大豆低聚糖的开发及应用前景.pdf

水浸提( 固液比为1 1 5 ) 大豆富含丰富的营养，其中蛋白质约4 0 、脂肪约 2 0 、大豆低聚糖约1 0 。国内现有豆类的加工主要是 生产油脂和大豆蛋白，大豆低聚糖则溶于乳清，以废水 形式排放，造成资源浪费及环境污染。近年来，随着人 们对大豆保健功能的关注，大豆低聚糖也日益受到重 视。我国是大豆的主要生产国家之一，研制开发大豆低 聚糖具有良好的条件。国外尤其是日本，对大豆低聚糖 的开发和应用位居世界前列，其开发的大豆低聚糖产品 在1 9 8 8 年已推向市场，现已广泛应用于饮料、酸奶、水 产制品、果酱、糕点和面包等食品中，并形成了工业化 生产规模。到目前为止，大豆低聚糖是美国F D A 唯一认 可应用于食品中的功能性低聚糖。我国对大豆低聚糖的 研究尚属起步阶段，本文就大豆低聚糖的性质、功能、 制备、安全性及前景进行综述，以期为大豆低聚糖的生 产和应用提供参考。 1 大豆低聚糖的组成 大豆低聚糖是大豆中或其它豆科作物种子中所含有 的可溶性寡糖的总称，主要成分为蔗糖、棉籽糖和水苏 糖，它们在成熟大豆中的干基含量分别为5 、1 . 7 和 3 . 7 。此外大豆低聚糖还含有少量的其它糖类，如葡 萄糖、果糖、右旋肌醉甲醚、半乳糖肌醇甲醚等。各种 糖的百分含量( 干重) 为：水苏糖2 4 ，棉子糖8 ，蔗 糖3 9 ，果糖葡萄糖1 6 ，其它糖1 3 。经过加工的豆 制品如大豆粉、豆乳、豆腐中大豆低聚糖含量大为减 少，在酱油、油豆等大豆发酵制品中含量更少，所以靠 日常摄食，很难达到通常推荐的标准1 。 2 大豆低聚糖的理化性质 大豆低聚糖粉末为白色，糖浆外观为无色透明液 体，甜味纯正，甜度约为蔗糖的7 0 7 5 ，热量值仅为 蔗糖的5 0 ，且很少转化为脂肪，可代替部分蔗糖作为低 热量甜味剂。而精制的大豆低聚糖甜度仅为蔗糖的2 2 ， 能量值更低。大豆低聚糖的保湿性低于蔗糖、果葡糖 浆，水分活性接近于蔗糖，而渗透压略高于蔗糖2 。大 豆低聚糖热稳定性良好，在1 6 0 时水苏糖、棉子糖破 坏很少，短时间热稳定，1 4 0 不会分解。在酸性条件 下( p H 5 6 ) 加热到1 2 0 ，比果寡糖和蔗糖稳定，p H = 3 条件下加热极为稳定3 ，因此大豆低聚糖可广泛应用在 清凉保健饮料、酸奶及乳酸菌饮料之类酸性食品中。此 外，大豆低聚糖还具有抑制淀粉老化的功能，使淀粉含 量较高的饲料在高温下制粒，其中的淀粉仍不破坏，保 证在动物消化道内被消化酶很好地消化利用，并可防止 饲料产品发生硬化，延长货架期4 。 3 大豆低聚糖的制备 大豆低聚糖多是从生产大豆分离蛋白时的副产物大 豆乳清中提取的，乳清液中含有多种低分子蛋白、多糖 类、肽、低聚糖类等物质，其中碳水化合物约为6 2 ， 粗蛋白约为2 1 ，灰分5 ，其它1 2 ，而碳水化合物 中含量较高的是大豆低聚糖。以脱脂豆粕为原料，制备 大豆低聚糖浆的生产工艺如下5 ： 大豆低聚糖的开发及应用前景 刁小琴, 关海宁 ( 绥化学院化学与制药工程系， 绥化1 5 2 0 6 1 ) 摘要：本文对大豆低聚糖的组成、 理化性质、 制备、 生理功能、 安全性及国内外开发现状等方面进行了论述， 并就其应用前景作了展望。 关键词：大豆低聚糖；生理功能；开发；前景 作者简介：刁小琴( 1 9 7 9 ) ，女，山西怀仁人，主要从事食品营养及果蔬保鲜与加工研究工作。 脱脂豆粕( 过4 0 目筛)过滤 豆渣（p H 4 . 3 4 . 5 ） 加酸沉淀蛋白 中 国 食 物 与 营 养 Food and Nutrition in China N o . 1 1 ，2 0 0 82 0 0 8 年第1 1 期 3 . 1 大豆低聚糖的提取 大豆低聚糖的提取一般采取水浸取、碱液提取、膜 分离技术等，其中水浸取效率很低；碱液浸取虽有有效 成分含量高的优点，但时间太长；而膜分离技术设备投 资大，工艺较复杂。而采用碱液为提取剂，在微波辅助 条件下提取大豆中的低聚糖，既保持了碱液提取的优 点，又有操作简单、效率高、时间短的特点，是一种较 佳的低聚糖提取技术。经实验得出微波辅助提取的最 佳条件为：微波功率5 0 0 W ，提取时间6 m i n ，碱液浓度 1 2 。 3 . 2 大豆低聚糖的纯化 ( 1 ) 脱色。采用等电点沉降或盐析的方法分离大豆 蛋白后，上清液中加入0 . 8 1 . 2 的粉末状活性碳( 2 0 0 目) ，在温度 4 0 、p H 3 . 0 4 . 0 的条件下吸附4 0 m i n ，可 取得较好的脱色效果6 。 ( 2 ) 脱盐。由于活性炭脱色后的糖液中仍残留色素物 质和盐类等物质，因此采用7 3 2 型强酸性阳离子交换树 脂、7 1 7 型强碱性阴离子交换树脂脱盐。其糖液流速 3 5 m 3m3树脂h ，操作温度5 0 6 0 ，柱径与柱高之比 为1 2 0 ，溶液依次进入阳离子交换树脂和阴离子交换树 脂( 串联，体积比阴：阳= 2 1 ) ，电导率1 0 0 c m ，糖 液经此处理后，色泽明显变浅7 。 ( 3 ) 浓缩。提纯后的糖液真空浓缩到7 0 ( 干物质) 左 右，浓缩过程中糖液沸点控制在7 0 左右，制成糖浆后 再制成其它制品。 4 大豆低聚糖的生理功能 4 . 1 促进双歧杆菌增殖，改善肠内菌群结构 由于人体肠道内缺乏- 半乳糖苷酶，大豆低聚糖 所含的水苏糖、棉子糖不能被人体的消化酶分解，因而 人体不能直接利用大豆低聚糖，但它可被肠道内的细菌 充分利用，并且能使双歧杆菌增殖。双歧杆菌是人体肠 道内的有益菌种，属于厌氧性的革兰氏阳性菌，在人体 肠道内既不产生内毒素，又不产生外毒素，无致病性， 其主要功效是将糖类分解为乙酸、乳酸和一些抗菌素类 物质，从而抑制有害菌的生长。棉子糖、水苏糖对双歧 杆菌有明显的增殖作用，但对有害菌几乎不起增殖作 用。双歧杆菌能选择性地将大豆低聚糖水解成醋酸和乳 酸，使肠内的p H 下降，从而抑制肠道内有害菌的生长起 到整肠作用。 4 . 2 抑制有害物质产生，保护肝脏功能 大豆低聚糖可抑制粪便中- 葡萄糖醛酸酶、氨醇 脂酶( 有害酶) 的活性，使肠道中的有害物质如吲哚、甲 酸、氨、尸胺、硫化氢、酚等减少，这些物质在肝脏内 被解毒，以葡萄糖醛酸盐等形式随尿排出。如果不能及 时解毒，将会造成肝功能的紊乱和循环系统的失常，干 扰神经系统并影响睡眠。双歧杆菌利用大豆低聚糖，产 生一些有益物质，促进人体新陈代谢，抑制腐败菌生 长，从而抑制有害物质的产生，减轻肝脏的解毒负担， 起到保护肝脏的作用。给肝炎或肝硬化患者长期服用大 豆低聚糖，发现病人血液中的氨、苯酚和脲酚含量明显 减少，而病人的食欲和体重有所改善和提高。 4 . 3 增强机体免疫力，抵抗肿瘤 大量的动物试验结果表明，大豆低聚糖促进双歧杆 菌在肠道内的大量繁殖，间接对肠道免疫细胞产生刺 激，诱导免疫反应，增强人体免疫功能8 。其机理在于 双歧杆菌细胞壁的成分和其胞外分泌物能显著提高机体 免疫力，分解破坏一些致癌物质，并能加速致癌物质排 出体外，进而起到抵抗肿瘤的作用。 4 . 4 降低胆固醇、血压和血脂 大豆低聚糖可以降低人体血清胆固醇水平。血清胆 固醇的降低被认为是肠道内微生物菌群平衡改变的结 果。王素敏等9 的实验证明，大豆低聚糖可使总胆固醇 ( T C ) 和甘油三酯( T G ) 分别降低3 8 、5 9 ，同时可使高 密度脂蛋白( H D L ) 的含量升高4 5 。大豆低聚糖具有降 脂作用，可提高机体抵抗过氧化损伤的能力，从而减少 心血管病发生率，延缓衰老，提高生存质量1 0 。 5 大豆低聚糖的市场开发现状 近年来，随着大豆低聚糖对人体肠道菌群结构调节 作用的深入研究，大豆低聚糖日益受到人们的重视，世 界各国都在大量开发和研究，并被广泛应用于食品、医 离心分离 大豆蛋白 抽提液活性炭脱色过滤离子交换脱盐脱色真空浓缩 大豆低聚糖粉（7 0 % ） 刁小琴等：大豆低聚糖的开发及应用前景17 药等行业。日本、美国及欧洲对大豆低聚糖的研究较多。 2 0 世纪8 0 年代末到9 0 年代初，日本的某些食品工业公司就 有糖浆、颗粒状、粉末状等形式的产品推向市场1 1 。现 今，日本已经成为全球大豆低聚糖产业化规模最大的国 家。但就全球范围而言，美国对水苏糖的开发力度最 大，程度最深，因而其在美国市场的应用范围也最为广 泛1 2 。大豆低聚糖在日本国内的需要量每年大约7 0 0 t ， 平均价格为7 4 0 日元k g 左右1 3 ，而在美国市场上固含 量7 5 大豆低聚糖浆售价8 美元k g 。我国研究开发大 豆低聚糖是伴随着大豆分离蛋白生产技术的引进，始于 2 0 世纪9 0 年代，起步较晚但发展很快，1 9 9 6 年开始投入 生产，1 9 9 8 年底生产能力已达3 万t 。我国河北石家庄工 大和黑龙江天菊集团率先研究成功并批量投产，山东临 沂山松、黑龙江哈高科、广州海圣也进行了批量生产。 现已有大豆低聚糖粉末、糖浆、冲剂、系列饮料等保健 食品。同时，大豆低聚糖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。我国大豆低聚糖开发应用的市场潜力很大，需要填 补的空白也很多，有待于广大科研工作者广开思路，并 结合本地区实际情况开发出更多、更好、更适合人们口 味的产品。 6 大豆低聚糖产业市场前景展望 我国大豆资源丰富，大豆低聚糖作为一种新兴的功 能性低聚糖，其产品优质，成本低，具有良好的理化性 能及生理活性，附加值高，社会效益好，功效显著，可 以广泛应用于食品、饮料生产、医药和饲料添加剂中， 故其开发和应用具有广阔的发展前景。我国有丰富的大 豆原料且人口众多，特别是老龄人口的增多，消费市场 广阔。随着人民生活水平的提高，人们的生活观念已不 仅仅满足于食品表面的色、香、味、形，而是越来越向 食品内在质量的科学性、结构合理性及对人体产生特殊 功效的方面转变。随着消费者对健康和具有生理功能食 品的重视和了解，对保健食品的需求量将会日益增加， 大豆低聚糖作为低热量甜味剂和双歧杆菌增殖促进物 质，是很有发展前途的功能性物质。制取大豆低聚糖 的原料来源广泛，价格低廉，提取、精制工艺简单， 可大大提高植物蛋白生产的附加值。相信在不久的将 来大豆低聚糖在减少人类疾病和改善人类健康方面将 起到特殊重要的作用。 参考文献 1 赵秀红，李长彪，张春红，等. 大豆低聚糖及其生理功能. 粮食加工，2 0 0 6 ，2 ：4 6 - 4 9 . 2 张延坤，刘国忠. 大豆低聚糖的功能及在食品中的应用. 食 品工业，1 9 9 9 ，3 ：4 - 5 . 3 贾磊. 大豆低聚糖的开发与应用. 黑龙江粮油科技，2 0 0 1 ， 3 ：2 1 - 2 3 . 4 Y a s h i K o g a e t a l . S o y b e a n o l i g o s a c c h a r i d e s . 1 9 9 3 ， 1 7 5 . 5 李刚，焦凌霞，严晓艳. 脱脂豆粕中大豆低聚糖制备工艺 的研究. 安徽农业科学，2 0 0 6 , 3 4 ( 1 5 ) ：3 7 9 8 - 3 7 9 9 . 6 赵贵兴，陈霞，刘忠云. 大豆低聚糖制备工艺的研究. 黑龙 江农业科学，2 0 0 1 , 2 ：1 3 - 1 5 . 7 金华丽. 大豆低聚糖制取及纯化工艺的研究. 郑州工程学院 学报，2 0 0 1 , 2 ：3 5 - 3 8 . 8 胡刚，魏洁，韩彩和, 等. 大豆生物活性物质调节免疫作用 研究. 世界医学杂志，2 0 0 2 , 6 ( 1 1 ) ：4 5 - 4 7 . 9 王素敏，刘福英，董玉芝, 等. 大豆低聚糖对大鼠试验性高 脂血症的防治作用. 营养学报，1 9 9 6 ，2 ：2 1 7 - 2 2 0 . 1 0 董玉枝，刘福英，王薇，等. 大豆低聚糖对高脂大鼠脂质 过氧化的影响. 中国老年病学杂志，1 9 9 6 ，4 ：2 4 2 - 2 4 3 . 1 1 R . G . C f i t t e n d e n a n d M . J . P l a y n e . P r o d u c t i o n ，P r o p - e r t i e s a n d a p p l i c a t i o n s o f f o o d - g r a d e o l i g o s d a c c h a r i d e s . T r e n d s i n F o o d S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y . 1 9 9 6 ，7 ( 9 ) ：3 5 3 - 3 5 6 . 1 2 程霜. 大豆中非营养因子的生理功能. 四川粮油科技， 2 0 0 2 ，7 3 ( 1 ) ：4 6