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1、天然功能性活性因子棉籽糖摘要: 本文阐述了棉籽糖的物化性质、生理功能, 介绍了棉籽糖的提取方法、质量标准和安全性, 展望了棉籽糖在食品、医药以及化妆品中的应用前景。关键词: 棉籽糖; 物化性质; 应用前景1 棉籽糖的结构和物化性质1.1 棉籽糖的性质棉籽糖(rafifonse)又称蜜三糖,是(一 D 一毗喃半乳糖( 1 6 ) (一 D 一毗喃葡萄糖(1 2 )(一 D 一吠喃果糖,分子式为 C183H20O16,相对分子量为 504,甜度为蔗糖的 20%一 40 %。纯净的棉籽糖呈长针状结晶体,白色或淡黄色。结晶体一般带 5 分子结晶水。棉籽糖易溶于水,微溶于乙醇极性溶剂,不溶于石油醚等非极
2、性溶剂。棉籽糖在 20的水中溶解度仅为14.2 %,但当温度上升时,其溶解度显著增大。棉籽糖属非还原性糖,发生美拉德反应的程度很低。其对热和酸的稳定性都很强 1。1.2 棉籽糖的结构棉籽糖的结构为 - D-吡喃半乳糖(1-6)-D-吡喃葡萄糖( 1 -2)- D-呋喃果糖, 无还原性912, 其结构式如下。棉籽糖水解位置不同,其水解产物也不同, 具体情况如下 :半乳糖( 1-6)葡萄 糖 (1-2)果糖 蜜二糖 蔗糖棉籽糖1.3 棉籽糖的物化性质纯净棉籽糖为长针状结晶体 ,呈白色或淡黄色,结晶体一般含 5 个结晶水, 缓慢加热至 100 会失去结晶水生成无水棉籽糖。纯净棉籽糖和无水棉籽糖水溶液
3、的比旋光度a20D 分别为+105.2 和+123.1 ，熔点分别为 80和 118119。并随温度上升溶解度显著增大。由于棉籽糖为非还原性糖，发生美拉德反应的程度很低，与其他低聚糖相比，棉籽糖没有吸湿性，即使在相对湿度为 90%的环境中，棉籽糖也不会吸湿结块 1 ,2 。2 棉籽糖生理功能2.1 促进双歧杆菌增殖双歧杆菌是一种厌氧革兰氏阳性细菌，是维护和保持肠道菌群平衡一个极为重要因素，也是判断肠道内外环境是否正常一个可靠依据。人体实验表明，摄入棉籽糖可促进双歧杆菌增殖，由于人体缺少分解棉籽糖消化酶 D半乳糖苷酶，所以棉籽糖可不经消化吸收直接到达大肠内为双歧杆菌所利用，是双歧杆菌有效增殖因子
4、，简称为“双歧因子” 3。2.2 抑制病原菌棉籽糖能促进双歧杆菌增殖，从而抑制有害菌如产气夹膜梭状芽孢杆菌生长。双歧杆菌能发酵低聚糖产生短链脂肪酸， 主要是醋酸和乳酸， 摩尔比为 31，和抗菌素物质Bfidin 和 Bifilong，可抑制外源致病菌和肠道内固有腐败细菌生长繁殖。2.3 改善肠胃功能人体在代谢过程中能产生大量难消化低聚糖，当大肠积累低聚糖过多时，就会出现腹胀、便秘等症状。肠道双歧杆菌发酵低聚糖产生大量短链脂肪酸（主要是醋酸和乳酸），能刺激肠道蠕动，从而防止便秘发生；同时双歧杆菌能增加粪便湿度并保持一定渗透压，有益于缓解便秘。摄入棉籽糖或双歧杆菌均可抑制病原菌和腹泻，两者作用机理
5、一样，都是减少肠道内有害菌数量。2.4 保护肝脏功能腐生菌能产生大量吲哚、硫化氢、胺和酚等有毒代谢产物，这些产物在肝脏内主要通过分解、氧化和结合等方式而成为无毒物质。如不能及时解毒，将导致肝脏功能紊乱和循环系统失常，干扰神经系统并影响睡眠。摄入棉籽糖或双歧杆菌能抑制腐生菌生长和代谢，从而减少有毒代谢产物形成，大大减轻肝脏分解毒素负担 4。2.5 降低血清胆固醇血清胆固醇降低被认为是由于肠道内微生物平衡改变结果，双歧杆菌代谢产生烟酸能力与血清胆固醇水平降低也有一定关系。双歧杆菌通过抑制人体活化的 T 细菌，控制新形成低密度脂蛋白接收器，起到降低血清胆固醇作用。双歧杆菌通过影响羟基 甲基戊二酸单酰
6、辅酶 A 还原酶活性，进一步控制胆固醇合成，从而降低血清总胆固醇含量。2.6 增强免疫功能双歧杆菌全菌及表面分子能增强机体非特异性和特异性免疫反应、巨噬细菌活性、提高局部或全身抗感染和防御功能。同时双歧杆菌具有诱生 NO 功能，NO 对各种细胞因子交互作用，调节 CD4+Th1 与细胞 Th2 间平衡，使机体免疫水平调节到适当水平 5。2.7 抗癌作用肠道腐生菌分解食物、胆汁等，会产生有害代谢产物，如芳香族氨基酸酪氨酸降解会产生酚和对甲酚，色氨酸则产生吲哚和甲基吲哚，还产生胺、氨、H 2S 等，这些物质都是潜在致癌物。双歧杆菌可通过抑制腐生菌生长和上述致癌物在体内形成及分解致癌物而起到抗癌作用
7、。研究表明，在模拟肠道进行固态发酵， 除产生乳酸和醋酸，还有丙酸和丁酸产生；而许多实验证实，丁酸是肠道上皮细胞主要能源物 6。3.棉籽糖的制取人们对棉籽糖的认识是从大豆低聚糖的胀气现象开始的。当时人们只是将其作为一种抗 营养因子而在加工过程中将其除去。后来随着人们对棉籽糖的双歧杆菌促生作用的认识,对棉籽糖的研究报道逐渐增多,研究也不断深入。在有关棉籽糖的研究中,大部分是关于棉籽 糖的应用,其中尤以日本研得最多、最深人。而关于棉籽糖的制取等基础研究并不多,在我 国 这方面的研究则更少。通常 ,棉籽糖的制备途径有两种: 一是从天然植物中提取;二是通过 酶法合成 7。4.棉籽糖的质量标准和安全性4.
8、1 棉籽糖的质量标准外观呈白色长针状晶体;纯度98.0%;熔点:5 水棉籽糖 80, 无水棉籽糖为 118 119; 乳糖含量2.0%; 灰分含量0.1%; 干燥失重 :5 水棉籽糖15.5%,无水棉籽糖0.5%; pH 值(5%水溶液): 67;多氯联(二)苯(PCB):不得检出;砷:不得检出;重金属(以Pb 计)5 mg/kg;细菌总数300 个/g;酵母菌10 个/g;大肠杆菌呈阴性;霉菌10 个/g。4.2 棉籽糖的安全性和日服用量根据动物变异原试验和急性毒性试验结果确定,棉籽糖为无毒安全性低聚糖。日本科学家根据大量人体试验统计资料, 进行科学论证后认为 ,对于双歧杆菌促进生长的最小有
9、效量为 3g/d,最高安全摄入量为 10g/d8。5.棉籽糖的应用5.1 在食品中应用棉籽糖具有良好理化性能和生理活性，被广泛应用于各种食品。棉籽糖对酸和热稳定性高，可用于酸性食品、饮料和焙烤食品。棉籽糖无吸湿性，可与其它粉末配料混合制成粉末状、颗粒状、片状及胶囊状功能性食品。另外，棉籽糖也是忌湿性口香糖、小甜饼干、糖果等产品理想添加剂。棉籽糖在高温下具有易溶性特点，与蔗糖一起共用时能抑制蔗糖可能结晶析出，为此，其是制备各种中西式糕点及巧克力等产品的功能性甜味剂。棉籽糖分子有 5 个结晶水，加热时易失去一部分或全部结晶水，脱水棉籽糖又易吸收周围水分回复到原来带水状态，因此可将其开发成新型可食性
10、食品脱水剂。棉籽糖不被人体消化吸收，提供能量值很低，可在低能量食品中发挥作用，最大限度满足那些喜爱甜食又担心发胖者需求。5.2 在医药方面应用棉籽糖可应用于器官移植工程。据美国专利 5，827，640 介绍，含棉籽糖和氧化三甲胺或甜菜碱溶液可用于保存生物材料，延长器官、组织和细胞保存时间。另外，棉籽糖对特应性皮炎有改善作用；也可作为肝病抑制剂活性成分，还具有抗蛋白性、抗血液病作用，及对人类生殖细胞具抗癌功效 9。5.3 在化妆品中应用棉籽糖对皮肤无刺激性，用于化妆品及皮肤清洁剂可改善皮肤粗糙性，使皮肤产生光滑感和清爽感。将棉籽糖添加到洗发水、洁面乳、沐浴露等化妆品，具有保湿、不粘腻，并能改善发
11、质。此外，棉籽糖及棉籽糖磷酸钠可作为增湿剂。在日本发表很多专利中，均有将棉籽糖添加到化妆品中，作为保湿成分和促进皮肤代谢有效因子，以改善化妆品品质。如加入洁面乳中可令肌肤清爽、不油腻；加入护肤品中可保湿、不粘腻；加入洗发水中可改善发质； 加入沐浴露中可令皮肤光滑、无损伤。此外，棉籽糖在微生物方面可用作选择性碳源，也可在动物饲料中使用，及在提高玉米种子耐贮性等很多方面发挥作用。除外，棉籽糖还被广泛应用于保健品行业，如用于肠道保健、骨骼健康类制品；还可与维生素、钙、初乳粉、益生菌粉等配合制成具有多种保健功能健康食品。6.结束语在欧美、日本等国，棉籽糖消费者逐年增长，而国内功能性低聚糖市场则方兴未艾
12、，各类功能性低聚糖共计年产已超过 30000t，除满足国内需求外，还大量出口欧美，产品供不应求。我国人口众多，特别随着老龄人口增多，正逐步形成一个巨大功能性低聚糖消费市场。棉籽糖因具有优良理化性能及生理活性，是各类功能性低聚糖中佼佼者，在不久将来一定会有非常广阔发展前景 10。参考文献:1 天津轻工业学院,无锡轻工业学院合编.食品生物化学M.北京:中国轻工业出版社, 2 郑建仙编著.功能性食品M.北京:中国轻工业出版社, 1995.3 郑建仙编著.功能性食品甜味剂M.北京:中国轻工业出版社, 1997.4 吴建平.生理活性低聚糖的研究进展J.山西食品工业, 1996(2):68.5 杨如德.大
13、豆低聚糖的制取及其促生作用的研究J.食品工业, 1996(3):57.6 马延和,周培瑾.浅谈寡糖的开发和应用J.食品与发酵工业, 1992(1):80 82.7 陈瑞娟.新型低聚糖介绍J.食品与发酵工业, 1993(2):8290.8 沟田辉彦.低聚糖的生理功能J.日本食品科学, 1991,30(9):60.9 正井辉久.大豆低聚糖的开发与今后的展望J . New Food In-dustry, 1990, 32(5) .10 TERUO NAKURULEI. Oligosaccharides: Production Propertiesand Applications M . Switzerland: Gordon and Breach SciencePublishers, 1993.
