功能性低聚糖的發(fā)展及其生理功能

汪清美　楊海軍　趙志軍

摘 要：主要概括了功能性低聚糖在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀以及對(duì)人體的主要益生功能，以期為功能性低聚糖的深入研究和在生產(chǎn)中的應(yīng)用提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：功能性低聚糖；發(fā)展現(xiàn)狀；生理功能；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TS202 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2015.06.017

Abstract： This paper summarized the development status of functional oligosaccharide at home and abroad and its physiological function on the human body， it provided some reference for further research of functional oligosaccharide and its application in production.

Key words： functional oligosaccharide； development status； physiological function； application

低聚糖（Oligosaccharide）又名寡糖，是由2～10個(gè)單糖分子以糖苷鍵連接成直鏈或支鏈的地聚合度糖，其分子量為300～2 000之間，按它是否對(duì)人體有特異功能，可分為普通低聚糖和功能性低聚糖[1]。其中，蔗糖、乳糖、麥芽糖、麥芽三糖和麥芽四糖等屬于普通低聚糖，它們可被機(jī)體消化吸收，但不是腸道有益細(xì)菌雙歧桿菌的增殖因子[2]；低聚異麥芽糖、低聚果糖、低聚半乳糖、大豆低聚糖等屬于功能性低聚糖，它們作為益生元可直接代替蔗糖，作為甜食配料或功能添加劑使用[3]。

在我們?nèi)祟?lèi)吃的各種食物當(dāng)中廣泛存在各種功能性低聚糖，如洋蔥、洋姜、香蕉等食品中含有低聚果糖；酸奶和人乳中含有低聚半乳糖等。功能性低聚糖具有一定甜度、黏度和水溶性等糖類(lèi)的特性，但在人體腸道內(nèi)卻不能被消化吸收（因人體腸道不具備消化它們的酶），而是直接進(jìn)入腸道內(nèi)為有益菌發(fā)酵利用，并轉(zhuǎn)化成短鏈脂肪酸以及乳酸等小分子，然后再通過(guò)人體代謝將其吸收，所以說(shuō)功能性低聚糖不僅是調(diào)節(jié)腸道功能的“雙歧因子”，而且還具有許多其他生理功能。

筆者主要就功能性低聚糖在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r及對(duì)人體的主要益生功能加以綜述，以期為功能性低聚糖的開(kāi)發(fā)及在生產(chǎn)中的應(yīng)用提供一定的參考。

1 國(guó)內(nèi)外功能性低聚糖發(fā)展?fàn)顩r

1.1 國(guó)內(nèi)功能性低聚糖的發(fā)展概況

我國(guó)功能性低聚糖最早是由日本傳入，而深入研究則始于20世紀(jì)80年代，在此以后功能性低聚糖的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)不斷地成熟和發(fā)展。在“九五”期間，低聚糖形成了工業(yè)規(guī)?；蜕唐坊纳a(chǎn)；1996年，低聚異麥芽糖工廠由中科院微生物所和山東寶齡寶公司合作在禹城建成；1997年，第一家蔗糖酶法生產(chǎn)低聚果糖生產(chǎn)企由無(wú)錫江南大學(xué)和云南天元合作于昆明投產(chǎn)[4]。在2002年，國(guó)家衛(wèi)生部、科技部和國(guó)家統(tǒng)計(jì)局對(duì)中國(guó)居民營(yíng)養(yǎng)與健康狀況進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果顯示影響我國(guó)公眾健康最大威脅之一便是由微生態(tài)失衡引起的營(yíng)養(yǎng)不良；2006年，《國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要》把“推進(jìn)公眾營(yíng)養(yǎng)改善行動(dòng)”納入其中，旨在改善公眾營(yíng)養(yǎng)健康的目的；2007年，公眾營(yíng)養(yǎng)改善OLIGO項(xiàng)目于北京正式啟動(dòng)；2013年，《2011—2015年中國(guó)低聚糖市場(chǎng)應(yīng)用前景預(yù)測(cè)與投資戰(zhàn)略分析報(bào)告》中詳細(xì)論述了低聚糖在中國(guó)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)運(yùn)作態(tài)勢(shì)、制約該產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素、產(chǎn)值及生產(chǎn)成本分析等，為功能性低聚糖的發(fā)展打下厚實(shí)的基礎(chǔ)。

從功能性低聚糖傳入中國(guó)到中國(guó)低聚糖市場(chǎng)應(yīng)用前景預(yù)測(cè)與投資戰(zhàn)略分析報(bào)告這三十幾年的發(fā)展，我國(guó)低聚糖市場(chǎng)日漸成熟，與其相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)制訂也緊跟其后，表1為我國(guó)功能性低聚糖標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。從1995年我國(guó)第一個(gè)工業(yè)化生產(chǎn)功能性低聚糖產(chǎn)品的無(wú)錫糖果食品廠到2007年新的低聚異麥芽糖國(guó)標(biāo)的正式頒布實(shí)施，我國(guó)低聚糖標(biāo)準(zhǔn)的制訂也越來(lái)越嚴(yán)格，為其快速發(fā)展和應(yīng)用提供行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 國(guó)外功能性低聚糖的發(fā)展

日本是國(guó)外較早開(kāi)發(fā)低聚糖的國(guó)家，品種也最多，低聚果糖1983年進(jìn)入市場(chǎng)，低聚異麥芽糖1985年進(jìn)入市場(chǎng)，低聚半乳糖1988年進(jìn)入市場(chǎng)，近年又有海藻糖、黑曲霉低聚糖相繼上市[4]。而在一些歐洲國(guó)家低聚糖的開(kāi)發(fā)也有多年的歷史。1986年美國(guó)佐治亞大學(xué)建立復(fù)合糖研究中心（CCRC），該研究中心專(zhuān)門(mén)收集低聚糖結(jié)構(gòu)；其他歐洲國(guó)家研究對(duì)象大部分都是圍繞低聚果糖和低聚半乳糖而進(jìn)行，因?yàn)檫@些低聚糖的生產(chǎn)原料來(lái)源簡(jiǎn)單，可以作為脂肪的替代品，適合在歐洲人的低熱量食品中添加，同時(shí)還可用于飲料、乳品、糖果當(dāng)中。低聚果糖已被歐盟批準(zhǔn)為食物配料，在中國(guó)臺(tái)灣也允許低聚糖作為食品配料使用。加拿大、澳大利亞、新西蘭、以色列等國(guó)家也允許在食品中添加低聚果糖，并允許在標(biāo)簽上注明有雙歧桿菌增殖作用[4]。美國(guó)FDA在2000年正式批準(zhǔn)美國(guó)GTC營(yíng)養(yǎng)品公司申報(bào)的低聚果糖（FOS）作為公認(rèn)安全食品配料，使FOS可以全面進(jìn)入美國(guó)食品、飲料市場(chǎng)[5]，其中加有FOS的酸奶克菲爾被稱(chēng)作“超級(jí)骨骼健康”飲品。

國(guó)外功能性低聚糖的發(fā)展主要圍繞其功能特性的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)來(lái)研究，如日本開(kāi)發(fā)的低聚糖保健食品主要具有降壓、防止骨質(zhì)疏松和調(diào)節(jié)人體腸道等功能；其他歐洲國(guó)家主要利用低聚糖的不消化性開(kāi)發(fā)低熱量食品來(lái)代替脂肪食品等，這都說(shuō)明功能性低聚糖具有多種生理功能，下面就其生理功能做簡(jiǎn)要介紹。

2 生理功能

2.1 作為益生菌增殖因子，調(diào)節(jié)胃腸菌群結(jié)構(gòu)

在人體腸道內(nèi)有多種益生菌，雙歧桿菌就是其中之一，它被食入人體后具有抑制腸道病原菌的繁殖和調(diào)節(jié)腸道內(nèi)微生態(tài)菌群的平衡等功能，同時(shí)還能提高肌體抗病免疫功能，人體益生菌之所以具有這些功能，是因?yàn)楣δ苄缘途厶菫槠涮峁┝俗钪苯?、最有效的養(yǎng)料，且進(jìn)入人體后不受胃酸、膽鹽和其他酶類(lèi)的影響，選擇性地進(jìn)入到雙歧桿菌最適宜生長(zhǎng)的大腸中，促進(jìn)雙歧桿菌快速生長(zhǎng)和大量繁殖。陳荷鳳等人研究證實(shí)[6]，在雙歧桿菌的生長(zhǎng)中添加富含低聚糖的不同植物汁液使其有明顯的增殖效果。中國(guó)衛(wèi)生部食品衛(wèi)生監(jiān)督檢查所實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，正常人服用低聚果糖后，腸道內(nèi)雙歧桿菌有益菌迅速增加達(dá)12倍以上，產(chǎn)氣莢膜梭菌等有害菌減少至原數(shù)量的1/30[7]，低聚果糖之所以具有這樣的功能，是因?yàn)橛行┮嫔l(fā)酵低聚糖會(huì)產(chǎn)生短鏈脂肪酸和一些抗菌素物質(zhì)，可以抑制外源病原菌和內(nèi)源有害菌的生長(zhǎng)[8]。

2.2 促進(jìn)鈣質(zhì)吸收

一些益生菌在發(fā)酵乳制品的同時(shí)，還能產(chǎn)生多種維生素和葉酸，如添加雙歧桿菌的發(fā)酵乳能改善人體乳糖不耐癥，促進(jìn)鈣的吸收和消化。日本學(xué)者用多種低聚糖喂食動(dòng)物，試驗(yàn)結(jié)果表明這些低聚糖均有明顯促進(jìn)其對(duì)鈣吸收的作用，具體機(jī)理目前還在研究當(dāng)中，有學(xué)者認(rèn)為是一些難消化的低聚糖通過(guò)代謝轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)-乳酸，L-乳酸促使鈣化合物溶解性的增加，導(dǎo)致人體對(duì)鈣的吸收能力增強(qiáng)。

2.3 降低膽固醇

隨著人們生活水平的提高，肥胖成為困擾人們生活的一個(gè)難題，而功能性低聚糖在人體內(nèi)很難轉(zhuǎn)化成脂肪，主要是因?yàn)樗荒鼙幌肝?，?dāng)它被一些益生菌分解產(chǎn)生丙酸后，又能抑制膽固醇的生成，同時(shí)產(chǎn)生的醋酸鹽又能抑制葡萄糖轉(zhuǎn)化成脂肪，再加上功能性低聚糖的甜度較低，一般人們服用不會(huì)使人血糖值和胰島素濃度升高。日本的研究報(bào)道，早上空腹口服低聚果糖與對(duì)照組口服葡萄糖相比，在前3 h受試者血糖值及血中胰島素均未上升，當(dāng)高血脂婦女連服4周低聚果糖后，實(shí)測(cè)血清內(nèi)總膽固醇等有顯著改善。Gilliland等[9]的研究結(jié)果也證實(shí)人體存在的12種嗜酸乳桿菌可吸收膽固醇，主要通過(guò)抑制小腸壁對(duì)膽固醇微胞的吸收。

2.4 防止便秘[10]

人體試驗(yàn)表明，每天攝入一定量的低聚糖，一周內(nèi)就會(huì)有明顯的通便效果，但這僅對(duì)輕微便秘者有效，嚴(yán)重的便秘者治療效果不明顯。防止便秘的機(jī)理可能是由于人體攝入的功能性低聚糖能促進(jìn)腸道內(nèi)雙歧桿菌的生長(zhǎng)代謝，使短鏈脂肪酸、乳酸和乙酸等物質(zhì)的分泌量增多，這些物質(zhì)都能刺激腸的蠕動(dòng)并通過(guò)滲透壓增加糞便的水分，從而避免了便秘的發(fā)生。

總之，功能性低聚糖除了具有以上4種生理功能外，還具有增強(qiáng)人體免疫力、抗腫瘤、抗齲齒、降血壓、防止腹瀉和保肝等多種功能，目前只有少數(shù)幾種功能性低聚糖的生理功能的機(jī)理被證實(shí)，如低聚果糖具有增強(qiáng)人體免疫力的機(jī)理是通過(guò)雙歧桿菌的增殖作用產(chǎn)生免疫球蛋白（S-TGA），它在腸壁的黏附力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他免疫球蛋白[11]，其他很多生理功能的機(jī)理目前還不是很清楚，更多的還在研究當(dāng)中。

3 展 望

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，國(guó)際法規(guī)對(duì)食品安全標(biāo)準(zhǔn)要求日益嚴(yán)格，功能食品、有機(jī)食品以及綠色食品等將成為食品工業(yè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)，這將帶動(dòng)功能性低聚糖的快速發(fā)展。但目前我國(guó)功能性低聚糖存在以下幾方面問(wèn)題：一是有關(guān)功能性低聚糖的產(chǎn)品單一，數(shù)量較少，且應(yīng)用面窄，主要應(yīng)用在酸奶飲料、奶粉中，而國(guó)外低聚糖的應(yīng)用范圍非常廣泛，主要應(yīng)用于飲料行業(yè)、釀酒行業(yè)、水產(chǎn)加工、肉食加工等行業(yè)；二是原料產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題，下游產(chǎn)品的功能與原料的質(zhì)量息息相關(guān)；三是生產(chǎn)技術(shù)方面的問(wèn)題，需要改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)降低生產(chǎn)成本，低成本高質(zhì)量的新產(chǎn)品才具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

功能性低聚糖因獨(dú)特的生理功能，在營(yíng)養(yǎng)保健、疾病防治、畜牧養(yǎng)殖等方面得到廣泛的應(yīng)用，目前主要利用現(xiàn)代生物技術(shù)手段應(yīng)用于食品、飼料、醫(yī)藥等重要的行業(yè)領(lǐng)域。但不同的低聚糖因其特殊的性質(zhì)而應(yīng)用于特殊的領(lǐng)域，如低聚果糖和低聚半乳糖已被審批為營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑，應(yīng)用在嬰幼兒食品中[12]；低聚木糖因其具有廣泛的pH值而應(yīng)用于偏酸性的產(chǎn)品中；還有一些低聚糖作為益生菌凍干保護(hù)劑，既能維持益生菌較高的成活率又能在被食入人體后促進(jìn)益生菌生長(zhǎng)的作用，起到防病、抗病和提高動(dòng)物機(jī)體免疫功能的作用[13]。功能性低聚糖下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將是市場(chǎng)發(fā)展的帶動(dòng)力。

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