部分水解瓜爾膠的特性及其在腸內(nèi)營養(yǎng)中的應(yīng)用前景

□ 范高寧 泰州醫(yī)藥高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)新藥申報服務(wù)中心

1 背景

近年來，膳食纖維被認為是一種重要的營養(yǎng)補充物質(zhì)，其中最有前途的一種是瓜爾膠，一種水溶性半乳甘露聚糖，它從瓜爾豆的胚乳中提取而來。瓜爾豆主要生長在印度和巴基斯坦，占世界瓜爾豆產(chǎn)量的90%[1]。瓜爾膠在食品生產(chǎn)過程中通常用作增稠劑和粘合劑，但它的高粘度限制了其作為膳食纖維的使用[2]。

部分水解瓜爾膠（PHGG）是一種天然的水溶性膳食纖維，是對瓜爾膠進行酶水解而獲得的，具有粘度低的特點。本文概述其理化性質(zhì)和在腸內(nèi)營養(yǎng)中的潛在用途。

2 部分水解瓜爾膠特點

2.1 獲取途徑

天然瓜爾膠經(jīng)酶解、熱解、酸解、輻照、微波與超聲波等多種工藝可轉(zhuǎn)化為部分水解瓜爾膠[3]。在食品行業(yè)中，酶解是最好的水解途徑，較少使用到危險化學品，可以在水解后進行酶失活。

在酶解過程中，甘露糖酶、果膠酶、纖維素酶等可以水解半乳甘露聚糖，切斷甘露糖主鏈[3]。

2.2 結(jié)構(gòu)特點

瓜爾膠的部分水解使得天然瓜爾膠分子量降低，PHGG 中甘露糖與半乳糖比例約為2 ∶1，分子量范圍為1 000 ～100 000 Da，平均分子量約為20 000 Da[2]，其結(jié)構(gòu)如圖1。

2.3 物理性質(zhì)

PHGG 溶于水后是一種透明的水溶液。具有溶解度高、粘度低、無色、無味、無臭等特點，由于部分酶解，它有輕微的甜味。

2.3.1 低粘度

PHGG 是一種豐富的膳食纖維來源，經(jīng)美國公職分析化學家協(xié)會（AOAC）方法測定膳食纖維含量超75%。與天然瓜爾膠相比，它具有非常低的分子量和粘度值。瓜爾膠和PHGG的稠度指數(shù)分別為4.0和0.07[4]。PHGG 的低稠度使其能夠應(yīng)用在包括飲料在內(nèi)的多種食品中，而不影響食品原有的質(zhì)地和稠度。

2.3.2 良好的水溶性

PHGG 為水溶性，醇不溶性。它像天然瓜爾膠一樣溶于冷水和熱水。pH 值對PHGG 的溶解度無顯著影響，即使在低pH 條件下，PHGG 也是穩(wěn)定的。PHGG 在較寬的溫度和pH 值范圍內(nèi)均表現(xiàn)為水溶性和低粘度，可在水體系中形成穩(wěn)定的溶液，在貯存期間也表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性[3]。

2.3.3 良好的相容性

PHGG 不與食品中的其他成分相互作用，在用于食品強化時保持穩(wěn)定。不會引起蛋白質(zhì)溶液的粘度變化、可溶性物質(zhì)的沉淀和乳劑的不穩(wěn)定性變化。并且不影響食品的色、味、臭，是膳食纖維強化食品的獨特功能成分。

2.3.4 安全性，最大食用量

自1987 年以來，日本已經(jīng)將該產(chǎn)品作為膳食纖維用于各種食品。1993年，美國實驗生物學協(xié)會委托專家組評估了PHGG 在消費食品中的使用安全 性[5]，F(xiàn)DA 在1995 年5 月 接 受 了PHGG 的GRAS 認證申請，每天攝入高達20 g 的PHGG 是安全的[6]。在成年男性中，每天食用36 g PHGG，連續(xù)4 周，沒有產(chǎn)生副作用。PHGG 每天攝入量在20 ～40 g 時，人體有很好的耐受性，沒有副作用[7]。基于已有的科學證據(jù)，PHGG 作為腸內(nèi)營養(yǎng)配方的成分使用是安全可靠的。

3 腸內(nèi)營養(yǎng)應(yīng)用前景

3.1 對腸道菌群的影響

9 名健康志愿者[8]每天攝入21 g的PHGG（每天3 次，每次7 g）連續(xù)14 天，觀察PHGG 對糞便微生物、細菌代謝產(chǎn)物和pH 值的影響。在食用PHGG 期間，雙歧桿菌的數(shù)量和百分比顯著增加，乳酸菌數(shù)量也有所增加。糞便pH 值和糞便細菌代謝物如p—葡萄糖醛酸酶活性、腐敗產(chǎn)物、氨含量均顯著降低。

3.2 預(yù)防治療腸內(nèi)營養(yǎng)相關(guān)腹瀉

腸內(nèi)營養(yǎng)中斷的主要原因是胃腸道副作用，尤其是腹瀉。長期食用流質(zhì)食物會造成腸道刷緣酶和粘膜細胞損傷，腸道吸收能力和吸收面積減少，從而引起腹瀉[9]。

歐洲臨床營養(yǎng)和代謝學會（ESPEN）專家達成《膳食纖維在臨床實踐中的作用和益處的共識建議》，提出重癥患者應(yīng)當攝入適量、適當?shù)纳攀忱w維，以調(diào)節(jié)腸道菌群，促進營養(yǎng)吸收，發(fā)酵纖維對術(shù)后或危重患者腹瀉有效（瓜爾膠和果膠優(yōu)于其他纖維）[10]。

美國胃腸病學院（ACG）則在《2016 ACG 成人住院患者營養(yǎng)治療臨床指南》中提出，腸內(nèi)營養(yǎng)治療患者如發(fā)生腹瀉，可使用可發(fā)酵、可溶性膳食纖維作為標準腸內(nèi)營養(yǎng)配方的補充[11]。

PHGG 有助于降低腸內(nèi)營養(yǎng)患者的腹瀉發(fā)生率，延長結(jié)腸運輸時間。PHGG 在進入體內(nèi)后，經(jīng)腸道菌群發(fā)酵產(chǎn)生大量短鏈脂肪酸，特別是丁酸鹽，是結(jié)腸細胞的主要能量來源；此外，還具有其他有助于調(diào)節(jié)腸道正常功能的作用，如調(diào)節(jié)腸道內(nèi)pH 值、促進結(jié)腸對水和鈉的吸收、誘導(dǎo)分化、減少上皮細胞增殖、保持腸道屏障功能、促進腸道蠕動等[12]。而PHGG 本身在低pH 值、高溫、酸性、高壓、消化酶環(huán)境下穩(wěn)定的特性使其能順利到達腸道，且與食物成分幾乎不發(fā)生相互作用，不影響其他營養(yǎng)元素的吸收[13]。

基于充足的臨床研究證據(jù)，PHGG已獲得ESPEN 專家工作組對術(shù)后及危重患者預(yù)防腸內(nèi)營養(yǎng)引發(fā)腹瀉的A 類推薦[14]。PHGG 不破壞乳狀產(chǎn)品穩(wěn)定性、不改變產(chǎn)品粘度、也不影響產(chǎn)品口感與顏色的性能使其在重癥患者腸內(nèi)營養(yǎng)干預(yù)產(chǎn)品領(lǐng)域應(yīng)用良好。雀巢健康科學有限公司2019 年在國內(nèi)推出的首款液體特殊醫(yī)學用途配方食品佳膳佳立暢，也是國內(nèi)首款添加PHGG的整蛋白型液體全營養(yǎng)配方產(chǎn)品。

3.3 腸易激綜合癥

腸易激綜合癥（IBS）是一種腸道疾病，會導(dǎo)致腹痛和排便習慣的改變（腹瀉、便秘或交替節(jié)律），疼痛隨著時間的推移而減輕，排便癥狀可能會持續(xù)或不連續(xù)地出現(xiàn)，且通常會持續(xù)很長時間，在不同程度上影響患者的工作和生活質(zhì)量。

Parisi GC[15]等人進行了一項多中心隨機開放試驗，188 例IBS（腸易激綜合癥）患者服用高纖維膳食補充劑麥麩（30 g/ 日）或PHGG（5 g/ 日）治 療12 周。麩皮和PHGG 組各94 例受試者，在治療4 周后未改善癥狀的可進入另一組。兩種治療方式均能改善IBS的核心癥狀（腹痛和排便習慣），但PHGG 的耐受性更好，更多的受試者選擇從麥麩組轉(zhuǎn)入PHGG 組。

在一項隨機雙盲安慰劑對照臨床試驗中[16]，121 名IBS 患者，隨機接受6 g 的PHGG 或安慰劑，進行18 周的臨床研究（2 周導(dǎo)入，12 周治療和4 周隨訪）。給藥12 周后，與安慰劑組相比，PHGG 組的腹脹評分顯著提高[（—4.1±13.4） 與（—1.2±11.9）]，P=0.03]，腹脹+ 氣體評分顯著提高[（—4.3±10.4）與（—1.12±10.5），P=0.035]。在最后一次給藥后，這種效果至少持續(xù)了4 周。結(jié)果表明給予IBS 患者6 g/天的PHGG，可改善腹脹和脹氣。

PHGG 可以減輕腹瀉和便秘型腸易激綜合癥患者的癥狀，改善IBS 患者的生活質(zhì)量，初步研究表明，纖維可能作為一種益生元，提高了在腸易激綜合癥中補充PHGG 的治療效益。

3.4 便秘

自閉癥譜系障礙（ASD）兒童存在腸道菌群失調(diào)問題，給13 名自閉癥兒童每天補充6 g 的PHGG，評估在沒有食物干預(yù)的情況下補充PHGG 對便秘型ASD 兒童的影響。結(jié)果顯示補充PHGG 后可改善腸道菌群失調(diào)，便秘癥狀明顯改善，顯著增加每周排便頻率[17]。

研究PHGG 對49 名符合羅馬Ⅲ標準的慢性便秘患者的結(jié)腸運輸時間（CTT）和對慢性便秘癥狀的影響[18]?；颊呙刻旖邮? mg 的PHGG，持續(xù)4 周。39 人（80%）完成了研究，顯著縮短了結(jié)腸轉(zhuǎn)運時間，由（57.28±39.25）h縮短至（45.63±37.27）h（P=0.026），慢轉(zhuǎn)運患者的縮短更為顯著，由（85.50±27.75）h縮短至（63.65±38.11）h，P=0.016?？傮w而言，每周完全自發(fā)排便次數(shù)明顯增加（P ＜0.001），此外，用力排便次數(shù)減少（P ＜0.001），大便形態(tài)改善（P ＜0.001），并且瀉藥攝入減少和腹痛天數(shù)減少（P=0.001和P=0.027）。

將PHGG 與滲透性瀉藥乳果糖進行對比[19]，探討PHGG 是否可以安全地治療兒童便秘。納入61 例受試 者，PHGG 組（31 例），乳 果 糖 組（30 例）。連續(xù)4 周分別給予乳果糖（1 mL/kg/天，分次給藥），PHGG（4 ～6歲兒童：3 g/天；6 ～12 歲：4 g/天；12 ～16 歲：5 g/天）。結(jié)果：兩組患者每周排便次數(shù)及大便稠度均有明顯改善（P ＜0.05），兩組患兒腹痛、大便不通暢率均明顯下降（P ＜0.05）。對于便秘的治療，PHGG 與乳果糖效果相同，可緩解排便不暢和與便秘相關(guān)的腹痛，并改善大便的稠度。此外，由于脹氣和口感差，乳果糖的接受度不及PHGG。

PHGG 在軟化和提高糞便產(chǎn)量以及增加糞便膨脹能力（糞便重量、排便次數(shù)和糞便排泄量）方面已被證明是有效的。

3.5 調(diào)節(jié)血糖和血脂

Kapoor MP 等人[20]調(diào)查了12 名健康受試者服用PHGG 是否會對高血糖、高脂血癥和內(nèi)分泌代謝激素產(chǎn)生有益影響。每餐食用6 g PHGG，持續(xù)12 個月，可顯著降低餐后血糖、空腹和餐后胰島素及三酰甘油水平（P=0.05）。低密度脂蛋白（LDL）有所降低，而高密度脂蛋白（HDL）顯著升高（P ＜0.01）。血漿瘦素、高敏C 反應(yīng)蛋白（hs—CRP）和空腹胰高血糖素樣肽（GLP—1）水平也降低。其中6 例葡萄糖不耐受者中有3 例在補充3 個月的PHGG 后變成了正常的葡萄糖耐受者。這項初步研究表明，在飲食中加入PHGG 可通過影響循環(huán)代謝產(chǎn)物而改變代謝健康狀況，循環(huán)代謝產(chǎn)物是導(dǎo)致血糖、高胰島素血癥和高脂血癥的因素。

70 名受試者的空腹血糖和餐后血糖分別在71 ～118 mg/dL、141 ～194 mg/dL 范圍內(nèi)，進行雙盲安慰劑對照研究。評估PHGG 對餐后血糖的影響。受試者隨餐食用4 g PHGG 或安慰劑，相對于安慰劑，PHGG 組血糖曲線下面積和血糖峰值顯著降低[21]。上述研究表明PHGG 對血糖和血脂水平具有調(diào)節(jié)作用。

4 結(jié)語與展望

部分水解瓜爾膠（PHGG）是一種天然的水溶性膳食纖維，具有粘度低、無色無味無臭特性，不與食品中其他組分相互作用，在較寬的溫度和pH 值范圍內(nèi)均能形成穩(wěn)定的水溶液。優(yōu)良的理化性質(zhì)使其可作為膳食纖維廣泛應(yīng)用于各類食品。

陳亭[22]等人闡述了可溶性膳食纖維對危重病人腹瀉、便秘，炎癥性腸病、IBS、慢性便秘病人的腸動力障礙具有改善作用，主要是通過在結(jié)腸中發(fā)酵產(chǎn)生丁酸、乙酸等短鏈脂肪酸來發(fā)揮改善腸動力的作用。

PHGG 作為可溶性膳食纖維，多項研究表明其能夠預(yù)防、治療腸內(nèi)營養(yǎng)相關(guān)腹瀉、腸易激綜合癥、便秘等疾病，其中PHGG 預(yù)防腸內(nèi)營養(yǎng)引發(fā)的腹瀉已獲得ESPEN 專家工作組A 類推薦，國內(nèi)已上市相應(yīng)的特殊醫(yī)學用途配方食品。

目前關(guān)于PHGG 對血糖和血脂的調(diào)節(jié)作用研究對象多為健康志愿者，相關(guān)結(jié)果有待在糖尿病患者、高血脂患者中得到進一步驗證。隨著對PHGG 的深入研究，可以預(yù)見其臨床應(yīng)用將更加明確，應(yīng)用領(lǐng)域也更加廣泛。