低聚果糖及对人体健康的促进作用华南理工大学 郑建仙公众营养与发展中心低聚糖研发基地 谢拥葵低聚果糖简介低聚果糖（Fructooligosaccharide），是指在蔗糖分子 的果糖基上通过β（1→2）糖苷键连接1~3个果糖基 而成的蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖及其混合物 天然的或用糖苷酶法生产的低聚果糖，其结构式表示 为GFn，属于果糖与葡萄糖构成的直链低聚糖利用内切菊粉酶催化水解菊粉生产的低聚果糖，其结 构式表示为Fn，属于由果糖构成的直链低聚糖虽然定义显示果糖基（F）连接在蔗糖的β（2→1）键 上是低聚果糖区别于其它许多果糖聚合物的特殊之处 ，但现在一般不特别区分低聚果糖与果聚糖、葡果聚 糖和Fn型低聚糖目前国内外市场上的商品化产品, 例如普通型低聚 果糖G和高纯度低聚果糖P，后者是在前者基础上进 一步精制而成这两种产品中的组成糖的分析结果 见表1所示低聚果糖G和低聚果糖P的甜度分别为 蔗糖的60％和30％，两者均保持了蔗糖良好的甜味 特性表1 商品化低聚果糖产品的组成成分单位：质量分数%（干基 ）成 分低聚果糖G低聚果糖P葡萄糖（G）332蔗糖（GF）123蔗果三糖（GF2）2535蔗果四糖（GF3）2550蔗果五糖（GF4）510总低聚糖含量5595低聚果糖易溶于水，极易吸湿。
低聚 果糖的粘性、保湿性、吸湿性及在中 性条件下的热稳定性等特性都与蔗糖 相近，在通常的食品pH值范围（4.0～ 7.0）内，低聚果糖的稳定性较强在 冷冻状态下通常能保存一年以上，但 在pH3~4的酸性条件下加热易发生分 解图2 低聚果糖在中性条件下高温熬煮的热稳定性 □＝蔗糖；△＝低聚果糖P；○＝低聚果糖G ﹡达到温度后水浴急冷；﹡﹡保温15min后水浴急冷图2所示为低聚果糖在中性条件下高温熬煮的热稳定性, 可知此 时的稳定性类似于蔗糖图3 低聚果糖在酸性条件下的热稳定性（低聚果糖P水溶液浓度12%，保温时间15min）l图3为低聚果糖在不同pH条件下的热稳定性情况低聚果糖在pH6、120℃环境中 保持5min，有95％残量，说明还很稳定，但在pH4、90℃以上或pH3、70℃以上 环境中，低聚果糖开始发生明显的分解作用图 4 低聚果糖在不同温度下的贮存稳定性低聚果糖G水溶液浓度12oBx)l图4为酸性条件（pH3或4）下低聚果糖的稳定性随贮存温度的变化情况总 的说来，在-25℃～5℃的低温下贮存仍是很稳定低聚果糖属于非还原性糖，与酸共存时不易发 生美拉德反应在低聚果糖浓度12.5%、甘氨酸 浓度0.5%、100℃持续90min的条件下，低聚果 糖P与蔗糖一样不发生褐变，混合液色泽无明 显变化。
但低聚果糖G中含有33％的葡萄糖， 发生美拉德褐变的程度要高很多用30％低聚果糖P水溶液替代30％糊精（DEl0 ～15）水溶液置于5℃低温环境中保存0~48h进 行老化试验，用分光光度计测定720nm处的吸 光度表示糊精水溶液的浑浊度，借以观察糊精 的老化程度，结果如图6所示在0~30％的替 代范围内，替代率越高，抑制淀粉老化的程度 越明显因此，低聚果糖具有明显的抑制淀粉 回生的作用，这一特性当用在淀粉类食品中时 非常突出图6 低聚果糖P对淀粉老化的抑制效果（1）替代0%，（2）替代10%，（3）替代20%，（4）替代30%二、低聚果糖的生理功效低聚果糖的生理功效表2 低聚果糖的生理功效生理功能双歧杆菌增殖因子，调节肠调节肠 道微生物菌群，促进进排便， 缓缓解便秘程度，抑制肠肠道有 害产产物的生成 有效摄入量3g/d 安全摄入量20g/d（成人） 0.30g/kg（男性） 0.40g/kg（女性）低聚果糖的生理功效低聚果糖很难为人体吸收利用，能量值 很低，不会导致肥胖据分析，低聚果 糖G的能量为7.1kJ/g（液体状），低聚 果糖P的能量为4.6kJ/g（液体状）、 5.0kJ/g（颗粒状）或5.9kJ/g（粉末状 ）。
低聚果糖的生理功效由于低聚果糖不被消化吸收，因而能到达大 肠为双歧杆菌所利用，是双歧杆菌的有效增 殖因子人体摄入低聚果糖后，体内双歧杆 菌的数量明显增加，如表3的试验结果所示 ，试验对象包括健康者、高龄者、便秘患者 、高血脂患者、糖尿病伴随便秘患者和慢性 肾功能不全者，共进行9次临床试验低聚果糖的生理功效表3 低聚果糖对肠道微生物菌群的调节作用 单位：质量分数%l注：试验对象包括健康者、高龄者、便秘患者、高脂患者、糖尿病伴 随便秘患者和慢性肾功能不全者，共进行9次临床试验摄摄 取 时时 间间双 歧 杆 菌拟拟 杆 菌其 他 细细 菌摄取前5.031.963.1持续摄取8d25.124.850.1持续摄取14d25.135.139.8 停止摄取后 8d12.624.363.1低聚果糖的生理功效低聚果糖被双歧杆菌利用后产生的有机酸可使肠内pH 值下降，抑制肠道内沙门氏菌等腐败菌的生长，改善 肠道环境，减少肠内腐败产物的生成，改变大便性状 ，防止便秘低聚果糖的摄入对腹泻及便秘患者均有 明显的改善作用，并能提高机体的免疫功能，具有很 好的保健功能表4 低聚果糖对体外细菌生长的影响注：*，用pH值的下降来判定，+ + +：pH≤4.5，+ +：pH≤5.0，+：pH≤5.5，+：pH≤6.0，-：pH≥6.0细细菌种类类10n葡萄糖低聚果糖双歧杆菌属（Bifidobacterium）B.adolescentis（青春双歧杆菌 ）6+ + ++ + +B.bidifum（两歧双歧杆菌）2+ + +-B.breve（短双歧杆菌）4+ + ++ +/+ + +B.infantis（婴儿双歧杆菌）2+ + ++ + +B.longum（长双歧杆菌）5+ + ++ +乳杆菌（Lactobacillus）L.acidophilus（嗜酸乳杆菌）2+ + ++/+ + +L.casei（干酪乳杆菌）2+ + ++L.fermentum（酵母乳杆菌）2+ + -梭状芽孢杆菌（Clostridium）C. difficile4+/+-C.perfringens（产气荚膜梭状 芽孢杆菌）5+-C. paraputrificum3+/+ +-/+其他细菌Eubacterium（真细菌）6 -/+ +-Fusobacterium（梭菌属）5+/+-Propionibacterium（丙酸杆菌 ）2+ +-Veillonella（韦荣球菌）2--Bacteroides（拟杆菌）16+/+ +-/+ +Enterococcus（肠球菌）5+ + ++Escherichia coli（大肠杆菌）5+/+ +-Salmonella（沙门氏菌）2+ +-Staphylococcus（葡萄球菌）3+ +-/+低聚果糖的生理功效低聚果糖是一种水溶性膳食纤维，能降 低血清胆固醇和甘油三酯含量，摄入低 聚果糖后不会引起血糖水平的波动，因 此可作为高血压、糖尿病和肥胖症患者 用甜味剂。
低聚果糖的生理功效 图7对分别摄入低聚果糖P和蔗糖后，血浆果糖、葡萄糖和胰岛 素水平的波动情况作一对比但应指出，供糖尿病患者食用的 必须是高纯度低聚果糖（如低聚果糖P）低聚果糖G因其葡萄 糖含量较高，糖尿病患者不宜食用图7 摄入低聚果糖或蔗糖对血浆中果糖、葡萄糖和胰岛素水平的影响 ○＝蔗糖 ●＝低聚果糖低聚果糖的生理功效让高血脂患者分别摄入30g低聚果糖G持续1个月，并与摄入22.5g蔗糖 的控制组相比较，血清中总胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇、中性三甘 酯及游离脂肪酸含量的变化情况如图8所示显而易见，低聚果糖对高 血脂患者十分适用图8 高血脂患者摄入低聚果糖或蔗糖后对血清脂质含量的影响 □C：对照组 □M：低聚果糖组 * p0.001 NS：不显著低聚果糖的生理功效低聚果糖不能被突变链球菌Streptococcus mutans作为发酵底物来生成不溶性葡聚糖， 不提供口腔微生物沉积、产酸和腐蚀的场所 （牙垢），由它生成的乳酸数量占蔗糖的50 ％以下低聚果糖是一种低腐蚀性、防龋齿 的功能性甜味剂低聚果糖的生理功效 用含各种低聚糖的饲料喂养小鼠1个月，发现动物中Ca、Mg和P 等矿物元素的含量有所提高，如图9所示，动物大腿骨灼烧灰分 中的Ca、Mg和P含量相应提高。
低聚果糖能增加机体对矿物元素 的吸收率，这被认为与盲肠内L-乳酸浓度的提高有关图9 各种低聚糖对矿物元素Ca、Mg和P吸收率的影响 Cont＝对照组 IM＝异麦芽低聚糖 GO＝低聚半乳糖 RF＝棉子糖 FO＝低聚果糖低聚果糖的生理功效添加低聚果糖的化妆品，可以抑制脸部皮肤 表面有害菌的生长，因此对皮肤保健也有良 好的作用对低聚果糖已进行毒理试验包括小鼠急 性、亚急性与慢性毒理试验、Ames致突 变试验、哺乳动物的基因突变试验及 DNA试验，结果均证实了低聚果糖的食 用安全性目前，市售产品中低聚果糖含量由50%~95% 不等，外观有液体形式和固体的颗粒或粉末形 式由于低聚果糖的生理功效，可广泛应用在 各种食品中这里介绍几种典型应用，但在应 用时首先应注意以下两点：① 酸性条件下不能长时间加热② 酵母等产生的转化酶会水解低聚果糖，应注 意避免将低聚果糖应用在面包生产上，要选用转化酶活性低的特种酵 母，应用两次发酵法如按表5配方和图10工艺生产的面包， 其低聚果糖的保存率高达90％以上表5 使用低聚果糖的面包配方配 料配合量/g第一次和面面包专用粉70水37.5特种干酵母3脱脂奶粉2酵母营养剂0.1第二次和面面包专用粉30水24液体状低聚果糖G13黄油4起酥油3食盐2图10 使用低聚果糖面包的生产工艺成品焙烤冷却190~210℃， 30~45min35~38℃，85%相对湿度，45min成型醒发切块中醒30~32℃，20min增补配料部分配料第一次和面15~20min27℃，75%相对湿度， 4h发酵第二次和面发酵27℃，75%相对湿度，20min表6为使用低聚果糖浆的冰淇淋配方，图11为其工艺流程示 意图。
首先，将明胶、菊粉之类原料用水预热溶胀，按配 方所述的全部原料（除香精）外投入冷热缸中，开启搅拌 桨混合搅拌并通入蒸汽使物料升温至60～70℃，经压力为 15～20MPa的均质处理后，进行杀菌处理个别配方的杀 菌条件有所不同，如在表6配方2中添加了蛋白质型模拟脂 肪Simplese，宜采用超高温瞬时杀菌工艺以避免蛋白质变 性致使代脂品失效超高温瞬时杀菌的条件是125～135℃ ，时间维持2～3s杀菌后物料经板式热交换器迅速冷却至 1~5℃，泵入缸中加入香精搅匀，在1～5℃温度下老化成熟 2～4h老化后物料经凝冻机凝冻，控制凝冻后物料膨胀率 在80%～100%之间，然后罐装成型立即进入速冻隧道（- 40～-30℃），硬化处理15～20min后，取出即送入-18℃以 下的冷库中贮藏表6 使用低聚果糖冰淇淋的实用配方 单位：质量分数%配 料配方1配方2配方3配方4脱脂奶粉奶油（37%）人造奶油牛乳低聚果糖浆（75%）阿斯巴甜可可粉Paselli SA2Simplesse菊粉NOil单甘酯蔗糖酯藻酸丙二醇酯明胶水巧克力香精椰茸椰子香精香兰素香草香精β胡萝卜素12.07.2——6.20.11.58.2———0.5———64.20.1—————9.2—5.6—14———7.4——0.5——0.861.45—1.00.05———5.1516.0—61.510.7————6.5——0.15——————0.04—9mg/kg14.410.0——10.00.07————10.3——0.2—55.0————0.02—图11 使用低聚果糖冰淇淋的工艺流程各种原料混合调配均 质60～70℃15～20MPa杀 菌冷 却老化成熟香精80～90℃/5min或125～135℃/2～3s1～5℃凝 冻灌装成型速冻硬化冷 库膨胀率80%～100%-40～-30℃/15～20m。