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1、 第 1 页 共 3 页 中国食品报/2014 年/11 月/24 日/第 006 版 添加剂原配料 功能性低聚糖特性及其应用功能性低聚糖特性及其应用 肖兆玲 李克文 胥九兵 张友亮 张倩 靳文斌 刘开昌 龚魁杰 功能性低聚糖， 是指由 210 个单糖(相同或不同)通过糖苷键(支链或直链)聚合而成， 具有糖 类的特性，可直接作为配料添加到食品中，有预防龋齿功能，不被胃酸和内源性消化酶降解，不 被(或难被)小肠吸收，具有促进双歧杆菌增殖等生理功能的一大类糖，2000 年， 中华人民共和国 轻工行业标准功能性低聚糖通用技术规则明确了这一定义。 功能性低聚糖的开发研究一直是近几年的研究热点。功能性低
2、聚糖现在研究认为包括低聚异 麦芽糖、低聚果糖、低聚半乳糖、低聚木糖、水苏糖、棉籽糖、异麦芽酮糖、乳酮糖、低聚异麦 芽酮糖、低聚龙胆糖、大豆低聚糖、低聚壳聚糖等。截至 2013 年底，国内的功能性低聚糖产能 近 40x104t，达到万吨级产能的品种有低聚异麦芽糖、低聚果糖、低聚木糖、大豆低聚糖、异麦 芽酮糖、低聚半乳糖，与 2003 年的 5x104t 产能相比，取得了长足发展。 由于功能性低聚糖具有水溶性、不消化性，不仅是能为肠道双歧杆菌提供养料促进有益菌增 殖，而且具有一定甜度黏度等糖类的属性，易被企业和消费者接受，功能性低聚糖作为保健食品 或功能食品的添加剂或配料在食品加工领域大规模使用。
3、 功能性低聚糖生理功能 调节肠道菌群 功能性低聚糖除了具有低热、稳定、安全、无毒等良好理化特性外，还有促进肠内双歧杆菌 繁殖、抑制有害菌产气荚膜杆菌的生长的独特功能，能够从根本上增强机体的免疫力。以低聚果 糖为例，早在 1997 年，中国卫生部食品监督检验所证明:FOS(蔗糖来源)具有明显提高抗体形成细 胞数及 NK 细胞活性，增强免疫功能的作用。2007 年，北京联合大学保健食品检测中心进行 FOS 免疫功能动物实验，结果发现:与对照组相比，摄入 OLIGOTM 益生元(蔗糖低聚果糖)后，小鼠抗 体生成细胞数、碳廓清能力、巨噬细胞吞噬鸡红细胞吞噬率显著提高。 此外，双歧杆菌可抑制外源致病菌和
4、肠内固有腐败细菌的生长繁殖。双歧杆菌素是由双歧杆 菌产生的一种抗菌素物质，它能有效地抑制志贺氏杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌 和其他一些微生物的生长。研究表明，每天摄入 210g 低聚糖持续数周后，肠道内的双歧杆菌 活菌数平均增加 7.5 倍。而产气荚膜梭状芽孢杆菌总数减少了 81%。 改善和防止便秘 由于人和动物肠道内没有水解低聚糖的酶系统，功能性低聚糖一般常被看作难消化糖，这些 低聚糖一直到达双歧杆菌存在的消化管下部被肠内细菌利用，从而促进双歧杆菌增殖。肠内双歧 杆菌发酵这类碳水化合物产生大量醋酸和乳酸等短链脂肪酸，这些有机酸可降低肠道 pH，有效 抑制肠道腐败产物的生成，并促使
5、肠道蠕动从而促进排便。当前社会，由于生活节奏过快、饮食 结构差异等因素导致便秘患者增多，功能性低聚糖的这一生理功能引起广泛关注。研究表明，日 服 612g 低聚糖，一周内有明显的抗便秘效果，不过对于较为严重的便秘患者，治疗方法和效 果还在研究探索。 降低血脂和胆固醇 功能性低聚糖有一定的甜度，但不会使血糖升高，其降低血脂和胆固醇的效果已从临床实验 得到证实。摄入适量功能性低聚糖可促进双歧杆菌增殖，双歧杆菌可产生胆酸水解酶，获得游离 胆酸，而游离胆酸可抑制病原菌的生长，在 pH6.0 时，胆汁酸可同胆固醇结合而生成沉淀，并随 大便排除体外，从而降低机体内血清胆固醇含量；而双歧杆菌和低聚糖本身也可
6、吸收胆固醇而随 第 2 页 共 3 页 大便排出体外。功能性低聚糖具有膳食纤维的部分生理功能，能有效降低血清胆固醇、甘油三脂、 游离脂肪酸的数量，对于因血脂高而引起的高血压、动脉硬化等一系列心血管疾病有较好的改善 作用。有文献报道膳食纤维具有改善末梢神经对胰岛素的敏感性，调节糖尿病患者的血糖水平， 增加巨噬细胞的数量与吞噬作用，可提高人体抗病能力等生理功能，功能性低聚糖可作为糖尿病 预防的保健食品和药品加以开发利用。 促进矿物元素的吸收 功能性低聚糖可促进矿物元素的吸收，主要是由于低聚糖经双歧杆菌等发酵，产生的短链脂 肪酸等有机酸导致肠道 pH 下降，加速了矿物质溶解更利于机体吸收。日本有实验
7、证明，摄入定 量低聚半乳糖，大鼠大腿骨钙吸收率从 148 增至 156，钙保留量每天从 21.6mg 增至 24mg。因此， 中老年人可通过食用功能性低聚糖提高骨密度，减轻骨质疏松的危险。 预防龋止 龋齿主要是由口腔内突变链球菌引起的，当食糖较多时，齿垢内的细菌如变形链球菌发酵蔗 糖产酸，致使钙质溶解，从而引起龋齿。而口腔中残留的链球菌产生的葡萄糖转移酶不能将功能 性低聚糖分解成黏着性的单糖，如葡萄糖、果糖、半乳糖等，不会附着在齿面形成齿垢产生酸腐 蚀牙齿表面的釉，不会造成龋齿和引起牙周问题。因此，在食品、日化、口腔护理等产品中添加 功能性低聚糖前景广阔。 提高机体免疫力 大量动物实验表明，双
8、歧杆菌在在肠道的大量增殖有抗癌作用，促进双歧杆菌增殖，抑制有 害菌生长而使有害物质减少，还能够分解破坏一些致癌物，有预防肠癌的功效。双歧杆菌发酵产 生的短链脂肪酸对大肠上皮细胞有营养作用，特别是丁酸，不仅是结肠细胞的主要能源基质，有 利于免疫细胞生长，而且具有强抗细胞增生、分化的能力。此外试验还证明，功能性低聚糖可抑 制有毒发酵产物及有害细菌酶的产生，因而可大大减轻肝脏分解毒素的负担，具有一定保护肝脏 的功能。 功能性低聚糖的应用 食品领域 在欧洲， 功能性低聚糖不作为食品添加剂管理， 作为食品配料广泛应用于各类食品， 像 Orafti 低聚果糖成功应用于酸乳、饮料、乳酪、馅料、冰淇淋、焙烤、
9、巧克力、糖果、肉制品等。在我 国，功能性低聚糖作为食品配料和食品添加剂在食品工业中的应用最为广泛。 乳制品行业。在活性奶中添加功能性低聚糖，可保证酸奶中双歧杆菌数量；在婴幼儿奶粉中 添加使用，有利于双歧杆菌和乳酸菌的增殖，可以改善婴幼儿肠道菌群的平衡，使婴儿配方乳进 一步接近了人乳的黄金标准。除此之外，还能有效提高人体对钙质的吸收率，因此婴儿配方乳粉 中添加低聚糖具有很大发展潜力。 发酵食品类。由于功能性低聚糖良好的感官特性和保湿性，可添加到调味品中，能使食品产 生湿润、新鲜感；可添加至酒类，在黄酒、啤酒中添加低聚异麦芽糖将明显提高产品档次，改善 口感，提高产品竞争力。有实验研究低聚糖在啤酒生
10、产中的应用可行性，使用原料比例 30%的低 聚糖进行小型的生产测试。结果表明，麦汁在理化分析中表现出低 a-N 和高极限的结果。在发酵 过程中没有因为低 a-N 而出现异常，双乙酰、糖度、pH 等指标下降趋势均正常。另外，由于低 聚糖极低的发酵度特性，在原浓 8。P 的情况下可以达到低醇啤酒的小于 2.5%vol 的低酒精要求， 为低醇啤酒的开发提供一种简单易行的工艺。 焙烤类。在食品加工中可添加到面包、糕点等以淀粉为主的食品中，可延长食品货架期，由 于功能性低聚糖具有保湿性和抗发酵性，可使产品松软，不易老化，其具有的双歧杆菌增值功能 对人体也十分有益。 饮料类。添加至各种饮料中，尤其是乳酸菌
11、饮料、碳酸饮料等酸性饮料，不仅可以降低甜度 更可以提高产品稳定性。有研究表明，通过正交优化实验得到了复合低聚糖(低聚果糖、低聚异麦 第 3 页 共 3 页 芽糖、大豆低聚糖、低聚木糖 4 种低聚糖)最佳配比，添加至益生菌乳饮料中，与基础配方得到的 益生菌乳饮料相比，两者感官品质相差不大，但产品离心沉淀率降低了 42.20%，产品稳定性有显 著地提高。 食品添加剂类。 由于其良好的感官特性和稳定性， 可作为甜味剂和品质改良剂添加至食品中， 更加安全和健康。 糖果类。如利用低聚异麦芽糖全部或部分代替蔗糖，将使糖果、冷饮的口感更好，同时具有 不龋齿、不发胖等功能，对糖果、冷饮业产品升级换代有较好的促
12、进作用。 保健食品类。由于功能性低聚糖对于调节肠道菌群、调节血脂、促进钙质或矿物质吸收有良 好作用，可以作为便秘、糖尿病、肥胖等各种健康食品的原辅料和载体。目前，功能性低聚糖已 成为保健食品、功能性食品的最佳配料之一。 休闲食品类。利用某些功能性低聚糖耐酸和耐高温的特性，可广泛应用于膨化食品等休闲食 品中。 饲料领域 功能性低聚糖在动物和人体中功效相似， 低聚糖添加于饲料的主要功效为:促进动物体内双歧 杆菌增殖；提高动物排便速度；减少血氨浓度；增进矿物质吸收；增强免疫能力。将功能性低聚 糖作为高效绿色饲料添加剂，减少目前饲料中抗生素的使用量，提高动物的生产率，这在国外饲 料工业中已经较为普遍。
13、研究表明，功能性低聚糖作为饲料添加剂显著优于抗生素和益生素，可 广泛用于家畜家禽养殖，作为动物促生产剂和保健剂。 农业领域 由于化学农药的使用不断加剧环境污染，农业生态科学工作者，经过长期的研究和探索，提 出了在世界范围内要大力发展绿色农业的命题，生物农药的研究成为农业领域的重点课题。由于 化学农药容易造成生态环境污染和药物残留影响危害人类健康，并导致病原菌抗性的不断增强和 致病变种的增加，目前很多化学农药已逐渐被禁止使用，而利用功能性低聚糖作为生物农药，具 有对人类和生态环境无害、药效持久、长期或多次诱导不会使植物产生特异抗病性、可生物降解 等优点，已成为生物农药的发展方向。低聚糖农药在水果
14、、蔬菜病害防治中的安全性也是低聚糖 农药的一大特色。但由于所研发的低聚糖农药大多为有效成分不清、组分不定的混合物，给生产 应用带来很多不确定的因素，仍旧需要继续研究探索。 展望 目前，我国已成为世界上的功能性低聚糖生产大国，产品种类也大为丰富，但在发展中还存 在着一些问题。主要表现在对功能性低聚糖标准制定相对滞后；缺乏向公众宣传功能性低聚糖的 渠道和媒介，使人们对功能性低聚糖的认知度较低；功能性低聚糖的应用领域有待进一步扩大。 为进一步发展我国功能性低聚糖行业，我们应该发挥龙头企业在标准的更新和进步中的带头 作用，加大科研投入，对功能糖作用机理及应用领域进一步深入研究，以实现低聚糖更广泛合理 的利用。功能性低聚糖行业的发展已进入黄金机遇期，随着功能性低聚糖制备技术的不断提升， 应用领域的不断探索和加强，功能性低聚糖将带来巨大的经济效益和社会效益。
