功能性低聚糖

低聚糖（Oligosaccharide）或称寡糖。

功能性低聚糖包括水苏糖、棉籽糖、Palatinose（帕拉金糖）、乳酮糖、低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖、低聚乳果糖、低聚异麦芽糖、低聚Palatinose 和低聚龙胆糖等。

人体肠胃道内没有水解这些低聚糖（除Palartinose之外）的酶系统，因此它们不被消化吸收而直接进入大肠内优先为双歧杆菌所利用，是双歧杆菌的增殖因子。

功能性低聚糖因具独特的生理功能而成为一种重要的功能性食品基料，业己引起全世界广泛的关注。

目前，日本在这方面的研究、开发与应用位居前列，己形成工业化生产规模的低聚糖品种达十几种，1990年的总产值就达4.6亿美元，成为功能食品基料的一大支柱。

在日本，功能性低聚糖替代或部分替代蔗糖而广泛应用在饮料、糖果、糕点、冰淇淋、乳制品及调味料等450多种食品。

己经确认功能性低聚糖的主要生理功能包括以下四个方面：1、很难或不被人体消化吸收，所提供的能量值很低或根本没有。

可在低能量食品中发挥作用，最大限度地满足了那些喜爱甜品又担心发胖者的要求，还可供糖尿病人、肥胖病人和低血糖病人食用。

2、活化肠道内双歧杆菌并促进其生长繁殖。

双歧杆菌是人体肠道内的有益菌，其菌数会随年龄的增大而逐渐减少，直至老年人临死前完全消失。

因此，肠道内双歧杆菌数的多少成了衡量人体健康与否的指标之一。

随着医药科学的突飞发展，广谱和强力的抗菌素广泛应用于治疗各种疾病，使人体肠道内正常的菌群平衡受到不同程度的破坏，有目的的增加肠道中有益菌的数量显得十分必要。

摄取入功能性低聚糖来促使肠道内双歧杆菌自然增殖显得更切实可行。

3、不会引起牙齿龋变，有利于保持口腔卫生。

龋齿是由于口腔微生物特别是突变链球菌（Streptococcus mutans）侵蚀而引起的，功能性低聚糖因不是这些口腔微生物的合适作用底物，因此不会引起牙齿龋变。

4、由于功能性低聚糖不被人体消化吸收，属于水溶性膳食纤维，具有膳食纤维的部分生理功能，如降低血清胆固醇和预防结肠癌等。

功能性低聚糖与通常为高分子的膳食纤维不同，它属于小分子物质，添加到食品中基本上不会改变食品原有的组织构及物化性质。

异麦芽酮糖（Palatinose）1957年，Weidenhagen和Horenz在甜菜制糖过程中发现一种非蔗糖的“新”双糖化合物，根据工厂所在地Palatine，他们将它命名为Palatinose。

从化学结构上看，该双糖即是Isomaltulose （异麦芽酮糖）。

、Weidenhagen还发现精朊杆菌（Proramino-bacterrubrum）能将蔗糖转化成Palatinose。

后来，其他研究者在蜂蜜和甘蔗汁中也发现的天然存在Palatinose[40,41]。

由此可见，Palatinose的历史比较短，但由于它具有某些特殊的生物特性及很低的致龋齿特性，人们对这种天然存在的功能性低聚糖给予了很大的关注。

在日本，1987年Palatinose总产量达3000t，己广泛应用在糖果、咖啡、口香糖、巧克力、果酱、黄油、蛋糕和软饮料等食品中。

Palatinose的物化性质Palatinose（6-O-α-D-吡喃葡糖基-D-果糖）是一种结晶状的还原性双糖，其结晶体含有1分子的水，失水后不呈结晶状。

与果糖一样，它呈正交晶体，含水Palatinose晶体的相对分子质量为360；它的溶点在122～123℃，比蔗糖（182℃）要低得多；其旋光度[α]20D=97.2。

；还原活性是葡萄糖的52%。

Palatinose具有与蔗糖类似的甜味特性，它对味蕾的最初刺激速度比蔗糖快，最强的甜味刺激与蔗糖一样，终了时的甜刺激则要比蔗糖弱。

Palatinose无任何异味，其甜度是蔗糖的42%，而且不随温度变化而改变。

将Palatinose应用在糖果和巧克力类食品中，没有发现它与蔗糖间存在明显的差异。

室温下，Palatinose的溶解度只有蔗糖的一半。

但随着温度的升高，其溶解度会急剧增加，80℃时可达蔗糖的85%。

因此，在相对高的温度下生产的含Palatinose的食品于常温下保存时，可能会出现Palatinose的结晶现象。

浓度相同时，Palatinose溶液的粘度略小于蔗糖溶液。

与颗粒状蔗溏和乳糖不同。

Palatinose没有吸湿性，即使添加1.5%～15%的柠檬酸,其吸湿性也不会增加,而同样条件下颗粒状蔗糖的吸湿性却大为增加。

将Palatinose与柠檬酸混合，保温贮藏22d也没有发现转化糖生成。

这些特性表明，对于含有机酸或维生素C的食品来说，用Palatinose作增甜剂比用蔗糖要稳定。

Palatinose抗酸水解能力很强。

将20%的酸化Palatinose水溶液和蔗糖水溶液（PH=2）煮沸后比较它们的水解率，发现60min后蔗糖完全水解，而此时Palatinose并没被水解。

用Palatinose做糖果熬煮试验表明，120℃时其甜味没有变化，只出现了轻微的褐变；在高达140℃时，Palatiose开始出现褐变、分解和聚合等反应；继续升温至160℃以上，这些反应明显加剧。

因此，Palatiose的热稳定性要比蔗糖略差些。

大多数细菌和酵母不能发酵利用Palatinose。

将含有Palatinose和蔗糖的酸性饮料或面包贮存一段时间，发现Palatinose的数量一点也没减少。

因此，当Palatinose应用在发酵食品和饮料生产中，其抗微生物特性使得产品的甜味易于保持。

另外，Palatinose不被口腔细菌（包括致龋齿属细菌）所发酵利用，所以它的致龋齿性很低。

乳酮糖乳酮糖为白色不规则的结晶粉末，相对密度1.35,熔点169℃，易溶于水，其甜度仅为蔗糖的48%～60%，且带有清凉醇和的感觉。

日本市场上己有含量在50%以上的糖浆产品。

乳酮糖浆呈淡黄色略为透明且粘度较低，例如70%的糖浆在25℃时粘度为0.3Pa.s，而90℃时仅为0.012Pa.s。

随着分离精制物段的日益完善，现己制成高纯度结晶产品。

乳酮糖在人体小肠内不被消化吸收，到达大肠中为双歧杆菌所利用，具有较好的增殖活性。

例如，母乳喂养儿与人工喂养儿的一个突出差别在于前者粪便中的双歧杆菌数要比后者多得多，但若给人工喂养儿同时喂食适量乳酮糖，则情况有所不同，可观察到双歧杆菌的增殖速率大为提高甚至达到母乳喂养儿的水平，其粪便中双歧杆菌数增加而其他腐败菌减少。

试验表明摄入乳酮糖后人体血浆中葡萄糖无升高现象。

另外，乳酮糖对牙齿没有龋齿作用。

对乳酮糖的毒理学研究结果表明，其毒性极小，相当于蔗糖。

乳酮糖的制取一般采用碱液处理将乳糖异构化，异构化反应是在氢氧化钠溶液中进行的，用硼酸盐作催化剂。

此外，也可用酶法异构化来制取乳酮糖。

大豆低聚糖（Soybean oligosaccharide）大豆低聚糖广泛存在各种植物中，以豆科植物含量居多，除大豆外，豇豆、扁豆、豌豆、绿豆和花生等中均有存在。

典型的大豆低聚糖是从大豆籽粒中提取出可溶性低聚糖的合称，主要分为水苏糖（Stachyose）、棉籽糖（Raffinose）和蔗糖(Sucrose)。

大豆低聚糖的甜味特性接近于蔗糖，甜度为蔗糖的70%，能量值仅8.36kJ/g（为蔗糖的1/2）。

如果是单由水苏糖和棉仔糖组成的改良大豆低聚糖，则其甜度为蔗糖甜度的22%，能量值更低。

等浓度下，大豆低聚糖的粘度低于麦芽糖而略高于蔗糖，保湿性和吸湿性比蔗糖低但比高果糖浆高，水分活度接近于蔗糖。

大豆低聚糖具有良好的热稳定性，即使在140℃的高温下也不会分解，对酸的稳定性也略优于蔗糖。

大豆低聚糖中对双歧杆菌有增殖作用的因子是水苏糖和棉仔糖，它们在糖浆状产品中占24%，颗粒状产品中占30%。

由于人体内缺乏水解水苏糖和棉籽糖的水解酶——α-D-半乳糖果苷酶，所以它们可不经消化吸收直接到达大肠内为双歧杆菌所利用。

有实验表明，成年人每天摄取10g大豆低聚糖（含70%水苏糖和20%棉籽糖），一周后每克粪便中的双歧杆菌数由原来的108增至109.6,而肠骨腐败细菌的菌数有所减少。

即使少量的摄取,如每人每天摄取3g,也可起到促进双歧杆菌增殖的作用。

己进行的微生物致突变试验、大鼠的急性毒理试验，均己证实大豆低聚糖是一种安全无毒的天然产品。

作为一种功能食品基料，可部分替代蔗糖应用于于清凉饮料、酸奶、乳酸菌饮料、冰淇淋、面包、糕点糖果和巧克力等食品中。

在面包中使用大豆低聚糖，还可起延缓淀粉老化、延长产品货架寿命的作用。

日本开发的大豆低聚糖产品己于1988年推向市场，前景良好。

低聚果糖（Fructooligosaccharide）低聚果糖是指在蔗糖分子的果糖残基上结合1～3个果糖的寡糖，存在于日常食用的水果、蔬菜中，如牛蒡（3.6%）、洋葱（2.8%）、大蒜（1.0%）、黑麦（0.7%）和香焦(0.3%)等.低聚果糖的物理化学性质低聚果糖，又称寡果糖或蔗果三糖族低聚糖。

天然的和微生物酶法得到的低聚果糖几乎是直链状，在蔗糖（GF）分子上以β（1→2）糖苷链与1～3个果糖分子结合成的蔗果三糖（GF2）、蔗果四糖（GF3）和蔗果五糖（GF4），属于果糖和葡萄糖构成的直链杂低聚糖。

工业生产上一般采用黑曲霉（Aspergillus niger）等产生的果糖转移酶作用于高浓度（50%～60%）的蔗糖溶液，经过一系列的酶转移作用而获得低聚果糖产品。

日本明治制果公司研究出两种低糖产品。

低聚果糖G 和P的甜度分别约为蔗糖的60%和30%，它们均保持了蔗糖良好的甜味特性。

低聚果糖的粘度、保湿性及在中性条件下的热稳定性等食品的应用特性都接近于蔗糖，只是在PH3～4的酸性条件下加热易分解。

在食品中低聚果糖为防止其分解需注意两点：1、酸性条件下不要长时间加热。

2、酵母等产生的蔗糖酶会水解该糖低聚果糖的生理功能近年来的研究发现低果糖具有良好的生理特性：1、该糖很难被人体消化吸收，能量值很低，摄入后易致肥胖。

2、低聚果糖在肠道内不易消化吸收到达大肠而被双歧杆菌利用，是双歧杆菌增殖因子。

成人每天摄取5～8g，两周后每克粪便中双歧杆菌数可增加10～100倍。

3、可以认为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，而且摄入后不会引起体内血糖值的大幅度升高，所以可作为高血压、糖尿病和肥胖症等患者食用的甜味剂。

4、低聚果糖不能被突变链球菌S.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、腐蚀的场所（牙垢），是一种低腐蚀性的防龋齿甜味剂。

低聚乳果糖（Lactosucrose)低聚乳果糖是以乳糖和蔗糖（1：1）为原料，在节杆菌（Arthrobacter)产生的β呋喃果糖苷酶催化作用下，将蔗糖分解产生的果糖基转移至乳糖还原性末端的C1位羟基上，生成半乳糖基蔗糖即低聚乳果糖。