功能性低聚糖的發展及其生理功能

汪清美　楊海軍　趙志軍

摘 要：主要概括了功能性低聚糖在國內外的發展現狀以及對人體的主要益生功能，以期為功能性低聚糖的深入研究和在生產中的應用提供一定的參考。

關鍵詞：功能性低聚糖；發展現狀；生理功能；應用

中圖分類號：TS202 文獻標識碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2015.06.017

Abstract： This paper summarized the development status of functional oligosaccharide at home and abroad and its physiological function on the human body， it provided some reference for further research of functional oligosaccharide and its application in production.

Key words： functional oligosaccharide； development status； physiological function； application

低聚糖（Oligosaccharide）又名寡糖，是由2～10個單糖分子以糖苷鍵連接成直鏈或支鏈的地聚合度糖，其分子量為300～2 000之間，按它是否對人體有特異功能，可分為普通低聚糖和功能性低聚糖[1]。其中，蔗糖、乳糖、麥芽糖、麥芽三糖和麥芽四糖等屬于普通低聚糖，它們可被機體消化吸收，但不是腸道有益細菌雙歧桿菌的增殖因子[2]；低聚異麥芽糖、低聚果糖、低聚半乳糖、大豆低聚糖等屬于功能性低聚糖，它們作為益生元可直接代替蔗糖，作為甜食配料或功能添加劑使用[3]。

在我們人類吃的各種食物當中廣泛存在各種功能性低聚糖，如洋蔥、洋姜、香蕉等食品中含有低聚果糖；酸奶和人乳中含有低聚半乳糖等。功能性低聚糖具有一定甜度、黏度和水溶性等糖類的特性，但在人體腸道內卻不能被消化吸收（因人體腸道不具備消化它們的酶），而是直接進入腸道內為有益菌發酵利用，并轉化成短鏈脂肪酸以及乳酸等小分子，然后再通過人體代謝將其吸收，所以說功能性低聚糖不僅是調節腸道功能的“雙歧因子”，而且還具有許多其他生理功能。

筆者主要就功能性低聚糖在國內外的發展狀況及對人體的主要益生功能加以綜述，以期為功能性低聚糖的開發及在生產中的應用提供一定的參考。

1 國內外功能性低聚糖發展狀況

1.1 國內功能性低聚糖的發展概況

我國功能性低聚糖最早是由日本傳入，而深入研究則始于20世紀80年代，在此以后功能性低聚糖的開發和生產不斷地成熟和發展。在“九五”期間，低聚糖形成了工業規模化和商品化的生產；1996年，低聚異麥芽糖工廠由中科院微生物所和山東寶齡寶公司合作在禹城建成；1997年，第一家蔗糖酶法生產低聚果糖生產企由無錫江南大學和云南天元合作于昆明投產[4]。在2002年，國家衛生部、科技部和國家統計局對中國居民營養與健康狀況進行調查，結果顯示影響我國公眾健康最大威脅之一便是由微生態失衡引起的營養不良；2006年，《國民經濟與社會發展第十一個五年規劃綱要》把“推進公眾營養改善行動”納入其中，旨在改善公眾營養健康的目的；2007年，公眾營養改善OLIGO項目于北京正式啟動；2013年，《2011—2015年中國低聚糖市場應用前景預測與投資戰略分析報告》中詳細論述了低聚糖在中國產業市場運作態勢、制約該產業發展的因素、產值及生產成本分析等，為功能性低聚糖的發展打下厚實的基礎。

從功能性低聚糖傳入中國到中國低聚糖市場應用前景預測與投資戰略分析報告這三十幾年的發展，我國低聚糖市場日漸成熟，與其相對應的標準制訂也緊跟其后，表1為我國功能性低聚糖標準的發展。從1995年我國第一個工業化生產功能性低聚糖產品的無錫糖果食品廠到2007年新的低聚異麥芽糖國標的正式頒布實施，我國低聚糖標準的制訂也越來越嚴格，為其快速發展和應用提供行業標準。

1.2 國外功能性低聚糖的發展

日本是國外較早開發低聚糖的國家，品種也最多，低聚果糖1983年進入市場，低聚異麥芽糖1985年進入市場，低聚半乳糖1988年進入市場，近年又有海藻糖、黑曲霉低聚糖相繼上市[4]。而在一些歐洲國家低聚糖的開發也有多年的歷史。1986年美國佐治亞大學建立復合糖研究中心（CCRC），該研究中心專門收集低聚糖結構；其他歐洲國家研究對象大部分都是圍繞低聚果糖和低聚半乳糖而進行，因為這些低聚糖的生產原料來源簡單，可以作為脂肪的替代品，適合在歐洲人的低熱量食品中添加，同時還可用于飲料、乳品、糖果當中。低聚果糖已被歐盟批準為食物配料，在中國臺灣也允許低聚糖作為食品配料使用。加拿大、澳大利亞、新西蘭、以色列等國家也允許在食品中添加低聚果糖，并允許在標簽上注明有雙歧桿菌增殖作用[4]。美國FDA在2000年正式批準美國GTC營養品公司申報的低聚果糖（FOS）作為公認安全食品配料，使FOS可以全面進入美國食品、飲料市場[5]，其中加有FOS的酸奶克菲爾被稱作“超級骨骼健康”飲品。

國外功能性低聚糖的發展主要圍繞其功能特性的應用和開發來研究，如日本開發的低聚糖保健食品主要具有降壓、防止骨質疏松和調節人體腸道等功能；其他歐洲國家主要利用低聚糖的不消化性開發低熱量食品來代替脂肪食品等，這都說明功能性低聚糖具有多種生理功能，下面就其生理功能做簡要介紹。

2 生理功能

2.1 作為益生菌增殖因子，調節胃腸菌群結構

在人體腸道內有多種益生菌，雙歧桿菌就是其中之一，它被食入人體后具有抑制腸道病原菌的繁殖和調節腸道內微生態菌群的平衡等功能，同時還能提高肌體抗病免疫功能，人體益生菌之所以具有這些功能，是因為功能性低聚糖為其提供了最直接、最有效的養料，且進入人體后不受胃酸、膽鹽和其他酶類的影響，選擇性地進入到雙歧桿菌最適宜生長的大腸中，促進雙歧桿菌快速生長和大量繁殖。陳荷鳳等人研究證實[6]，在雙歧桿菌的生長中添加富含低聚糖的不同植物汁液使其有明顯的增殖效果。中國衛生部食品衛生監督檢查所實驗結果證實，正常人服用低聚果糖后，腸道內雙歧桿菌有益菌迅速增加達12倍以上，產氣莢膜梭菌等有害菌減少至原數量的1/30[7]，低聚果糖之所以具有這樣的功能，是因為有些益生菌發酵低聚糖會產生短鏈脂肪酸和一些抗菌素物質，可以抑制外源病原菌和內源有害菌的生長[8]。

2.2 促進鈣質吸收

一些益生菌在發酵乳制品的同時，還能產生多種維生素和葉酸，如添加雙歧桿菌的發酵乳能改善人體乳糖不耐癥，促進鈣的吸收和消化。日本學者用多種低聚糖喂食動物，試驗結果表明這些低聚糖均有明顯促進其對鈣吸收的作用，具體機理目前還在研究當中，有學者認為是一些難消化的低聚糖通過代謝轉化為L-乳酸，L-乳酸促使鈣化合物溶解性的增加，導致人體對鈣的吸收能力增強。

2.3 降低膽固醇

隨著人們生活水平的提高，肥胖成為困擾人們生活的一個難題，而功能性低聚糖在人體內很難轉化成脂肪，主要是因為它不能被消化酶吸收，當它被一些益生菌分解產生丙酸后，又能抑制膽固醇的生成，同時產生的醋酸鹽又能抑制葡萄糖轉化成脂肪，再加上功能性低聚糖的甜度較低，一般人們服用不會使人血糖值和胰島素濃度升高。日本的研究報道，早上空腹口服低聚果糖與對照組口服葡萄糖相比，在前3 h受試者血糖值及血中胰島素均未上升，當高血脂婦女連服4周低聚果糖后，實測血清內總膽固醇等有顯著改善。Gilliland等[9]的研究結果也證實人體存在的12種嗜酸乳桿菌可吸收膽固醇，主要通過抑制小腸壁對膽固醇微胞的吸收。

2.4 防止便秘[10]

人體試驗表明，每天攝入一定量的低聚糖，一周內就會有明顯的通便效果，但這僅對輕微便秘者有效，嚴重的便秘者治療效果不明顯。防止便秘的機理可能是由于人體攝入的功能性低聚糖能促進腸道內雙歧桿菌的生長代謝，使短鏈脂肪酸、乳酸和乙酸等物質的分泌量增多，這些物質都能刺激腸的蠕動并通過滲透壓增加糞便的水分，從而避免了便秘的發生。

總之，功能性低聚糖除了具有以上4種生理功能外，還具有增強人體免疫力、抗腫瘤、抗齲齒、降血壓、防止腹瀉和保肝等多種功能，目前只有少數幾種功能性低聚糖的生理功能的機理被證實，如低聚果糖具有增強人體免疫力的機理是通過雙歧桿菌的增殖作用產生免疫球蛋白（S-TGA），它在腸壁的黏附力遠遠大于其他免疫球蛋白[11]，其他很多生理功能的機理目前還不是很清楚，更多的還在研究當中。

3 展 望

隨著經濟的發展和人們生活水平的提高，國際法規對食品安全標準要求日益嚴格，功能食品、有機食品以及綠色食品等將成為食品工業新的增長點，這將帶動功能性低聚糖的快速發展。但目前我國功能性低聚糖存在以下幾方面問題：一是有關功能性低聚糖的產品單一，數量較少，且應用面窄，主要應用在酸奶飲料、奶粉中，而國外低聚糖的應用范圍非常廣泛，主要應用于飲料行業、釀酒行業、水產加工、肉食加工等行業；二是原料產品的質量問題，下游產品的功能與原料的質量息息相關；三是生產技術方面的問題，需要改進生產技術降低生產成本，低成本高質量的新產品才具有較強的競爭力。

功能性低聚糖因獨特的生理功能，在營養保健、疾病防治、畜牧養殖等方面得到廣泛的應用，目前主要利用現代生物技術手段應用于食品、飼料、醫藥等重要的行業領域。但不同的低聚糖因其特殊的性質而應用于特殊的領域，如低聚果糖和低聚半乳糖已被審批為營養強化劑，應用在嬰幼兒食品中[12]；低聚木糖因其具有廣泛的pH值而應用于偏酸性的產品中；還有一些低聚糖作為益生菌凍干保護劑，既能維持益生菌較高的成活率又能在被食入人體后促進益生菌生長的作用，起到防病、抗病和提高動物機體免疫功能的作用[13]。功能性低聚糖下游產業的發展將是市場發展的帶動力。

參考文獻：

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