聚葡萄糖在我国的研究及应用进展

王璐于文建盛春胡国华

上海师范大学食品添加剂和配料研究所

聚葡萄糖属于水溶性的膳食纤维，是一种低热量、无糖、低血糖指数、稳定、具有极高耐受性的特殊碳水化合物，具有益生元的特点，可广泛应用于各种食品中，尤其是低能量、高纤维等的功能性食品中。因其有着特殊的生理保健功能，使其在食品领域有着较大的发展潜力。

1 聚葡萄糖特性及结构组成

葡萄糖(Polydextrose)外观呈白色无定性粉末，无臭，无甜味，分子量为162Da-15000Da ,易溶于水(80g／100ml，25℃)、旋光度+60，粘度35×103Pa·S(50%水溶液。聚葡萄糖于1973年由Rennhard博士在美国辉瑞(Pifzer)公司的中心研究实验室发明[2]，并于1985年取得美国专利。聚葡萄糖是以食用级葡萄糖、山梨糖醇和柠檬酸为原料，按89：10：1的比例调配加热成熔融态混合物后，经真空缩聚而成的一种D-葡萄糖多聚体，多聚体中以1，6-糖苷键结合为主，也可结合有山梨糖醇、葡萄糖等。

近年来经过改进(除酸、脱色等精制过程)后，目前的聚葡萄糖产品主要有A型，N型，聚葡萄糖K以及改性聚葡萄糖(Litesse)和精炼聚葡萄糖(Litesse Ultra) 4种形式。除上述基本特性外，聚葡萄糖还有一些其他的理化特性，如下所述：

1．1 稳定性：聚葡萄糖非常稳定，不与酸碱起反应，裸露条件下，可稳定地保存90天以上。但聚葡萄糖粉末会吸湿，须有良好的包装，贮存于低湿度条件下。聚葡萄糖溶液也相当稳定，微生物难在其中生存。N型聚葡萄糖暴露在空气中会失水，且高温下长时间放置，颜色会变暗。因此，宜置于低温封闭容器中保存。

1．2 黏度：同等浓度下，聚葡萄糖溶液的黏度高于蔗糖溶液和山梨醇溶液。且其黏度随温度升高而降低，与蔗糖溶液相似。25℃时黏度会随聚葡萄糖浓度的增加而增加。

1．3 保湿性：环境温度相对高时，固体聚葡萄糖会充分吸水。聚葡萄糖可作为食品的保湿剂。其另一重要特性是对溶液水分活度的影响。当浓度较低(<60％)时，聚葡萄糖降低水分活度的效果不如蔗糖和山梨醇等小分子物质。但当高浓度时，聚葡萄糖的效果更好。

1．4 融熔性质：聚葡萄糖无定形粉末在温度>130℃时可熔化，冷却后形成一种透明的玻璃状物质，有着与硬糖相似的脆性结构，但与蔗糖不同的是聚葡萄糖不会形成晶体。

1．5 矫正冰点：聚葡萄糖的冰点比同浓度的蔗糖溶液的要高。应用于食品中可改善由于冰点降低而造成的不良质构变化。而用KOH中和过的聚葡萄糖的冰点要低很多。冰点越低，食品口感越硬，适合在冰棒及某些甜点中添加。

2 聚葡萄糖的功能特性

2．1 低能量：聚葡萄糖是随机聚合的产物，分子结构复杂，难以生物降解。Figdor等, White 等和Ranbotra等用不同的方法证明聚葡萄糖热值仅为1kcal/g左右，约为一般碳水化合物的四分之一，从而得出结论聚葡萄糖确实为难消化糖类。

2．2 调节血糖值：聚葡萄糖能改善末梢组织对胰岛素的感受性，抑制胰岛素的分泌，阻碍对糖的吸收，且聚葡萄糖本身不被吸收，从而降低血糖水平，有效预防糖尿病。杨浩波等的研究表明缩合葡萄糖氯化钠注射液能有效地扩充血容量，升高血压，节约用血，从而减少输血的并发症。

2．3 肠道调节作用：聚葡萄糖可改善排便功能而无腹胀、腹泻等不良效应。有助于增加肠道中有益菌的数量并减少有害菌的数量。可减少小肠对葡萄糖的吸收，摄入后在大肠中发酵产生短链脂肪酸如丁酸、异丁酸、醋酸等。Lahtinen等研究了聚葡萄糖降解过程中肠道微生物对其分子分支和糖苷键的影响作用。

2．4 降低甘油三酯和胆固醇：聚葡萄糖可阻止或减少甘油三酯和胆固醇进入淋巴管。而且聚葡萄糖被肠道中微生物降解的产物可抑制胆固醇的合成，并能吸附胆固醇的代谢产物胆汁酸共同排出体外，从而阻碍人体对胆固醇的吸收，也可预防胆结石的形成。陈娟，张泽生，陈振宇，史珅等的研究表明聚葡萄糖能有效地降低进食高脂饲料仓鼠的空腹血清总胆固醇和

非高密度脂蛋白胆固醇含量；能有效地降低喂饲4周仓鼠肝脏组织胆固醇的含量；聚葡萄糖在5％摄入水平对仓鼠生长无不良影响。

2．5 助控和减肥作用：一方面聚葡萄糖可以抑制食欲，减少进食量，并从人体内带走多余的脂肪和能量。另一方面聚葡萄糖还可在胃肠壁上形成一层薄膜，缠裹部分脂肪，限制消化道内脂肪的吸收，促进脂质的排泄，从而达到预防肥胖的功效。

2.6 增殖双歧因子的作用：浓度为1％和2％的聚葡萄糖即可对肠道双歧杆菌有显著的刺激作用，且它所作用的双歧杆菌的范围很广。

2.7 促进钙、铁吸收：Hara H等的研究表明，摄入聚葡萄糖(50g／kg、21d)后，能增加钙的吸收和骨矿化。还有研究表明，随着聚葡萄糖的浓度增加，小鼠空肠、回肠、盲肠、大肠的钙吸收作用呈递增趋势。Elisvania 等的研究表明，对于切除了部分胃脏的小鼠，聚葡萄糖的摄取增加了小鼠体内对铁的吸收。

2．8 提高免疫力：可溶性纤维的大量吸水，降低了肠道中有害物质的浓度，并促使其排除体外。研究表明，可溶性纤维对癌症特别是结肠癌具有一定的防治作用，并具有排毒养颜的美容作用。聚葡萄糖还可降低苯并芘羟化酶的活性，减少苯并芘对消化系统的危害；还可增强机体对多氯联苯的清除率。另外，能促进体内的二恶英通过粪便的形式排出体外。

2．9 非龋齿性：聚葡萄糖在口腔内不被微生物利用发酵，故对牙齿没有损害。

2．10 整肠作用：聚葡萄糖能促进人体肠胃蠕动，消除便秘，预防痔疮；能促进肠道中有益微生物的生长，减少肠道与有毒物质接触的机会，抑制有害物质的吸收并促进排泄。Aline 等对大鼠的研究提示，在患有结肠炎的大鼠体内，三硝基苯磺酸模型下，食用聚葡萄糖可防止发炎性的肠道疾病。

3 聚葡萄糖在食品中的应用

在食品中聚葡萄糖可取代食品中的糖和脂肪，有改善食品质构和口感的作用；口味清爽，使食品香味易于释放；良好的膳食纤维来源；能改善消化道健康的益生元；血糖反应低，代

谢不依赖胰岛素，适于糖尿病人；饱腹感，帮助控制体重；耐受性好。而且，通过动物和人体试验证实，聚葡萄糖具有高度的安全性。FDA和FAO／WHO组织机构均已批准聚葡萄糖为安全的食品添加剂。我国已将其列入食品添加剂，作为通便剂的平均最大无作用量为90g／d。

3．1 填充剂：因聚葡萄糖同时具备低能量和较好的水溶性，填充作用是聚葡萄糖的最主要功能之一，可大量用于需降低热量的食品中，如口香糖、冷冻甜点、焙烤食品、果冻、硬糖、软糖等。万茵等探讨了聚葡萄糖在冰淇淋生产中的代脂应用，得出聚葡萄糖作为一种水溶性膳食纤维及优质填充剂，可取代部分蔗糖和脂肪，用于低热量、低糖和低脂食品中。

3．2 防冻剂：聚葡萄糖可降低食品的冰点，这一性质特别适用于制造可口的奶油状冷冻甜食，以获得理想的硬度。赵凯等通过实验得出，聚葡萄糖的添加将影响冰淇淋膨胀率的提高，同时对冰淇淋的抗融化性能也有一定影响，但添加量高于4％时，抗融化性能变化不大，低脂冰淇淋物性指标低于普通冰淇淋。

3．3 低温防护剂：也是以聚葡萄糖降低冰点的性质为基础，用于冷藏鱼、肉制品，保护食品免受冰冻带来的破坏性物理影响。聚葡萄糖与磷酸盐复配可更有效地减少冷冻引起的鱼肌肉纤维的集结。

3．4 防腐保鲜：聚葡萄糖溶液可维持较高的可溶固形物水平，降低水分活度，升高渗透压，使微生物难以存活。但低浓度(<60％)时效果要稍逊于蔗糖。李文钊等的研究表明聚葡萄糖可以在一定程度上增大面包的比容，改善面包品质，面包贮藏实验表明聚葡萄糖有延长面包保鲜期的功效。

3．5 抗老化剂：聚葡萄糖可提高产品的抗老化性、改善囊心结构，延长产品的货架寿命。姜怡等的研究表明聚葡萄糖可以在一定程度上增大面包的比容，提高产品的抗老化性，起到保水的作用。

3．6 膳食纤维：作为一种独特的膳食纤维，聚葡萄糖具有上述多种生理保健功能，从而广泛应用于保健食品中来满足不同群体的各种需求。随着研究的深入以及消费者需求的增加，近年来也开始应用于各种普通食品中，来满足人们追求健康饮食的需求，如娃哈哈的乳饮料

思慕C等。邓子龙等研究表明聚葡萄糖与AK糖联用代替蔗糖，不仅没有影响到蛋糕和橙

汁饮料原有的质构、口感风味等质量指标，而且大大降低了产品的蔗糖含量和热量。

3．7 改善质构：聚葡萄糖还可用于巧克力、冰淇淋、冷冻甜点、果酱和果馅、肉制品等多种食品中，具有改善食品质构，营养强化的功能。如有研究人员用聚葡萄糖(1wt％)来改善

大米的品质，蒸煮后的米饭具有良好的质构特性。

4 聚葡萄糖的制备及检测

新型聚葡萄糖，最为经典的是科特食品科学公司研发的Litesse，即为上述第四种类型的

聚葡萄糖，现已广泛应用。其制取方法较为传统，是用食品级葡萄糖、山梨醇、柠檬酸以89：10：1的大概比例混合后，在高温真空条件下，经过熔融缩聚、溶液中和、产物脱色三步法而得。也可采用淀粉水解产物代替葡萄糖。反应时山梨醇作为增塑剂，柠檬酸、无机酸(磷酸、盐酸等)作为催化剂。反应温度为130℃～295℃之间。反应时间视温度、真空度而异，温度和真空度越高，反应时间越短，一般几十小时左右。此种方法简单有效，但还是存在几个缺憾：分子量分布不容易控制；高温反应产生色素，漂白困难；产物的酸度较高，限制了产品在非酸性食品中的应用。为此，众多学者提出了新的制备方法。Mariana Santos等证实，在发酵液中与蔗糖一起加入麦芽糖、乳糖或半乳糖可促进较少聚合度的低聚葡萄糖产生，张陈采用普鲁兰酶酶解微生物发酵得到高分子量葡聚糖的方法制备低分子量的聚葡萄糖。还有学者和科研单位对聚葡萄糖的传统制备过程进行优化，从而降低成本。万茵等的研究得出最佳合成工艺条件为l30-l40℃、1.5h。陈子昂等采用一步制备法，即利用搅动的反应体系，将聚合、中和及脱色、干燥在一个反应器中进行，不仅大大简化了生产程序，而且产品纯度、色泽及主要质量指标均优于传统的三步法。华侨大学还研制出低聚葡萄糖硫酸酯的制备技术，应用于生物医药、抗癌抗肿瘤药物，生物保健品等领域。此外，还有烷基聚葡萄糖苷简称烷基多苷，即APG，以及近几年才研制的松香基聚葡萄糖苷(RPG) ，都是非离子表面活性剂，用于家用洗涤剂、化妆品和工业清洗剂的配制。

早在1989年吕谥田等就从毒理学评价，营养学评价及人体试用等方面对低聚葡萄糖的评价和应用做了论述。近年来，研究者在这一方面又取得了新的进展。如康琪等分别用苯酚-

硫酸法和高效液相色谱法测定聚葡萄糖含量都取得了令人满意的结果。苯酚-硫酸法即在浓

硫酸作用下，多糖或寡糖水解生成单糖，并迅速脱水生成糠醛衍生物，然后与苯酚缩合成橙黄色化合物，在490nm处有最大吸收值，且颜色深浅在一定范围内与糖含量呈线性关系。目前苯酚-硫酸法多用于从水果、植物或药材中提取的多糖含量进行测定；高效液相色谱法即用Waters Ultrahydrogel 250(4．6×300mm)色谱柱，以水作流动相，示差折光检测，进样量20μl，在流速0．5ml／min下，直接测定样品中的可溶性膳食纤维聚葡萄糖含量和平均分子量。李建文等还应用高效离子色谱-脉冲安培检测法来测定食品中的多聚葡萄糖，测定结果准确且重复性好。其具体方法为匀质样品通过热水浸提、超滤离心、酶解等处理后，进样20μl，以0.15mol／L NaOH、含有0．15mol／L NaOH的0．5mol／L乙酸钠进行梯度淋漓，CarboPAC TM PA 1阴离子交换柱-金电极脉冲安培检测。

5 聚葡萄糖的发展前景

聚葡萄糖在全球已有近40年的研究和发展历史。目前已有57个国家和地区批准聚葡萄糖应用于食品中，其中大部分国家和地区允许其使用1kcal／g的能量标签，在国外聚葡萄糖作为一种常量元素添加到各种食品中，琳琅满目，而且销量还在不断增加，如日本、美国其消费需求每年以10％的速度增长。但纵观我国，主要以保健品居多，食品所占份额很少。这与发达国家不仅存在量的差距，而且在市场格局上存在较大的不均衡。整个市场容量仍停留在一个较小的水平上。总之，聚葡萄糖在我国的发展还处于起步阶段。

从行业法规上看，行业标准以及质量标准还不健全，但可喜的是，聚葡萄糖国家标准最近已被颁布实施。从供应来看，专业生产聚葡萄糖的企业还较少，应用企业及聚葡萄糖产品也相对较少；从产品质量来看，发展参差不齐，少数企业在聚葡萄糖的口感、含量、色泽等指标上还存在一些问题。因此，较多的食品企业目前还处于尝试阶段，目前还未对聚葡萄糖进行广泛应用。也正是因为我国市场的不健全使膳食纤维人均摄入量的缺乏成为一个普遍性的问题，从城市到农村，从老人到儿童，都存在不同程度的缺乏。中国营养学会调查显示，当前我国成人平均每人每日摄人的膳食纤维明显偏低，这种情况近年来有所缓解，聚葡萄糖巨大的市场空间还是显而易见的。如前所述，聚葡萄糖所具有的各种理化特性及生理保健等功能对人体的特殊疗效作用日渐显现，受到食品及医学界的广泛关注。开发和利用聚葡萄糖的研究正不断深入，其种种优点将得到世人的不断认可，因此聚葡萄糖产品也将拥有广阔的消费市场，以聚葡萄糖作为功能性食品的原料的需求量也将会大大增加。

21世纪食品的发展主题是健康和美味，而膳食纤维食品有“生命绿洲”之称，近年来国际食品结构正朝着膳食纤维食品等方向进行调整，而聚葡萄糖作为一种高品质的膳食纤维具有众多优点，使得各种食品不会因为聚葡萄糖的添加而影响其口感，且不至于因为添加膳食纤维而过多地提高食品的成本，甚至在健康的基础上还能改善口感降低成本，让食品企业容易接受，从而使聚葡萄糖在我国具有良好的发展前景，必将成为未来食品领域的又一新宠。

——摘自2011年FIC（上海）学术论文集，有删节。