功能性低聚糖在保健食品中的应用

低聚木糖和大豆低聚糖在保健食品中的应用

摘要：功能性低聚糖具有糖类某些共同特性，而人体胃肠道内没有水解功能性低聚糖酶系统，也不被人体胃酸降解，不在小肠吸收，可直接进入大肠内优先为双歧杆菌所利用，是一类性能优良的双歧杆菌(Longus Bifidobacteria)增殖因子。以低聚木糖、大豆低聚糖为例，重点阐述了其化学结构、特点．综述了功能性低聚糖的生理功效和开发应用前景。

关键词：功能性低聚糖，低聚木糖，大豆低聚糖，生理功效

前言：目前，功能性低聚糖已经成为一种重要的功能型食品基料，在世界范围内得到了广泛的应用，在国外，功能性低聚糖已被广泛制成各种营养疗效滋补剂和高级糖果饮料。更被大量的作为医药制剂和含流汁病人的能源。日本已有l0多家公司生产含功能性低聚糖的保健食品。美、英、法等国也都大量生产低聚糖饮料、食品。目前，我国也陆续有了低聚果糖、大豆低聚糖等批量生产[4]。在中国具有巨大的市场潜力。

1.功能性低聚糖的基本概念及市场发展

低聚糖又称为寡糖(Oligosaccharides),是由2～10个单糖通过糖苷键连接形成直链或支链的低度聚合糖,广泛存在于各种天然食品中,如水果、牛奶、蜂蜜、蔬菜等。并不是所有的低聚糖都成为功能性低聚糖, 只有在人体肠胃道内不被消化吸收而直接进入大肠内为双歧杆菌所利用的低聚糖才称为功能性低聚糖。低聚糖可分类为普通低聚糖和功能性低聚糖（Functional Oligosaccharides)两大类。普通低聚糖包括蔗糖、麦芽糖、乳酸糖、海藻糖和麦芽三糖等,它们可被机体消化吸收;功能性低聚糖包括低聚异麦芽糖、大豆低聚糖、果糖低聚糖、低聚半乳糖、壳聚糖、壳低聚糖、低聚木糖等,因在人体肠道内不具备分解消化的酶系统,不能被人体胃酸和胃酶所降解,不能消化吸收,而是在人体发挥独特的生理功能，他们是肠道有益菌的增殖因子。

功能性低聚糖首先由日本传入我国，近年来在国家大力扶持和推广下，其被列入了国家轻工行业标准QB/T2492-2000。其中的许多产品被国家公众营养与发展中心推荐为“营养健康倡导产品”。目前，中国功能性低聚糖的产能约12万吨，实际产能只有7万吨左右，国内市场需求量在6万吨左右，世界需求量却高达135万吨。

2.低聚木糖

2.1 低聚木糖的结构与加工特性

低聚木糖(xylo-oligosaccharides)又称木寡糖，是由2~7个木糖残基以β-1，4糖苷键结合而构成的低聚糖，其组成又以木二糖和木三糖为主[1]。

低聚木糖外观为乳白色或淡黄色粉末，具有良好的耐热性和耐酸性，质量分数为5%的低聚木糖水溶液在 pH值为2.5~8.0，温度100℃下，加热1h时无变化；质量分数为 1%的低聚木糖水溶液在 pH值为 2.5~8.0，分别在温度 20℃、37℃、50℃下贮存3个月，没有发生明显变化

[1，2].

低聚木糖区别于其他低聚糖具有四大特性：①高选择性增殖双歧杆菌，②很难为人体消化酶系统所分解，③酸、热稳定性好，④有效摄入量少等，适合于与所有食品、保健品、医药等产品配伍。日本SUNTORY公司早于1989年研制成功并推向市场；我国于2000年研制成功，并于2002年，被卫生部批准为新资源食品；2003年，日本又将其批准为保健品食品之一。2007年

低聚木糖被国家公众营养与发展中心批准推荐为“营养健康倡导产品”。[3]

2.2低聚木糖的保健功能

低聚木糖作为一种新兴的功能性食品配料，因具有优良的加工特性和多种生理调节功能，被广泛应用于各种功能性食品中，其生理调节功能主要有以下几方面。

2.2.1调节肠道菌群，促进双岐杆菌增殖

目前在食品工业中经常应用的几种功能性低聚糖中，低聚木糖是促进双歧杆菌增殖效率最高的一种。低聚木糖的有效用量仅为0.7g/d；相对与其他产品来说，在有效剂量范围内，其功效是其他低聚糖产品的10-20倍。随着其宣传力度的增加，以及其应用范围为，低聚木糖的市场前景十分广阔。而其它的功能性低聚糖的有效日摄入量是低聚木糖的数倍，因此低聚木糖也被称为“超强双歧因子”[2]。低聚木糖能够选择性的促进肠道双歧杆菌等有益菌的增殖，使其成为肠道优势菌群，调节肠道微生态平衡，促进肠道

健康。双歧杆菌是人体肠道内的正常栖居的菌群，它能够选择性的代谢低聚木糖产生大量短链脂肪酸，相反，肠道中的葡萄球菌、大肠杆菌和许多梭状芽孢杆菌都不能利用低聚木糖。双歧杆菌代谢低聚木糖产生的短链脂肪酸主要是乳酸和醋酸，能够降低肠道的pH值，抑制了其它有害菌的繁殖，使人体内的吲哚、酚、氨和尸胺等有害代谢物质明显减少，从而降低了人体患结肠癌等疾病的机率.[6]

2.2.2降低血压、血清胆固醇及血糖

低聚木糖属于水溶性膳食纤维，具有膳食纤维的部分生理功能，低聚木糖对预防高脂血症有很好的效果。低聚木糖还可提高女性血清中高密度脂蛋白胆固醇的比率[5]。

2.2.3低热量

低聚木糖很难被人体消化酶系统所分解，唾液、胃液、胰液和小肠液等都几乎不能分解低聚木糖，其能量值几乎为零，因此，低聚木糖可用作减肥食品和调节血糖食品的原料。

2.2.4抗龋齿

低聚糖不会引起牙齿龋变，龋齿是由于口腔微生物特别是突变链球菌侵蚀而引起的，低聚木糖不能被口腔内细菌所利用，也不能被口腔酶分解。因此不会引起牙齿龋变，有利于保持口腔卫生。低聚木糖与蔗糖并用时能阻止蔗糖被龋齿病原菌利用而生成牙垢，可抑制葡萄糖在牙齿上附着，防止牙齿表面珐琅质脱灰。

2.2.5生成营养物质

人体摄入低聚木糖，促进双歧杆菌等肠道有益菌的增殖，肠道有益菌群在代谢过程中，会产生维生素B1、维生素B2、维生素B6、维生素B12、烟酸和叶酸等营养物质，这些营养素能够被人体吸收利用，实现补充人体多种营养素的保健功能。

2.3低聚木糖在保健品中的应用及前景

低聚木糖以其原料来源丰富、功能优异且附加值高等优势，已成为前景看好的保健食品配料。同时，作为新一代生物制品，低聚木糖具有优良的加工性能，现已在醋饮品、口香糖、口服液、胶囊以及各类调节肠道菌群的中、高值产品中应用。

例如：与中草药辅配的保护胃粘膜类的无限极牌常欣卫口服液、卫奥开牌海参壳聚糖胶囊；调节肠道菌群的尝如意牌低聚木糖胶囊、昂立1号R优菌多颗粒（女士型）、复临畅欣牌低聚木糖

片等；辅助降血脂类的华雨牌清清口服液、龙力牌唐亿康胶囊等。[3]

3.大豆低聚糖

大豆低聚糖是大豆籽粒中可溶性糖类的总称,是一种功能性甜味剂,能替代蔗糖应用在功能性食品或低能量食品中。在成熟大豆中含量最高约占全大豆总量的10%,主要由水苏糖、棉籽糖和蔗糖组成。[14]此外,大豆低聚糖中还含有葡萄糖、果糖、半乳糖肌醇甲醚、右旋肌醇甲醚等,不能被胃酸及酶降解,它是一种功能性低聚糖。

3.1大豆低聚糖的理化性质

大豆低聚糖粉末为白色，糖浆外观为无色透明液体，甜味纯正，甜度约为蔗糖的70％~75％，热量值仅为蔗糖的50％，且很少转化为脂肪，可代替部分蔗糖作为低热量甜味剂。而精制的大豆低聚糖甜度仅为蔗糖的22％，能量值更低。大豆低聚糖的保湿性低于蔗糖、果葡糖浆，水分活性接近于蔗糖，而渗透压略高于蔗糖[7]。大豆低聚糖热稳定性良好，在160℃时水苏糖、棉子糖破坏很少，短时间热稳定，140℃不会分解。在酸性条件下(pH5～6)加热到120℃，比果寡糖和蔗

糖稳定，pH=3条件下加热极为稳定[8]，因此大豆低聚糖可广泛应用在清凉保健饮料、酸奶及乳酸菌饮料之类酸性食品中。此

外，大豆低聚糖还具有抑制淀粉老化的功能，使淀粉含量较高的饲料在高温下制粒，其中的淀粉仍不破坏，保证在动物消化道内被消化酶很好地消化利用，并可防止饲料产品发生硬化，延长货架期[9]。

3.2大豆低聚糖的生理功能

3.2.1促进双歧杆菌增殖，改善肠内菌群结构

由于人体肠道内缺乏β-半乳糖苷酶，大豆低聚糖所含的水苏糖、棉子糖不能被人体的消化酶分解，因而人体不能直接利用大豆低聚糖，但它可被肠道内的细菌充分利用，并且能使双歧杆菌增殖。双歧杆菌能选择性地将大豆低聚糖水解成醋酸和乳酸，使肠内的pH下降，从而抑制肠道内有害菌的生长起到整肠作用。

3.2.2抑制有害物质产生，保护肝脏功能

双歧杆菌利用大豆低聚糖，产生一些有益物质，促进人体新陈代谢，抑制腐败菌生长，从而抑制有害物质的产生，减轻肝脏的解毒负担，起到保护肝脏的作用。

3.2.3增强机体免疫力，抵抗肿瘤

大量的动物试验结果表明，大豆低聚糖促进双歧杆菌在肠道内的大量繁殖，间接对肠道免疫细胞产生刺激，诱导免疫反应，增强人体免疫功能[10]。其机理在于双歧杆菌细胞壁的成分和其胞外分泌物能显著提高机体免疫力，分解破坏一些致癌物质，并能加速致癌物质排出体外，进而起

到抵抗肿瘤的作用。

3.2.4降低胆固醇、血压和血脂，抗氧化延缓衰老

大豆低聚糖可以降低人体血清胆固醇水平。血清胆固醇的降低被认为是肠道内微生物菌群平衡改变的结果。衰老的自由基学说已被国内外学者所公认,自由基攻击体内不饱和脂肪酸启动脂质过氧化,从而生成过氧化脂质(LPO),超氧化物歧化酶(SOD)在消除自由基抗衰老过程中发挥着重要作用。王素敏等[11]的实验证明，大豆低聚糖可使总胆固醇(TC)和甘油三酯(TG)分别降低38％、59％，同时可使高密度脂蛋白(HDL)的含量升高45％。大豆低聚糖具有降脂作用，可提高机体抵抗过氧化损伤的能力，从而减少

心血管病发生率，延缓衰老，提高生存质量[12]。

3.2.5生成营养物质

双歧杆菌在肠道能合成维生素B1、维生素B2、维生素B6、维生素B12、烟酸和叶酸。双歧杆菌发酵的乳制品中乳糖已部分转化为乳酸,解决人体乳糖耐受性问题,同时也增加水溶性可吸收钙的含量,使乳制品更易消化吸收。[13]双歧杆菌分泌的磷酸脂酶能有效分解人乳蛋白中的酪蛋白,有助婴儿消化和营养物质的吸收。

3.2.6促进钙的吸收

食物中的结合钙必须经溶解变为离子钙后才能被吸收,而肠内容物的酸度对钙的吸收具有重要影响当pH值约等于3时,钙呈离子状态,最容易被吸收。大豆低聚糖进入结肠后,能够吸收更多的水分而溶解更多的钙。同时,由于它在结肠内被生理性细菌酵解而产生大量短链脂肪酸(如乙酸丙酸、丁酸和乳酸等),降低结肠内的pH值,提高钙离子的浓度从而促进Ca2+的吸收。另外,大豆低聚

糖还能与肠钙通过钙结合蛋白的主动运转,通过调整肠道菌群来调节雌激素的代谢,改善膳食营养状况等途径来促进钙的吸收. [15]

4.功能性低聚糖的获得途径及开发应用前景

4.1 获得功能性低聚糖主要有5条途径：

A、从天然原料提取；B、利用转移酶、水解酶催化的糖基转移反应合成；C、天然多糖的酶水解反应；D、天然多糖的酸水解；E、化学合成。[4]

4.2 从食品工业的角度看，低聚糖作为一种大量使用的功能性基料，必须考虑到生产成本。因此，较好的方法是利用生物技术，即酶法水解或酶法转移来生产各种低聚糖。科学家已基本达成共识，使用酶可能是大量合成低聚糖的唯一有效途径。生产过程一般包括酶的发酵生产、低聚糖的酶法合成、分离精制3个过程，每个过程都与生物技术和化学工程技术密切相关。[4]

5.结语

随着人们生活水平的提高, 功能性食品添加剂的应用越来越广泛。低聚糖由于其优良的生理活性及其保健功能, 已广泛用于食品和其它领域。作为一种保健食品配料, 它可添加于几乎所有饮料及允许有甜味的食品中, 从而提高原有食品的价值。[17]

参考文献：

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[2] 苏小冰,翁名辉．超强益生元低聚木糖[J]．广州食品工业科技,2003(增刊)：75-78．

[3]山东龙力生物科技有限公司,技术服务部功能性低聚糖产业及市场发展分析

[4] 黄德娟, 谈华平. 功能性低聚糖. 生物学通报, 2005年第40卷第l2期

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[17] 杨海军, 功能糖的特性及应用前景分析,中国食品添加剂专论综述.