功能性低聚糖的應(yīng)用研究進(jìn)展

王少偉　張金秋　戚繁　徐春祥

摘 要：功能性低聚糖是指由2～10個(gè)單糖通過(guò)糖苷鍵連接形成的直鏈或支鏈低度聚合糖。人體的唾液和胃腸道內(nèi)沒(méi)有水解功能性低聚糖的酶類，功能性低聚糖能直接進(jìn)入大腸被有益菌利用，是人體腸道有益菌的益生因子。不同的功能性低聚糖具有多種生理功能，在嬰幼兒食品、烘焙工業(yè)和飲料工業(yè)均有廣泛的應(yīng)用。本文對(duì)功能性低聚糖的最新應(yīng)用進(jìn)行概述，以期對(duì)功能性低聚糖相關(guān)產(chǎn)品的進(jìn)一步研發(fā)提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：功能性低聚糖;嬰幼兒食品;烘焙工業(yè);飲料工業(yè)

Abstract：Functional oligosaccharides are low-grade polysaccharides linked by 2～10 monosaccharides through glycoside bonds to form straight or branched chains. There are no enzymes hydrolyzing functional oligosaccharides in saliva and gastrointestinal tract of human body. Functional oligosaccharides can directly enter the large intestine and be utilized by beneficial bacteria， which is a probiotic factor of beneficial bacteria in human intestinal tract. Functional oligosaccharides have many physiological functions. They are widely used in infant food， baking industry， beverage industry. In this paper， the latest applications of functional oligosaccharides are summarized in order to guide the further development of functional oligosaccharides related products.

Key words：Functional oligosaccharides; Infants foods; Baked food industry; Beverage industry

中圖分類號(hào)：TS218

糖分4大類：①單糖，如葡萄糖，身體可以直接吸收轉(zhuǎn)為能量。②雙糖，雙糖經(jīng)消化系統(tǒng)分解成單糖。③低聚糖，包括普通低聚糖和功能性低聚糖。④多糖，由多個(gè)糖基組成，也叫免疫多糖[1]。功能性低聚糖是指由2～10個(gè)單糖，通過(guò)糖苷鍵聚合而成的，不能被人體胃酸、胃酶降解，不被小腸吸收能直接進(jìn)入大腸的一種低聚糖[2]。功能性低聚糖可以促進(jìn)腸道蠕動(dòng)，抑制有害菌，促進(jìn)益生菌繁殖，潤(rùn)腸。功能性低聚糖作為新生理活性物質(zhì)，在國(guó)際上已發(fā)展成為一個(gè)利用基因工程、蛋白質(zhì)工程、糖工程等現(xiàn)代生物技術(shù)手段，涉及醫(yī)學(xué)、化學(xué)等學(xué)科的綜合學(xué)科[3-4]。隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)食品的需求已不僅僅停留在滿足溫飽階段，具有低能量，抗齲齒，益生等功能的食品越來(lái)越受到消費(fèi)者青睞。近年來(lái)，研究者提取出不同種類的功能性低聚糖，并在食品工業(yè)中進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用研究。

1 功能性低聚糖的應(yīng)用研究

1.1 功能性低聚糖在嬰幼兒食品中的應(yīng)用研究

嬰幼兒腸道內(nèi)的菌群是按照一定比例組成的，各個(gè)菌群之間相互制約，相互依存。嬰兒腸道內(nèi)的菌群呈現(xiàn)出自主的生態(tài)平衡，一旦這樣的平衡被打破，就會(huì)導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)癥[5]。促進(jìn)嬰兒腸道內(nèi)有益菌的生長(zhǎng)，抑制病原性細(xì)菌的過(guò)度繁殖，是治療腸道菌群失調(diào)癥較為有效的手段[6]。益生元是能夠選擇性地促進(jìn)機(jī)體腸道內(nèi)原有的一種或有限幾種有益細(xì)菌（益生菌）生長(zhǎng)或其活性的一種非消化性的食品功能因子[7]。益生元通常是指功能性低聚糖。母乳中含有大量的有益于腸道有益菌繁殖的功能性低聚糖，通過(guò)母乳喂養(yǎng)嬰兒培育起來(lái)的完整腸道微生物菌群，是嬰兒免疫系統(tǒng)后天形成的重要決定因素，這已經(jīng)成為廣泛的共識(shí)[8]。近年來(lái)，嬰兒母乳腹瀉癥狀也屢見(jiàn)不鮮。針對(duì)母乳不足或不能用母乳喂養(yǎng)的情況，需在嬰幼兒食用的配方食品中添加功能性低聚糖。目前，國(guó)內(nèi)外功能性低聚糖對(duì)嬰幼兒腸道菌群改善的理論研究已較充分。Vester Boler等[9]介紹了功能性低聚糖能被嬰幼兒大腸中的雙歧桿菌和乳酸菌利用，通過(guò)增加有益菌數(shù)量，抑制有害菌繁殖，從而提高嬰幼兒免疫力。秦雪梅等[10]采用體外靜置培養(yǎng)技術(shù)，分析低聚果糖、低聚半乳糖和水溶性膳食-聚葡萄糖對(duì)嬰兒腸道菌群中雙歧桿菌、乳桿菌數(shù)、大腸桿菌和梭菌生長(zhǎng)的影響，證實(shí)了功能性低聚糖的腸道益生作用。李艷莉等[11]采用了傳統(tǒng)體外培養(yǎng)與體內(nèi)培養(yǎng)兩種方法，比較了低聚果糖和低聚半乳糖對(duì)嬰幼兒腸道的益生功能，研究也證實(shí)了功能性低聚糖能有效調(diào)節(jié)腸道菌群失衡的情況。在功能性低聚糖對(duì)嬰幼兒腸道益生的理論研究基礎(chǔ)上，功能性低聚糖嬰幼兒產(chǎn)品也開(kāi)始陸續(xù)研制。目前，一些嬰幼兒奶粉中已經(jīng)開(kāi)始添加低聚果糖和低聚半乳糖。這種嬰幼兒奶粉既可以模擬母乳營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)，又具有提高嬰幼兒免疫力的優(yōu)點(diǎn)[12]。Le Ye等[13]采用含有羅伊氏乳桿菌、低聚果糖、低聚半乳糖的嬰兒配方奶粉對(duì)新生兒進(jìn)行喂養(yǎng)，結(jié)果表明食用該配方奶粉的嬰兒各方面指標(biāo)均不低于世界衛(wèi)生組織規(guī)定的兒童生長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)。吳芝岳[14]采用乳雙歧桿菌Bi-07、動(dòng)物雙歧桿菌BB-12、維生素B1、B2、低聚半乳糖和葡萄糖漿復(fù)配研制了嬰幼兒益生菌產(chǎn)品，服用該產(chǎn)品能有效減輕寶寶腹瀉。綜上所述，添加有功能性低聚糖的益生菌產(chǎn)品對(duì)于嬰幼兒的腸道菌群改善有著顯著的作用，可以有效避免嬰幼兒腹瀉用抗生素治療所產(chǎn)生的副作用。目前，功能性低聚糖在嬰幼兒功能性產(chǎn)品中應(yīng)用的種類仍然較少，主要局限在低聚果糖和低聚半乳糖[15]。不同種類、不同來(lái)源的功能性低聚糖在嬰幼兒食品中的應(yīng)用有待研究。山藥低聚糖、牛蒡低聚糖、香蕉低聚糖等已被證實(shí)對(duì)于乳桿菌、雙歧桿菌等益生菌有促進(jìn)生長(zhǎng)的作用，對(duì)于人體腸道具有一定的益生作用[16-17]。隨著不同種類的功能性低聚糖益生作用、對(duì)嬰幼兒生長(zhǎng)是否有副作用的安全性測(cè)試的進(jìn)一步開(kāi)展，會(huì)有更多的功能性低聚糖被應(yīng)用于嬰幼兒食品中，這對(duì)于我國(guó)功能性低聚糖產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，促進(jìn)嬰幼兒腸道健康有著重要的意義。

1.2 功能性低聚糖在烘焙工業(yè)、飲料工業(yè)中的應(yīng)用

功能性低聚糖甜度較蔗糖低，不能被人體口腔腐敗菌利用，不能被人體腸道消化吸收，熱值較低。低聚半乳糖與蛋白質(zhì)共熱會(huì)發(fā)生美拉德反應(yīng)，能夠產(chǎn)生令人愉悅的香味。國(guó)外，功能性低聚糖在早餐麥片、面包、餅干中的應(yīng)用均已有報(bào)道[18]。國(guó)內(nèi)，葉嫻等[19]研制了異麥芽低聚糖面包，發(fā)現(xiàn)添加異麥芽糖對(duì)面包感官無(wú)不良影響，能有效延緩面包老化速率。功能性低聚糖在餅干中也有應(yīng)用報(bào)道[20]。功能性低聚糖烘焙食品具有低熱值、抗齲齒、改善腸道菌群等優(yōu)點(diǎn)，較適合幼兒、中老年、糖尿病患者及消化功能下降人群食用，具有較好的市場(chǎng)前景。

功能性低聚糖能夠促進(jìn)鈣、鎂、鋅、鐵等礦物元素的吸收，并具有改善人體疲勞，提高人體免疫力的功能[21]。隨著全球保健品的發(fā)展，具有保健功能的飲料越來(lái)越受到市場(chǎng)的關(guān)注。功能性低聚糖在飲料工業(yè)的應(yīng)用主要集中在抗疲勞運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)型產(chǎn)品方面[22-23]。趙永峰等[24]研究了功能性低聚糖與乳清蛋白對(duì)足球運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)能力的影響，結(jié)果表明補(bǔ)充功能性低聚糖與乳清蛋白能有效地保護(hù)紅細(xì)胞功能，預(yù)防血紅蛋白水平的下降，同時(shí)可提高運(yùn)動(dòng)員體能、促進(jìn)疲勞的消除，對(duì)維持肌肉微結(jié)構(gòu)有積極作用。王一然等[25]通過(guò)添加螺旋藻、大豆低聚糖、大豆多肽、?；撬?、維生素B12、煙酰胺和益生菌等配料開(kāi)發(fā)了運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)發(fā)酵乳，并根據(jù)動(dòng)物運(yùn)動(dòng)能力對(duì)其運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)功能進(jìn)行驗(yàn)證，證實(shí)該產(chǎn)品具有明顯的增強(qiáng)體力、緩減疲勞的功效。朱暢等[26]研制了魔芋低聚糖、枸杞、菊花復(fù)合飲料，該復(fù)合飲料具有營(yíng)養(yǎng)、保健的功能，色澤、香味、口感俱佳。功能性低聚糖飲料具有低熱值，低甜度等優(yōu)點(diǎn)，并具有一定的保健功能，對(duì)促進(jìn)我國(guó)保健飲料的發(fā)展意義重大。

2 結(jié)語(yǔ)

功能性低聚糖因其具有特殊的結(jié)構(gòu)和眾多生物活性，而受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，其應(yīng)用研究是目前科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。仍然存在眾多種類的功能性低聚糖在嬰幼兒食品、食品保藏、烘焙與飲料工業(yè)、飼料工業(yè)、保健品中未能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，因此加大功能性低聚糖應(yīng)用研究對(duì)于實(shí)現(xiàn)功能性低聚糖的高值化利用，提高我國(guó)工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量有著重要的意義。

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