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1、第卷第期锡轻工 大学 学报无低聚果糖一种具有优越生理学特性的新型食品甜味剂江波王璋食品科学与工 程 系糖与蛋 白质、脂肪一起被合称为生命的三大基础物质川。在人体 内,糖起 着提供热量、维一、门、产产 止产心、丫立了今、于卜月,持营养和 组成人机体 的碳架 的重 要 作用。随着科学 技术的发展及社会的进步,人们对食品有 了新 的要求,从单纯 摄 取营 养 成 分为 目的转变到 摄 取 对 健康 有益、对 防病 有效 的成分,防止摄取食物中对人体 需 要 来说过 量 的成分和有害成分等多种 目的。目前,鉴于消费者对高糖高热 量 兴 趣 转 向 低糖低 热 量,寻求开发对人体 健康 有 益 的新型糖
2、已成 为食品行业的新课题。低聚果 糖,又称寡果糖或 蔗 果 三 糖族 低 聚糖,结 构 式见图,分子 式 为一一”一一为 葡 萄 糖,为 果糖,它 是 由蔗 糖和一个 果 糖 基 通 过件,键与蔗糖中 的 果 糖 基 结 合而成 的蔗 果 三 糖、蔗 果四糖和蔗果五 糖及其混合物。它是 利用微 生物 或 植物 中具 有 果一刀一向一图低聚果糖化学结构糖转移活性 的酶 作用于蔗糖而 得到的,反应过程可 用以下反应式表示一蔗望二葡一蔗一一蔗果三糖一一蔗果四糖一一一一蔗果五糖年,飞,和一在研究酵母转 化酶时,分收稿日期一无 锡轻工大学学 报第卷第期别独立地 发现 了该转化酶 除了具有水解 作用外,还
3、具有转移作用。蔗糖水解时除产生不等量的葡萄糖和果糖外,还 生成一些 低 聚糖,这些低 聚糖 的结构后来得到 了进一步确定,并被命名为蔗果三糖族 低聚糖。年等川用酵母转化酶作用于蔗糖,首先得到蔗果三糖。年和用高峰淀粉酶作用于蔗糖,产生 了一 系列聚糖,从中析出异蔗果三糖年等从中又析出新蔗果三糖这三种 蔗 果 三糖及其同 系 物,已在 龙 舌兰属,紫苑科。,风铃 草 科。川。亡和 百合目、等植物中发现川。到 目前为止,在植物中研 究的较多是菊 芋。一。和 芦笋块根中低聚果糖及其转移酶。尽一口夫喃果糖昔 酶,又称蔗糖酶 或转化酶它们广泛分布于生物界,其 中能 催化蔗糖合成低聚果糖的是具有转移果糖基活
4、性的尽一映喃果糖昔酶。经 研 究 发 现川能 转移果糖基的微 生 物有户。米曲霉最 广 泛。, ,“, , ,青霉 属、黑 曲霉、茁芽 短梗菌 和酵母等多种微生物。这些 微生物产生转移酶的时候,必须具有伯醇基作为转移果糖基的受体,除蔗糖外,还有棉子糖、甘露糖、半乳糖等糖类以及 山梨糖醇、甘露糖醇等轻基糖类。甲醇、乙醇、丙醇等含有 伯醇基也 可接受转移的果糖。年,等川利用菊 芋 中的一种酶 系,称为蔗糖 蔗糖一一果糖基转移酶一,酶法合成异蔗果三糖蔗糖蔗糖一异蔗果三糖一葡萄糖这种酶 与转 移酶不同,它不能 从蔗糖中释放一果糖,不能利用三糖或高级低聚糖为受体。然而,在菊芋 中还 存在另一种酶,称为
5、召一一果聚糖一一口夫喃果糖基转移酶一一,能将一个糖 分子 的末端 尽一口夫喃果糖基转 移到其它分子的同样位置上,如下所示蔗糖一。蔗糖一一蔗糖一一,蔗糖一一、这 里、代表一个果糖受体。这 种高级 的低聚糖果糖同系物 的合成,必然是利用异蔗糖果三 糖 为供体 的受体,作为启始 的步骤,如下所示异蔗果三糖异蔗果三糖一果糖基一异蔗果三糖蔗糖这就是说在高等植物 中存在 着果糖转移酶。除此以外,对洋葱、烟 草、窝芭等植物中的酶的研 究也 多起 来了。近年来,盐见德夫了经过 对 芦笋块 根 中低 聚果糖及其生物合成的详 细研 究,发现了与牌 映喃果糖昔酶 月一、,、不 同的三种酶。即蔗糖蔗糖一一果糖基转移酶
6、,一果 糖 基 转 移 酶一一以及一果糖基转移酶一一、。等三 种,并把创门分 离 出来,明确 了它 们的 作用和性 质,并分别合成 了异蔗 果三糖一、,新蔗 果三糖、和果聚糖。年,飞。等,研 究了黑 曲霉 中户一吠 喃果糖普酶和性质,利用离子 交换 色谱和凝胶过 滤色谱分 离提纯 了该酶,并 用聚焦色谱测定该酶 的纯度和等电点。年等门用一一柱和。,一。以柱分 离该 酶得到了三个 同功酶。以上诸学者在 尽 吠 喃果糖普酶 分离纯 化的基础上,对诸如酶的分子量、最适、最适温度等酶的性 质也进 行 了研究。结 果表明,月一吠 喃果糖昔酶的来源不同,在酶 的性 质方面表现出较大差异。近年来,研 究 发
7、现低聚果 糖具 有 优异的生理学特性二之在大肠内能被对夕、体有 保 健江波等 低聚果糖一种具有优越生理学特性 的新型食品甜味剂作用的一种菌双 岐杆 菌有选择性地 利 用,摄取 低 聚果糖后,体 内双岐杆菌数量可增加一倍很难被人体消化道唾液酶和 小肠消化酶水解,是一种低热量糖可认 为是一种水溶性食物纤维,能降低血脂,改善脂质代谢,病人服用后,其胆固醇、甘油三酷、游离脂肪酸都降低适 用于糖尿病患者服用防龋齿,低聚果糖不能用来作为。,、菌形成基质,也 没有菌体凝结作用,它被龋齿作用生成的乳 酸 含量仅为蔗糖 的一以下抑制肠内沙门氏菌和腐败菌的生长,促进肠胃功能。因而该糖可作为一种新颖的食品甜味剂和健
8、康食品的原料。由于发现低聚果糖具有优越的生理学特性,可作 为一种新颖 的食品甜 味剂和健康食品的原料。年日本 明治制果株式会社”首次利用 含有果糖转移酶 的微生物进行工业化生产,推出了商品名为”“的低聚果糖 产品,其主要成分为蔗 果三糖、四糖和五糖的混合物,年产量达,可用于乳 制 品、乳酸菌饮料、固体饮料、糖果、饼干、果 冻和冷 饮等多种食品的保健甜味剂,应用范围多达余种食品,市场规模超过亿日元,日本市场价为日元因此,低聚果糖可作为健康食品的新型甜 味剂和食品加工 的新原料,可广泛用于糖果、果冻、饼干、点心和面 包等食品加工中。刚断乳幼猪容易患肠 胃消化不 良症或下痢,发育迟缓,体量增 加很
9、少。喂食混有低聚果糖的饲料后,下痢显著减少,生长加快。另外,低聚果糖也 可作 为化妆品的原料,抑制脸部及皮肤表面有害菌 的生长。无锡轻工业学院率先在 国内利用酶法 及 固定化微生物生产低 聚果糖,它是利用筛选得到的具有高度果糖转移酶活性 的黑曲霉作用 于蔗糖生产低聚果糖,其工艺如下生产 菌经液体培养,而后将菌体分离,悬浮于海藻酸钠溶液中。将悬浮液滴入氯化钙溶液 中,得 到固定化细胞,将其充填入柱中。在温 度一下通入蔗糖溶液,利用酶转移反应 生产低聚果糖。再而后,经脱色、脱盐、浓缩等工艺,即可生产 出浆状低聚果糖。表低聚果糖成分葡萄糖蔗糖低聚 果糖,反应生成物一一一一一一表低聚果糖与蔗糖特性比较
10、蔗糖低聚果糖差差差好本质商品 形 态能量甜度甜味性 质防龋 齿性口一结合的二糖类粉状易利用一的 混合物液体写难消化卜等,钻质甜味土等品质的清爽甜味红般子一“协吠非胰岛素戊赖性促进双岐杆菌二长了容解性无锡轻 工大学 学 报第卷第期表低聚果糖与蔗糖特性比较蔗糖低聚果糖差好差好好差差好非吸湿性非着色性耐酸性赋形性当前,生产低聚果糖 中存在的主要 问题是 由于产品中存在着大量的副产物葡萄糖,葡萄糖不仅影响 了产 品中低 聚果糖的含量,而且 它是果糖转移酶的竞争性抑制物,因而,产品 中低聚果糖的含量只能达到左右。如何降低葡萄糖的含量生产高纯度低聚果糖是目前遇到的一大问题。由于低聚果糖具有在食品、医药等方
11、面应用的极大潜力,目前在日本开发低聚糖 的努力和竞争已处于 白热化程度,围绕低聚糖而生产的新商品源源不断地投入市场。而我国目前研究生 产 的低 聚糖主要是以淀粉水解的低聚麦芽糖,易为人体 消化吸收,而很少研究各种不易被人体消化吸收及促进人体 内大肠中双岐杆菌增殖的各种低聚糖如异构麦芽糖、低 聚果糖等,无疑 低 聚果糖的研 究将促进我国低聚糖工业 向一个新的方 向发展。由于今后的社 会趋 向于高龄化,在饮食方面要求保健的呼声日高,而 能促使双岐杆菌增殖的低聚果糖的介 入,将是关 系到人类健康极为重 要的因素,因而新型低聚糖源的开发研究将进一步促进保健食品、功能食品的 发展,有益于人民身体健康和 国民经济的发展。参考文献江苏省糖业 食品科技情 报站新糖源及其应用轻 工业 出版社,弓旧一,丁】飞、,、,门月一一、。,赓一盐见德夫北海道大学农 学部农艺化学科学食品营养学讲座昭和吴 东濡糖类 的生物化学高等教 育出版社, ,一,一一习日一子一,石一一一一一鉴一高 秀昌荣于利 章一细谷宪政第回不才夕工方 研 究会报告明 台制 果东京曰细谷宪政第回卒才夕工方研 究会报告明治制果东京江几波固定化黑曲毒生产低聚 果糖的 研究博十学 位 沦文无锡轻业学 院食品科学与几业系
