功能性低聚糖的研究进展.doc

功能性低聚糖的研究进展严晓婕 食安082 2083608212摘要：功能性低聚糖属双歧杆菌增殖因子，亦称为益生元。着重阐述了功能性低聚糖的种类，结构,生理活性，毒性，应用、生产及前景。关键词：功能性低聚糖；研究进展；生产；前景Advances in Functional oligosaccharides researchYan xiaojie food safety 082 2083608212Abstract: Functional oligosaccharides in the case of bifidobacteria factor, also known as Prebiotics. This article highlights the functional oligosaccharides types, structure and physiological activity, toxicity, application, production and prospects.Keywords: Functional oligosaccharides；Research progress；Production；Prospects.功能性低聚糖是由2到l0个相同或不相同的单糖以糖苷键结合成的。它不被人类胃肠道消化，故属于一类不消化性糖类。在全球性的保健品浪潮中，低聚糖由于其功能的多样性和独特性，受到各国学者普遍关注和消费者的极大青睐。这刺激了新型功能低聚糖的研究与开发，低聚糖的开发研究一直是近几年来食品界的研究热点。1. 功能性低聚糖的种类与结构目前，已发现十多种具有特殊生理功能的功能性低聚糖。见下图表1。表1.功能性低聚糖的种类、结构品种相对甜度（蔗糖：1）主要成分功能糖苷键类型分支低聚糖0.5异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖、四糖-1,6低聚果糖0.3-0.6蔗果三糖、四糖、五糖-1,2低聚木糖0.4木糖、木二糖、三糖-1,4低聚半乳糖0.2-0.4半乳糖基乳糖、半乳糖基半乳糖、半乳糖基葡萄糖-1,6大豆低聚糖0.2-0.7水苏糖、棉籽糖、蔗糖-1,6低聚麦芽糖0.5麦芽糖、麦芽三、四、五、六、七、八、九、十糖-1,6低聚龙胆糖0.4-0.6龙胆二糖、三糖、四糖-1,6低聚乳果糖0.7半乳糖基三糖-1,4乳酮糖0.5-0.6异构乳糖-1,4低聚帕拉金糖0.6二糖单体及其二聚体、三聚体、四聚体-1,62. 功能性低聚糖的生理活性2.1很难或不被人体消化吸收 功能性低聚糖所提供的能量值极低或根本没有，故用于低热量或减肥食品的功能性基料，或供糖尿病人食用，食后不会引起血糖升高。2.2具有润肠通便和改善肠道菌群的作用 据研究，许多功能性低聚糖能活化体肠道内的有益菌双歧杆菌，并促进其生长繁殖。同时还能抑制肠道中的有害菌及腐败物质的形成，保持人体肠道内的正常菌群平衡，有利于肠道内有害物质的清除。2.3预防牙齿龋变 龋齿是由于口腔内微生物特别是突变链球菌的侵蚀引起的。功能性低聚糖不是这些微生物合适的作用底物，因此不会引起牙齿龋变。2.4具有降低血清胆固醇，调节血脂的功能功能性低聚糖属于水溶性膳食纤维，具有纤维的部分生理功能，不会引起血糖升高，能降低血清胆固醇、甘油三酯、游离脂肪酸，调节血脂。2.5增强机体免疫功能3. 功能性低聚糖的毒性据研究，功能性低聚糖可经常摄取的有效剂量是：低聚果糖3.0g/d、低聚半乳糖2.0-2.5g/d、大豆低聚糖2.0g/d、低聚木糖0.7g/d。大豆低聚糖引起腹泻的最小剂量为，男性44g/d。低聚糖的毒性极小，既使过去被视为胀气因子的大豆低聚糖，据研究其所含的水苏糖、棉籽糖也是安全的。每日饮用含3.0g大豆低聚糖的碳酸饮料100mL连续2周，不会引起胃肠胀气，也不会出现腹泻。因此，正常情况下功能性低聚糖是安全的。4. 功能性低聚糖的应用4.1在食品工业中的应用作为甜味剂应用的功能性低聚糖通常具有与蔗糖类似的甜味特点，甜度稍低于蔗糖，但某些品种在防止淀粉老化、防结晶、抗热性、抗酸性等方面较优，且更重要的是这类甜味剂还具有防病、抗病、增进健康等生理功能，因而可以用来代替或部分代替蔗糖在各种食品中的应用。4.2在饲料上的应用由于国际上对环境保护日益重视，畜牧生产来自环境保护的压力越来越大，这促使人们努力开发机体本身所拥有的抗病潜力，追求具有生理活性的产品。据报道，目前在寡糖研究和生产的积极倡导国日本，饲料（特别是断奶仔猪饲料）中使用寡糖已成为常规。而且，这类产品在亚洲、加拿大、欧洲的生产和使用都呈上升势头。研究表明，寡糖作为非消化性低聚糖，是一种优于抗生素、具有益生素活性的新型饲料添加剂。4.3在农业上的应用寡糖类物质作为新一代的生物农药，与传统的化学肥料和农药相比，在增产、改善农产品品质、抗逆、抵御病虫害、天然性和无毒副作用等方面，具有不可比拟的优势。某些种类的寡糖，在农业上的应用，如壳寡糖、几丁寡糖等对农作物的诱导抗病作用和生长调节作用的研究已有许多报道。4.4寡糖在医药上的应用对大鼠和小白鼠的急性和亚急性毒理试验及微生物的致突变试验已经证明寡糖是一种安全无毒无副作用的天然产品，可以开发作为原料药或作为新药的配料。据国内外报道39，40，某些寡糖具有很强的抑制癌细胞增殖、抗溃疡、抑菌、免疫赋活以及促进钙吸收、抗氧化、降血糖等，可以用来开发治疗肿瘤、冠心病、糖尿病、抗抑郁症等的天然药物。5. 功能性低聚糖的生产从天然物生产低聚糖，由于受资源条件的限制，故日阿生产新型低聚糖的方法大部分是由来源于广泛的淀粉或蔗糖等经济作物作碌料经生物技术合成。新型低聚糖一般为多种糖的混合物，反应后通常无须分离提纯，只须脱色、脱盐、浓缩等工序。下面具体举出几例功能性低聚糖的生产。5.1大豆低聚糖大豆低聚糖主要成分为水苏糖、棉子糖和蔗镶等，它主要存在于豆科植物中。工业上，大豆低聚糖是以制造大豆蛋白时排放的大豆乳清，经提取制得。其生产工艺流程如下：大豆乳清前处理上清液活性炭脱色电渗析或离子交换树脂脱盐真空浓缩大豆低聚糖据报道一条更有经济效益的工艺路线是直接用大豆作原料依次提取豆油、大豆低聚糖和大豆多肽等。5.2分支低聚糖分支低聚糖又称低聚异麦芽糖，是功能性低聚糖中产量最大、目前市场销售最多的一种 。它是指葡萄糖之问至少有一个以l，6糖苷键结合而成的、单糖数在25个不等的一类低聚糖，主要包含麦芽糖、异麦芽三糖、异麦芽四糖和潘糖等。其生产方法主要有两种：一是采用葡萄糖淀粉酶合成反应生产，但产率只有20 一30 ，且产物复杂，生产周期长，不适合工业化生产。二是用麦芽糖浆通过葡萄糖基转移酶(又称一葡萄糖苷酶)生产，一葡萄糖苷酶能断开麦芽糖和麦芽低聚糖分子结构中的-1，4糖苷键，同时使游离出来的一个葡萄糖残基转移到另一个葡萄糖分子或麦芽糖、麦芽三糖等分子中的16位上形成异麦芽糖、异麦芽三糖、异麦芽四糖和潘糖等。这种方法分为两大步骤，首先以淀粉作原料用一淀粉酶水解得到麦芽糖浆，然后再用葡萄糖基转移酶进行糖基转移而得低聚异麦芽糖。5.3低聚蔗果糖据报道低聚蔗果糖在工业上一般采用液体深层发酵法，利用黑曲霉等产生的果糖转移酶作用于高浓度的蔗糖溶液，经过一系列酶转移作用而获得低聚蔗果糖。但在这一工艺存在发酵周期长，酶液利用率低，产物后处理工艺多等缺点。目前国际上开发较多的是固定酶化法。其工艺如下：50%-60%蔗糖溶液固定化管住或固定化床生物反应器（24h 50-60）糖液活性炭脱色离子交换脱盐真空浓缩成品糖浆。 该法因固定化酶具有很好的操作稳定性，能反复使用，利用率高，可实现生产工艺连续化、自动化，因此应用前景广阔。6. 功能性低聚糖发展的前景由于消费者对食品的健康性和热量控制的要求越来越高，近年来一些发达国家，尤其是日本、欧美等国都致力于发展新型低聚糖的保健食品，并已广泛用于食品领域。如饮料、糖果、糕点、乳制品、冷饮、咀嚼型片糖、调昧料、疗效食品等产品中，其中日本居世界领先水平，美国、欧洲也有多种功能性低聚糖产晶面市。由于新型低聚糖的生理功能独特，使世界各国都纷纷投入浚领域的研究和开发。我国近几年低聚糖发展较快，低聚异麦芽糖年生产能力3万吨，低聚果糖也建成了年产3000吨的企业，而且各地还在建设 。但由于起步较晚，其他品种尚处于科研阶段。鉴于我国地大物博，资源丰富，开发功能性低聚糖的生产有着得天独厚的优势。低聚糖的生产原料，如蔗糖、玉米、薯类、玉米芯、蔗渣等农副产品，价格低廉、产量大、产地集中，从国情和综台利用考虑，可以大大提高农业生产的经济效益；而且满足不同人群需要的特殊营养食品，是2l世纪食品工业发展的重点，因而开发新型低聚糖是十分需要的，也是具有广阔前景的。参考文献：1 张婷婷，王茵，刘淑集，苏永昌，吴成业.甲壳低聚糖酶法制备工艺的优化J.福建水产，2010，5(2)：113-1172 Woods, R.J., Edge, C.J., Wormald, M.R. and Dwek, R.A. in Complex carbohydrates in drug research (eds Bock, K., Clausen, H., Krogsgaard-Larsen, P. & Kofod, H.) 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