功能食品配料——低聚木糖的功能及其應用研究

寧俊 楊海軍

益生元被譽為人體腸道的“健康衛(wèi)士”，低聚木糖則是益生元家族中功效性能最為顯著的成員之一，具有調(diào)節(jié)腸道菌群、增強免疫力、促進營養(yǎng)物質(zhì)吸收、促進機體細胞健康、輔助降血脂、保護肝臟等功能；而且其在保健食品、乳品、特膳食品和藥品，以及其他眾多領(lǐng)域都有著廣泛的應用。

低聚木糖（XOS）被譽為“超強益生元”物質(zhì)，它能有效促進人體內(nèi)有益菌的增殖，并且對有害菌有明顯的抑制作用，最終可促使機體內(nèi)微生態(tài)菌群達成平衡。有益菌在生長繁殖過程中產(chǎn)生的短鏈脂肪酸和免疫因子能夠促進機體免疫系統(tǒng)的健康，并且有預防癌癥的效果；同時，短鏈脂肪酸的產(chǎn)生能夠刺激機體腸道蠕動，并提高結(jié)腸滲透壓，提高機體糞便的水分，改善或防止便秘?？茖W實驗證明，每天攝入0.7～1.4g低聚木糖就能夠起到良好的整腸作用，甚至在0.4g/d的用量時，也能起到增殖有益菌的作用。作為良好的益生元因子，低聚木糖的功效及應用研究闡述如下。

低聚木糖的功能研究

調(diào)節(jié)腸道菌群

2009年，丹尼斯克健康營養(yǎng)研究中心用四根導管模擬人類大腸環(huán)境條件的半連續(xù)型厭氧結(jié)腸模擬器，用于研究低聚木糖在48h內(nèi)的發(fā)酵作用。結(jié)果表明，在低聚木糖處理下，雙歧桿菌的數(shù)量增加，乳酸雙歧桿菌的增殖效果尤其明顯。

2013年北京聯(lián)合大學開展了一項研究，以BALB/c小鼠為試驗對象，連續(xù)給予高劑量（1.0g/kg·bw）、低劑量（0.5g/kg·bw）的低聚木糖。14d后，測定小鼠糞便中雙歧桿菌、乳桿菌、腸桿菌、腸球菌的含量。與對照組相比，連續(xù)給予低聚木糖14d后，低、高劑量組小鼠糞便內(nèi)乳桿菌、雙歧桿菌及B/E值均顯著增加（P<0.05）。說明低聚木糖具有改善小鼠胃腸道菌群及潤腸通便的功效。

2014年加州大學洛杉磯分校發(fā)表的研究報告評價了低聚木糖對腸道菌群的優(yōu)化功效。研究中將32名健康成年受試者隨機分為3組進行雙盲實驗，受試者每天接受1.4克XOS、2.8克XOS或安慰劑。這項研究包括2周的磨合期、8周的干預期和2周洗脫期。相對于安慰劑組，兩個低聚木糖組的雙歧桿菌數(shù)量都有所增加。在第4周時，雙歧桿菌的數(shù)量在基線上增加了21%，第8周時高劑量組（2.8g/天）增加了17%。

增強免疫力

Hua Han Chen等研究發(fā)現(xiàn)0.1～100μg/ mL的XOS誘導巨噬細胞系RAW264.7中腫瘤壞死因子α（TNF-α）、IL-1β、IL-6和NO的數(shù)量增加。另外，受脂多糖刺激的細胞中XOS（0.1～100μg/mL）給藥前、后的劑量效應是抑制TNF-α、IL-1β、IL-6和NO的數(shù)量，IL-10的數(shù)量被誘導增加，但沒有細胞毒性作用。通過XOS給藥的前列腺素E2（PGE2）的數(shù)量沒有明顯增加。

將低聚木糖、聚葡萄糖酸鈣、麗珠腸樂（合生元）及生理鹽水通過灌胃給樣，進行小鼠紅細胞免疫粘附實驗。其給樣劑量為80mg/kg，連續(xù)給樣7天。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，作為益生元物質(zhì)的低聚木糖能夠增強紅細胞免疫復合物花環(huán)和腫瘤紅細胞花環(huán)的形成率，顯著提高機體的免疫能力。這些數(shù)據(jù)說明XOS能夠有效抑制脂多糖引發(fā)的炎癥反應，驗證了其免疫調(diào)節(jié)的作用

促進營養(yǎng)物質(zhì)的吸收

低聚木糖能夠有效提高大鼠股骨的干重、長度及骨鈣的含量（增加大鼠對鈣的吸收并降低大鼠體內(nèi)鈣的流失）。對大鼠喂養(yǎng)低鈣飼料，同時用2%濃度的低聚木糖水溶液喂養(yǎng)3周，結(jié)果大鼠股骨干重量增加11%～20%，股骨長度也有明顯的增加（P<0.05），骨鈣含量增加9%～32%；喂養(yǎng)普通飼料并同時用2%的濃度的低聚木糖水溶液喂養(yǎng)，大鼠骨鈣含量增加5%～26%；對大鼠喂養(yǎng)低鈣飼料，并讓其飲用2%的低聚木糖水溶液，實驗結(jié)束時，大鼠糞鈣含量較相應對照組降低了59.6%。但是，低聚木糖對大鼠血鈣和尿鈣含量的影響不明顯。

巴基斯坦農(nóng)業(yè)大學國家食品科學與技術(shù)研究所曾將低聚木糖添加到酸奶中，評價其對大鼠吸收礦物質(zhì)的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在酸奶中添加3.5%的低聚木糖對大鼠的鈣吸收有著良好的促進作用；喂養(yǎng)3周以后，大鼠對鈣的吸收率和保留率都有了明顯的增加；另外，添加3.5%低聚木糖的酸奶使大鼠對鐵和鎂等礦物質(zhì)的吸收和保留也有明顯的促進作用。

提供機體細胞健康的密碼

—— 糖質(zhì)營養(yǎng)素

機體的新陳代謝是一個復雜的過程，機體要對外界或機體內(nèi)的刺激做出反應，并完成相應的調(diào)節(jié)必然要依靠細胞間的信號傳導。隨著人們對糖化學的深入研究，細胞間信號的傳遞密碼終于被揭開，它們就是8種被稱為糖質(zhì)營養(yǎng)素的單糖分子，包括甘露糖、巖藻糖、葡萄糖、半乳糖、N-乙酰半乳糖胺、N-乙酰葡萄糖胺、N-乙酰神經(jīng)胺酸、木糖。

低聚木糖中的木糖分子作為糖質(zhì)營養(yǎng)素的一種，能夠直接與細胞表面的蛋白質(zhì)結(jié)合構(gòu)成糖蛋白，進行細胞間資訊的交換。最終使得機體免疫系統(tǒng)正?；岣邫C體的抗氧化功能，使機體遠離過敏、炎癥、糖尿病、老年癡呆、癌癥等疾病。

輔助降低血糖水平

臺灣臺中榮軍總醫(yī)院和臺中靜宜大學關(guān)于低聚木糖對Ⅱ型糖尿病影響的聯(lián)合研究結(jié)果表明：低聚木糖能夠顯著降低Ⅱ型糖尿病患者的血糖濃度。試驗中處理組糖尿病受試者在沒有改變?nèi)梭w測量指標和營養(yǎng)攝入量的情況下，每天在膳食中補充低聚木糖，8周后，受試者的空腹血糖濃度由第0周的167.9mg/dL降低至第8周的154.4mg/dL；糖化血紅蛋白也從8.2%降到7.9%；果糖胺的濃度由474.6μmol/L降低到343.8μmol/L，除此之外，受試者的血漿膽固醇和甘油三酯、高密度脂蛋白膽固醇、載脂蛋白B的濃度也分別降低了13.9%、24.8%、5.1%、17.0%，這些指標的變化與空白對照組有顯著的差異。然而整個試驗期間受試者的體質(zhì)指數(shù)、谷草轉(zhuǎn)氨酶、谷丙轉(zhuǎn)氨酶、血尿素氮和肌酐值的濃度卻沒有發(fā)生改變，體重也保持穩(wěn)定。這表明低聚木糖不僅能夠顯著降低糖尿病患者的血糖濃度，同時對患者的肝臟和腎臟功能沒有損害，能夠很好地避免Ⅱ型糖尿病患者的肝腎損傷。

保護肝臟

14個慢性輕度肝硬化患者每人每天服用3.0g低聚木糖14天，進行氨代謝評估。試驗發(fā)現(xiàn)低聚木糖可促使血氨含量降低（服用XOS之前其含量為230.01±773.59μL/dL，服用XOS之后為146.1±32.2μL/dL）。這說明低聚木糖能夠通過降低結(jié)腸pH和提高糞便氮排泄進而影響血液中氨的含量。其將成為治療肝性腦病（嚴重肝病引起的肝性昏迷）的一種新的選擇。

低聚木糖應用研究

近年來，隨著我國食品工業(yè)的迅猛發(fā)展，特別是具有營養(yǎng)保健作用的功能性食品——各種營養(yǎng)食品、保健食品、膳食補充劑，推動了低聚木糖行業(yè)的進步。目前，低聚木糖的應用開發(fā)進展很快，應用領(lǐng)域已涉及到食品、保健食品、醫(yī)藥等各個領(lǐng)域，尤其在功能食品中的應用十分廣闊。

開創(chuàng)新型益生元調(diào)味料

調(diào)味品在人們的一日三餐不可缺少，將益生元用于鹽等調(diào)味品中，能夠?qū)崿F(xiàn)“大眾食品功能化，功能食品大眾化”的全民健康目標。這既滿足了人們對美味的追求，同時保證了人們的健康需求。益生元低鹽固體調(diào)味料就是以食鹽為基本原料，添加了一定量的食用氯化鉀、適量的益生元低聚木糖制成的調(diào)味料。

特膳食品以及醫(yī)藥輔助因子

我國于2005年10月1日正式執(zhí)行的《預包裝特殊膳食用食品標簽通則》（國標 13432-2004）將特膳食品定義為：“為滿足某些特殊人群的生理需要，或某些疾病患者的營養(yǎng)需求，按特殊配方專門加工的食品”。

有鑒于低聚木糖的各種功效特性的研究，將其添加到適合于糖尿病、免疫力低下、腸道紊亂等特殊人群中的食品或藥品中，可輔助其進行癥狀的控制和治療。

打造功能性保健食品

保健食品是指聲稱具有特定保健功能或者以補充維生素、礦物質(zhì)為目的的食品。截止2015年，我國獲得批準文號的保健食品有1.4萬余個，其中添加低聚木糖的約有40個，占比0.55%。其保健食品功效宣稱的27個種類中，添加低聚木糖的產(chǎn)品主要涉及到通便、增強免疫力、調(diào)節(jié)腸道菌群等15個種類。其中通便類產(chǎn)品占比41.25%，增強免疫力類產(chǎn)品占比30%、調(diào)節(jié)腸道菌群類產(chǎn)品占比27.5%、其他類產(chǎn)品占比22.5%（見圖1）。

營養(yǎng)乳品功能因子

目前，牛奶等乳制品已經(jīng)成為人們?nèi)粘ｏ嬍车囊徊糠帧ｋS著乳品由益生菌時代向功能化時代的轉(zhuǎn)變，在乳品（無論是液體奶還是奶粉）中添加益生元已經(jīng)成為一種時尚。其市場訴求點包含調(diào)節(jié)腸道菌群、促進營養(yǎng)吸收、改善乳糖不耐，纖體通暢等方面；從功能宣稱上來看，這類產(chǎn)品的健康聲稱包含了：低脂/無脂/脂肪減少、消化（功能性）、加強維生素/礦物質(zhì)、低糖/無糖/糖減少、高纖維/添加纖維、加鈣、不含添加劑/防腐劑、益生元、不過敏等。

其他

低聚木糖玫瑰餅

鮮花餅是以云南特有的以食用玫瑰花入料的酥餅，是具有云南特色的云南經(jīng)典點心代表。據(jù)史料記載，鮮花餅早在300多年的清代由一位制餅師傅創(chuàng)造，由于鮮花餅具有花香沁心、甜而不膩、養(yǎng)顏美容的特點，而廣為流傳。當前，在各類鮮花餅中較為盛行的當屬玫瑰餅。低聚木糖能夠有效促進人體內(nèi)有益菌的增殖，并且對有害菌有明顯的抑制作用，最終促使機體內(nèi)微生態(tài)菌群達成平衡。以玫瑰鮮花、低聚木糖、蜂蜜等健康佳品科學調(diào)配，焙烤而制的鮮花餅成為美麗生活締造者。

低聚木糖在醋蛋液中的應用

醋蛋是中國人的偉大發(fā)明，早在1800年前，漢代“醫(yī)圣”張仲景所著《傷寒論》中就有醋蛋藥方的記載，明代永樂年間，此方流行于宮廷。隨后，這道宮廷秘方傳至民間，又經(jīng)過數(shù)道改良，其保健價值也慢慢被開發(fā)，并成為集預防、治療、康復等功效為一體的食品。

益生元低聚木糖是人體腸道的環(huán)保衛(wèi)士，它在自然界中廣泛存在。其甜度約為蔗糖的一半，酸性條件下相當穩(wěn)定；pH在2.5～8.0范圍內(nèi)，加熱至100℃時基本不分解。低聚木糖這一良好的益生因子與醋蛋相結(jié)合，開發(fā)適宜現(xiàn)代人快節(jié)奏生活方式的保健飲品將是一個不錯的選擇。該類飲品以低聚木糖作為增殖腸道有益菌、抑制腸道有害菌、保持腸道菌群微生態(tài)平衡及年輕化的源動力；附加醋蛋這一古老的藥膳配方，采用現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，實現(xiàn)古方新用，為人類的健康人生做出貢獻。

未來展望

目前，我國正處于一個經(jīng)濟社會快速發(fā)展的時期。與此同時，生活壓力增大以及環(huán)境改變也給我們的生活帶來了一些負面的影響，亞健康人群數(shù)量不斷的增加，這已經(jīng)成為亟待解決的問題。所以人們對通過改善飲食結(jié)構(gòu)以及通過攝入功能食品的形式來改善健康狀況給予了厚望，同時國際上對環(huán)境和健康的關(guān)注，對食品安全問題的日益重視，回歸大自然、崇尚綠色、健康暢飲已成為新的消費潮流。低聚木糖以其特有的功能賦予產(chǎn)品低熱量、調(diào)整腸道菌群、雙向調(diào)節(jié)便秘和腹瀉、促進鈣和鐵等微量元素吸收、提高免疫力等功效，增加產(chǎn)品的賣點，夯實產(chǎn)品保健功能基礎，為企業(yè)贏得未來。

在人們追求天然、安全、高效的理念下，人們有理由相信——低聚木糖在各領(lǐng)域的應用將越來越廣泛。