گالاكتواليگوساكاريدهاي ميكروبي: توليد، اثرات زيستي و كاربردها

Microbial Galacto-oligosaccharides: Production, Biological Effects and Applications

گالاكتواليگوساكاريدها تركيبات غذايي بر پايه كربوهيدرات هستند كه مي‌توانند در فعاليت‌هاي فيزيولوژيكي مرتبط با سلامتي از جمله توليد اسيدهاي چرب با زنجيره كوتاه، انتقال انرژي در كولونوسيت‌ها و رشد و تمايز سلولي سلول‌هاي اپيتليال روده موثر باشند. گالاكتواليگوساكاريدها در حيوانات و انسان‌ها به‌عنوان تركيبات پري‌بيوتيك شناسايي شده‌اند و با موفقيت در طيف گسترده‌اي از محصولات غذايي مانند محصولات نانوايي، شيرخشك نوزاد، فرآورده‌هاي لبني و نوشيدني‌ها استفاده شده‌اند. گالاكتواليگوساكاريدها را مي‌توان از دو منبع دانه سويا و لاكتوز حاصل از شير گاو به‌صورت شيميايي و يا آنزيمي سنتز و توليد كرد. انتخاب فناوري مناسب براي فرآيند هيدروليز لاكتوز يا توليد گالاكتواليگوساكاريدها به ماهيت سوبسترا و ويژگي‌هاي آنزيم بستگي دارد. تنظيمات راكتور عامل مهم ديگري است كه مي‌تواند بر بازده و تركيب مخلوط‌هاي گالاكتواليگوساكاريدي اثر داشته باشد. در اين مقاله به‌طور خلاصه جنبه‌هاي مختلف مربوط به توليد گالاكتواليگوساكاريدها از جمله انواع آنها و عملكرد تركيبات فراسودمند آن، نقش آنها به‌عنوان پري‌بيوتيك و توليد صنعتي آن از طريق روش‌هاي ميكروبي و همچنين راهكار‌هاي بهبود فرآيند توليد بررسي مي‌شوند. مشخصات فيزيكي، شيميايي، اثرات فيزيولوژيكي و كاربردهاي گالاكتواليگوساكاريدها نيز به‌طور خلاصه بيان شده است.

Galacto-oligosaccharides (GOS) are carbohydrate-based nutrients that can have health-related physiological activities, including production of short-chain fatty acids (SCFAs), energy transfer in colonocytes, and cell growth and differentiation of intestinal epithelial cells. GOSs have been identified as prebiotic compounds in animals and humans and have been used successfully in a wide range of food products such as bakery products, infant formula, dairy products and beverages. GOSs can be synthesized and produced enzymatically from soybean seed and lactose from cowchr('39')s milk. The choice of the appropriate technology for the process of lactose hydrolysis or GOS production depends on the nature of the substrate and the properties of the enzyme. Reactor settings are another important factor that can affect the efficiency and composition of GOS mixtures. In terms of process parameters, the amount of GOS produced by galactosidase can be improved in different ways: (a) increasing the concentration of reactants, (b) reducing the water activity of the reaction, (c) changing the reaction equilibrium towards the final product by removing product in the environment and (d) change the synthesis conditions. In this paper, various aspects related to the production of GOS, including their types and the function of its beneficial compounds, their role as prebiotics and its industrial production through microbial methods, as well as strategies to improve the production process is discussed. The physical, chemical, physiological effects and applications of GOS are also summarized.