Fructooligosaccharide (FOS)

Fructooligosaccharide (FOS)
Fructooligosaccharide (FOS)
1
Nội dung chính
2
Tổng quan về FOS
β-fructofuranosidase
Các phương pháp sản xuất FOS
Tình hình sản xuất FOS ở Việt Nam
Khái niệm FOS
FOS được biết đến là:
•
Chất xơ hòa tan (soluble fiber)
•
Chất tạo ngọt năng lượng thấp
•
Prebiotic
•
Đặc tính sinh học: kích thích tiêu hóa, giảm
cholesterol, phospholipid, triglyceride, chống béo phì,
an toàn cho người bệnh tiểu đường, ngừa sâu răng,
tăng khả năng hấp thu các ion Ca
2+
, Mg
2+
3
Tổng quan về FOS
Cấu tạo hóa học
•
Là những oligosaccharide: 1 phân tử sucrose liên kết
với 1, 2, hay 3 gốc fructosyl bằng liên kết β-2,1-

glucoside.
4
GF
n
GF
n
n=2: GF
2
1-Kestose
n=2: GF
2
1-Kestose
n=3: GF
3
Nystose
n=3: GF
3
Nystose
n=4: GF
4
Fructofuranosylnystose
n=4: GF
4
Fructofuranosylnystose
G: Glucosyl
F: Fructosyl
n = 2 ÷ 4
Công thức cấu tạo FOS
5
Nguồn gốc FOS

•
Trong tự nhiên:
6
Hàm lượng FOS trong rau quả (mg/g chất khô)
Loại cây quả
1-Kestose
(GF
2
)
Nystose
(GF
3
)
Fructofuranosylnystose
(GF
4
)
Tổng FOS
(GF
n
)
Chuối 5.9 0.1 0.0 6.0
Quýt 1.7 0.0 1.11 2.8
Đào 3.5 0.0 0.0 3.5
Lê 0.8 0.0 0.0 0.8
Mận 1.8 0.2 0.0 2.0
Dưa hấu 2.8 0.0 0.1 3.0
Măng 0.3 0.0 0.0 0.3
Rau dền đỏ 0.1 0.0 0.0 0.1
Rau cần tây 0.2 0.0 0.4 0.6

Hành ta 0.4 0.3 0.4 1.1
Dứa Nhật Bản 0.5 0.0 0.0 0.5
Cà chua 0.2 0.0 0.4 0.6
Tỏi 8.7 1.2 0.4 10.3
Cây atiso 93.9 94.3 98.1 286.2
Hành tây 15.5 6.7 4.2 26.4
7
•
FOS tự nhiên: nồng độ thấp, enzyme chuyển hóa gốc fructose
bị giới hạn bởi điều kiện thời tiết.
•
FOS công nghiệp: thủy phân polysaccharide hoặc tổng hợp từ
nguồn nguyên liệu sucrose và enzyme chuyển hóa tạo FOS từ
vi sinh vật, chủ yếu là nấm mốc.
8
Aureobasidium
Aureobasidium
Aspergillus
Aspergillus
Penicillium
Penicillium
Tính chất của FOS
•
Đường kết tinh màu trắng, mùi trái cây, vị ngọt, hút ẩm
mạnh, hòa tan trong nước.
•
Độ ngọt tổng ≈ 30% độ ngọt sucrose.
•
Vị ngọt ≈ sucrose.
•

Độ nhớt và độ bền nhiệt > sucrose.
•
Bền trong dải pH 4.0 – 7.0, nhiệt độ đến 140
0
C.
•
Độ hòa tan, đông đặc, nhiệt độ sôi, thông số trong quá
trình kết tinh ≈ sucrose.
9
Đặc tính sinh học
•
Ổn định đường huyết.
•
Giảm cholesterol và triglyceride, điều chỉnh lượng enzyme tổng
hợp acid béo trong gan.
•
Tăng cường số vi khuẩn có lợi cho đường ruột
(Bifidobacterium), ức chế sự phát triển của vi khuẩn có hại.
•
Thúc đẩy hấp thụ Ca, Mg ⇒ phòng ngừa loãng xương.
•
Ngừa sâu răng.
10
Ứng dụng
•
Phụ gia thực phẩm, bổ sung vào bánh, kẹo, gum, sữa hoặc
trộn lẫn với các chất ngọt khác.
•
Bổ sung vào thức ăn gia súc.
•

Bổ sung vào thực phẩm chức năng.
•
FOS hàm lượng thấp dùng làm chất kích thích môi trường
lên men cho Bifidobacterium, hàm lượng trung bình dùng
bổ sung vào thực phẩm, loại tinh khiết dùng trong kĩ thuật
phân tích.
11
•
Tên gọi các enzyme có hoạt tính xúc tác quá trình chuyển dịch
gốc fructosyl  còn gọi là fructosyltransferase (FTS).
•
Gồm cả hoạt tính thủy phân (U
H
) và hoạt tính chuyển hóa (U
T
).
•
GF + fructosyltransferase  F–fructosyltransferase + G
F–fructosyltransferase + GF  GF
2
+ fructosyltransferase
12
β-D-fructofuranosidase
Thu nhận và tinh sạch enzyme từ A.niger
13
Phương
pháp
tinh sạch
Protein
tổng

(mg)
Hoạt tính
tổng (U)
Hoạt tính
riêng
(U/mg)
Độ tinh
sạch
Hiệu suất
(%)
Enzyme thô 93.00 96.50 1.04 1 100.0
Kết tủa 43.60 86.40 1.98 1.9 89.5
Sắc kí trao
đổi ion
1.76 73.04 41.50 40 75.7
Lọc gel 0.78 40.30 51.67 49.8 41.8
Kết quả tinh sạch
Sắc ký trao đổi ion
14
Sắc ký lọc gel
15
Ảnh hưởng của pH và nhiệt độ
16
pH tối ưu: 5.5
pH ổn định: 4.0 – 8.0
T
0
tối ưu: 50
0
C

Ảnh hưởng của ion kim loại
17
Hợp chất (1mM) Hoạt tính còn lại (%)
Không bổ sung 100
HgCl
2
2
ZnSO
4
0
CuSO
4
83
AgNO
3
0
FeSO
4
92
CoCl
2
78
MnSO
4
91
BaCl
2
108
MgSO
4

115
CaCl
2
112
Natri-EDTA (10mM) 117
NaN
3
98
NiSO
4
15
Urea (10mM) 103