功能性低聚糖_水苏糖

1、中国食品添加剂China Food Additives2(XW No 4功能性低聚糖一一水苏糖梁丽心（华南理工大学食品与生物工程序院，广州510640）摘 要:水苏糖作为一种新兴的功能性低聚糖类.其开发和应用H益受到币:视。本文介绍了水苏糖的性质、 生理功能、制备方法及应用，并对瓦开发应用前景进行了展望。关键词:水苏糖，功能性低聚糖，制备应用Functional Oligosaccharide StachyoseLiang Lixin, Zheng Jianxian(E(m)(1 and Biology Enguieeriiig College. South China L niversity

2、 of Technology. Guan甲51064()AtKtract： Stathy(b< in a imm fuiKtioiial olgosaccJiaridt% lias Iximi |)ai<l much attentbn i!i(Tea*iigly 11 tn* tin- projxTl |Jisi(Jogical knidioi卜9 prcqiaration aixl application (/ sta(1iy(jb<! are intro(lu(xl. Tile(l(%el<)|in<nt pros|MB(< of >Uuh、use

3、 h於 also baui fbwm.Key words: Sta(4iyos< Fundioiml olig(Fa-cluui(h IVcjKiiatioiu A|>|)1 icdiciti994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.中国食品添加剂China Food Additives2(XW No 4994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.

4、中国食品添加剂China Food Additives2(XW No 4图1水苏糖的化学结构低聚糖是指由21（）个单糖经糖仆键连接而 成的低度聚介糖，分功能性低聚糖和普通低聚糖两 大类。蔗糖、乳糖、麦芽糖等加于普通低聚糖，它们 可被机体消化吸收，不是肠道有益菌双歧杆菌的增 殖因了。以水苏糖、棉了糖、低聚果糖、乳酮糖、异 麦芽酮糖、大豆低聚糖、低聚半乳糖、低聚木糖、低 聚乳果糖、低聚龙胆糖等为代农的新型低聚糖 般 都具有促进肠道双歧杆菌増殖难以被人体消化吸 收预防越齿等一系列的生理功能,所以称它们为 功能性低聚糖。功能性低聚糖是国内外食品科学 与工程研究领域的前沿,被誉为“21世纪食品匸业 的先

5、导J水苏糖（Stachyo©是门然界存在的种四糖. 广泛分布丁豆科植物屮属于棉了糖属半乳糖甘类 非还原性功能性低聚糖。它能显著促进双歧杆菌 增殖因此又被誉为“超强双歧因子”，成为近年來 保健食品市场上比较受欢迎的种功能原料。F 面本文仅就水苏糖的物化性质、生理功能、制备方 法及应用等作一简要概述。1水苏糖的结构和物化性质水苏糖是蔗糖的匍萄糖皋一侧以1,6糖杵键 结介2个a-半乳糖而形成的糖类，分子式为 C24H42（）2i,相对分子最666.化学结构如图1所示。 纯水苏糖为白色粉末，微甜甜度为蔗糖的22% , 口感清爽，无异味。水苏糖溶于水溶解度为I3()g (3(),不溶于乙储、乙

6、醇等有机溶剂。纯晶体水 苏糖为带4分子结晶水的片状物，熔点101 °C真空 中115°C失水，无水物的熔点为167 1R°C。水苏糖具有良好的热稳定性，在100 °C的高温 卜辿不会分解但在酸条件卜热稳定性有所下降, 因此,水苏糖可用于需热压处理的食品；当用于酸 性饮料时，只要叩值不太低，在1()0 °C的杀菌条件 卜足够稳定;它在酸性环境中的贮藏稳定性和温度 仃关,温度低于20°C时相当稳定。水苏糖的保湿 性和吸湿性均小于蔗糖但高于高果糖浆渗透压接 近于蔗糖。在以上，水苏糖具有着色性因 此可在焙烤食品中加入水苏糖令食品呈现出诱 人的

7、焦黄色。2水苏糖的生理功能2.1增殖双歧杆菌、调节肠内菌群水苏糖与氏它功能性低聚糖相类似，它不为人 体肠胃消化液所分解，能被人体肠道内的双歧杆 菌、乳酸杆菌等有益菌群利用，促进这些有益菌的 增殖，它对双岐杆菌的增殖效果更是优于低聚界麦 芽糖和低聚果糖(有效暈约为1/41/5),能够以 40倍递增的速度增殖双歧杆菌。此外，水苏糖还 能抑制腐败菌如犬肠杆菌和产气荚膜梭菌的生长, 从1何抑制腐败菌代谢产生的酚、氨、卿味等有害物 质。李迎怂等人通过实验鼠及志愿者进行调节肠 道菌群试验证明了水苏糖确实具有调节肠道菌 群、改善肠道内环境的功能。另外，也有研究表明， 在杂种仔猪的饲料中添加1%水苏糖，就可明

8、显地 调节仔猪的肠道微生物菌群。据II本报道，每犬摄 入().5 3g水苏糖，即有效果，过量服用则可引起 胀气和增加排气乃至轻泻。2.2改善排便功能、防止便秘由于双歧杆菌发酵水苏糖产生大暈的短链脂 肪酸，能刺激肠道嬌动增加粪便的湿润度，并通过 菌体的人暈生长而保持定的渗透压，避免了粪便 积存在人肠当水分被吸收后形成干硕的便块，从 而防止便秘的发生。在人体试验屮，便秘者毎大摄 入3g水苏糖,调后排便次数、排便量以及排便的 容易程度都有显著改善，但対-些严重的便秘患考 效果不佳。2.3预防龌齿龄齿是由口腔微生物特别是突变链球菌发酵 椭类大杲繁殖、产酸并侵蚀才齿形成的。水苏糖不 能作为口腔微生物的介

9、适底物因此不能被吸收利 用，不会引起越齿。2.4水溶性膳食纤维样功能虽然水苏糖不完全具备膳食纤维的粘稠性、持 水性和遇水膨胀等物理特性，但是它具有低分子水 溶性纤维素的某些功能特性，如防治便秘、提高机 体免疫力以及提供低热量等，并且水苏糖还具有F 列有点：Q感好，味质好;I需最少，不胀肚； 易溶于水；易加工但不影响食品的原有性质。 2.5低热值人体难消化由于人体消化酶中缺少能够分解水苏糖的a -D-半乳糖肯酶故水苏糖很难被人体消化吸 收，提供的能量很低。有研究者对水苏糖的吸收动 力学作了研究，证明水苏糖在动物体内吸收彳夬但很 少，生物利用度只有3.82%o正因为水苏糖产生 的热值低，且具有一定

10、的甜度，因此可作为甜味剂 加入糖尿病、肥胖症等患者的食物中。2.6促进肠道内营养物质的生成水苏糖可促进双歧杆菌增殖，而双歧杆菌可在 肠道内合成维生索Bi、B6、Bi2、烟酸、叶酸等营养物 质。2.7对化学性肝损伤有一定的预防作用有研究者发现中药提取物水苏糖对临床/收临 床肝性脑病(HL7SHE)有预防作用，而且水苏糖作 为治疗SHE的药物与乳果糖样有很好的疗效。此外，水苏糖还能促进肠内短链脂肪酸的增 加，降低肠内pH值。它还兼有调节免疫、降血糖 和降血脂(胆固醇)功能，并能促进肠道对钙、镁等 微量元素的吸收。3水苏糖的制备方法目前，水苏糖的生产方法有天然提取法和酶法 两种,酶法生产水苏糖是最近

11、发展起來的方法，目 前尚处J：实验室阶段。犬然提取法是口前水苏糖 工业化生产中常用的方法,经过研究和工业化试 点，该方法己经逐步成熟。夭然提取法以宝塔菜 (又名甘露、草石蚕)、毛叶地笋、中药地黄或大豆种 子等为原料,经提取、精制而得。994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.中国食品添加剂China Fo(xl Additives2(X)4 No. 43.1从宝塔菜中提取水苏糖据北京化匸大学化学匚程学院的袁其朋等人 报道，小国特有的水苏屈植物蔬菜一宝塔菜干基 含糖量达17化，

12、且水苏糖倉最高、杂糖少.是生产 水苏糖的理想原料。他们开发出的以宝塔菜为原 料生产水苏糖的简单生产工艺如下：宝塔菜一 粉碎一 水提取一 离心除渣 起滤除杂 一 活性炭脱色 一 脱盐 一 真空浓缩一 喷雾干燥一泸品此外，也有专利文献报道，可以采用新鲜的草 石蚕或其干燥品作为原料使用榨汁法或极性有机 溶剂等方法提取水苏糖。若用草石蚕的干品进行 提取，则提取前需将干品用36倍清水浸泡12() 300min,其捉取或回流浸提的时间为鲜品的1 2 倍。3.2从毛叶地笋中提取水苏糖据有关专利报道,水苏糖可以从一种叫毛叶地 笋的植物中提取，其主要提取工艺包括:将毛叶地 笋的根茎经过清洗、压榨、浸泡和蒸煮后得

13、到提取 液再经离心除杂.并先后向提取液中添加醋酸铝 和草酸添加星分别为原料巫暈的12%和0. 3 3%o最后经过滤、浓缩和喷雾干燥，得到粉末状水 苏糖产品。另外，中国食品发酵研究院陈瑞娟等人选取华 北地区的-种蔬菜根茎为原料生产水苏糖，己于 1999年完成口产40 6()kg流水线工业性试验，其 主要工艺流程如下图所示。成品中水苏糖和棉子 糖含量为8()90% o干燥原料一 热水浸提三次一 12%粗糖液澄淸一 活性炭脱色 一*离子交换 *浓缩糖浆产nn喷雾干燥*粉末状 产品由于大豆中水苏糖含最为4%,大豆低聚糖中 约禽30%的水苏糖.因此国际上多由大豆低聚糖 色谱分离制备水苏糖。从植物蔬菜中提

14、取的水苏 糖，其成品中水苏糖和棉了糖总含暈般可达6() 90%,远高于国外从大豆中捉取的30%的含星， 在国际上具有领先水平。因此可以说，从我国特 有的植物蔬菜屮提取高纯度水苏糖在世界功能性 低聚糖领域是独树一帜的。4水苏糖的应用水苏橢具有良好的物化性质和生理功能且经 毒理学实验证实，它安全可幕，无任何毒副作用，因 此II益受到人们的甫视，并被广泛应用于食品、医 药、化妆品、饲料等领域。4.1水苏糖在食品中的应用由于水苏糖口味纯正，在水中溶解性好，对酸 和热的稳定性高，不受般的加热、蒸煮、焙烤的影 响，具有良好的可加工性，因此可用于酸性食品、 饮料(健康饮料、运动饮料)和焙烤食物如而包中。水苏

15、糖具有低热量、低甜度(相当于蔗糖的 22%).在体内不消化、不吸收的特点，可应用于糖 果、冰淇淋、巧克力和各类甜品中，替代蔗糖适用 丁糖尿病人和减肥人L食用。作为第三代功能性食品皋料，水苏糖能有效促 进双歧杆菌等有益菌的增殖将水苏糖添加到啤 酒、红酒、牛奶、酸奶、奶酪等食品中，开发出具有特 殊功能的保健饮料和保健乳制品。水苏糖还具有 调节菌群平衡、改善肠道功能、降低血脂、预防化学 性肝损伤、调节免疫、润肠通便等独特功效,且化学 性质极其稳定、可加工性极佳，适用于开发成冲剂、 胶囊、软胶囊、丿f剂、口服液等剂型的保健食品。另外，水苏糖不会被口腔微生物利用，从而防 止了越齿的形成,可应用于儿童食品

16、。4.2水苏糖在医药方面的应用水苏糖结构清楚、功效因子明确，而且性质稳 定，是4靶向给药”的稳定剂。另外水苏糖粘度高, 吸水能力强可以用作药物赋熨剂，也适用于开发 成冲剂、胶囊、软胶喪、片剂、口服液等剂熨的药品。一些研究证明水苏糖能够减少纤维原细胞中 K-弹性蛋白酶的介成或分泌，从而减少组织弹性 蛋白的水解和皮肤细胞之间透明质酸水解,达到维 持皮肤弹性和可塑性的目的，因此水苏糖在皮肤保 健和抗皮肤衰老等医药品中有很好的应用。水苏糖作为-种a-半乳糖甘类物质,对多种 慢性疾病有潜在的预防治疗作用,如水苏糖对慢性 炎症具有缓解作用。4.3水苏糖在化妆品中的应用水苏糖溶解性好，对皮肤无刺激性在化妆品

17、 及皮肤清洁剂中使用叮改善皮肤的粗糙性,使皮肤 产生光滑感其改善作川明显且没有副作用。由于© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.http: 中国食品添加剂China Food Additives2(XW No. 4水苏糖从调节体表微生态平衡开始，易于为皮肤中 的有益菌群所代谢并抑制有害菌从根木上抑制 黄褐斑的形成I人1此它具有分解黑色索、淸褪黄祸 斑、清除自由皋、排出毒素、延缓衰老等功效适于 开发养颜美容用品。若与H他抗自由基物质介用， 其嫩肤和抗衰老的效

18、果会更明显。除以上几方而外,水苏糖还可以在动物饲料中 使用，在断奶仔猪的饲料中添加水苏糖，可以调节 仔猪体内微生物菌群，使有益菌数眩提高，有害菌 减少，从而提高仔猪的免疫能力和促进对矿物元索 的吸收。但是,也有报道指出，在饲料中加入水苏 糖会降低仔猪的生产性能不利于仔猪的生长。5水苏糖的开发应用前景功能性食品将是21世纪的食品，功能性低聚 糖则是一种极好的功能性食品基料。在丨丨木和欧 洲用功能性低聚糖开发的食品多达4U) 500种。 由口木厚生省批准的69种特定保健食品中有4() 种加有低聚糖。水苏糖作为种新兴的功能性低 聚糖，其产品功效显著，故它的开发和应用门益受 到重视。口本在十多年前就从

19、大豆中以工业化方式生 产出水苏糖现在己经成为全球水苏糖产业化规模 垠人的国家对功能性水苏糖的需求已经比较成 熟。但就全球范由而言，美国利用水苏糖的开发力 度最大,程度最深【大1 Iftj水苏糖在美国市场的应用 范由也最为广泛。有关水苏糖产品的应用专利在 美国专利局己有306项以上。据统计分析.2000年 全球对水苏糖产品的需求量达35力吨，实际供应 量仅为23万吨,供需之间存在较大差距；且随着水 苏糖应川范用的不断拓展供需不平衡将进步拉 大，市场前景广阔。目前，国际上大最使用的大豆低聚糖其水苏 糖含暈不到30%,而高纯度水苏糖未见有工业化 生产的报道。由于水苏糖川以从我国特有的一种 蔬菜中提取

20、，而且其产品纯度可达80%以上，此得 大独厚的资源,令我国在水苏糖牛产开发方面走在 了 1廿界前列。冃前西安大鹏半物科技股份有限公 司、陕四美辰生物科技股份有限公司和中国仅品发 酵研究所卜属的北京中食科技有限公司等己达到 批最生产水苏糖的规模，真正实现了水苏糖的工业 化生产，在国际上处于领先地位。参考文献1. 郑建仙,耿立萍功能性低聚糖析论,食品与发酵工业, 1997. 23( 1):39- 462. 袁其朋.范穎,水苏糖，楮细与专用化学品2002, 1： 13- 143. 畅仆林.水苏轴一新-代超强双歧I人I子，中国仅品报保 健产业导刊.:恥年1月4门4. 李迎戟，刘衡川.余倩等，长康双歧菌

21、增殖胶就对肠道愴 群影响的研究，中国微生态学杂志.3001. 13(3): 138- 1395 Z l-ipng, I) IZ S ()iao. et al. Effects of stach>osp on perfop- manct% diairlix incid'iux* aul iilerfiial barlrria in pg耳 Arch TuTemahr. 2003. 57( 1): I- 106. 尤新,我国低聚糖生产技术研究进展,食M工业科技. 2002. 23(4)7. 任左强.水苏糖.椿细与专用化学品.2(X12. 14： 15 17&郑年新.阮金秀.张

22、永祥等，地黄京椭的吸收动力7研究.中国中西医结合杂志.3)0).20(6):444 4469. 李瑞军.唐晓山.杨昭徐，中药捉収物水苏糖对临床/亚临 床肝性脑病的预防作用中国新药杂志,3X)1. 10( 6): 428 43010. Chen Mdyhg. Extracting inHlixl for Qarliyose. CN1339443 2(X)211. Ji】 Xi*-yurn, Wang Xinnt Viu /h>ng. Prcxws fir injuring ?<achvoseanrl its pm(kids aul application(3 1223265 199912. 1(haiigliui, Suo Juiuhri, Lin Yaiiyaih Chiiese inlkine (Irittl ficces of fivsh relvnniiia ront and is (repanil bn |ro('fss. C