低聚糖的功能性研究与其应用展望

低聚糖的功能性研究与其应用展望

摘要：简要介绍了几种主要低聚糖的结构，讨论了功能性低聚糖的双歧因子、低热量、抗龋齿等主要功能，对低聚糖的开发应用作了探讨及展望，提出低聚糖将作为一种功能性食品基料在功能性食品中得到广泛应用，开发应用功能性低聚糖具有广阔的前景。

关键字：低聚糖生物学意义应用

研究背景

低聚糖是指由2～10个单糖组成的糖类，由于其聚合度低，所以称作低聚糖。低聚糖又称寡糖，其分子量约为300~2000，分为功能性低聚糖和普通低聚糖两大类。蔗糖、麦芽糖、乳糖、海藻糖和麦芽三精等属于普通低聚糖，它们可被机体消化吸收。功能性低聚糖在自然界广泛存在，和人类食物有关的如：香蕉、大麦、洋葱、洋姜中含有低聚果糖；竹笋中含有低聚木糖；大豆中含有水苏糖和棉籽糖；淀粉糖化液中含有低聚异麦芽糖。目前，市场上出现的主要功能性低聚糖有：低聚木糖、低聚果糖、低聚异麦芽糖、低聚半乳糖等。[1]功能性低聚糖，指的是不为人体酶解，在小肠中不被吸收的低聚糖，即不消化性的低聚糖。但低聚糖，进入大肠后，能促进体内双歧杆菌的增殖，即通常所说的双歧因子。1999年国家公布的“功能性低聚糖通用技术规则行业标准”中，规定的功能性低聚糖定义为：

(1) 功能性低聚糖是由2～10个相同或不同的单糖，以糖苷键聚合而成。

(2) 具有糖类某些共同的特性，可直接代替糖料，作为甜食品配料，但不被人体

胃酸、胃降解。不在小肠吸收，可到达大肠部位。

(3) 具有促进人体双歧杆菌的增殖等生理功能。

现在世界上主要研究和生产的功能性低聚糖主要有低聚异麦芽糖、大豆低聚糖、低聚果糖、低聚木糖和低聚麦芽糖等。自然界中主要存在于人乳、大豆、棉籽、桉树、甜菜、龙胆属植物根及淀粉的酶水解物中。因人体肠道内不具备分解消化它们的酶系统，所以不能被消化吸收，而是直接进入肠道内为有益菌双歧杆菌所利用。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。功能性低聚糖的生物学意义与应用价值

1、促进双歧杆菌生长，调整肠道菌群平衡

通常大肠中因缺乏大肠细菌可利用的碳源，一旦有碳水化合物进入就会对肠

道菌群代谢产生重要影响。大肠菌群利用低聚糖的能力是不同的，体外试验结果表明：双歧杆菌对各种低聚糖几乎都可以加以利用，而一些有害细菌对大多数益生元几乎都不能利用或很难利用。[5]

2、促进钙吸收作用

欧州Orafti经多年研究证实,功能性低聚糖不仅能促进钙吸收,而且能提高骨密度，减轻骨质疏松的危险。早川幸男的《低聚糖新知识》中提到，服用2%低聚木糖水溶液以后，大鼠的钙吸收可以提高23%，而钙的利用率可以提高21%。

[6]

3、提高免疫力

有利于人体肠内双歧杆菌的增加,同时可抑制肠内有害菌及腐败物质的形成,增加体内维生素的量,提高机体免疫力。[7]

4、防止龋齿

高纯度低聚糖不被造成龋齿的链球菌利用，不被口腔酶液分解，因而能防止龋齿。[8]

5、难消化性糖类

低聚糖是一种难消化性糖类,不被人体消化酶系分解,有一定甜度,人体摄入后基本上不增加血糖、血脂。进入大肠后,在结肠部位被双歧杆菌利用,而不能被有害菌利用,称作双歧因子,可广泛使用于各类食品作为功能性食品配料。【2】

典型功能性低聚糖生产及工艺发展

1、低聚木糖

低聚木糖主要是以还有木聚糖的玉米芯、桦木、农作物秸秆为主要原料，利用内切性高温酶糖化以及膜集成分离提纯技术进行产业化的，随着酶工业及膜工业的发展，低聚木糖的生产工艺不断的革新。

其最初于1989年在日本Suntory公司实现工业化生产。我国在"九五"期间立项开展对低聚木糖工业化生产研究。山东龙力生物科技股份有限公司与中国农业大学联合研制开发低聚木糖的工业化生产技术，在国内独家采用直接蒸汽高压瞬时汽爆裂解预处理技术，提高了木聚糖溶出率和木聚糖酶使用效率，避免了酸降解带来的高单糖和高腐蚀问题；采用膜集成技术有效提高了产品总回收率，实现了水资源的综合利用，降低了给排水量，有助于产品附加值和减少污水处理负担；回收蒸发冷凝水用于调浆工序，节约了工艺用水；所用高活性链霉菌sp.E-86

菌株从根本上解决了我国“八五”、“九五”课题研究中所用菌株活力不高，不

适合工业化生产的问题。其技术申请了国内和韩国国际专利并授权，专利号：01131171.1和10-0653748，该技术项目于2001年4月通过教育部组织的国家科技成果鉴定，填补了国内空白。2002年，被卫生部批准为新资源食品。同期，江苏康维生物有限公司与南京林业大学联合开发饲料级低聚木糖，于2003年7月获得国家农业部颁发的饲料和饲料添加剂新产品证书。2005年，龙力低聚木糖再度获得国家农业部颁发的饲料和饲料添加剂新产品证书，2007年，低聚木糖被国家公众营养与发展中心批准推荐为“营养健康倡导产品。随着公众对营养健康和功能性聚合糖的关注，以及低聚木糖工业技术的不断革新和市场需求的不断扩大，其生产企业在国内发展到6家左右。[9][10]

为了规范行业发展，引导有序竞争，2005年中国轻工业联合会以中轻联综［2005］119号文"关于印发《二00五年轻工业制定、修订国家标准、待业标准项目计划》的通知"中，低聚木糖被列为行业标准制定计划。由山东龙力生物科技股份有限公司为主起草单位，在参考了日本suntory公司企业标准和我国其他低聚糖行业标准的基础上，形成了低聚木糖行业标准QBT2984-2008，于2008年由国家发展和改革委员会发布实施。2009年，由中国农业科学院饲料研究所联合山东龙力生物科技股份有限公司及其他相关单位起草的饲料添加剂低聚木糖国家标准GBT23747-2009发布实施。

低聚木糖主要生产企业有日本三得利公司、山东龙力生物科技股份有限公司、山东丰原中科生态有限公司、江苏康维有限公司等。总年产量5000余吨，据2009年统计，低聚木糖的市场容量在1.5万吨左右。

随着工艺的不断革新，市场上的低聚木糖出现了不同规格的产品。主要包括：95%低聚木糖粉剂、70%低聚木糖粉剂、35%低聚木糖粉剂、20%低聚木糖粉剂、95%低聚木糖糖浆、70%低聚木糖糖浆。日本三得利的产品规格和山东龙力生物科技股份有限公司产品规格相当，但是丰源中科产品以70%和35%的为主，江苏康维

的产品以饲料级低聚木糖为主。

2、低聚果糖

低聚果糖的生产原料主要以蔗糖和菊粉为主，两种原料生产的低聚果糖的主要成分存在这一定的差异。其中，以蔗糖为原料的低聚果糖以蔗果低聚糖为主，以菊粉为主要原料的低聚果糖以果果低聚糖为主。其杂糖（蔗糖、果糖）可通过色谱分离获取高纯度产品。其中以蔗糖问主要原料生产低聚果糖的国际企业有：日本明治制果(MeijiSeikaKaisha)是日本生产低聚果糖的最大公司,产品的商品