低聚木糖的特性及应用研究进展

1、作者简介姬小明(1972-,女,河南舞钢人,博士,讲师,从事糖化学及烟草化学研究。*通讯作者,博士,副教授,E-mail :Mqzhao999 。收稿日期2007!04!25低聚木糖和其他低聚糖如低聚果糖、乳果糖、异麦芽糖等一样,是新近发展起来的一种功能性低聚糖1。它除具有功能性低聚糖一般的功能性质外,还具有显著的双歧杆菌增殖效果,而且用量小、耐酸、耐热。目前,开发功能性低聚糖产品已成为研究热点,低聚木糖是其中之一2。1低聚木糖简介低聚木糖也称木寡糖,是以木聚糖为底物通过内切木聚糖酶3水解木聚糖的!1,4糖苷键而得到的以木二糖、木三糖为主要成分的低聚木糖混合物2。木聚糖是植物半纤维素的重要成分

2、,一般能占到植物干重的7%30%,而在一些如小麦、甘蔗、棉花一年生植物的籽壳中,木聚糖含量高达30%以上4-5。因此其生产原料可采用木聚糖含量相对较高的农副产品,如玉米芯、稻壳、蔗渣、麸皮等2。这不仅可以处理农林废料,变废为宝,保护环境,而且促进了农业生产结构的调整。在国内,一些厂家已经开始进行少量低聚木糖的商业化生产,但由于研究开发尚不充分,因此生产成本较高,商业应用较少6。但在国外,Suntory 公司1996年的生产量为300t ;近两年,日本国内对于低聚木糖的需求量已经达到1000t 以上7。2低聚木糖的特性2.1稳定性低聚木糖具有较高的耐热和耐酸性能,在pH值2.58.0的范围内相当

3、稳定,在该pH 值范围内加热1h ,低聚木糖几乎不分解8。将低聚木糖浓度1%的溶液,在pH 值2.58.0的范围中,于5、20、37及室外条件下放置3个月,其保存性均无太大变化,表明其稳定性极佳,其中以37条件下为最佳。pH 值3.4左右含低聚木糖的酸性饮料在室温下储存1年,其中低聚木糖的保留量达97%以上2。2.2难消化性低聚木糖很难被动物的消化酶系统所分解。动物的唾液、胃液、胰液和肠液等各种消化液几乎不能分解低聚木糖9,它的能量值几乎为零10。因此,如果作为动物饲料添加剂饲喂,绝大部分低聚木糖可以到达大肠,供双歧杆菌增殖11。2.3增殖双歧杆菌12-13低聚木糖能显著地增殖双歧杆菌。功能性

4、低聚木糖的主要有效成分属不消化但可发酵糖,因此是双歧杆菌的有效增殖因子,可大量增殖双歧杆菌和乳酸菌14,从而抑制肠内腐败菌生长,改善肠道微生态环境,起到调整人体生理功能,增强机体免疫力,预防疾病发生的效果。低聚木糖对肠道内双歧杆菌有高选择性的增殖效果。体外试验结果表明,除青春双歧杆菌、婴儿双歧杆菌和长双歧杆菌外,大多数肠道细菌对低聚木糖的利用都很差2,15。人体口服试验证明,成人每天口服0.7g 低聚木糖,就能产生显著的效果,2周后大肠杆菌中双歧杆菌的比例从8.9%增加到17.9%,而拟杆菌(可能的致病菌则从52.6%减少到44.4%;3周后,双歧杆菌的比例增加到20.2%,拟杆菌降至32.9

5、%14。另外,通过增殖双歧杆菌等有益菌,低聚木糖还能达到防止腹泻、便秘、抵抗肿瘤和分解致癌物等功能。2.4防龋齿低聚木糖不能被口腔内变异链球菌等细菌分解成粘着性的单糖如葡萄糖、果糖、半乳糖等,与蔗糖并用时能阻止蔗糖被龋齿病原菌作用而生成水不溶性的高分子葡聚糖(牙垢,因此低聚木糖具有无龋齿性及抗龋齿性8,适合作为儿童食品的甜味添加剂2。2.5促进钙的吸收低聚木糖与食物的配伍性好,当低聚木糖和钙同时摄入时,不仅不会影响机体对钙的吸收,反而能起到促进作用。通过试验,用2%低聚木糖水溶液和钙同时让白鼠自由摄取7d 后,在低聚木糖的作用下,大白鼠对钙的消化吸收率提高了23%,体内Ca 的保留率提高了21

6、%1。因此低聚木糖可作为开发孕妇、老年人食品的理想原料2。2.6无毒性,安定性低聚木糖和细菌制剂的最大差别是它没有任何毒副作用,长期使用不会引起动物体内微生物的抗药性,不引起动物产品的药物残留和导致环境污染。对白鼠进行喂养试验,结果表明,试验期内动物生长发育良好,体重、食物利用率、血常规、血生化、脏器系数等各项指标均在正常值范围内,病理组织学检查亦未见异常1。3低聚木糖的应用3.1农业上的应用低聚木糖可以作为农作物的营养物,不仅能提高作物的生长速度,还能提高作物的抗病能力。用低聚木糖对番茄种子进行浸种,盆栽试验结果表明,低聚木糖不仅能促进番茄种子的发芽生长,而且对番茄植株的生物量、根重有明显的

7、增加效果。施低聚木糖后,植株茎叶健壮,番茄对土壤中N 、K 养分的吸收增加,同时提高土壤微生物的活性,表现为土壤微生物C 、N 的增加16。因此低聚糖作为生态肥料在农业中具有广阔的应用前景。3.2饲料工业中的应用低聚木糖是一类新型绿色、保健低聚木糖的特性及应用研究进展姬小明1,吕全建2,赵铭钦1*(1.河南农业大学农学院,河南郑州450002;2.郑州牧业工程高等专科学校,河南郑州450008摘要对低聚木糖进行了简单介绍,阐述了其特性及应用方面的研究进展,并对其进行了展望。关键词低聚木糖;特性;应用中图分类号Q539文献标识码A 文章编号0517-6611(200723-07088-02Res

8、earch Progress of Characteristics and Application of Xylo !oligosaccharideJI Xiao !ming et al (College of Agronomy,Henan Agricultural University,Zhengzhou,Henan 450002Abstract Xylo !oligosaccharide,a kind of functional oligosaccharide,could be used extensively in many fields.Research progress of cha

9、racteristics and application of xylo !oligosaccharide was introduced in this article.Key words Xylo !oligosaccharide;Characteristics;Application(上接第7072页10KUBOTA C ,FUJIWARA K ,KITAYA Y ,et al.Recent advances inenvironment control in micropropagationMGOTO E ,KURATA K ,HAYASHI M ,eds.Plant production

10、 in closed ecosystems.Dordrecht :Kluwer Academic Publishers ,1997:153-169.11KOZAI T.Environmental control and its effects in transplant productionunder artificial lightJ.Kor Soc Hort Cont Sci ,1996,114(2:12-16.12KOZAI T ,CHIERI ,BYOUNG R J.Environmental control for thelarge !scale production of plan

11、ts through in vitro techniques J.Plant Cell ,1997,51:49-56.13MICHIO K ,MASAKATSU O ,MICHIKO A ,et al.The effect ofcarbon dioxide enrichment ,natural ventilation ,and light intensity on growth ,photosynthesis ,and transpiration of cauliflower plantlets cultured in vitro photoautotrophically and photo

12、mixotrophicallyJ.JAmer Soc Hort Sci ,1998,123(2:176-181.14HAYASHI M ,KOZAI T.Development of a facility for acceleratingthe acclimatization of tissue cultured plantlets and the performance of test cultivations CFlorizel on Plant Micropropagation in Hort Ind Arlon.1987:123-134.15HE D ,TONG C ,YANG Q ,

13、et al.A closed plantlet productionsystem for applying photoautotrophic micropropagation CCIGR International Conference Beijing.2004.16KOZAI T ,NGUYEN Q T ,KUBOTA C.Environmental control andits effects in transplant production under artificial lightingJ.KorSoc Hort Sci ,1997,38(2:194-199.17KOZAI T ,H

14、E D ,CHUN C.Commercialized closed systems withartificial lighting for high quality plant production at low cost C.2004CIGR International Conference Beijing.2004.18古在丰树.开始走向实用化的闭锁型育苗生产系统M.马承伟,译.北京:中国农业大学出版社,2004.19徐志刚,丁为民,丁永前,等.规模化组培育苗设施与环境控制的研究进展J.农业机械学报,2002,33(1:106-110.饲料添加剂。它可通过对动物肠道内双歧杆菌的高选择性增殖

15、作用,减少肠道内有害菌的数目,明显提高动物免疫力及饲料转化率。对蛋鸡使用该添加剂后,能显著提高蛋鸡的产蛋性能,降低料蛋比,增加养鸡效益。试验结果表明,在饲料中添加0.05%低聚木糖,能提高蛋鸡产蛋率4%5%17。肥育猪日粮中添加低聚木糖能有效提高肥育猪日增重。2005年潘飞等试验发现,添加低聚木糖的试验组较对照组日增重分别提高7.5个百分点,低聚木糖组的采食量较对照组提高5.3个百分点,而料重比则分别降低2.1个百分点18。2006年,沈阳农业大学郭雪峰等研究表明,添加低聚木糖可提高仔猪日增重、降低腹泻、提高饲料转化率19,经济效益显著。3.3食品工业中的应用在食品中添加低聚木糖,不用担心在食

16、品加工和贮藏中导致的有效成分分解,使用起来十分方便,而且适用于在各种食品体系中。低聚木糖对双歧杆菌高效的增殖作用可以弥补其生产成本高的缺点。总之,和其他功能性低聚糖相比,低聚木糖具有使用方便、安全、稳定,经济价值高等特点1。由于人体的胃肠道内没有水解低聚木糖的酶系统,低聚木糖很难为唾液、胃液、胰液、小肠液等消化液所降解,能量很低,服用后不会引起血糖升高,因此低聚木糖还是糖尿病人和肥胖患者的理想甜味剂。在日本,低聚木糖替代蔗糖而广泛应用于饮料2、糖果、糕点、冰淇淋、乳制品及调味品等食品的生产上1。另外,研究证实,食品中添加难消化的低聚木糖有改善便秘的效果2。3.4其他方面应用由于低聚木糖具有表面

17、活性部位,能够提高机体抗病力,激活免疫系统等功能,因此可在医药中广泛应用8,如用于预防和治疗腹泻、降低幼儿耳炎发病率等2。4展望近几年,低聚木糖已经成为国内外研究者的研究热点。在国外,尤其在日本,低聚木糖的应用功能已引起人们的高度重视,其年需求量已达1500t ;在我国,低聚木糖等功能性食品的出现,不仅将促进我国低聚糖工业向一个新的方向发展,而且还可以处理农林废料,变废为宝,保护环境。因此,低聚木糖产业的发展具有很大的经济效益和社会效益。参考文献1李佳.低聚木糖的生产及应用研究综述J.江西食品工业,2004(3:32-35.2徐冬,韩玉,杰徐忠.低聚木糖的综合开发利用J.食品研究与开发,200

18、5,26(2:81-83.3洪丰,钱林,丁长河,等.低聚木糖分离纯化技术的研究概述J.农产品加工学刊,2006(10:64-66.4张红莲,姚斌,范云六.木聚糖酶的分子生物学及其应用J.生物技术通报,2002(3:23-26.5ROLF A ,PRADE.Xylananses:from biology to biotechnology J.Biotechnology and Genetic Engineering Reviews ,1995,13(2:101-131.6丁长河,侯丽芬,李里特,等.低聚木糖的生产和应用J.现代食品科技,2005,21(1:167-169.7NAKAKUKI ,T

19、ERUO.Development of functional oligosac !charides inJapan J.Trends in Glycoscience and Glycotechnology ,2003,15(82:57-64.8章中,徐桂花.关于低聚木糖的浅谈J.宁夏农学院学报,2003,24(3:75-78.9黄海,杨瑞金,王璋.低聚木糖的脱色工艺J.无锡轻工业大学学报,2002,21(2:125-12910王蓉,周俊,杜文兴,等.低聚木糖在饲料生产中的应用机理J.畜禽业,2006(12:31-33.11勇强,徐勇,余世袁,等.低聚木糖在饲料工业中的应用J.饲料研究,2004(4:17-19.12单黎然,龚月桦,贾建光,等.4种重要功能性低聚糖的研究进展J.西北农林科技大学学报:自然科学版,2006,4(7:96-99.13徐勇,余世袁,勇强,等.低聚木糖对两歧双歧杆菌的增殖J.南京林业大学学报:自然科学版,2002,26(1:9-1214杨瑞金,许时婴,王璋,等.低聚木糖的功能性质与酶法生产J.中国食品添加剂,2000(2:89-93.15许正宏,熊筱晶,陶文沂,等.低聚木糖的生产及应用研究进展J.食品与发酵工业,2002,28(1:56-59.16王德汉,戴苗,廖宗文,等.蔗渣