胡學(xué)智 上海市工業(yè)微生物研究所

　　低聚糖是指2-10糖彈位居核兒承德一類(lèi)聚合物。某些低聚糖對人體具有有益功能，這是由日本東京大學(xué)光岡教授于70年代首先發(fā)現的。功能性低聚糖的主要功能表現在改善動(dòng)物和人類(lèi)腸道微生態(tài)，促進(jìn)有益微生物的生長(cháng)增值，間接有利于宿主健康，而成為研究熱點(diǎn)。本文就國外近年來(lái)對具有雙歧桿菌生長(cháng)促進(jìn)作用的若干功能性低聚糖的研究與市場(chǎng)概況作一綜述。

1 現狀
　　在日本和歐洲用功能性低聚糖開(kāi)發(fā)的食品多達400—500種。1996年歐洲報道世界各種低聚糖的生產(chǎn)量約8.5萬(wàn)噸，曰本估計其市場(chǎng)規模約110億曰元，與保健食品市場(chǎng)‘總銷(xiāo)售額6600億曰元相比，還屬于較小的，但發(fā)展較快，厚生省批準的69種特定保健食品中有40種加有低聚糖。異麥芽低聚糖、低聚半乳糖、乳酮糖、低聚果糖等年消費量達一萬(wàn)噸以上，尤其是低聚半乳糖、乳酮糖等因對多種乳酸菌也有很好的生長(cháng)促進(jìn)作用，增長(cháng)最快。低聚糖是由2—10個(gè)單糖分子通過(guò)糖苷鍵構成的聚合物,根據糖苷鍵的不同而有不同名稱(chēng)．如低聚異麥芽糖、低聚果糖、低聚半乳糖、低聚甘露糖、乳蔗糖、低聚木糖、棉子糖等。甜度通常只有蔗糖的30％—60％，甜度、理化性質(zhì)及生理功能與糖分子結構及分子量有關(guān)。在食品工業(yè)中可用低聚糖調節食品甜度、粘稠度和凍結溫度，改善飲料和食品的口感。，調節食品持水性、水活度、控制熱處理的褐變，防止淀粉老化等。有些功能性低聚糖(如帕拉金糖、偶聯(lián)糖)具有防齲作用，’有些(如麥芽三糖、四糖等)具有抑制腸道腐敗細菌作用。本文主要對具有益生原(Prebiotic)作用的功能性十氏聚異麥芽糖、低聚果糖、低聚半乳糖、乳酮糖、乳蔗糖、低聚木糖、蜜糖等作一介紹。

2 功能性低聚糖的生產(chǎn)
　　功能性低聚糖的生產(chǎn)方法大體上可分為5種：(1)從天然原料中提取。(2)利用轉移酶、水解酶的糖基轉移反應來(lái)生成。(3)酶水解法。(4)酸堿轉化法。(5)化學(xué)合成法。各種功能性低聚糖及其生產(chǎn)原料見(jiàn)表1。

表1: 功能性低聚糖及其生產(chǎn)原料 生產(chǎn)原料 功能性低聚糖

3 幾種主要的功能性低聚糖
3．1異麥芽低聚糖
　　除兩歧雙歧桿菌外，大多數人體雙歧桿菌都可利用異麥芽糖為碳源‘而多數腸道有害細菌對其不利用。商品異麥芽糖漿是一種含異麥芽糖、異麥芽三糖、潘糖以及異麥芽四糖、五糖和以上分校低聚糖的糖。其中雙歧因子主要成分異麥芽糖、異麥芽三糖、潘糖三者的含量應在35％以上*總分枝低聚糖含量應在50％以上，其它是葡萄糖、麥芽糖、糊精等，甜度為蔗糖的40％—50％。異麥芽低聚糖是一種很好的雙歧因子，除作保健食品外。也可用于飼料以增強飼養動(dòng)物的健康和提高飼料效力，還可減少畜臺臭味。異麥芽糖漿的物理性質(zhì)與麥芽糖漿基本相似．例如難發(fā)酵，易保存，具有良好的保濕性，可防止淀粉老化，有利于糕點(diǎn)食品保鮮；可用于面包制造，因不被酵母利用而有利于面包的保存。不易老化；抗結晶性好，熬糖溫度高，適用于硬糖制造，可提高透明度而不粘牙，可改善風(fēng)味、提高熱穩定性等：耐熱耐酸性好，在州＝3、120“C較長(cháng)時(shí)間不易分解，可用于果醬生產(chǎn)：水活度低(僅為O．75)，比蔗糖(O．85)、高麥芽糖漿(O．85)、葡萄糖漿(O．77)低，有利于抗菌。異麥芽糖漿作為一種功能性甜味劑，在曰本已廣泛用于各種食品和飼料中，年消費量達一萬(wàn)噸以上。在功能性低聚糖中。異麥芽低聚糖是價(jià)格最低的一種，每千克140日元(折合人民幣11元左右)。研究表明成年人曰攝取10—15克；數目后糞便中雙歧桿菌即明顯增加，而腐敗細菌有所減少。

　　我國衛生部食品衛生監督檢驗所對國產(chǎn)異麥芽糖進(jìn)行人體與動(dòng)物試驗，也證明服用異麥芽低聚糖漿(15克／曰)，經(jīng)30天后．腸道中茵群數量會(huì )明顯增加，證明它對腸道茵群有明顯調節作用。異麥芽糖有抗齲性，食用異麥芽糖有利于防止齲齒。它非但本身’不引起齲齒，還可阻止其它糖類(lèi)被突變鏈球菌利用而生成葡聚糖。

　　異麥芽糖漿是以淀粉為原料，經(jīng)淀粉酶水解生成麥芽糖后—在黑曲霉葡糖苷基轉移酶作用下生成異麥芽糖、異麥芽三糖等低聚糖，經(jīng)用活性碳脫色、離，子交換凈化、蒸發(fā)濃縮而成。黑曲霉葡糖昔基轉移酶的活力是用甲基葡萄糖作底物來(lái)測定的。

3．2低聚龍膽糖
　　龍膽二糖是酸法水解淀粉制造葡萄糖粉時(shí)的副產(chǎn)物，存在于結晶廢母液中，因有苦味妨礙了全糖粉的制造，然而以龍膽二糖為主的低聚龍膽糖卻是一種難消化、具有相當高的雙歧桿菌增殖作用的低聚糖。工業(yè)上是用葡萄糖為原料經(jīng)霉茵p—葡糖昔酶作用而合成的、由9—1，6鍵合成的低聚糖混合物，產(chǎn)品中含龍膽二糖30％．葡萄糖51％以及龍膽三糖四糖4％—5％，由于呈苦味，它在食品工業(yè)中適臺于本身具有一定苦味的產(chǎn)品如咖啡、可可制品中應用。這種低聚糖是一種很有效的雙歧因子，很少用量就可看到雙歧桿菌增加的現象，但目前因產(chǎn)量少而價(jià)格較貴。

3．3海藻糖
　　海藻糖是一種功能性低聚糖，具有低熱值．防齲齒等作用．但不是雙歧因子。海藻糖在酸、熱下穩定；它的特殊生理功能是提高動(dòng)植物細胞抵抗干燥，抗高溫和寒冷等不良環(huán)境的能力。一個(gè)明顯的例子是制造干燥酵母，凡酵母細胞中海藻糖含量高的，制成的干燥酵母存活力則強．保存期長(cháng)。微生物冷凍干燥保存時(shí)，若適量添加海藻糖可減少死亡。海藻糖是葡萄糖以Q、Q—1，1鍵結合成的非還原性雙糖》廣泛存在于動(dòng)植物和微生物細胞，過(guò)去從酵母(含量10％—20％)中提取，手續復雜無(wú)法大量生產(chǎn)。

　　90年代初曰本利用谷氨酸短桿菌發(fā)酵生產(chǎn)海藻糖成功．用15％蔗糖可累積40g／L的海藻糖，使醫藥及化妝品用精制海藻糖的價(jià)格由每千克2萬(wàn)曰元降到3000曰元。利用低聚麥芽基海藻糖合成酶和低聚麥芽基海藻糖水解酶作用于淀粉水解物可得到82％收率的海藻糖。海藻糖是一種防止蛋白質(zhì)變性的有效生理活性物質(zhì)，是移植用臟器、疫苗、動(dòng)物精液、微生物菌種保藏的極好穩定劑，用于化妝品可保護皮膚免受日曬和冷凍傷害，也可防止皮膚干燥。海藻糖是可消化的低聚糖，甜度為蔗糖的50％，它的性質(zhì)對改善食品風(fēng)味質(zhì)量極為有利；也可廣泛用于各種食品加工和保存。

3．4低聚果糖
　　聚果糖是蔗糖分子的果糖殘基上Q(1—2)鍵結合1—3個(gè)果糖的低聚糖。果蔬常含有這種糖，尤以菊芋(16％—20％)；菊苣(5％—10％)、蘆筍(1％—20％)、韭菜(2％—5％),大蒜(3％—6％)、婆羅門(mén)參，(4％—11％)、洋蔥(2％—6％)、牛蒡(3.6％)、小麥(1％＝4％)等較多。工業(yè)生產(chǎn)低聚果糖有二種方法，一是以菊苣為原料，提取其菊粉(含量15％—20％)，經(jīng)霉菌菊粉酶適度水解而成。比利時(shí)ORAFTI。公司投資20億比利時(shí)法郎；歷時(shí)數十年大規模開(kāi)發(fā)種植菊苣，生產(chǎn)菊粉與低聚果糖分別作為油脂與食糖代用品。由于低聚果糖產(chǎn)量大．價(jià)格低(8美元／千克)，已用作為”食品原科”，而不作為”食品添加劑”。在曰本、臺灣用蔗糖作原科，經(jīng)黑曲霉的蔗糖酶和果糖昔酶的作用而生成，產(chǎn)品中含蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖約50％‘其余為葡萄糖、果糖和蔗糖。’低聚呆糖具有良好抗腐蝕性，食后不被人體消化，可促進(jìn)腸道雙歧桿菌生長(cháng)。體外試驗表明，在某種’情況下，低聚果糖促進(jìn)雙歧桿菌生長(cháng)效果優(yōu)于葡萄糖。大量研究資料表明，食用低聚呆糖3—5克／曰，腸道雙歧桿菌可增加5—10倍。

　　低聚果糖的熱量較低(1．5kcl／g，是葡萄糖的40％)，并且不會(huì )使血糖、胰島素上升。用低聚果糖喂幼豬可減少下痢，降低糞便中腐敗產(chǎn)物，提高飼料利用率。低聚果糖物理性質(zhì)與蔗糖相似，故可廣泛代替蔗糖用于食品加工。低聚果糖在我國也有研究生產(chǎn)，如中國食品發(fā)酵研究所、上。海醫藥工業(yè)研究院、無(wú)錫輕工大學(xué)、廣西大學(xué)等。

3．5低聚乳蔗糖
　　低聚乳蔗糖也叫乳果糖，是乳糖與蔗糖共存下由：酵母酶與節桿菌p—呋喃果糖昔酶將蔗糖分子轉移到乳糖的還原性末端C位經(jīng)挺清經(jīng)基上而生成的一種三糖(半乳糖基蔗糖)，‘具有與蔗糖相近的甜味，其雙歧增殖因子效果也優(yōu)于低聚半乳糖與異麥芽糖。

　　日食5克，周后糞便中雙歧桿菌數由10％增至38％以上，而腐敗菌明顯減少。產(chǎn)品分為含乳蔗糖35％以上和臺乳蔗糖55％以上兩種。前者尚含未反應的蔗糖26％和乳糖10％，以及反應產(chǎn)物葡萄糖與果糖約21％，以及乳酮糖、低聚果糖等其他低聚糖6％。后者因經(jīng)酵母發(fā)酵除去蔗糖；故蔗糖含量?jì)H為7％，乳糖含量為20％。這種糖于1991年首先由日本生產(chǎn)已廣泛用來(lái)代替部分蔗糖加飲料、酸奶、糖果、糕點(diǎn)、魚(yú)肉制品中，市場(chǎng)需求量迅速增加．1992年500噸，1·994年1600噸。

3．6低聚半乳糖
　　母乳喂養嬰兒腸道中之所以形成雙歧桿菌茵群，是由人奶中乳酮糖與低聚半乳糖所誘發(fā)的。低聚半乳糖是用乳糖作原料，在高濃度下用霉茵的9—半乳糖首酶即乳糖酶催化而成，其主要成分為一種三糖6JL半乳糖基乳糖。p—半乳糖苷酶既催化乳糖水解反應，在高濃度底物下也催化乳糖的轉移反應，轉移反應的產(chǎn)物是雙糖(半乳糖基乳糖)、三糖和分子再大一些的低聚糖。低聚半乳糖的構成可用式子GsI—(GaI)n—GIc來(lái)表示．其中n=l—4。低聚半乳糖是難消化的碳水化物，幾乎所有人體雙歧桿菌和乳酸菌都利用它為碳源，而不被絕大步數腸道有害菌利用．是一種很好的雙歧桿菌增殖因子。每曰攝取10克，一周后糞便中雙歧桿菌由1x108／克增加到1x10／克，而腸道腐敗細菌和由腐敗細菌產(chǎn)生的致癌因子次膽汁酸明顯減少。低聚半乳糖甜度為蔗糖的20％—50％對酸，熱穩定性良好．尤其在低PH高溫下優(yōu)于蔗糖。粘度與水活度接近蔗糖，有良好的保濕性，食品工業(yè)中大量用于奶粉與乳制品以及冷飲、糖果,營(yíng)養口服液和面包糕點(diǎn)中。從1988年上市以來(lái)，市場(chǎng)不斷擴大，年銷(xiāo)售量達1.5萬(wàn)噸；生產(chǎn)半乳糖昔酶的微生物有脆壁酵母、乳糖酵母、環(huán)狀芽孢桿菌以及。米曲霉等，此外還發(fā)現繩狀青霉纖維素酶也可合成低聚半乳糖，但工業(yè)上用曲霉生產(chǎn)低聚半乳糖。 p—半乳糖苷酶的活力是用D—硝基酚—9—半乳糖：苷(OHPG)作底物，在50。C，。pH4、5反應后測定所產(chǎn)生的磷硝基酚酌量來(lái)衡量，以每分鐘釋出1微分子磷硝基酚所需的酶量為一個(gè)單位.

3．7大豆低聚糖
　　大豆低聚糖是存在于大豆中的可溶性糖分的總稱(chēng)，主要成分是水蘇糖和棉子糖，含量分別是4％和1％。水蘇糖和棉子糖都是由半乳糖、葡萄糖和果糖所組成的支鏈雜低聚糖，是在蔗糖分子的葡萄糖殘基一側以C(—1，6鍵接上一個(gè)或兩個(gè)半乳糖而成。這兩種糖都是難消化糖。以除去蛋白質(zhì)的大豆清為原’科(干物含糖量72％)，經(jīng)加熱、鹽析、超濾去除殘留蛋白質(zhì),再經(jīng)活性碳脫色，電滲板。離子交換脫鹽濃縮而成。糖漿的組成為水分24％、水蘇糖18％、棉子糖8％、蔗糖32％、其他糖分18％。甜度為蔗；糖的70％．熱量為蔗糖的1／2。熱穩定性良好，140。C不分解。成人每曰食取糖漿10克(內含水蘇糖、棉子糖3克),3周后腸內雙歧桿菌明顯增加，而有害茵大大減少。大豆低聚糖廣泛用于各種食品和飲科的生產(chǎn)。棉子糖是蔗糖分子的葡萄糖殘基上以-1，6鍵結合一個(gè)半乳糖的三糖，主要存在于甜菜汁中，在制糖工業(yè)因妨礙蔗糖的結晶而使糖收率下降。棉子糖是由甜菜廢糖蜜通過(guò)色譜分離得到的，甜度為蔗糖的23％，也具難消化性和雙歧增殖效果，除兩歧雙歧桿茵外，它可被腸內其它雙歧桿菌所利用．且利用得比其它低聚糖還要優(yōu)先，攝取后雙歧桿菌由10％提高到60％。商品棉子糖丸含棉子糖1克，Vc200毫克，曰食3克有效。棉于糖受熱分解成容二糖與果糖,前者也是一種雙歧因子。此外，棉子糖可用作牛精液冷保藏的穩定劑，在工業(yè)上用于蔗糖漿防止結晶。

4功能性低聚糖的攝取量
　　與多食果蔬人群相比，多食肉類(lèi)與油脂的人群其腸：道中腐敗細菌、腐敗有毒產(chǎn)物較多，而雙歧桿茵較少。在某些蔬菜、水果中含有天然的低聚糖，如洋蔥、大蒜、》菊苣、蘆筍、香蕉等含有低聚果糖，大豆及一些豆類(lèi)含水蘇糖，甜菜含棉子糖，魔芋含低聚甘露糖等，多食這類(lèi)食物，有益于調整腸道茵群各種低聚糖被腸道消化液分解和被腸細菌利用的程度難易不一．故各種低聚糖所起的雙歧因子效果大小不同，詳見(jiàn)表2人體試驗結果。功能性低聚糖在食品、醫藥、飼料添加劑乃至植物保護方面，都有著(zhù)廣闊的應用前景，已經(jīng)引起各國學(xué)術(shù)和企業(yè)界的重視，尤其是具有雙歧因子作用的低聚糖．由于社會(huì )老齡化的緣故；更加受人注意。許多過(guò)去不受重視的天然多聚物．由于可作為開(kāi)發(fā)新的功能性低聚糖的原料而受到重新認識。隨著(zhù)生物技術(shù)的進(jìn)步．一些以前只能從天然物提取的低聚糖可以用生物技術(shù)大量生產(chǎn)，廉價(jià)供應。中國功能性低聚糖的研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、’利用，方興未艾，有著(zhù)輝煌前景。

參考文獻
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