉진하며 [24], 인간의 면역력을 향상시키고 [25, 26] 영유아들의 성장과 발달을 촉진하며 [27], 콜레스테롤을 낮추고 골다공증을 억제하며, 그리고 다른 기능들도.이러한 기능 때문에 갈락토올리고당은 비만, 알츠하이머 &와 같은 여러 질병에 예방 및 치료 효과가 있습니다#39;s 병, 당뇨병, 파킨슨 's 병, 우울증 등 최근 관련 보고가 많다.따라서 갈락토-올리고당은 식품, 건강 제품 및 의약품에 광범위하게 응용됩니다.

3.1 식품 응용 분야

갈락토올리고당은 특수한 물리적, 화학적 특성과 생리적 기능으로 인하여 음료, 사탕, 구운 음식, 잼, 분유, 애완동물 사료 등 조미료 산업에서 널리 사용된다.GOS는 용해성이 좋기 때문에 유제품에 첨가되며, bifidobacteria의 성장 인자로 알려져 있기 때문이다.이는 결과적으로 분유를 모유와 더욱 유사하게 만들어 분유를 먹인 영아의 장내 식물체가 모유를 먹인 영아와 같도록 함으로써 영아의 성장과 발달을 촉진시킨다.또 유당불내증이 있는 일부 사람들의 영양수요를 충족시킬수 있다.그것은 높은 용해도, 좋은 안정성, 좋은 맛 성, 낮은 cariogenicity 및 고스의 기능성이 파괴되지 않기 때문에 음료에 추가됩니다.요구르트에 첨가하는 중요한 요소는 바로 GOS 가 유산균에 의해 파괴되지 않고 여전히 그 기능을 발휘할수 있기때문이다.GOS는 열에 강하고 안정적이기 때문에 구운 제품에 첨가되며, 고온 굽기에 의해 파괴되지 않습니다.갈락토올리고당이 조미료 산업에서 널리 사용됨에 따라 전체 기능성 다당류 산업이 활성화되었다.

3.2건강 제품 응용 프로그램

people&로#39;s 생활수준이 향상되고 지식이 늘어남에 따라 그들은 음식만으로 영양인자를 얻는 것에 만족하지 않게 되고 있다.따라서 보건품의 등장은 people&를 충족시켰다#39; s이 필요 합니다.보건품은 한가지 또는 그 이상의 영양소로 이루어진 중합체이다.순도가 높고 함량이 높으며 알약 한알만으로도 일용조건을 만족시킬수 있다.바로 이러한 특성 때문에 널리 쓰이게 된 것이다.여러 가지 기능으로 인해 GOS는 기능성 올리고당의 일종으로 알려져 있으며 인체 면역력을 강화하기 위한 다양한 건강 제품으로 널리 생산됩니다.

3.3 제약 응용 분야

고스는 일부 질병을 예방하고 치료할수 있는 생리기능이 있기에 의학에도 사용된다.갈락토-올리고당은 장에 있는 유익균에 의해 이용될 수 있는데, 유익균은 탄수화물을 이용하여 단사슬지방산을 생성한다.이는 간에서의 콜레스테롤 합성을 억제하여 혈청 콜레스테롤을 간으로 재분배하고 혈중 콜레스테롤을 감소시킨다.2015년 신유경 등 [28]은 갈락토올리고당이 Lactobacillus plantarum과 Bifidobacterium에 의해 더 많은 세포 밖 다당류의 생성을 촉진시킬 수 있음을 발견했다.세포외는 항암활성과 면역활성을 갖고있을뿐만아니라 장내의 프로바이오틱스의 장기적인 식민지화를 촉진한다.장내 식물체 환경의 변화가 알츠하이머 (Alzheimer&)와 같은 많은 질병의 발생으로 이어질 수 있다는 외국의 보고가 많았기 때문이다#39;s 병, 파킨슨 's 병, 우울증, 비만 등 장내 균을 조절할 수 있는 올리고당이 증가하고 있는 관심을 받고 있다 [29, 30].

4 결론 및 전망

정상적인 인간의 장은 수천 종의 세균과 매우 많은 개체수를 가진 복잡한 박테리아 공동체에 의해 식민지화 되어 있다.그들은 질서 있게 일한다.그것들은 인체에 면역, 영양, 생물적작용 등 여러가지 영향을 끼친다.최근 항생제의 남용과 과도한 정신적 스트레스, 환경변화 등으로 장내 균열이 불균형해지면서 공중보건을 위협하는 1 순위가 되고 있다.

수년간 장내 식물군의 변화가 인체 건강과 밀접한 관계가 있음을 많은 보고들이 확인했다.파킨슨 &과 같은 질병의 발생#39;s 병, 우울증, 알츠하이머 's 병과 당뇨병은 장내 식물체의 변화와 직접적인 관계가 있습니다.갈락토올리고당을 조미료업계에서 널리 사용하면 식품의 영양가치와 맛을 얻을수 있을뿐만아니라 갈락토올리고당 개발의 중요한 방향이기도하다.조미료의 응용에도 많은 연구가 필요하다.갈락토올리고당을 식품에 첨가하여 일부 질병을 예방하고 치료하는 것이보다 허용적인 방법이다.

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