水溶性膳食纤维水苏糖的研究概况及应用现状

张金泽

膳食纤维是一类崭新的食品配料和活性成分，GB/T 5009.88-2008标准中将膳食纤维定义为：植物的可食部分，不能被人体小肠消化吸收，对人体有健康意义，聚合度≥3的碳水化合物和木质素，包括纤维素、半纤维素、果胶、菊粉等。科学研究业已证实，膳食纤维的缺乏与不足会引起高血脂、高血糖、肠癌、便秘等各种“文明病”。然而，由于膳食纤维化学成分的高度不专一性，并不是所有的膳食纤维都具备这些功效。对于不同品种的膳食纤维，由于其内部化学组成、结构及物化特性的不同，在对机体健康的作用及影响方面也有差异。以水苏糖等功能性低聚糖为代表的小分子水溶性膳食纤维类产品，因其功能明确、有效使用量低、易于定性定量等优点，受到越来越多食品及保健品厂家的青睐。

水苏糖的功能特点

水苏糖是唇形科水苏属植物中天然存在的能显著促进人体肠道有益菌群增殖的功能性低聚糖，被誉为“天然超强双歧因子”。水苏糖甜味纯正（甜度为蔗糖的22%），性质稳定，结构明确，分子式C24H42O21，分子量666.59，简单的结构表示为果糖-葡萄糖-半乳糖-半乳糖。一般每天食用0.5～3g就有促进肠道内双歧杆菌和乳杆菌增殖的功效。水苏糖以我国特有的传统蔬菜草石蚕为原料提取分离得到，对比目前国内以淀粉、蔗糖为原料，通过酶工程转化而得到低聚异麦芽糖、低聚果糖等产品（有效使用量8～15g/d），水苏糖具有纯天然、使用量低、无副作用的突出优势，是一种具有天然属性的水溶性膳食纤维。

水苏糖的研究现状

国内生产水苏糖的方法以物理提取工艺为主，采用的原料为毛叶地笋、泽兰、草石蚕等，经过浸提、澄清、活性炭脱色、离子交换脱盐后喷雾干燥得到水苏糖产品。因提纯过程中使用不同原料及提取过程中水苏糖发生分解，最终产品中水苏糖含量一般为20%～70%，限制了其应用领域。早在20世纪60年代国外就有关于水苏糖酶法生物合成的研究，主要是应用从植物中提取的半乳糖基转移酶来合成棉籽糖族功能性低聚糖，包括棉籽糖、水苏糖和毛蕊五糖，但因为资源限制和成本问题一直未形成生产规模。

中国食品发酵工业研究院承担的国家高技术研究发展计划（863计划）“高纯水苏糖生物提取与工业色谱分离技术研究”项目，是从我国传统特色蔬菜草石蚕中提取分离得到的水苏糖，更符合人们对食品绿色、天然、安全的要求。对于纯天然提取物普遍存在的提取率低、提取过程中功能性成分发生变化、功能性成分纯度低等问题，该项目凭借微生物对不同糖类利用的特殊性，通过筛选特殊的微生物发酵菌株，驯化菌种对单糖、双糖的优先利用，控制发酵工艺条件，对纯天然植物提取原液接种特定的菌种，通过微生物发酵、去除提取液中的单糖、双糖等，保留功能性低聚糖的成分，相对富集提高水苏糖在总糖中的比例，结合水苏糖工业色谱分离技术，研究选择适合的分离固定相、分离液的特性，优化分离条件，达到提纯分离的目的，最终产品水苏糖含量可达90%以上，属于国际先进水平，实现了高纯水苏糖的规模化生产。项目成果“水苏糖P80型”产品于2013年9月5日通过科技部立项被列入“2013年度国家重点新产品计划”，带动了水苏糖的产业化升级和推广应用。

高纯度水苏糖的研究开发，由于其使用量小，不会改变食品的外观、色泽、口味等，可把水苏糖扩大应用到食品配料的各个领域，包括特殊膳食如糖尿病病人食品，防龋齿食品等，有望进入医药领域；同时还可提高低聚糖产品的国际市场竞争力，打破日本等国外商家垄断低聚糖国际市场的局面。

水苏糖的国内外应用现状

水苏糖可以促进双歧杆菌、乳杆菌增殖，快速调节肠道菌群平衡，因此可以作为辅料添加入日常膳食中改善胃肠道健康。通过调节肠道菌群平衡，水苏糖可以起到促进钙吸收、减少肝内毒素、排除体内铅等重金属的作用，因此也被用于制备具有特殊功能的保健品，包括补钙产品、护肝产品及排铅产品等。水苏糖具有Gal-α-1，6-Gal结构，国外有研究证实其α-Gal结构在配合基接收器交感反应的分子机制基础上参与免疫、病原体和细胞之间的吸附等生物过程，使水苏糖具有预防病原体感染、中和毒素和调节免疫系统的功能，因而可以应用到医药领域。

随着水苏糖生产技术的成熟及应用的推广，其功能逐步得到市场的认可，在保健品和食品领域得到广泛的应用。目前我国有关水苏糖的专利共计153项，其中涉及水苏糖生产技术的有29项，涉及水苏糖检测技术的2项，其余122项专利均为水苏糖的应用专利。应用的产品包括乳饮料、酒类、茶饮料、保健品、护肤品等，产品功能涉及调节胃肠道、保肝护肝、改善骨健康、治疗尿毒症、增强免疫功能、治疗糖尿病、抑制有害菌、保湿护肤等。

水苏糖的市场化现状

随着消费者对水苏糖认知度的逐渐提高，国内生产水苏糖的企业也越来越多。如何在水苏糖渐热之时把握好水苏糖的安全生产及正确宣传，让水苏糖产业健康、稳健、持续的发展，成为人们关注的热点。

中国食品发酵工业研究院自1996年承担轻工总会重点科研项目“功能性低聚糖——水苏糖的研究与开发”开始至今，一直致力于水苏糖生产开发技术的研究及市场规范化的推动。2007年，研究院在河北省合作成立了承德京天食品科技有限公司，建立年产300吨的生产线；2010年10月，由研究院联合承德京天食品科技有限公司向卫生部申报的水苏糖新资源食品行政许可获得批准，水苏糖可以作为普通食品配料使用；2012年7月1日，由研究院和承德京天食品科技有限公司为起草单位的水苏糖行业标准开始正式实施；2012年11月，承德京天食品科技有限公司获得水苏糖食品生产许可证，并成为国内首家获准按其他食品-2802（水苏糖）进行生产管理的水苏糖制造商。

这一系列市场规范化举措保证了水苏糖产品使用的安全性，推动了水苏糖产业的健康发展。

膳食纤维产品的发展前景

膳食纤维的生理功效是明确而肯定的，随着人们对膳食纤维功能性关注度的不断提升，市场上出现了越来越多的添加膳食纤维的相关食品和饮料。目前膳食纤维类产品已被确定的功能包括低热量、防治肥胖、降血糖、降血脂、调节肠道菌群、润肠通便等，具备这些功能且应用较为广泛的产品包括高聚合度的聚葡萄糖、日本松谷fibersol～2、法国罗盖特FB～06等水溶性膳食纤维；中等聚合度的菊粉、多聚果糖，及水苏糖、低聚果糖、低聚异麦芽糖等聚合度较低的功能性低聚糖类。高聚合度的水溶性膳食纤维有效使用量一般为25g/d，菊粉、低聚异麦芽糖、低聚果糖的有效使用量为8～15g/d，水苏糖、低聚木糖的有效使用量为0.5～3g/d。考虑到生产成本及产品形式等因素，市场上多数膳食纤维概念产品均不能达到有效添加量，甚至远远低于其推荐量，使得最终产品不能达到应具有的效果。因此，开发出高效、价优的膳食纤维产品将成为今后努力的方向，以水苏糖为代表的天然、安全、高效的小分子水溶性膳食纤维产品将具有广阔的发展前景。endprint