各种低聚糖的功能性质及其应用简介

摘要:在简述低聚糖性质的基础上重点介绍了低聚果糖、低聚异麦芽糖、低聚半乳糖和大豆低聚糖、低聚木糖的理化特性以及它们的应用。
　　关键字:功能性低聚糖  功能性质  应用
　　1  低聚糖简介
　　低聚糖又称寡糖，是由2～10个单糖通过糖苷键连接形成直链或支链的一类寡糖的总称，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、海藻糖和麦芽三糖等属于普通低聚糖，它们可被机体消化吸收。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。功能性低聚糖因其独特的生理功能而成为-种重要的功能性食品基料。
　　2  几种重要的功能性低聚糖的特性及应用
　　2.1 低聚异麦芽糖
　　又称分枝低聚糖，是指葡萄糖以α-1，6糖苷键结合而成的，单糖数在2～5个不等的一类低聚糖。其主要成分为异麦芽糖、异麦芽三糖和潘糖等。低聚异麦芽糖具有淀粉糖浆的优良理化特性，甜度仅为蔗糖的４５％～５０％。低聚异麦芽糖有甜'味，异麦芽三糖、异麦芽四糖、异麦芽五糖等随聚合度的增加，其甜味逐渐降低直至消失。该糖对酸、热的稳定性很强，具有很好的保湿性，能抑制食品中淀粉回生、老化和结晶糖的析出，水分活性低，具有抑菌作用，为难消化性糖。
　　低聚异麦芽糖还具有双歧杆菌增殖活性和低龋齿特性，它能强烈抑制砂糖链球菌合成非水溶性葡聚糖，并能强烈抑制砂糖产生的葡聚糖在牙齿上的附着，从而阻碍形成牙垢，防止牙齿表面珐琅质脱落。
　　由于它具有热量低，能抑制血糖上升和降低血中胆固醇等特性，基本上不增加血糖和血脂，摄入后不会导致肥胖，因此可作为糖尿病人的甜味品。
　　2.2大豆低聚糖
　　2.2.1大豆低聚糖的性质
　　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，主要组分为水苏糖、棉籽糖和蔗糖。水苏糖和棉籽糖都是由半乳糖、葡萄糖和果糖组成的支链低聚糖。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。
　　大豆低聚糖的甜味特性接近于蔗糖，甜度为蔗糖的70%，能量值仅为蔗糖的一半。大豆低聚糖具有良好的热稳定性，并且基本不受胃酸、胆汁和消化酶的作用，对温度、水分、酸和氧都比较稳定且不易变质。
　　2.2.2 大豆低聚糖的生理功能
　　大豆低聚糖能促进双歧杆菌的增殖，从而抑制有害细菌如产气荚膜梭状芽抱杆菌的生长。双歧杆菌能发酵低聚糖产生短链脂肪酸和一些抗菌素物质，从而可抑制外源致病菌和肠道内固有腐败细菌的生长繁殖。
　　人体在代谢过程中能产生大量难消化的低聚糖，肠道的双歧杆菌能发酵低聚糖，产生大量短链脂肪酸，防止腹胀、便秘等症状。
　　双歧杆菌在肠道内能自然合成维生素B1、维生素B2、维生素B6、维生素B12、烟酸、叶酸，还可产生锌、锰、铁、磷、钙等多种微量元素。双歧杆菌能合成氨基酸类物质被肠道所吸收利用。而且，由于双歧杆菌的存在，可使肠胃消化系统适应性增强，延长氮停留时间，提高营养利用率。
　　双歧杆菌在肠道内大量繁殖还能够起到抗癌作用。此外，人体内双歧杆菌还有预防和治疗乳糖消化不良，降血压，保护肝脏，延缓衰老，治疗癫痫症等功效。
　　2.2.3 大豆低聚糖在食品工业中的应用
　　作为功能食品的重要基料，大豆低聚糖低甜度、良好的保湿性、很强的耐热、耐酸稳定性以及适当的粘度等特点和双歧杆菌增殖功能，使其可以广泛应用于饮料、糕点、糖果、乳制品、冷饮等很多新型食品的生产，赋予这些食品具有双歧杆菌增殖和抗龋齿等生物功效，成为健康食品和保健食品。同时，也可作为功能因子或食品添加剂，生产各种口服液、制剂胶囊等，成为高档保健食品或药品。
　　2.3 低聚果糖
　　它是指在蔗糖分子的果糖残基上结合1～3个果糖的寡糖，其组分主要是蔗果三糖、蔗果四糖和蔗果五糖。日常食用的蔬菜与水果中含有此类寡糖，尤其是洋葱、牛蒡、芦笋和麦类中含量较高。
　　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。
　　2.3.1 低聚果糖的生理性质
　　该糖很难被人体消化吸收，能量值很低，摄入后不易肥胖。低聚果糖在肠道内不易消化吸收，而到达大肠被双歧杆菌利用，是双歧杆菌增殖因子。
　　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。
　　低聚果糖不能被突变链球菌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。
　　2.4 低聚半乳糖
　　它是在乳糖分子的半乳糖基上以β-1，4、β-1，6糖苷键连接2～3个半乳糖分子的寡糖类混合物。在自然界中，动物的乳汁中含有微量的低聚半乳糖，母乳中的含量稍多，因此用母乳喂养的婴儿肠内细菌中双歧杆菌占优势。
　　低聚半乳糖甜味纯正，热值较低，甜度为蔗糖的20%~40%，有较强的保湿性。热稳定性较好，即使在酸性条件下也是如此。它不被人体消化酶所消化，具有很好的双歧杆菌增殖活性。成人每天摄取8～10ｇ，一周后其粪便中双歧杆菌数大大增加。低聚半乳糖的功能，除了和其它低聚糖的不消化性、防龋齿性、耐酸、耐热等共性之外，其双歧杆菌的增殖效果比较明显。
　　由于其价格适合，易于被消费者接受，它较普遍地应用于乳制品、婴儿食品、糖果、烘焙食品中。
　　2.5低聚木糖
　　2.5.1低聚木糖的性质
　　它是由2～7个木糖以β-1，4 糖苷键结合而成的低聚糖，其产品的主要成分为木糖、木二糖、木三糖和三糖以上的木寡糖。低聚木糖具有较高的耐热和耐酸性。
　　木二糖和木三糖属不消化但可发酵糖，因此是双歧杆菌的有效增殖因子。低聚木糖具有显著增殖双歧杆菌用量小的特点，是目前发现的有效用量最小的低聚糖。低聚木糖的主要伴随成分为木糖，木糖也是不被消化的单糖，不具备葡萄糖的-些缺点，因此普通纯度的低聚木糖产品就能满足特殊人群如糖尿病和高血脂等患者的食品要求。其它功能性低聚糖，如低聚异麦芽糖和低聚果糖，只有高度纯化后才能应用于糖尿病和高血脂等患者的食品中，低聚糖的纯化一般采用色谱分离的方法进行，色谱分离不仅技术要求很高，而且投资很大。因此高纯度低聚糖的价格-般为普通级低聚糖的3～5倍。目前国内还不能生产高纯度的功能性低聚糖。低聚木糖的粘度也较低。
　　2.5.2 保健效果
　　低聚木糖的保健效果主要在于它改善了肠道菌群。低聚木糖易于被两歧双歧杆菌稳定的利用，而且口服低聚木糖能促进两歧双歧杆菌在肠道中的增殖。
　　已报道双歧杆菌对人体保健效果包括：（1）抑制肠道腐败菌的活性，抑制有毒物的生成，如有毒的胺；（2）由于短链脂肪酸（如乳酸和醋酸）的生成导致胃肠道的 pH 值下降，从而抑制致病菌的增殖；（3）促进营养物质的消化和吸收。这些特性减少了消化道感染，缩短了腹泻的时间和保持粪便中水分在正常水平，延缓胃排空。低聚木糖还能适当地促进盲肠的上皮细胞的增殖。
　　基于以上原因，低聚木糖在体内的功能性对生理起到了有益的影响，满足了益生素的需要。益生素是一类不被消化吸收的功效成分，能选择性地刺激和促进一种或几种肠道内对宿主健康有益的微生物的生长，从而改善宿主健康。因此，低聚木糖可以用作功能性食品的添加剂。功能性食品在外观上与传统的食品相似，它作为正常饮食的一部分被消费，除了具有营养功能外，它还有保健功能或降低慢性疾病发生率的功能。
　　2.6 龙胆低聚糖
　　工业化生产龙胆低聚糖中所有的酶主要是微生物来源的葡萄糖苷酶。以高浓度的葡萄糖为原料，通过葡萄糖苷酶的转糖苷以及缩合作用合成龙胆低聚糖混合物，再经分离精制过程可制得不同规格的龙胆低聚糖制品。
　　3  结束语
　　功能性低聚糖因具独特的生理功能而成为重要的功能性食品基料，已引起全世界广泛的关注，是近年来市场增长最快的健康食品配料。我国功能性低聚糖已形成一定规模，上市的商品有低聚异麦芽糖、低聚果糖、低聚半乳糖、大豆低聚糖、水苏糖等。
　　我国的低聚糖产业起步较晚，还有不少需要完善和进一步开展的工作，尤其是在低聚糖的功能与生产工艺研究方面，与国外还有很大的差距。随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高，营养、疗效食品越来越受到欢迎，人们注重甜味剂的质量、营养及保健特性，发展低聚糖的市场前景十分广阔。