寡糖的营养学研究进展
寡糖的研究进展及在养殖中的应用
寡 糖 的 研 究 进 展 及 在 养 殖 中 的 应 用
黄 福 友 张成 柱 （ 辽宁辉山集团 ＜控股 ＞有限公司 １０４ ） １０５ １ 定 义 与 分 类
寡 糖是 由．～ ０单糖 组 成 的 聚合 物 ， 于碳 水 化 ２１ 属
杆 菌 细胞 表 面或 绒 毛上 具 有类 丁 质 结 构 ，即外 源凝
些相对欠缺地区要慎重考虑使用 ， 或者 开发替代 品。 加强菌床 日常维护 ， 发酵 床体 要精心维 护 ， 时通 风排 对 及
４ 课 题 实施过 程 中存在 的 问题 与改进 措施
通过低 温和高温季 节的试 验看 ，生态养猪适合在东北地
出潮气 ， 疏理粪便从而保持菌床的活力及 时分解 排泄 物。
哼 研 究 与 综 述
物排 出猪舍 。 酵床猪舍 内没有异味 ， 发 与水泥地面圈舍中氨气
浓度差异极显著 （ Ｐ＜００ ） 具有环保 ， ．１ ， 极大 改善猪舍 内环境
区进行 ， 尤其 冬季低温 季节 ， 但养殖规 模不宜 过大 ， 适宜 中小 型养殖户。 在改建和新建发酵床猪舍时一定要 根据本地 的实际情况
的作 用 。 据报 道 ， 添加 ０３ 露寡 糖 可显著 提 高 肉鸡 ．％甘 的生 长性 能 ， 可 以改 善 肠 黏膜 的形 态 ， 大 小 肠 吸 并 增
收面 积 。
因素 影 响较 大时 ， 促生 长作 用 才 能 明显表 现 出来 。 其 寡 糖作 为 有益 菌 的增 殖 因子 ，可促 进 有 益 菌 大 量繁 殖 。通 过与 病原 菌 的外 源凝集 素 特异 性 结合 ， 阻 止病 原 菌 在肠 道 的定 植 。益生 素 分 泌 的 消化 酶 可 把 寡糖 进 一步 消化 为单糖 ， 芎 菌 或 机体 利用 。寡 糖 益 与 益 生 素 ２者 相互 促 进 互 补 充 ， 此 增 效 ， 合 彼 综
寡糖的营养学研究进展
粮油食品科技 第 21 卷 2013 年 第 3 期
寡糖的营养学研究进展
1， 2 2 董银萍 ， 李拖平
( 1． 辽宁大学 生命科学院， 辽宁 沈阳 110036 ; 2． 辽宁大学 食品科学系， 辽宁 沈阳 110036 ) 要： 寡糖又称低聚糖， 是由 2 ～ 10 个单糖通过糖苷键聚合而成的低分子糖类聚合物。针对 功能 性寡糖在食品、 医药和农业领域具有的促进动物生 长 和 矿 物 质 吸 收， 防 止动 物 腹泻 和 便秘， 增强 动 物免疫力， 降血脂， 改善肠道菌群等多方面营养生理功能进行了综述。 关键词： 寡糖; 营养功能; 研究进展 中图分类号： TS 201． 4 文献标识码： A 文章编号： 1007 － 7561 （ 2013 ） 03 － 0064 － 04 摘
［1 ］
1
寡糖的结构特点及理化性质
寡糖是由 2 ～ 10 个单糖通过糖苷键聚合而成的
。
［2 ］
低分子聚合物。 不同寡糖的区别主要在于其聚合 度、 单糖构成和键合结构等。 寡糖具有甜度低的特 点， 并且其甜度随聚合度的增加而降低 ， 其中低聚异 麦芽糖甜度约为蔗糖的 45% ～ 50% ， 大豆低聚糖甜
［14 ］
粮油食品科技 第 21 卷 2013 年 第 3 期
小鼠血清中超氧化物歧化酶的活性、 抑制过氧化产
－ · OH 物丙二醛的含量； 同时在离体条件下对 · O2 、
进行体外实验的结果表
300 mg 的 明， 甲壳低聚糖对脂质的吸附能力较强， 甲壳低聚糖可 吸 附 油 脂 139． 3 mg， 对脱氧胆酸钠 （ Sodium deoxycholate） 和牛磺胆酸钠 （ Sodium taurocholate） 的吸附率分别为 90． 0% 和 71． 1% ， 100 mg 的甲壳低聚糖对胆固醇吸附率为 87． 5% 。 即甲壳 低聚糖对不同脂质均具有一定的吸附作用 ， 且吸附 效果随着加入量的升高而增强。 近年来有研究表明， 过氧化物酶体增殖物激活 受体（ PPARα ） 在啮齿类动物的肝脏中有较高的表 达， 可以启动与脂质代谢有关的酶和蛋白的基因转 录， 进而调控甘油三酯和胆固醇的分解代谢 ， 达到降 血脂的功效
公共营养知识：寡糖的功能及应用
糖类化合物的研究 糖类化合物是构成⽣物体的四⼤基本物质之⼀，⽣物学家曾经长期认为糖类化合物的⽣物学功能只是作为能量物质如动物体内储存的糖原和植物体内储存的淀粉，及作为结构物质如纤维素、⼏丁质等。
长期以来由于认为糖在⽣物有机体内的作⽤远在蛋⽩质及核酸之下，其功能在很长时间内未得到应有的重视。
近年分⼦⽣物学、细胞⽣物学和⽣物化学等的发展使⼈们不断认识到糖类物质除储能之外还有其它诸多⽣物学功能，同时⼤量的实验结果也揭⽰了糖类物质是重要的信息分⼦，参与许多⽣理和病理过程，其中包括参与⽣物体受精、发育、分化、免疫、神经系统的识别与调控；在微⽣物与动物、植物的相互作⽤中担负重要作⽤；在衰⽼、癌症过程中也涉及到糖类物质的参与。
⽣物学功能及应⽤ 1、寡糖是⽣物体内重要的信息物质 缀合物通过寡糖链的识别作⽤决定着细胞的识别、集聚及受体作⽤。
例如，⾎细胞表⾯的糖蛋⽩和糖脂决定了⾎型，由于这些糖缀合物中寡糖⾮还原端糖的种类和结构的不同⽽产⽣了不同的⾎型。
最新研究表明，寡糖不仅以它们的缀合物在起作⽤，很多寡糖本⾝就有重要的⽣理功能，有的寡糖能激活植物的⾃我防卫系统，有的寡糖能诱导根瘤菌的固氮作⽤，有的寡糖则以与⼊侵的微⽣物上的糖蛋⽩相结合⽽阻⽌这些微⽣物对⼈体正常细胞的侵袭，有的寡糖具有抗菌、抗病毒及提⾼免疫活性的功能，⽽⼀些寡糖则具有肝素的功能，⾎型决定族寡糖更是很有希望成为防治癌症的药物。
2、寡糖具有营养保健功能 由于⼈体不具备分解、消化寡糖的酶系统，在摄⼊之后，它很少或根本不产⽣热量，可有效地防治肥胖、⾼⾎压、糖尿病等。
⽽且寡聚糖是⼀类重要的双歧杆菌促⽣长因⼦（bifidusfactor,BF），它能有效地促进肠道内双歧杆菌的⽣长繁殖。
BF通过促进双歧杆菌⽣长繁殖表现其主要⽣理功能，如提⾼⼈体免疫⼒；降低肠道内pH值；抑制肠道有害菌⽣长；产⽣B族维⽣素；分解致癌物质，促进肠蠕动；增进蛋⽩质的吸收等。
除此以外天然的纯寡糖还有预防蛀⽛、降低⾎脂及促进矿物质吸收等⼗分重要的功能。
寡糖的临床应用
寡糖的临床应用寡糖，指的是由两个或多个糖分子组成的低聚糖类化合物，其相对分子量较小，具有一系列特定的功能和生物活性。
近年来，寡糖在临床应用领域备受关注，被认为具有重要的药用和保健功能。
下面将就寡糖在临床应用中的相关内容进行探讨。
一、寡糖的来源及种类寡糖广泛存在于天然食物中，如蔬菜水果、豆类、海藻等，其中以大豆寡糖、木糖寡糖、果寡糖等为代表。
此外，生物技术手段也可通过酶法、微生物发酵等途径生产得到寡糖。
二、寡糖的生物功能1. 益生作用：寡糖可促进益生菌的生长和活性，维持肠道菌群平衡，发挥益生作用，有助于增强免疫功能、改善肠道健康。
2. 抗炎抗菌：寡糖具有良好的抗炎抗菌作用，可减少炎症反应，抑制病原微生物的生长繁殖，对胃肠道疾病、感染疾病有一定的防治效果。
3. 调节血脂血糖：寡糖在体内降解缓慢，有利于控制血糖和血脂，预防糖尿病、高血脂等代谢性疾病。
4. 抗肿瘤：部分寡糖能够抑制肿瘤细胞的生长，具有一定的抗肿瘤活性，对预防和辅助治疗肿瘤具有重要意义。
三、寡糖在临床应用中的形式目前，寡糖已广泛应用于医药、保健品、食品等领域，其产品形式多样，包括片剂、胶囊、口服液、粉剂、保健食品、功能饮料等，满足不同人群的需求。
四、寡糖在临床应用中的适用人群及禁忌症寡糖适用于肠道菌群失调、免疫功能低下、代谢性疾病、肿瘤等人群，但对于某些特殊人群如孕妇、婴幼儿等存在禁忌症，需在医生指导下使用。
五、寡糖的剂量及用法不同种类的寡糖剂量和用法略有不同，一般建议在医生指导下使用，严格按照产品说明书或医嘱使用，不可滥用或超量服用。
六、寡糖的安全性及副作用寡糖作为一种天然产物，安全性较高，一般情况下不会产生严重副作用。
但少数人群可能出现腹泻、胀气等不适症状，建议停止使用。
七、结语总的来说，寡糖作为一种具有多重功效的生物活性物质，在临床应用中发挥着重要作用，但需要注意适用人群、剂量用法以及副作用等问题，以确保其安全有效地应用于临床。
希望随着科学研究的不断深入，寡糖的临床应用能够得到更广泛的认可和应用。
寡糖的重均分子量
寡糖的重均分子量【原创版】目录1.寡糖的定义和重要性2.寡糖重均分子量的概念3.寡糖重均分子量的测量方法4.寡糖重均分子量的应用5.寡糖重均分子量的研究进展正文1.寡糖的定义和重要性寡糖，又称低聚糖，是由 2-10 个单糖分子通过糖苷键连接而成的碳水化合物。
它们广泛存在于水果、蔬菜和动物乳汁中，具有重要的生理功能，如调节肠道菌群、增强免疫力等。
因此，研究寡糖的性质对于了解其生理作用及开发相关产品具有重要意义。
2.寡糖重均分子量的概念寡糖重均分子量（Average Molecular Weight, AMW）是指寡糖分子量的平均值，通常用克/摩尔表示。
它是衡量寡糖分子量大小的重要指标，对于研究寡糖的结构、功能和生物活性具有重要意义。
3.寡糖重均分子量的测量方法寡糖重均分子量的测量方法主要包括以下几种：（1）凝胶渗透色谱法（Gel Permeation Chromatography, GPC）：这是一种常用的测量方法，基于分子大小不同，通过凝胶柱的速率不同，从而实现对寡糖分子量的分离和测定。
（2）质谱法（Mass Spectrometry, MS）：通过质谱分析，可以准确测量寡糖的分子量，但通常需要与其他方法相互验证。
（3）光散射法（Light Scattering, LS）：光散射法通过测量溶液中寡糖颗粒对光的散射程度，推算出分子量。
这种方法简便快速，但准确性相对较低。
4.寡糖重均分子量的应用寡糖重均分子量对于研究寡糖的生物活性、消化吸收、结构特征等方面具有重要意义。
此外，在生产过程中，控制寡糖的重均分子量可以提高产品质量和稳定性。
5.寡糖重均分子量的研究进展随着科学技术的发展，寡糖重均分子量的研究取得了显著进展。
例如，通过改进测量方法和仪器设备，提高了测量的准确性和效率；对于不同类型的寡糖，研究了其重均分子量与生物活性之间的关系，为开发高生物活性的寡糖产品提供了理论依据。
功能性寡糖研究进展
5.2.3作为免疫调节剂；
大量研究表明，MOS可以增强动物的非特异性能(Savage 1996； Spring1998； 邵良平等，2006)。MOS可以提高白细胞介素-2(IL-2)的水平 (Spring和Privulescu，1998)，而IL-2为T细胞的生长因子， 可促进细胞的增殖 与分化。
另一种观点认为，寡糖的酵解产生的短链脂肪酸(SCFA)具有抗菌作用， 这可能与其降低胃肠道内pH值有关，因为大多致病菌如大肠杆菌的适宜pH值 为8，降低pH值对其生长有抑制作用。FOS不能被消化酶所降解，但是能被肠 道细菌利用产生二氧化碳和有机酸(Mitsuoka等， 1998；Spiege等，1994)。
4.功能性寡糖的生理功能
功能性寡糖的生理功能主要有：
（1）促进肠道双歧杆菌增殖，抑制肠道病原菌的生长繁殖； （2）减少有毒发酵产物及有害细菌酶的作用； （3）预防、治疗便秘、腹泻； （4）清除有毒物质，保护肝脏功能； （5）降低血清胆固醇和血压； （6）增强免疫功能，具防癌抗癌作用； （7）抗衰老作用； （8）促进双歧杆菌生成维生素等营养物质； （9）预防和治疗癫痫病； （10）具有水溶性膳食纤维的功能； （11）几乎不被人或动物消化吸收，低能量或零能量 （12）抗牙齿龋变； （13）促进Ca2+的吸收； （14）抑制炎症发生； （15）神经系统疾病治疗。 可见，寡糖产品在食品、保健、医药、化工、饲料工业等领域具 有广阔的开发前景。
高T淋巴细胞转化功能和NK细胞的杀伤力，增强雏鸡细胞免疫功能；同时提
高了新城疫抗体水平， 增强雏鸡体液免疫功能(高峰等，2001)。尽管对于寡糖 的免疫促生长作用的研究报道很多，但是其作用机理仍未阐明，日前认为有
几种可能的免疫途径：
果寡糖的营养研究进展
３１ 增 殖肠 内有益 茵 ， ． 抑制有 害茵 双歧 杆 菌 和 乳 酸菌 可将 肠 道 内 的低 聚 果糖 发 酵生 成
有 机 酸 ， 低肠 道 ｐ 降 Ｈ值 ， 产生 抑 制有 害 菌（ 并 如革 兰 氏 阴
性 菌） 细菌 素 、 氧化 氢 等 ， 时在 动物肠 道 中合成 蛋 的 过 同 白 质、 Ｂ族及 Ｋ族 维生 素 。 验 表明 ： 试 在初 生仔 猪 日粮 中添 加 果寡糖 可 以提高 粪便 中 双歧杆 菌浓 度（ ｗ ｒ ，９ ５ ； 服 Ｈｏ ａｄ １９ ）人 用 果寡 糖后 ， 双歧 杆 菌浓 度增 加 １ ￣ ０ ０倍 （ ｄ ，９ ｏ。 ０ １０ Ｗａ ａ １９ ） 因双歧杆 菌具 有较 强的 免疫 活性 ， 可提 高机 体免疫 力 和延 缓 机体 衰 老 ； 嗜酸 乳杆 菌 有很 好 的 粘 附能 力 ， 可通 过竞 争 生存空 间而 达到 抑制病 原 菌的 目的 ； 孢杆 菌 可 以消耗肠 芽 内氧气 ， 成厌 氧环 境 ， 利 于厌氧 微生 物 的生 长 ， 造 有 从而把 失调菌 群恢 复到 正常状 态 。 Ｇｉｓｎ等（９ ５和 Ｍａｃ ｌ ２ ０ ） 究 也 发 现 ， 寡 ｂｏ １９ ） ｒｅ 等（０ ０研 果 糖进 入肠道 后 ， 能被病 原菌（ 沙 门 氏菌） 不 如 利用 ， 只能被 有 益 菌（ 如乳 酸 杆 菌 、 双歧 杆 菌） 解 利 用 ， 生 挥发 性 脂 肪 分 产 酸 ， 促进有 益菌 大量 繁殖 的同时 ， 在 使肠 道 ｐ 值下 降 。这 Ｈ
促进 有益 微生 物的繁 殖 和抑制有 害微 生物 。 ２ 果 寡糖 的消化 和代 谢
２１ 果 寡 糖 的 消化 ．
王 岭（０ ３研 究 表 明 ， 肉仔 鸡 日粮 中添 加 果寡 糖 可 ２０ ） 在 以显著增 加有 益微 生物 的数量 ， 可能是 由于 肉仔鸡 在幼 这
功能性寡糖的种类发展与功效
功能性寡糖的种类发展与功效功能性寡糖（functional oligosaccharides）是一类具有特定生物功能的寡糖，通常指的是含有2-10个单糖残基的低聚糖。
它们具有一系列的生理活性和保健功效，可以在人体内发挥积极作用。
以下是功能性寡糖的种类发展与功效的一些主要内容：1. 低聚果糖（fructooligosaccharides，FOS）：低聚果糖是由果糖（fructose）单位组成的寡糖，主要存在于植物中，如洋葱、大蒜和茄子等。
它具有益生菌作用，可以增加肠道内有益菌的数量，抑制有害菌的生长，改善肠道环境。
此外，低聚果糖还可以增强人体的免疫功能，调节血脂和血糖水平。
2. 低聚半乳糖（galacto-oligosaccharides，GOS）：低聚半乳糖是由半乳糖（galactose）单位组成的寡糖，主要存在于乳制品中，如奶粉和乳酸饮料。
它具有益生菌作用，可以促进肠道内双歧杆菌和嗜酸乳杆菌等益生菌的生长，改善肠道菌群平衡，增加肠道黏膜的免疫性，增强抵抗力。
此外，低聚半乳糖还可以促进钙和铁等矿物质的吸收。
3. 低聚甘露糖（galactomannan，GM）：低聚甘露糖是由甘露糖（mannose）和半乳糖（galactose）单位组成的寡糖，主要存在于豆类中，如大豆和豌豆等。
它具有水溶性纤维的特点，可以增加粪便体积，改善便秘问题，调节肠道功能。
此外，低聚甘露糖还可以帮助降低血脂，降低胆固醇的吸收。
4. 低聚木糖（xylo-oligosaccharides，XOS）：低聚木糖是由木糖（xylose）单位组成的寡糖，主要存在于木质纤维中，如竹子和茅台等。
它具有益生菌作用，可以增加肠道内双歧杆菌和嗜酸乳杆菌等益生菌的数量，改善肠道菌群平衡，增加益生菌的代谢产物，提高免疫力。
此外，低聚木糖还可以降低血脂和血糖，调节肠道功能。
5. 低聚葡甘露糖（inulin）：低聚葡甘露糖是由果聚糖（fructose）单位组成的寡糖，主要存在于植物的根茎中，如朝鲜蓟和菊芋等。
非消化寡糖的生理功能研究进展及其应用
非消化寡糖的生理功能研究进展及其应用I. 内容综述非消化寡糖是一类不能被人体消化道酶水解的多糖，包括低聚果糖、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖等。
近年来随着对非消化寡糖生理功能研究的不断深入，人们逐渐认识到其在生物医学领域的重要价值。
本文将对非消化寡糖的生理功能研究进展及其应用进行综述。
首先非消化寡糖具有调节肠道菌群平衡的作用，研究表明非消化寡糖能够通过抑制有害菌的生长和促进有益菌的繁殖，从而维持肠道菌群的正常比例，降低肠道炎症反应，改善肠道功能。
此外非消化寡糖还可以增强肠道黏膜屏障功能，保护肠道免受有害物质的侵害。
其次非消化寡糖具有抗氧化作用，研究发现非消化寡糖中的多糖链可以与自由基发生作用，形成稳定的复合物，从而减少自由基对人体细胞的损伤。
此外非消化寡糖还可以增强机体免疫功能，提高抗病能力。
再者非消化寡糖具有降血糖作用，近年来的研究发现，非消化寡糖可以通过多种途径降低血糖水平，如促进胰岛素分泌、抑制肝糖原分解、减缓葡萄糖吸收等。
因此非消化寡糖在糖尿病治疗中具有潜在的应用价值。
非消化寡糖还具有抗肿瘤作用，研究发现非消化寡糖能够通过抑制肿瘤细胞的增殖、诱导肿瘤细胞凋亡、调节免疫反应等多种机制，发挥抗肿瘤作用。
此外非消化寡糖还可以减轻化疗药物的副作用，提高患者的生活质量。
随着对非消化寡糖生理功能研究的不断深入，人们越来越认识到其在生物医学领域的重要价值。
未来非消化寡糖有望在肠道健康、糖尿病治疗、抗肿瘤等领域发挥更大的作用。
A. 研究背景和意义随着人类对生物技术的认识不断深入，非消化寡糖作为一种新型的功能性食品添加剂，受到了越来越多的关注。
非消化寡糖是指不能被人体消化道酶水解的单糖和双糖，如低聚果糖、低聚异麦芽糖等。
它们在人体内具有多种生理功能，如调节肠道菌群平衡、促进钙吸收、降低胆固醇等。
近年来研究发现非消化寡糖对人体健康具有显著的益处，如预防心血管疾病、改善肠道功能、增强免疫力等。
因此对非消化寡糖的生理功能进行深入研究，探讨其在食品工业中的应用前景具有重要的理论和实践意义。
人乳寡糖的研究进展
DOI:10.13995/ki.11-1802/ts.026302引用格式:李晨晨,李梦丽,张涛.人乳寡糖的研究进展[J].食品与发酵工业,2021,47(9):284-292.LI Chenchen,LI Mengli,ZHANGTao.Research progress of human milk oligosaccharides[J].Food and Fermentation Industries,2021,47(9):284-292.人乳寡糖的研究进展李晨晨,李梦丽,张涛∗(食品科学与技术国家重点实验室(江南大学),江苏无锡,214122)摘㊀要㊀人乳寡糖(human milk oligosaccharides ,HMOs )是存在于母乳中的一类重要低聚糖,可作为功能性成分添加到婴幼儿配方奶粉中,对婴幼儿生长发育具有重要作用㊂研究表明,HMOs 可以作为益生元维持肠道微生物环境平衡,具有免疫防御调节㊁刺激婴幼儿大脑发育及认知等方面的功能㊂文章对HMOs 的结构组成㊁合成方法以及分离检测进行了总结,以期为后续研究提供基础㊂关键词㊀人乳寡糖;结构;功能;分离检测;合成第一作者:硕士研究生(张涛教授为通讯作者,E-mail:zhangtao@)㊀㊀基金项目:十三五重点研发计划项目(2017YFD0400600)收稿日期:2020-11-28,改回日期:2020-12-23㊀㊀人乳对婴幼儿来说是天然的滋养剂,对其生长发育具有非常显著的效果,并具有很多牛乳粉所没有的,促进健康成长的益生功能㊂其成分复杂且丰富,含有许多生物分子,如免疫球蛋白㊁先天性糖蛋白㊁生物活性肽㊁抗体㊁糖脂㊁游离脂肪酸㊁细胞因子和趋化因子等[1]㊂人乳中主要含有2种碳水化合物:乳糖和人乳寡糖(human milk oligosaccharides,HMOs)㊂乳糖是人乳的主要营养成分之一,具有很高的营养价值㊂HMOs 是人乳中含量仅次于乳糖和脂类的第三大成分,它是200多种不易消化和非营养性碳水化合物的复杂混合物[2]㊂在研究人乳和牛乳之间的各种成分差异中发现,一个主要的差异是人乳中存在HMOs,而在牛乳和目前市场上的婴儿配方奶粉中则几乎没有㊂20世纪30年代,低聚寡糖被认为是母乳中的双歧因子,于1954年GYÖRGY 等[3]就发现并鉴定了母乳中最丰富的低聚寡糖㊂作为母乳中具有益生功能的成分,它可以调节肠道菌群环境,促进有益菌群的生长,还可以作为抗黏附抗菌剂,阻碍病菌与人体肠道黏膜细胞的结合,调节免疫系统,对促进大脑发育也有重要的作用㊂由于HMOs 的种类繁多㊁结构复杂且大多数合成困难,目前市场上出现的婴幼儿配方奶粉中添加的大多是低聚半乳糖(galacto oligosaccha-rides,GOS)和低聚果糖(fructo oligosaccharide,FOS),以此来模拟HMOs 的部分功能㊂目前在HMOs 中,2ᶄ-岩藻糖基乳糖(2ᶄ-fucosyllactose,2ᶄ-FL)和乳酰-N -新四糖(lactoyl-N -neotetraose,LNnT)被广泛研究,与其他母乳低聚糖相比,这2种母乳低聚糖化学结构相对简单,在母乳中含量较为丰富㊂欧盟认定这两者作为新型食品,通过科学和技术资料得出2ᶄ-FL 和LNnT 可以1.2g /L 和0.6g /L 的质量浓度单独或组合添加到婴儿配方奶粉中㊂美国食品药品监督管理局也认证2ᶄ-FL 和LNnT 可作为安全的食品进行添加和使用[4]㊂由于HMOs 的生物学效应,近期婴儿配方奶粉公司,如雀巢㊁强生等,对引入主要的HMOs 至婴儿配方奶粉中产生了极大的兴趣,试图开发尽可能接近母乳的强化配方奶粉㊂但由于价格及合成水平等的限制,目前还没有形成工业化规模生产㊂随着科学的进一步发展,更多种类复杂的HMOs 合成研究会越来越完善,市场化规模的生产也会逐步走向成熟㊂1㊀人乳寡糖的结构与功能1.1㊀HMOs 的结构组成HMOs 是由3~14个单糖组成的低聚糖,主要以游离形式存在于母乳中,其基本单体分为以下5种,分别是D -葡萄糖(Glc)㊁D -半乳糖(Gal)㊁N -乙酰葡糖胺(N -acetylglucosamine,GlcNAc)㊁L -岩藻糖(Fuc)和唾液酸[以N -乙酰神经氨酸(N -acetylneuraminic acid,Neu5Ac)作为主要形式][5]㊂这些单糖以不同的方式结合成结构复杂的200多种低聚糖㊂从结构上来说,通常在寡糖的还原末端存在乳糖结构(Gal-β-1,4-Glc),乳糖通过α-1,2或α-1,3岩藻糖基化和α-2,3或α-2,6唾液酸化的末端能够产生4种低聚寡糖,分别为:2ᶄ-岩藻糖基乳糖(2ᶄ-fucosyllactose,2ᶄ-FL),3-岩藻糖基乳糖(3-fucosyllactose,3-FL),3ᶄ-唾液酸乳糖(3ᶄ-sialyllactose,3ᶄ-SL)和6ᶄ-唾液酸乳糖(6ᶄ-sialyllac-tose,6ᶄ-SL),见图1㊂同时,在乳糖结构基础上,以β-1,3或β-1,6键连接半乳糖β-1,3-N-乙酰氨基葡萄糖(Gal-β-1,3-GlcNAc,LNB,I型链结构)或者连接N-乙酰氨基乳糖(Gal-β-1,4-GIcNAc,LacNAc,II型链结构)延伸糖链,可以构建形成HMOs的核心结构,它们被分为四核到十核的核心结构[6]㊂前面4个核心结构分别是乳酰-N-四糖(lacto-N-tetrose,LNT)㊁乳酰-N-新四糖(lacto-N-neotetraose,LNnT)㊁乳酰-N-六糖(lacto-N-hexaose,LNH)和乳酰-N-新六糖(lacto-N-neohexaose,LNnH),见表1㊂这些主链结构可以被修饰,所以在母乳中HMOs大致可以分为3种类型,岩藻糖基化的HMOs㊁唾液酸化的HMOs和非岩藻糖基化的中性HMOs,其中岩藻糖基化的HMOs和非岩藻糖基化的中性HMOs同属于中性HMOs,而唾液酸化的HMOs则属于酸性HMOs㊂在这之中,中性HMOs 占HMOs总量的75%以上㊂在母乳中分泌最丰富的HMOs是2ᶄ-FL,约占总HMOs的30%,是目前研究最为广泛的低聚寡糖之一㊂由于HMOs的浓度和组成变化很大,其种类和含量随着个体和时间的变化都会呈现差异之处,不同的女性分泌的寡糖类型不同,同一人在不同哺乳时期含量也有所不同,如在成熟乳中约为12~14g/L,而初乳中约为20~24g/L[7]㊂此外,与足月分娩的妇女相比,早产妇女含岩藻糖基化或唾液酸化的HMOs百分比差异更大㊂图1㊀人乳寡糖结构图Fig.1㊀Structure diagram of human milk oligosaccharides表1㊀人乳寡糖的核心结构[8-9]Table1㊀Core structure of human milk oligosaccharides中文名英文名缩写㊀㊀结构2ᶄ-岩藻糖基乳糖2ᶄ-fucosyllactose2ᶄ-FL Fuc-α-1,2-Gal-β-1,4-Glc3-岩藻糖基乳糖3-fucosyllactose3-FL Gal-β-1,4-(Fuc-α-1,3-)Glc3ᶄ-唾液酸乳糖3ᶄ-sialyllactose3ᶄ-SL Sia-α-2,3-Gal-β-1,4-Glc6ᶄ-唾液酸乳糖6ᶄ-sialyllactose6ᶄ-SL Sia-α-2,6-Gal-β-1,4-Glc乳酰-N-四糖lacto-N-tetraose LNT Gal-β-1,3-GlcNAc-β-1,3-Gal-β-1,4-Glc乳酰-N-新四糖lacto-N-neotetraose LNnT Gal-β-1,4-GlcNAc-β-1,3-Gal-β-1,4-Glc乳酰-N-六糖lacto-N-hexaose LNH Gal-β-1,3-GlcNAc-β-1,3-(Gal-β-1,4-GlcNAc-β-1,6-)Gal-β-1,4-Glc 乳酰-N-新六糖lacto-N-neohexaose LNnH Gal-β-1,4-GlcNAc-β-1,3-(Gal-β-1,4-GlcNAc-β-1,6-)Gal-β-1,4-Glc 乳酰-N-岩藻五糖I lacto-N-fucopentaose I LNFP I Fuc-α-1,2-Gal-β-1,3-GlcNAc-β-1,3-Gal-β-1,4-Glc乳酰-N-岩藻五糖III lacto-N-fucopentaose III LNFP III Gal-β-1,4-(Fuc-α-1,3-)GlcNAc-β-1,3-Gal-β-1,4-Glc乳酰-N-二岩藻糖I lacto-N-difucotetraose I LNDFH I Fuc-α-1,2-Gal-β1,3-(Fuc-α-1,4-)GlcNAc-β-1,3-Gal-β-1,4-Glc乳酰-N-二岩藻糖II lacto-N-difucotetraose II LNDFH II Gal-β-1,3-(Fuc-α-1,4-)GlcNAc-β-1,3-Gal-β-1,4-(Fuc-α-1,3-)Glc1.2㊀HMOs的功能HMOs在婴幼儿生长发育的过程中起到不可替代的重要作用,它可以影响肠道微生物群的内在组成,为有益的肠道细菌提供能量来源㊂研究表明, HMOs进入人体后并不被消化吸收,而是直接到达大肠,通过刺激肠道内的有益菌群(双歧杆菌和乳杆菌)的增殖生长,有效抑制肠道有害菌群的繁衍,改善肠道微环境,维护机体的健康状态[10]㊂一些体外研究表明,HMOs可促进某些双歧杆菌的生长,婴儿体内的双歧杆菌在添加HMOs的培养基上生长良好,其中2ᶄ-FL作为碳水化合物的唯一来源㊂随着时间的推移,婴儿双歧杆菌消耗所有HMOs,包括其单糖和双糖代谢物[11]㊂另有研究表明,24个益生菌菌株中,只有来自婴儿的长双歧杆菌亚种ATCC15697和M-63能够发酵2ᶄ-FL㊁3-FL㊁3ᶄ-SL和6ᶄ-SL,所以HMOs可作为婴儿双歧杆菌的首选底物[12]㊂此外,婴儿双歧杆菌能够产生短链脂肪酸,有利于共生的非致病性细菌的生长,由3个月婴儿的细菌多样性报告[13]显示,其体内的有益双歧杆菌数量定殖增加,而病原菌的定殖数量则在减少㊂HMOs可以作为黏膜表面病原体的诱饵受体,对宿主的健康状况产生影响,同时也可以通过增强肠道屏障功能改善宿主防御机制㊂在HMOs中,2ᶄ-FL可以抑制空肠弯曲杆菌感染以及与其相关的黏膜炎症的发生㊂体外研究表明,2ᶄ-FL能使空肠弯曲杆菌的侵袭力减弱80%,抑制黏膜促炎信号的释放[14]㊂对婴儿进行的一项前瞻性研究表明,2ᶄ-FL的有益作用包括减少与空肠弯曲杆菌相关腹泻的发作次数,对治疗坏死性小肠结肠炎也有良好的疗效[15]㊂同时, LNnT可减少动物模型肺中肺炎链球菌的数量,通过调节肠道微生物菌群来预防坏死性小肠结肠炎㊁念珠菌病和一些免疫相关疾病的发生,从而降低早产儿死亡率和发病率的风险性[16]㊂HMOs的一个重要特性是免疫调节,通过直接调节肠细胞的基因表达,使细胞表面聚糖和其他细胞反应的表达发生变化,调节淋巴细胞因子的产生,使TH1/TH2反应更加平衡[17]㊂对于HMOs来说,它既可以局部作用于黏膜等相关淋巴组织,也可以在全身水平上起作用㊂尤其是2ᶄ-FL,可以通过抑制CD14诱导,直接抑制内毒素介导的肠毒性大肠杆菌侵袭T84和H4肠上皮细胞时的炎症反应,而炎症的抑制作用则激发了HMOs作为天然免疫系统刺激物时所表现出的免疫应答[18]㊂据报道,通过剖腹产出生且食用添加2ᶄ-FL的婴儿配方奶粉的两岁儿童与食用未添加2ᶄ-FL的婴儿配方奶粉的儿童相比,发生与免疫球蛋白E相关的过敏反应的风险更低[19]㊂HMOs及其代谢产物,如唾液酸,在大脑发育㊁神经传递和突触形成中起着重要的作用㊂唾液酸作为大脑最佳发育和认知所必需的营养素,在婴幼儿发育成长过程中的作用不言而喻,HMOs作为唾液酸的来源也显得尤为重要[20]㊂岩藻糖和2ᶄ-FL同时也具有刺激大脑发育的作用,食用2ᶄ-FL可以影响啮齿动物的认知领域,改善学习和记忆能力[21]㊂HMOs中的3ᶄ-SL和6ᶄ-SL也可以通过调节肠 脑轴支持正常的微生物群落和应激期间的行为反应[22]㊂因此采用母乳喂养的婴儿,其大脑发育更加完善㊁神经突触更加丰富㊁神经系统也更加发达㊂2㊀HMOs的分离检测及结构鉴定2.1㊀HMOs的分离检测HMOs的种类繁多,结构复杂,其种类和含量也存在个体差异,不同Lewis血型乳母体内HMOs的种类和含量不同,从而增加了HMOs分离的难度㊂对母乳进行分离,通常需要去除母乳中的脂肪和蛋白质,目前常用的去除脂肪和蛋白质的传统方法[23]有下面几种,一是利用HMOs具有亲水性的特性,通过低温离心去除脂肪,后加入乙醇来沉淀蛋白质;二是可利用分子量大小的不同采用超滤进行分离,HMOs作为小分子亲水性物质可以透过超滤膜,而脂肪和蛋白质是大分子则不能通过;第三种,由于HMOs可溶于乙腈,而脂肪不溶于乙腈,蛋白质则被乙腈沉淀,从而达到分离的目的㊂经过上述处理后,母乳中的脂肪和蛋白质被去除,剩下的物质主要是乳糖和寡糖,需要把高含量的乳糖去除,达到分离HMOs的目的㊂尺寸排阻色谱法作为分离HMOs的传统方法,可以根据分离物的分子大小和形状,按照顺序被洗脱出色谱柱而达到分离的目的㊂但随着分离技术的进步,更高水平的技术层出不穷,固相萃取(solid-phase extraction,SPE)作为样品前处理技术而被广泛应用,具有高通量㊁易自动化㊁操作灵活等优点㊂LEBRILLA团队针对HMOs设计了一个高通量SPE处理流程[24],该流程同时实现了寡糖还原㊁脱盐㊁脱乳糖以及分离中性糖和酸性糖等目标,对样品纯化和粗分离具有良好的效果㊂近些年来,HMOs的研究越来越成为热点,其分离检测也吸引了很多科研人员的关注,越来越多的高水平分离技术应运而生㊂目前常用的分离技术主要有高效阴离子交换色谱(high performance anion ex-change chromatography,HPAEC)㊁亲水作用色谱(hy-drophilic inter action chromatography,HILIC)㊁石墨化碳液相色谱(graphitized carbon liquid chromatography, PGC-LC)㊁毛细管电泳(capillary electrophoresis,CE)等方法㊂HPAEC是根据电荷的不同,在碱性环境下以阴离子形式交换到色谱柱上,与脉冲安培检测器(pulsed ampere detector,PAD)联用,形成HPAEC-PAD,该方法已被广泛应用于HMOs的定性和定量分析,它可以进行寡糖单体的分离分析,尤其是对寡糖异构体有很好的分离效果㊂THURL等[25]使用HPAEC方法研究了不同人群和不同哺乳期寡糖含量的变化情况,对中性和酸性HMOs进行了分析㊂亲水作用色谱作为一种新型的色谱分离技术,克服了正相色谱和反相色谱在极性化合物分离过程中的不足,具有良好的分离选择性和高灵敏度,一般在进行HILIC 分析时,首先会对寡糖进行衍生化处理,来改善峰型㊁分离选择性(尤其是异构体)及检测灵敏度㊂AUSTIN 等[26]利用亲水作用色谱-荧光检测法应用于加标婴儿配方奶粉的检测,效果良好㊂对于石墨化碳液相色谱,可以对寡糖很好地进行保留以及分离,尤其对寡糖异构体能够很好地区分㊂而毛细管电泳可与紫外检测器连用于检测衍生化的HMOs,也可与质谱连用,进行唾液酸化HMOs的分离检测㊂2.2㊀HMOs的结构鉴定糖分子的结构非常复杂,HMOs的结构分析包括单糖组成分析㊁寡糖序列分析㊁岩藻糖和唾液酸修饰位点分析㊂从20世纪80年代开始,有机质谱的发展给糖类化合物的结构分析带来了较大的进展㊂按分析器种类分,目前常应用于HMOs结构分析的质谱有飞行时间质谱(time-of-flight mass spectrometry,TOF-MS)和傅里叶变换离子回旋共振质谱(Fourier trans-form ion cyclotron resonance mass spectrometry,FTICR-MS),后者较前者来说,分辨效率相对高但是价格昂贵㊂基质辅助激光解析(matrix-assisted laser desorp-tion ionization,MALDI)和电喷雾(electrospray ioniza-tion,ESI)技术的发明,使HMOs的结构解析取得了突破性的进展㊂1994年,STAHL等[27]首先采用基质辅助激光解析电离-飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)法检测了中性和酸性HMOs的组成轮廓,此方法快速准确,且灵敏度高㊁操作方法简便㊂NINONUEVO[28]和LOCASCIO等[29]采用基质辅助激光解析电离-傅里叶变换离子回旋共振质谱(MALDI-FTICR-MS)快速检测了不同样品中的HMOs的组成数量和响应的相对强度㊂电喷雾质谱(ESI-MS)的应用扩展了质谱的质量测定范围,其二级碎片结构还可以提供寡糖的连接顺序和连接键构型信息㊂相对于质谱来说,核磁共振是一种新出现的结构鉴定技术,它的出现给糖类结构解析带来新的发展和进步㊂在进行鉴定分析时不需要标准品即可进行定性分析,这对于HMOs中未知糖的定性分析具有明显优势,但其对样品的纯度要求相对较高㊂随着分离解析技术的进步,质谱和核磁共振技术也经常联合用于寡糖的鉴定分析㊂3㊀HMOs的合成由于自然界天然合成的功能性糖类化合物产量无法满足科学研究和人类生产生活的需求,生产开发功能性糖类化合物已成为科研人员一项挑战性的项目㊂目前,除了从母乳中直接分离HMOs外,体外合成的方法主要有化学合成法和生物合成法㊂下面对体外化学合成和生物合成法作进一步介绍㊂3.1㊀化学合成法1999年ALY等[30]首次用化学方法,经过34步反应合成了LNT及LNnT,但收率仅为0.6%㊂随后SHERMAN等[30]以丙烯基乳糖和乳糖作为原料,将硫苷法引入到LNT衍生物的合成中,由于此合成策略反应步骤多,最终收率也不理想,仅为8.6%㊂固相合成技术把寡糖连接到一个不溶性物质上,如玻璃珠或树脂,实现反应产物和过量反应物快速分离,这一技术被应用于合成已确定结构的寡糖上㊂近些年来,有人提出利用 一锅酶法 ,通过多种酶连续合成寡糖,其基本原理就是通过调控供体和受体的活性,使得两步或者多步糖基化反应连续进行㊂2012年, HSU等[31]以LNnT为底物,利用此法合成的LNFP III 最终得率可达到49.6%㊂2015年,CHEN等[32]从乳糖苷开始,使用一系列激酶㊁异构酶㊁尿苷转移酶和糖基转移酶,通过两步法合成LNnT,得率在81%㊂2016年,ZHAO等[33]同样利用此法合成LNFP I,得率可达到95%㊂用 一锅酶法 合成的产物产率较之前虽有所提高,但仍存在反应步数过多的问题,如合成产物LNFP III就需要10步反应才行㊂而有的产物则无法连续反应,只能分步进行,利用此法产物产率仍然得不到提升㊂化学合成法虽然在合成HMOs方面取得了很大的进展,然而大量有机溶剂的使用㊁严苛的反应条件㊁冗长的反应级数等因素都使得其生产成本昂贵,有毒试剂的存在也限制了HMOs在食品领域的广泛应用㊂3.2㊀生物合成法3.2.1㊀酶法合成由于化学合成HMOs存在自身局限性,为了克服这些缺点,科研人员的研究热点逐渐转移到生物合成上来,生物合成法具有安全无污染㊁运用范围广的特点㊂生物合成HMOs有酶法合成和微生物发酵合成两种途径㊂酶法合成具有立体和化学选择性,对不同底物具有选择特异性㊂酶法合成体现在酶的促进催化作用上,通常表现在底物㊁辅助因子和供体存在下合成的特异性表达㊂用于合成HMOs的特定酶是糖苷酶和糖基转移酶㊂它们可以通过选择性沉淀㊁反复纯化或重组技术从哺乳动物㊁昆虫或微生物这些宿主中获得㊂糖苷酶除了可以定量形成糖苷键外,对糖基供体底物和糖基化寡糖还具有水解作用,它的活性高,且更容易获得㊂但酶体系的稳定较差,生成的产物和底物由于水解作用而难以分离,阻碍了糖苷酶在工业上的应用㊂糖基转移酶具有完全的立体控制和区域控制,底物特异性好,几乎可以定量形成糖苷键,通过将糖基从活化的供体底物转移到受体底物上来催化二糖㊁寡糖或多糖的合成㊂来自幽门螺旋杆菌(Helicobacter pylori)的岩藻糖基转移酶使用核苷酸糖鸟嘌呤5ᶄ-二磷酸-β-L-岩藻糖(5ᶄ-diphospho-β-L-fucose,GDP-L-岩藻糖)作为供体,但是对受体乳糖的亲和力较低,特别是来自H.pylori的α-1,3岩藻糖基转移酶(如Fu-tA),这使得2ᶄ-FL或3-FL的生产效率降低㊂但通过截断FutA的C端部分碱基和优化密码子,产率得到了提升[34]㊂另外的α-2,3和α-2,6唾液酸转移酶通过将唾液酸从活化的核苷酸糖供体(如CMPNeu5Ac)转移至受体低聚糖来修饰HMO㊂受体通常以半乳糖苷㊁N-乙酰半乳糖胺或其他唾液酸为终止信号[35]㊂酶法合成虽然有较好的产物收率,但是必需酶的获得并不容易,且糖基转移酶催化需要糖核苷酸作为受体,受体的价格昂贵且不易获得,再加上酶促反应过程中,酶的稳定性㊁催化效率㊁底物和受体的耐受程度等固有属性都会对此法造成影响,使其难以大规模生产㊂3.2.2㊀微生物发酵随着代谢工程和合成生物学的发展,微生物合成途径过程中酶的克隆表达变得越来越广泛,使得全细胞生产的快速发展成为可能㊂微生物合成发酵就是直接在微生物细胞内利用其自身或基因工程过表达或异源表达不同酶进行寡糖合成的一种方法㊂由于HMOs种类和结构不同,所以其合成发酵的方式也有不同之处㊂3.2.2.1㊀岩藻糖基化HMOs岩藻糖基化HMOs是由岩藻糖和乳糖以不同的糖苷键连接而成,以α-1,2糖苷键连接形成2ᶄ-FL,以α-1,3糖苷键连接形成3-FL㊂2ᶄ-FL和3-FL作为HMOs中结构相对简单的低聚糖,在母乳中含量丰富,其中2ᶄ-FL作为HMOs的主要成分而存在,它是由核苷酸糖GDP-L-岩藻糖作为中间供体,在α-1,2岩藻糖基转移酶的作用下,与乳糖进行基团置换而形成的产物㊂3-FL与2ᶄ-FL形成的原理一致,只是由α-1,3岩藻糖基转移酶连接形成㊂关于GDP-L-岩藻糖,它是岩藻糖基化寡糖生物合成途径的关键中间体,主要在岩藻糖基化反应中提供岩藻糖基,其在细菌㊁哺乳动物和植物中有2种合成途径,即从头合成途径与补救合成途径[36]㊂其合成图如图2所示㊂图2㊀GDP-L-岩藻糖的2种生物合成途径Fig.2㊀Biosynthetic ways of GDP-L-fucose㊀㊀目前研究较多的是以大肠杆菌(Escherichia coli)作为模式微生物,E.coli具有代谢产出GDP-L-岩藻糖的2条完整通路(从头合成途径和补救合成途径),通过构建代谢途径中的酶,以重组质粒转化模式生物进行过量表达,从而代谢产出GDP-L-岩藻糖㊂魏万涛等[37]通过克隆表达脆弱拟杆菌(Bacteroides fragi-lis)来源的L-岩藻糖激酶/GDP-L-岩藻糖焦磷酸化酶(fucose pyrophosphorylase,Fkp)基因,以L-岩藻糖为底物,通过酶法最终产生GDP-L-岩藻糖的浓度为2.1 mmol/L㊂KOIZUMI等[38]以谷氨酸棒杆菌(Coryne-bacterium glutamicum)产鸟嘌呤-5ᶄ-三磷酸(guanine-5ᶄ-triphosphate,GTP)作为能量,混合E.coli发酵产GDP-L-岩藻糖,其产量达到18.4g/L㊂LEE等[39]在重组E.coli中过表达内源性NADPH再生酶,以期提高GDP-L-岩藻糖的产量,研究表明恒pH值的补料分批发酵中,NADPH再生酶葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(glu-cose-6-phosphate dehydrogenase,G6PDH)的过表达使GDP-L-岩藻糖产量增加了21%㊂合成GDP-L-岩藻糖的起始碳源物质有葡萄糖㊁甘油㊁L-岩藻糖㊁甘露糖和乳糖,不同的起始碳源物质对其产量的影响和结果都不同㊂LEE等[40]通过添加甘露糖与以葡萄糖为唯一碳源的情况相比,在过表达gmd和wcaG基因的重组E.coli BL21star(DE3)的补料分批发酵中,甘露糖和葡萄糖的供应导致GDP-L-岩藻糖浓度增加了1.3倍,同时,在葡萄糖限制性补料分批发酵中,一株表达manB㊁manC㊁gmd和wcaG 基因的重组E.coli BL21star(DE3)菌株中,最大GDP-L-岩藻糖浓度比仅表达gmd和wcaG基因的对照菌株高4.4倍㊂BAUMGARTNER等[41]以β-半乳糖苷酶缺陷型(lacZ-)的E.coli JM109为宿主菌,通过构建GDP-L-岩藻糖的从头合成和补救合成通路,以0.2%岩藻糖和甘油为底物,GDP-L-岩藻糖的产量达到0.025g/L㊂乳糖的岩藻糖基化由岩藻糖基转移酶在胞内或胞外催化完成㊂在E.coli JM109(DE3)中表达来源于H.pylori的α-1,2岩藻糖基转移酶基因FutC,通过全细胞催化,其2ᶄ-FL产量只有1.23g/L[42]㊂通过在N端增加3个天冬氨酸标签,使其FutC的酶活力增加,2ᶄ-FL的产量可达6.3g/L[43]㊂在E.coli JM107ΔLacZ中表达H.pylori的α-1,2岩藻糖基转移酶基因FutC和可拉酸操纵子的调控因子rcsA,并敲除可拉酸代谢基因wcaJ,从而构建成产生2ᶄ-FL的菌株,以乳糖为底物,其发酵罐产量可达到14g/L[44]㊂为了增强2ᶄ-FL的产量,通过构建共表达质粒含有2个α-1,2岩藻糖基转移酶基因FutC基因拷贝的菌株以增加酶活,其产量可达20g/L[45]㊂李晨晨等[46]以E.coli BL21star(DE3)为原始菌株,通过敲除β-半乳糖苷酶和UDP-葡萄糖脂质载体转移酶基因lacZ和wcaJ,通过补救途径摇瓶发酵,其2ᶄ-FL产量可达1.44g/L㊂针对3-FL的文献报道中,HUANG等[47]对比不同来源的α-1,3岩藻糖基转移酶,结果表明来源H.pylori的FutA酶获得3-FL产量最高,为12.43 g/L㊂TAN等[48]对3-FL合成酶FutA进行了定向进化研究,通过突变使得突变体的3-FL合成能力提升了14倍㊂3.2.2.2㊀唾液酸化HMOs在唾液酸化的HMOs中,唾液酸乳糖的含量最高,包含3ᶄ-SL和6ᶄ-SL,其浓度可达980nmol/mL㊂唾液酸乳糖主要是以α-2,3或α-2,6糖苷键连接,以唾液酸和乳糖作为前体物质而构成的3ᶄ-SL和6ᶄ-SL㊂首先,胞苷单磷酸-Neu5Ac(CMP-Neu5Ac)合成酶将Neu5Ac催化为CMP-Neu5Ac,其次是α-2,3唾液酸转移酶(α-2,3-PST)和α-2,6唾液酸转移酶(α-2,6-PST)分别催化CMP-Neu5Ac和乳糖生成3ᶄ-SL 和6ᶄ-SL㊂除了体外化学合成外,微生物中也存在CMP-Neu5Ac的从头合成和补救合成途径,其代谢合成途径详见图3㊂FIERFORT等[49]通过共表达来自空肠弯曲杆菌(Campylobacter jejuni)的N-乙酰葡萄糖胺异构酶基因(neuC)㊁乙酰神经氨酸合成酶基因(neuB)㊁CM-乙酰神经氨酸合成酶基因(neuA)和来源于脑膜炎奈瑟氏菌(Neisseria meningitidis)的α-2,3唾液酸转移酶,以E.coli为宿主菌,同时敲除Neu5Ac 醛缩酶㊁ManNAc激酶以及半乳β-糖苷酶的基因,确保代谢通路的通畅,以乳糖为底物生成3ᶄ-SL的产量为25g/L㊂DROUILLARD等[50]采用与生产3ᶄ-SL相似的策略,使6ᶄ-SL的质量浓度达到30g/L㊂此外, GUO等[51]发现多杀巴斯德杆菌(Pasteurella multoci-da)唾液酸转移酶(PmST)具有双重反唾液酸酶活性,以糖巨肽(cGMP)和乳糖为底物,能够同时催化不同比例的3ᶄ-SL和6ᶄ-SL的形成㊂目前,已经成功开发了以低成本的底物,如甘油和乳糖,有效地合成3ᶄ-SL和6ᶄ-SL的方法㊂但是,YANG等[52]使用低成本的底物葡萄糖进行Neu5Ac的生物合成效率不高,导致最大产量仅为8.31g/L㊂因此,必须从头进行Neu5Ac的生物合成㊂㊀㊀微生物代谢发酵合成HMOs存在代谢产物种类图3㊀CMP-Neu5Ac 的两种生物合成途径Fig.3㊀Biosynthetic ways of CMP-Neu5Ac多㊁难以分离的困难,也存在基因工程改造方面的缺陷,如构建重组质粒时采用抗生素标记基因,限制了其在食品生产中的应用,但随着科学研究的发展,难点被逐渐克服,其已成为目前最有发展潜力的一种技术㊂4㊀展望随着食品健康问题的频发,人们对婴幼儿配方奶粉的成分越来越关注,HMOs 对促进婴幼儿生长发育具有重要的作用,有关HMOs 的科学研究也成为热点㊂目前合成HMOs 的方法有化学法,化学-酶法㊁酶法和微生物发酵法㊂生物合成相对于化学合成来说,由于其条件温和㊁生产成本低㊁环境友好等,越来越受到人们的偏好,但其也存在自身不利的缺陷,目前生物法只能合成结构简单的寡糖,对于复杂的HMOs 合成困难,产量极低,同时也存在分离困难的问题㊂随着科学技术的发展,生物合成的应用前景越来最广泛,越来越多的模式微生物会被发掘利用,从而克服目前技术障碍,用来生产更加安全的产品㊂HMOs 作为益生元对婴幼儿成长可发挥有益的生理作用,结合目前市场上婴幼儿配方奶粉的现状,亟待开发具有不同种类的㊁对婴幼儿健康状况有参考价值的产品㊂参考文献[1]㊀BALLARD O,MORROW A L.Human milk composition:Nutrients and bioactive 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天然寡糖的研究进展
寡 糖又 称低 聚糖 ， 由不 同 的 五碳 糖 和六 碳 糖 通 过糖 苷键 连 接 形 成 。科 学 界 对 “ 寡” 的 数 目并 没 有严 格 的规 定 。１ ９ ５ ９年 ， Ｊ ｈ ｏ ｎ ｅ建 议 将 ９个 以 下 的单 糖残 基 低 聚 物 称 为 寡 糖 … 。寡 糖 及 其 衍 生 物是 一类 重 要 的生 物 活 性 物 质 ， 能促 进 双 歧 杆 菌生长 ， 激 活植 物 的 自我 防卫 系统 ， 还具有抗菌、 抗 病毒 、 抗 肿瘤 等作 用 。寡 糖类 物 质 可 通 过 天 然 提取、 降解 和人 工合 成等 方法 获得 ， 其 中天 然 提取 的方法 具有 方法 简单 、 能 耗小 、 污 染低 等优 点 。玄
免疫力等 生物活性 ， 已在 生物农药 饲 料工业 、 食 品工业 、 营养 保健 等行业 中广泛应 用 ， 成为 近几年 的研 究热
点 。随着食用 菌食 药用价值不断被发掘 ， 其寡糖 的研究越来越 受到重视。为更好地指导食药用菌天然寡糖开
发应用 ， 本文综述 了寡糖 的分 布 、 分类 、 提取工艺 、 分离纯化工艺及活性等方面 的研究新进展 。 关键 词 ： 寡糖 ； 提取 ； 纯化 ； 应用 中图分类号 ： ￥ ６ ４ ６ ． ０ ９ ９ 文献标识号 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １ — ４ ９ ４ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７ － ０ １ ４ １ － ０ ５
提取方 法 有 以下 几 种 ：
等＿ ５ ］ 。据 报道 ， 营 养 丰 富 的食 药 用 菌 也 富 含 寡
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２— １ １ － ０ １
基金项 目： 国家现代农 业食用 菌产 业技术体 系（ Ｃ Ａ Ｒ Ｓ一２ ４） 、 山东省农 业重大应用技术创 新课题“ 食用菌 工厂化 生产关键技 术研 究 与示范”的部分研 究内容 作者简介 ： 管 宁（ １ ９ ８ ７一） ， 男， 在读 硕士研 究生， 主要从 事食用 菌栽培 、 遗传 育种及 有效成分 提取研 究。Ｅ—ｍａ ｉ ｌ ： ｇ ｕ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ０ ４ ２ ５ ＠
功能性寡糖的种类发展与功效
功能性寡糖的种类发展与功效功能性寡糖是一种新型的食品添加剂，它在传统的寡糖的基础上，进一步通过改良工艺和技术制备而成。
功能性寡糖被广泛用于食品、保健品和医药领域，其独特的功能和功效越来越被人们所认可和喜爱。
以下是几种功能性寡糖的种类以及其发展和功效的介绍。
1. 益生寡糖（Prebiotic Oligosaccharides）：益生寡糖是一种不被人体消化酶降解而可以被肠道有益菌所利用的寡糖。
经临床研究证实，益生寡糖能够增加肠道有益菌的数量，抑制有害菌的生长，调节肠道菌群平衡，提高肠道健康。
益生寡糖还能够促进营养物质吸收，增强免疫力，降低胆固醇，预防肠道疾病等。
2. 低聚果糖（Fructooligosaccharides，FOS）：低聚果糖是一种由果糖分子组成的低聚糖类物质。
它具有良好的耐高温性和酸碱稳定性，可用于多种食品中。
低聚果糖具有调节肠道功能，促进钙吸收，增加益生菌数量等作用。
研究还表明，低聚果糖对预防骨质疏松、调节血糖和血脂、改善便秘，预防胃肠道感染等方面具有良好的功效。
3. 低聚半乳糖（Galactooligosaccharides，GOS）：低聚半乳糖是一种由半乳糖分子组成的低聚糖类物质。
它在乳制品行业中得到广泛应用，对促进肠道菌群平衡，增强免疫力，改善便秘和预防结肠癌等方面具有显著效果。
此外，低聚半乳糖还能够促进钙的吸收和利用，对骨骼健康非常有益。
4. 低聚木糖（Xylooligosaccharides，XOS）：低聚木糖是一种由木糖分子组成的低聚糖类物质。
它在食品工业中常用于制作功能性食品和保健品。
低聚木糖具有调节肠道功能、促进肠道菌群平衡、抗肠道感染等作用。
临床研究还发现，低聚木糖还具有降低血脂、调节血糖、增强免疫力、预防肠道疾病等功效。
功能性寡糖的种类和功效还有很多，如异麦芽寡糖、低聚葡萄糖等。
这些寡糖的功能和功效都是基于其特殊的化学结构和作用机理，通过对人体肠道菌群的调节和改善，从而达到促进健康的作用。
寡糖的研究进展及在养殖中的应用
寡糖的研究进展及在养殖中的应用寡糖是一种低能量、低血糖指数的天然甜味剂，被广泛应用于食品和饮料工业中。
随着人们对健康生活方式的追求，寡糖的研究和应用也得到了越来越多的关注。
本文将介绍寡糖的研究进展以及其在养殖中的应用。
寡糖是指由两到十个单糖分子组成的糖类，比如低聚果糖、低聚异麦芽糖等。
与普通糖相比，寡糖在甜度、热值和生物利用率上有明显的差异。
寡糖的甜度通常为普通糖的一半到三分之一，热值也较低，不会对血糖水平产生显著影响。
由于这些特点，寡糖被广泛应用于低热量食品和糖尿病患者食品中，成为了一种理想的替代品。
近年来，寡糖的研究进展迅速。
科学家们通过改变寡糖的结构和合成方法，不断开发新的寡糖种类，并研究其功能和应用。
例如，研究人员发现寡糖具有预防肥胖、调节肠道菌群和改善免疫功能的潜力。
这些发现为寡糖的进一步应用提供了理论基础和实践指导。
在养殖中，寡糖也有着广泛的应用前景。
首先，寡糖可以替代传统的饲料添加剂，提高动物饲料的营养价值。
研究表明，寡糖可以促进动物对蛋白质和能量的吸收利用，提高饲料转化效率，减少粪便排泄量。
这不仅可以降低养殖成本，还可以减少对环境的污染。
寡糖还可以改善动物的肠道健康。
动物的肠道菌群在消化吸收、免疫调节等方面起着重要作用。
研究发现，寡糖可以作为益生元，促进有益菌的生长，抑制有害菌的繁殖，维持肠道菌群的平衡。
这对于预防动物肠道疾病、提高免疫力具有重要意义。
寡糖还可以改善动物的抗氧化能力和抗炎反应。
研究发现，寡糖可以增强动物的抗氧化酶活性，减少自由基的产生，降低炎症反应的程度。
这对于提高动物的抗病能力、减少疾病发生具有积极的影响。
然而，寡糖的应用在养殖中还存在一些问题和挑战。
首先，寡糖的价格相对较高，需要进一步降低成本，扩大规模生产。
其次，寡糖的添加量和添加时间需要进一步研究和确定，以避免过量使用和浪费。
此外，寡糖的稳定性和保存性也需要加强研究，以保证其在饲料中的有效性和稳定性。
寡糖作为一种低能量、低血糖指数的甜味剂，具有广泛的应用前景。
天然寡糖的研究进展
天然寡糖的研究进展作者：管宁等来源：《山东农业科学》2013年第07期摘要：寡糖及其衍生物因具有诱导植物抗病性、促进双歧杆菌生长、高保湿、抗氧化、抗肿瘤、增强机体免疫力等生物活性，已在生物农药、饲料工业、食品工业、营养保健等行业中广泛应用，成为近几年的研究热点。
随着食用菌食药用价值不断被发掘，其寡糖的研究越来越受到重视。
为更好地指导食药用菌天然寡糖开发应用，本文综述了寡糖的分布、分类、提取工艺、分离纯化工艺及活性等方面的研究新进展。
关键词：寡糖；提取；纯化；应用中图分类号：S646.099文献标识号：A文章编号：1001-4942（2013）07-0141-05寡糖又称低聚糖，由不同的五碳糖和六碳糖通过糖苷键连接形成。
科学界对“寡”的数目并没有严格的规定。
1959年，Jhone建议将9个以下的单糖残基低聚物称为寡糖[1]。
寡糖及其衍生物是一类重要的生物活性物质，能促进双歧杆菌生长，激活植物的自我防卫系统，还具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤等作用。
寡糖类物质可通过天然提取、降解和人工合成等方法获得，其中天然提取的方法具有方法简单、能耗小、污染低等优点。
玄参科、菊科植物和食药用菌因其含有较多的功能性寡糖和未知寡糖，已成为天然寡糖的主要研究对象。
食药用菌含有的聚糖类物质尤为丰富，继活性多糖后食药用菌寡糖的研究将成为糖工程研究的又一热点。
1寡糖的分布寡糖类物质的分布广泛，多数植物的根茎、果实和种子中均含量丰富。
王照波等[2]、王江浪等[3]从雪莲果、苹果中提取出大量寡糖类物质，陈劼[4]采用水提醇沉去多糖法从洋根中提取的低聚果糖含量高达53.72%。
生地黄中已知的寡糖种类有水苏糖、棉子糖、甘露三糖、毛蕊四糖等[5，6]。
据报道，营养丰富的食药用菌也富含寡糖类物质。
姜瑞芝等[7，8]从猴头菌浸膏中分离得到猴头菌二糖、三糖和四糖。
马红霞等[9]从树舌灵芝中分离得到了非还原性二糖。
此外，也有从藻类、菊芋、大豆等[10～12]植物中获得寡糖类物质的报道。
寡糖的作用
寡糖的作用寡糖是指在人体无法消化和吸收的碳水化合物，用于添加食品中以代替传统的糖分。
寡糖的作用主要体现在以下几个方面：一、降低血糖和血脂寡糖相比于传统的糖分，其吸收速度较慢，能够缓慢释放能量，使血糖不会迅速升高，从而避免血糖的波动。
这对于糖尿病患者来说尤为重要，因为它可以帮助控制血糖水平。
此外，寡糖还能降低血脂的含量，减少动脉硬化的风险。
二、促进肠道健康寡糖在人体消化系统中不能被消化吸收，进入肠道后能够为肠道菌群提供营养，促进有益菌的生长，抑制有害菌的繁殖。
有益菌能够帮助消化吸收养分，维持肠道功能正常运作，抑制炎症反应，并产生一些对人体有益的物质。
因此，摄入适量的寡糖可以提高肠道健康。
三、增加饱腹感寡糖的消化吸收速度较慢，能够延长食物在消化道停留的时间，进而延缓胃排空，增加饱腹感。
这对于减肥和控制体重的人来说非常有益，因为可以降低食欲，减少摄入量，从而达到减肥的目的。
四、促进骨骼健康寡糖中的一种叫低聚果糖能够增加人体对钙的吸收。
钙是维持骨骼健康所需的重要矿物质，可以预防骨质疏松症等骨骼疾病的发生。
五、预防便秘寡糖在肠道中被菌群分解产生短链脂肪酸，这些短链脂肪酸能够增加肠道蠕动，促进排便，预防便秘的发生。
然而，过量摄入寡糖也可能引起一些副作用。
因为寡糖不能被人体吸收，会在肠道中发酵产生气体，可能引起腹胀、腹痛和腹泻等消化不适症状。
此外，寡糖的热量也不低，在摄入过量的情况下，可能会导致体重增加。
因此，人们在摄入寡糖时应注意适量，并结合个人情况进行调整。
总而言之，寡糖作为一种可替代传统糖分的低热量食品添加剂，在降低血糖、血脂，促进肠道健康，增加饱腹感，促进骨骼健康和预防便秘等方面都具有一定的益处。
但是，合理摄入寡糖仍然需要在医生或营养师的指导下进行，同时注意个人的身体状况和反应，避免出现不适。
功能性寡糖及其在仔猪营养中的应用研究进展
仔猪 由于消化机 发育不完善 ，加之断奶 应
收稿 日期 ：２ １－ ２ ２ ０ １１— １
作者简介 ：陈罡 （９ ９ ） １ ８一 ，男 ，安徽安庆人 ，硕士研究生 ，研究方 向为动物 营养与饲料科学 。 通讯 作者 ：副教 授 ，硕士生导师 ，Ｅ ｍａｌ ・ ｉ ｇ 【 ２ ａｏ ． ｎ 。 － ｉ ｌ ａ ２） ＠ｙｈ ｏ ｏｌ ：（ｘ “ ０ ｃ
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（Ｃｏｌｇ ｆＡｎ ｍａ ｃｅ ｃ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｌ ｅｏ ｉ ｌＳ ｉｎ ｅＴ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｈｕ ａ ｒｃ ｌｕａ ｉｅｓｔ， ａ ｇｈ ０１ ８ Ｃｈｎ ｅ ｎ ｎ Ａｇ ｉｕｔ ｒｌＵｎｖ ｒｉ Ｃｈ ｎ ｓ ａ４１ ２ ， ｉａ） ｙ
Байду номын сангаас
加剂 ，成为一种 良好的抗生素替代 品，引起学术界 的广 泛 重 视 。 随着 各 种 酶 的 发 现 和 分 离 技 术 的进
步 ，国 际上 对于 寡糖 的研 究 有 了飞 跃 发展 ，应 用范 围不 断拓 展 ，以高科 技 为背 景 的新 型 功能性 寡 糖 的 开 发应 用 已成 为动 物 营养及 生 物技 术研 究 领域 的新
Ａｂｓｒ ｃ ：Ｆｕｎ ｔｏ ｌ０ ｉ０ ａ ｃ ｒｄ ｓａ ｅ ｎ ｗ ｒ ｅ ｅ ｄ ａ ｄｉｉｅ ，ａ ｄ ｈ ｖ ｅ ｙ ｅ ｔ ｎ ｉ ｅ ａ ｌｃ ｔｏ ａ ｕ ｔａ ｔ ｃ ｉｎａ ｌｇ ｓ ｃ ｈａ ｉ ｅ ｒ ｅ ｇ ｅ ｎ ｆ ｅ ｄ ｔｖ ｓ ｎ ａ ｅｖ ｒ ｘ ｅ ｓｖ ｐｐ ｉ ａｉ ｎ ｖ ｌ ｅ
热 点 之一 。
寡 糖 （ ｌｏａｃａｉｅ 又 称 寡 聚 糖 、低 聚 糖 ， Ｏｉ ｓｃｈｒ ） ｇ ｄ 是 由 ２ １ 个 单 糖 经 脱 水 缩 合 由糖 苷 键 连 接形 成 的 ０ 具 有 直链 或支 链 的低 度 聚合糖 类 。按 生物 学 功能 可 分 为普 通 寡 糖 和 功 能 性 寡糖 两 大 类 。蔗 糖 、麦 芽 糖 、甘露 寡 糖 等 主要 的糖 苷 键 为Ｏ １４ ，能 被 机 Ｌ ，型 一 体 消化 吸收 ，产 生能 量 ，称 为普 通寡 糖 。功 能性 寡
果寡糖在仔猪生产中的应用研究进展
南斜 饲
果寡糖在仔磁 声中的应Ｊ研 究递展 ｉ பைடு நூலகம்
伍应松 田科 雄
４ ０２ １１８） （ 南农业 大 学动 物科 技学 院 ， 湖 湖南 长沙
摘
要 ： 寡 糖是 一种 新 型 的绿 色饲 料 添 加 剂 。 可 选择 性促 进机 体肠 道 内健 康 微 生物 茵群 的组 成 ， 而 改 果 它 从
分子上以 Ｂ １ 糖苷键结合 １ ３ 一 、２ — 个果糖分子所 显 著抑制大肠杆菌 的增殖 。马秋刚等（ ０） ２ ４报道 ０ 形 成 的一组 寡糖 的总称 。 目前 作 为添 加 剂应 于用 日粮 中添加 Ｏ ％果 寡糖 能够有 效 降低腹 泻率 。 ． ４
２ ７
罗海洋 等（ ０） ２ ６试验 表 明 ，在仔 猪 日粮 中添加 素一 （ 一 ）含量 显 著 升 高 ，Ｉ－ ０ ２ Ｉ ２ Ｌ Ｌ ２由活化 的 Ｔ淋 ０１％复 合 寡糖（ 寡糖 和甘 露寡 糖） ． ５ 果 比对 照组 明显 巴 细胞 产 生 ，其 主要 活性 是 促 进 Ｔ淋 巴 细胞 和 降低 了仔 猪 的腹 泻 发 生 率 ２ ． ％，但 添 加 ０３ ８５ ７ ．％ Ｎ Ｋ细胞 的增 殖 ，促进 Ｂ细 胞 的分 化 和增 殖 ，促 复合 寡糖 反 而 显著 了提 高仔 猪 的腹 泻发 生 率 进 抗 体 生 成 等 。宋 小 珍 等 （０ ５ 验 表 明 ，在 ２ ０）试 ４ ．％。彭 小 兰 等 （Ｏ ７报 道 ，在 ２ ５５ ２Ｏ） ８日龄 断 奶 仔 日粮 中添 加寡 聚糖 能显 著或 极显 著 地提 高仔 猪 血 猪 中添 加不 平 的果 寡 糖 能 不 同程 度 降 低 腹泻 率 ， 清 中 ＩＧ水平 ，在一 定 程度 上说 明果 寡糖 能诱 导 ｇ 添 加 ０４ ．％果 寡 糖 仔 猪 腹 泻 率 较 对 照 组 降 低 各 种 免疫 功能 的活 化 ，具有 免疫 增 强剂 功效 。岳
果胶及其寡糖的性质和功能研究进展
， ㊀ 侯 ㊀ 孙 祝 儒 刚 ， 玉 婷 ， 艳
１ １ １ ２
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｐｅｃｔｉｎ ａｎｄ ｉｔｓ Ｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ
２ ＺＨＵ Ｒｕｇａｎｇ１ ＨＯＵ Ｙｕｔｉｎｇ１ ＳＵＮ Ｙａｎｄｉ１，
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第 ４期 ㊀ ㊀
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祝 儒 刚 ，等 ：果 胶 及 其 寡 糖 的 性 质 和 功 能 研 究 进２ ３
果 胶 是 从 高 等 植 物 细 胞 壁 中 提 取 的 一 种 高 分 子 量 、 生 物 相 容 、 无 毒 的 阴 离 子 天 然 多 糖 ， 作 为 胶 凝 ［ ］ 胶 的 分 子 量 和 酯 化 度 决 定 了 其 物 理 化 剂 和 稳 定 剂 在 食 品 、 化 妆 品 和 保 健 品 中 得 到 广 泛 应 用 ．果 ［ ］． 近 学 性 质 和 功 能 特 性 年 来 ， 随 着 果 胶 来 源 的 丰 富 、 提 取 方 法 的 改 进 以 及 结 构 与 功 能 之 间 关 系 研 究 的 进 一 步 明 确 ， 使 果 胶 的 应 用 更 加 具 体 化 和 精 细 化 ， 同 时 也 使 越 来 越 多 的 人 投 身 于 果 胶 的 应 用 研 究 ［ ］． 果 之 中 胶 经 过 降 解 可 生 产 低 粘 度 的 果 胶 寡 糖 ， 弥 补 了 果 胶 高 粘 度 的 缺 点 ， 扩 展 了 其 应 用 范 ［ ］ ［ 能 性 果 胶 寡 糖 因 其 具 有 改 善 脂 代 谢 、 抗 氧 化 、 抗 癌 及 增 强 免 疫 力 等 应 用 价 值 ， 倍 受 关 注］． 围 ．功 ［ ］． 本 作 为 一 类 新 型 的 益 生 元 ， 果 胶 寡 糖 在 促 进 人 类 健 康 方 面 将 发 挥 重 要 的 作 用 文 主 要 针 对 果 胶 及 ． 其 寡 糖 的 功 能 研 究 新 进 展 进 行 了 详 细 综 述
褐藻寡糖与肠道菌群在肥胖中的研究进展
褐藻寡糖与肠道菌群在肥胖中的研究进展
姚震涛;徐贤荣
【期刊名称】《食品与营养科学》
【年(卷),期】2024(13)1
【摘要】近年来,肥胖已成为严重的全球性公共卫生问题。
肠道菌群被认为是调节宿主健康的主要因素,更被认为是参与维持能量稳态和预防治疗肥胖的关键因素。
在这里,我们将报告肥胖的流行现状和影响因素、肠道菌群的组成和疾病的联系、肠道菌群代谢产物与肥胖的联系以及益生元褐藻寡糖与肥胖的联系。
益生元能够被肠道菌群所利用,增加有益菌减少有害菌改善肥胖及其相关代谢紊乱。
但尚未有研究表明益生元褐藻寡糖是否能够调控色氨酸代谢通路改善肥胖相关代谢综合征,这为其提供了研究思路。
我们希望这能为褐藻寡糖开发利用提供理论基础和灵感。
【总页数】12页(P143-154)
【作者】姚震涛;徐贤荣
【作者单位】杭州师范大学公共卫生学院杭州
【正文语种】中文
【中图分类】R58
【相关文献】
1.褐藻膳食纤维对机体代谢及其肠道菌群调节作用的研究进展
2.孕妇肠道菌群与婴幼儿肠道菌群及肥胖的关系研究进展
3.褐藻寡糖及其锌络合物对暗纹东方鲀消化能力、血清生化指标及肠道菌群的影响
4.基于转录组学分析肠道菌群发酵褐藻胶
寡糖对沙门氏菌的作用机制5.基于代谢组学和肠道菌群研究褐藻寡糖对脂多糖诱导的何首乌致大鼠肝损伤的影响
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食品中寡糖的制备与功能评价
食品中寡糖的制备与功能评价随着人们健康意识的提升，人们对食品的营养价值和功能要求也越来越高。
而随之而来的也是对食品加工技术的不断改善和创新。
近年来，寡糖作为一种新型的食品添加剂，受到了越来越多的关注。
本文将对寡糖的制备方法和功能评价进行探讨。
第一部分：寡糖的制备方法寡糖是指在牛奶、蔬果等食物的糖基质中，通过化学或生物方法切断连续的糖链，从而得到的具有特殊结构和功能的糖类物质。
在食品加工中，常用的制备寡糖的方法主要有酸水解、酶解和化学修饰法。
酸水解法是将食品中的多糖通过加入酸性物质，如硫酸或盐酸等，使其分子链发生断裂，从而得到寡糖。
这种方法简单易行，但会对食品的味道、色泽等产生一定的影响。
因此，在制备过程中需要控制酸性物质的用量和反应时间，以确保寡糖的产品质量。
酶解法是通过添加特定的酶来作用于食品基质中的多糖，从而将其水解成寡糖。
常用的酶包括α-淀粉酶、β-淀粉酶和纤维素酶等。
与酸水解法相比，酶解法可以更加精确地控制反应条件和产品的组成，且能够保持食品原有的风味和营养成分。
化学修饰法是在多糖基质中引入特殊的官能团，从而改变其分子结构，实现寡糖的制备。
目前常用的化学修饰方法包括甲基化、乙酰化等。
这种方法对食品的味道和色泽改变较小，但需要注意对化学物质残留的控制，以确保食品的安全性。
第二部分：寡糖的功能评价寡糖作为一种新型的食品添加剂，具有多种功能和应用价值。
其中较为重要的功能包括调节肠道菌群、增强免疫力、降低血糖和血脂等。
首先，寡糖可以调节肠道菌群。
肠道菌群是人体内最为复杂的菌群之一，对人体健康具有重要作用。
寡糖可以促进有益菌群的生长，抑制有害菌群的繁殖，从而维持肠道菌群的平衡，促进消化吸收和免疫功能的正常发挥。
其次，寡糖可以增强免疫力。
免疫力是人体对外界病原微生物入侵的抵抗能力。
研究表明，寡糖可以激活人体免疫系统，增强抗体的产生，提高机体的免疫应答能力。
尤其对于婴幼儿和老年人的免疫系统而言，寡糖具有重要的营养和保健价值。
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瑔 瑤
粮油食品科技 第 21 卷 2013 年 第 3 期
营养与品质
低脂 肪 合 成 的 关 键 酶 乙 酰 辅 酶 A 羧 化 酶 （ Acetyl CoA carboxylase ） 、 脂 肪 酸 合 成 酶 （ Fatty acid synthetase） 、 葡萄糖 － 6 － 磷酸脱氢酶 Glucose 6 － phosphate dehydrogenase ） 、 苹 果 酸 脱 氢 酶 （ malate dehyATP 柠檬酸裂解酶（ ATP citrate lyase） 活 drogenase） 、 性， 降 低 TG 合 成 能 力， 抑 制 肝 脏 中 脂 肪 的 生 成。 Wang 等人［7］将低聚异麦芽糖应用于人体降脂试验 的结果表明， 低聚异麦芽糖可以显著降低血液透析 病人总胆固醇和甘油三酯含量， 并且可以增加高密 度脂蛋白胆固醇的含量， 对改善心脑血管疾病有重 要意义。 目前国内外对酸性寡糖降血脂作用的研究还较 少， 但一些酸性寡糖改善血脂及脂质代谢的作用也 正在受到人们的关注和重视。酸性寡糖包括含糖醛 褐藻胶寡糖 ） 、 含唾液 酸的酸性寡糖 （ 如果胶寡糖、 酸的酸性寡糖 （ 如牛乳唾液酸寡糖 ） 和含硫酸基团 的酸性寡糖 （ 如卡拉胶寡糖 ） 等。 Li 等人
［10 ］
2
寡糖对降血脂功能的调节作用
动物体内的脂类分为两大类， 即脂肪和类脂。
脂肪也称甘油三酯 （ TG ） ， 处在脂蛋白的核心， 在血 糖脂和胆 液中以脂蛋白形式运输。 类脂包括磷脂、 固醇及其酯三大类。 胆固醇 （ TC ） 在血液中存在于 脂蛋白中， 其存在形式包括高密度脂蛋白胆固醇 （ HDL － c） 、 低密度脂蛋白胆固醇（ LDL － c） 、 极低密 度脂蛋白胆固醇（ VLDL － c） 三种。动物体内70% ～ 80% 胆固醇在肝细胞内合成， 胆固醇的转化主要是 在肝脏中转化为胆汁酸排入肠道 。 在有关寡糖的降血脂作用方面， 对中性寡糖的 降血脂功能研究较多， 主要有果寡糖、 低聚异麦芽 大豆低聚糖、 木寡糖等。 Wang 等人 糖、
收稿日期： 2012 － 12 － 03 基金项目： 国家自然科学基金（ 31071521 ） 1989 年出生， 作者简介： 董银萍， 女， 在读硕士． 通讯作者： 李拖平．
寡糖可以从天然产物中直接提取， 也可以酶解 天然多糖得到， 或利用酶法和化学方法合成 。化 学合成方法一般成本较高， 实际生产应用较少， 考虑 到生产成本较好的方法是采用酶法生产各种低聚 糖。将自然界中广泛存在的淀粉、 葡聚糖、 木聚糖、 甘露聚糖、 果聚糖和果胶等多糖作为原料， 利用酶水 解法可得到相应的寡糖。如利用果胶酶分解山楂果
［4 ］
600 mg / kg， 的研究中， 以 300 mg / kg，
900 mg / kg 三个剂量的蝇蛆壳聚糖灌胃大鼠， 结果 进而 表明蝇蛆壳聚糖能升高载脂蛋白 AI （ ApoAI ） ， 升高 ApoAI / ApoB 比值， 使卵磷脂胆固醇酰基转移 酶（ LCAT） 活性显著升高。 ApoAI 偏低常见于动脉 蝇蛆壳聚糖能很明显地 粥样硬化和高血脂病症中， 升高血清 ApoAI 含量和 ApoAI / ApoB ， 改善大鼠脂类 可以增加胆固醇的酯 代谢异常。 LCAT 活性增高， 促进胆固醇代谢， 降低血液中总胆固醇 （ TC ） 化率， HL ） 主要催化血浆脂 含量。肝脂酶 （ hepatic lipase， 蛋白中 甘 油 三 酯 和 磷 脂 的 水 解； 脂 蛋 白 脂 酶 （ lipoprteinlipase， LPL） 是脂蛋白中甘油三酯分解代谢 两者在脂蛋白分解中发挥重要作 的 限 速 酶， 用
Research progress on nutrition of oligosaccharide
2 DONG Yin － ping1， ， LI Tuo － ping2
（ 1． College of Life Science， Liaoning University， Shenyang Liaoning 110036 ； 2． Department of Food Science， Liaoning University， Shenyang Liaoning 110036 ） Abstract： Oligosaccharides are low molecular carbohydrate polymer composed of 2 ～ 10 monosaccharides polymerized by glycosidic bond． Oligosaccharides can promote animal growth and minerals absorption， prevent animal diarrhea and constipation， and enhance animal immunity， anti － hyperlipidemia and improve the intestinal flora． The functions which were applied in the fields of food， medicine and agriculture were mainly introduced． Key words： oligosaccharide； nutritional function； research progress 功能性 寡 糖 一 般 不 被 胃 酸 和 体 内 酶 类 分 解 ， 因而不会被人和动物肠道吸收 。 由于其具有独特 的化学结构 和 特 殊 的 生 理 学 功 能 ， 在国内外受到 广泛的关 注 。 近 年 来 ， 越来越多的寡糖投入大规 模生产 。 日本是最早对寡糖进行研究和开发的国 家， 我国近年 来 对 部 分 功 能 性 寡 糖 也 开 始 工 业 化 生产 ， 如低聚异麦芽糖 、 低聚果糖 、 低聚木糖 、 水苏 不同种类 糖和低聚 半 乳 糖 等 。 寡 糖 的 品 种 繁 多 ， 的寡糖理化 性 质 和 生 理 功 能 也 有 所 差 异 ， 本文主 要就目前国内外对寡糖的营养学研究进展进行了 综述 。 度为蔗糖的 70% 。与葡萄糖和蔗糖相比， 功能性寡 并且具有低热量 糖更能广泛应用于低甜度食品中， 的优势。寡糖的种类繁多， 由于糖基和糖苷键的不 寡糖的稳定性差异较大。一般来说， 寡糖具有较 同， 好的热 稳 定 性。 已 有 研 究 表 明 超 高 温 瞬 时 杀 菌， 135 ℃ 处理 10 ～ 25 s 无论是酸性、 中性、 碱性条件对 低聚异麦芽糖和果寡糖等的影 寡糖特别是水苏糖、 响都非常小； 而高温长时间杀菌 121 ℃ 处理 10 ～ 25 min 对低聚糖的稳定性会产生一定的影响。 在 酸性和中性条件下低聚异麦芽糖可以保持较好的稳 定性， 水苏糖在中性和碱性条件下可以保持较好的 稳定性， 而低聚果糖在碱性条件下可以保持较好的 稳定性
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。Zhang 等人［13］的研究结果表明， 大鼠饲料
中添加 5% 壳聚糖能明显上调 HL 和 LPL 活性水平， 促使乳糜微粒 （ CM ） 、 极低密度脂蛋白 （ VLDL ） 、 低 瑥 瑔
报道， 果寡糖可以降
营养与品质
密度脂蛋白 （ LDL ） 中甘油三酯的分解， 抑制高血脂 症的发生。张婷婷等人
［8 ］
胶的方法来制备果胶寡糖
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。 寡糖的种类很多， 按
其结构特点大致可归类为中性、 酸性和碱性寡糖三 使 大类（ 见表 1 ） 。 由于寡糖具有独特的化学结构， 其具有特殊的理化性质和生理功能 。
表1 名称 环糊精 果寡糖 乳寡糖 龙胆寡糖 异麦芽寡糖 异麦芽酮糖 麦芽寡糖 低聚木糖 甘露寡糖 大豆寡糖 褐藻胶寡糖 果胶寡糖 卡拉胶寡糖 牛乳唾液酸寡糖 壳寡糖 碱性寡糖 酸性寡糖 中性寡糖 主要寡糖的种类及其特点 分类 主要成分与结合类型 4） 葡萄糖（ α － 1 ， 2 ） →蔗糖 果糖（ β － 1 ， 4 ） →葡萄糖 半乳糖（ β － 1 ， 6） 葡萄糖（ β － 1 ， 6） 葡萄糖（ α － 1 ， 6 ） →果糖 葡萄糖（ α － 1 ， 4 或 α － 1， 6） 葡萄糖（ α － 1 ， 4） 木糖（ β － 1 ， 4） 甘露糖（ β － 1 ， 6 ） →蔗糖 半乳糖（ α － 1 ， 4） 甘露糖醛酸和古罗糖醛酸（ β － 1， 4） 半乳糖醛酸（ α － 1 ， 3 或 β － 1， 4） 硫酸半乳糖（ α － 1 ， →半乳糖 4 ） →葡萄糖 唾液酸半乳糖（ β － 1 ， 4 ） →蔗糖 乙酰氨基葡萄糖（ β － 1 ，
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报道， 大
鼠动物饲料中添加 5% 的木寡糖， 可显著降低高血 TG 和 低 密 度 脂 蛋 白 胆 固 醇 脂症大鼠 血 清 中 TC 、 （ LDL － c） 水平， 并且具有升高高密度脂蛋白胆固醇 （ HDL － c ） 的作用， 结合抑制大鼠体重增长的结果 来看， 木寡糖具有抑制脂肪在大鼠体内积累的功效 。 Kok 等人［5］ 以 60 mg / kg 果寡糖灌胃雄性大鼠的研 究表明， 果寡糖可以显著降低脂肪酸合成酶 （ fatty acid synthetase ） 活性从而减少脂肪的合成， 达到降 血脂的效果。 Delzenne 等人
的研究
表明， 低 （ 50 mg / kg ） 、 中 （ 100 mg / kg ） 、 高 （ 300 mg / kg） 三个剂量的山楂果胶寡糖可以显著降低高 脂食小鼠肾周脂肪和血清中 TC 和 TG 的含量。 在 Kang 等人［9］的研究中发现， 饲料中添加 5% 橘皮果 胶寡糖同样可以降低小鼠血清中 TC 和 TG 含量， 同 时具有降低 LDL － c 的作用。 通过降低血清中 TC 和 TG， 促进体内脂质代谢， 酸性寡糖有助于预防和 治疗高血脂病症。 碱性寡糖特别是壳寡糖， 具有独特的生物活性。 覃客贵等人
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粮油食品科技 第 21 卷 2013 年 第 3 期