功能性低聚糖的发展及其生理功能

2015-06-16汪清美杨海军赵志军

天津农业科学 2015年6期

汪清美　杨海军　赵志军

摘要：主要概括了功能性低聚糖在国内外的发展现状以及对人体的主要益生功能，以期为功能性低聚糖的深入研究和在生产中的应用提供一定的参考。

关键词：功能性低聚糖；发展现状；生理功能；应用

中图分类号：TS202 文献标识码：A DOI编码：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个单糖分子以糖苷键连接成直链或支链的地聚合度糖，其分子量为300～2 000之间，按它是否对人体有特异功能，可分为普通低聚糖和功能性低聚糖[1]。其中，蔗糖、乳糖、麦芽糖、麦芽三糖和麦芽四糖等属于普通低聚糖，它们可被机体消化吸收，但不是肠道有益细菌双歧杆菌的增殖因子[2]；低聚异麦芽糖、低聚果糖、低聚半乳糖、大豆低聚糖等属于功能性低聚糖，它们作为益生元可直接代替蔗糖，作为甜食配料或功能添加剂使用[3]。

在我们人类吃的各种食物当中广泛存在各种功能性低聚糖，如洋葱、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、黏度和水溶性等糖类的特性，但在人体肠道内却不能被消化吸收（因人体肠道不具备消化它们的酶），而是直接进入肠道内为有益菌发酵利用，并转化成短链脂肪酸以及乳酸等小分子，然后再通过人体代谢将其吸收，所以说功能性低聚糖不仅是调节肠道功能的“双歧因子”，而且还具有许多其他生理功能。

笔者主要就功能性低聚糖在国内外的发展状况及对人体的主要益生功能加以综述，以期为功能性低聚糖的开发及在生产中的应用提供一定的参考。

1 国内外功能性低聚糖发展状况

1.1 国内功能性低聚糖的发展概况

我国功能性低聚糖最早是由日本传入，而深入研究则始于20世纪80年代，在此以后功能性低聚糖的开发和生产不断地成熟和发展。在“九五”期间，低聚糖形成了工业规模化和商品化的生产；1996年，低聚异麦芽糖工厂由中科院微生物所和山东宝龄宝公司合作在禹城建成；1997年，第一家蔗糖酶法生产低聚果糖生产企由无锡江南大学和云南天元合作于昆明投产[4]。在2002年，国家卫生部、科技部和国家统计局对中国居民营养与健康状况进行调查，结果显示影响我国公众健康最大威胁之一便是由微生态失衡引起的营养不良；2006年，《国民经济与社会发展第十一个五年规划纲要》把“推进公众营养改善行动”纳入其中，旨在改善公众营养健康的目的；2007年，公众营养改善OLIGO项目于北京正式启动；2013年，《2011—2015年中国低聚糖市场应用前景预测与投资战略分析报告》中详细论述了低聚糖在中国产业市场运作态势、制约该产业发展的因素、产值及生产成本分析等，为功能性低聚糖的发展打下厚实的基础。

从功能性低聚糖传入中国到中国低聚糖市场应用前景预测与投资战略分析报告这三十几年的发展，我国低聚糖市场日渐成熟，与其相对应的标准制订也紧跟其后，表1为我国功能性低聚糖标准的发展。从1995年我国第一个工业化生产功能性低聚糖产品的无锡糖果食品厂到2007年新的低聚异麦芽糖国标的正式颁布实施，我国低聚糖标准的制订也越来越严格，为其快速发展和应用提供行业标准。

1.2 国外功能性低聚糖的发展

日本是国外较早开发低聚糖的国家，品种也最多，低聚果糖1983年进入市场，低聚异麦芽糖1985年进入市场，低聚半乳糖1988年进入市场，近年又有海藻糖、黑曲霉低聚糖相继上市[4]。而在一些欧洲国家低聚糖的开发也有多年的历史。1986年美国佐治亚大学建立复合糖研究中心（CCRC），该研究中心专门收集低聚糖结构；其他欧洲国家研究对象大部分都是围绕低聚果糖和低聚半乳糖而进行，因为这些低聚糖的生产原料来源简单，可以作为脂肪的替代品，适合在欧洲人的低热量食品中添加，同时还可用于饮料、乳品、糖果当中。低聚果糖已被欧盟批准为食物配料，在中国台湾也允许低聚糖作为食品配料使用。加拿大、澳大利亚、新西兰、以色列等国家也允许在食品中添加低聚果糖，并允许在标签上注明有双歧杆菌增殖作用[4]。美国FDA在2000年正式批准美国GTC营养品公司申报的低聚果糖（FOS）作为公认安全食品配料，使FOS可以全面进入美国食品、饮料市场[5]，其中加有FOS的酸奶克菲尔被称作“超级骨骼健康”饮品。

国外功能性低聚糖的发展主要围绕其功能特性的应用和开发来研究，如日本开发的低聚糖保健食品主要具有降压、防止骨质疏松和调节人体肠道等功能；其他欧洲国家主要利用低聚糖的不消化性开发低热量食品来代替脂肪食品等，这都说明功能性低聚糖具有多种生理功能，下面就其生理功能做简要介绍。

2 生理功能

2.1 作为益生菌增殖因子，调节胃肠菌群结构

在人体肠道内有多种益生菌，双歧杆菌就是其中之一，它被食入人体后具有抑制肠道病原菌的繁殖和调节肠道内微生态菌群的平衡等功能，同时还能提高肌体抗病免疫功能，人体益生菌之所以具有这些功能，是因为功能性低聚糖为其提供了最直接、最有效的养料，且进入人体后不受胃酸、胆盐和其他酶类的影响，选择性地进入到双歧杆菌最适宜生长的大肠中，促进双歧杆菌快速生长和大量繁殖。陈荷凤等人研究证实[6]，在双歧杆菌的生长中添加富含低聚糖的不同植物汁液使其有明显的增殖效果。中国卫生部食品卫生监督检查所实验结果证实，正常人服用低聚果糖后，肠道内双歧杆菌有益菌迅速增加达12倍以上，产气荚膜梭菌等有害菌减少至原数量的1/30[7]，低聚果糖之所以具有这样的功能，是因为有些益生菌发酵低聚糖会产生短链脂肪酸和一些抗菌素物质，可以抑制外源病原菌和内源有害菌的生长[8]。

2.2 促进钙质吸收

一些益生菌在发酵乳制品的同时，还能产生多种维生素和叶酸，如添加双歧杆菌的发酵乳能改善人体乳糖不耐症，促进钙的吸收和消化。日本学者用多种低聚糖喂食动物，试验结果表明这些低聚糖均有明显促进其对钙吸收的作用，具体机理目前还在研究当中，有学者认为是一些难消化的低聚糖通过代谢转化为L-乳酸，L-乳酸促使钙化合物溶解性的增加，导致人体对钙的吸收能力增强。

2.3 降低胆固醇

随着人们生活水平的提高，肥胖成为困扰人们生活的一个难题，而功能性低聚糖在人体内很难转化成脂肪，主要是因为它不能被消化酶吸收，当它被一些益生菌分解产生丙酸后，又能抑制胆固醇的生成，同时产生的醋酸盐又能抑制葡萄糖转化成脂肪，再加上功能性低聚糖的甜度较低，一般人们服用不会使人血糖值和胰岛素浓度升高。日本的研究报道，早上空腹口服低聚果糖与对照组口服葡萄糖相比，在前3 h受试者血糖值及血中胰岛素均未上升，当高血脂妇女连服4周低聚果糖后，实测血清内总胆固醇等有显著改善。Gilliland等[9]的研究结果也证实人体存在的12种嗜酸乳杆菌可吸收胆固醇，主要通过抑制小肠壁对胆固醇微胞的吸收。

2.4 防止便秘[10]

人体试验表明，每天摄入一定量的低聚糖，一周内就会有明显的通便效果，但这仅对轻微便秘者有效，严重的便秘者治疗效果不明显。防止便秘的机理可能是由于人体摄入的功能性低聚糖能促进肠道内双歧杆菌的生长代谢，使短链脂肪酸、乳酸和乙酸等物质的分泌量增多，这些物质都能刺激肠的蠕动并通过渗透压增加粪便的水分，从而避免了便秘的发生。

总之，功能性低聚糖除了具有以上4种生理功能外，还具有增强人体免疫力、抗肿瘤、抗龋齿、降血压、防止腹泻和保肝等多种功能，目前只有少数几种功能性低聚糖的生理功能的机理被证实，如低聚果糖具有增强人体免疫力的机理是通过双歧杆菌的增殖作用产生免疫球蛋白（S-TGA），它在肠壁的黏附力远远大于其他免疫球蛋白[11]，其他很多生理功能的机理目前还不是很清楚，更多的还在研究当中。

3 展望

随着经济的发展和人们生活水平的提高，国际法规对食品安全标准要求日益严格，功能食品、有机食品以及绿色食品等将成为食品工业新的增长点，这将带动功能性低聚糖的快速发展。但目前我国功能性低聚糖存在以下几方面问题：一是有关功能性低聚糖的产品单一，数量较少，且应用面窄，主要应用在酸奶饮料、奶粉中，而国外低聚糖的应用范围非常广泛，主要应用于饮料行业、酿酒行业、水产加工、肉食加工等行业；二是原料产品的质量问题，下游产品的功能与原料的质量息息相关；三是生产技术方面的问题，需要改进生产技术降低生产成本，低成本高质量的新产品才具有较强的竞争力。

功能性低聚糖因独特的生理功能，在营养保健、疾病防治、畜牧养殖等方面得到广泛的应用，目前主要利用现代生物技术手段应用于食品、饲料、医药等重要的行业领域。但不同的低聚糖因其特殊的性质而应用于特殊的领域，如低聚果糖和低聚半乳糖已被审批为营养强化剂，应用在婴幼儿食品中[12]；低聚木糖因其具有广泛的pH值而应用于偏酸性的产品中；还有一些低聚糖作为益生菌冻干保护剂，既能维持益生菌较高的成活率又能在被食入人体后促进益生菌生长的作用，起到防病、抗病和提高动物机体免疫功能的作用[13]。功能性低聚糖下游产业的发展将是市场发展的带动力。

参考文献：

[1] 张桂生，郑素琴，李艳.功能性低聚糖的生理功效及开发[J].中国食物与营养，2004（4）：20-22.

[2] 吴昊，杨思行，张艳杰.功能性低聚糖的开发现状及在食品中的应用[J].中国乳品工业，2001，29（3）：41-45.

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[4] 尤新.低聚糖的功能和发展前景[J].食品与药品，2007（9）：1-4.

[5] 尤新.功能性低聚糖发展动向及前景[J].中国食品添加剂，2008（3）：45-49.

[6] 陈荷凤，张坚，范佳，等.低聚糖对双歧杆菌增殖效果的研究[J].食品研究与开发，2004，25（1）：51-54.

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[10] 朱俊玲，卢智.功能性低聚糖的研究进展及其应用[J].食品研究与开发，2003，24（3）72-75.

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