摘要:在簡述低聚糖性質(zhì)的基礎(chǔ)上重點介紹了低聚果糖、低聚異麥芽糖、低聚半乳糖和大豆低聚糖、低聚木糖的理化特性以及它們的應(yīng)用。
關(guān)鍵字:功能性低聚糖 功能性質(zhì) 應(yīng)用
1 低聚糖簡介
低聚糖又稱寡糖，是由2～10個單糖通過糖苷鍵連接形成直鏈或支鏈的一類寡糖的總稱，其分子量約為300～2000，分為功能性低聚糖和普通低聚糖兩大類。蔗糖、麥芽糖、乳糖、海藻糖和麥芽三糖等屬于普通低聚糖，它們可被機(jī)體消化吸收?，F(xiàn)在世界上主要研究和生產(chǎn)的功能性低聚糖主要有低聚異麥芽糖、大豆低聚糖、低聚果糖、低聚木糖和低聚麥芽糖等。自然界中主要存在于人乳、大豆、棉籽、桉樹、甜菜、龍膽屬植物根及淀粉的酶水解物中。因人體腸道內(nèi)不具備分解消化它們的酶系統(tǒng)，所以不能被消化吸收，而是直接進(jìn)入腸道內(nèi)為有益菌雙歧桿菌所利用。功能性低聚糖因其獨(dú)特的生理功能而成為-種重要的功能性食品基料。
2 幾種重要的功能性低聚糖的特性及應(yīng)用
2.1 低聚異麥芽糖
又稱分枝低聚糖，是指葡萄糖以α-1，6糖苷鍵結(jié)合而成的，單糖數(shù)在2～5個不等的一類低聚糖。其主要成分為異麥芽糖、異麥芽三糖和潘糖等。低聚異麥芽糖具有淀粉糖漿的優(yōu)良理化特性，甜度僅為蔗糖的４５％～５０％。低聚異麥芽糖有甜'味，異麥芽三糖、異麥芽四糖、異麥芽五糖等隨聚合度的增加，其甜味逐漸降低直至消失。該糖對酸、熱的穩(wěn)定性很強(qiáng)，具有很好的保濕性，能抑制食品中淀粉回生、老化和結(jié)晶糖的析出，水分活性低，具有抑菌作用，為難消化性糖。
低聚異麥芽糖還具有雙歧桿菌增殖活性和低齲齒特性，它能強(qiáng)烈抑制砂糖鏈球菌合成非水溶性葡聚糖，并能強(qiáng)烈抑制砂糖產(chǎn)生的葡聚糖在牙齒上的附著，從而阻礙形成牙垢，防止牙齒表面琺瑯質(zhì)脫落。
由于它具有熱量低，能抑制血糖上升和降低血中膽固醇等特性，基本上不增加血糖和血脂，攝入后不會導(dǎo)致肥胖，因此可作為糖尿病人的甜味品。
2.2大豆低聚糖
2.2.1大豆低聚糖的性質(zhì)
典型的大豆低聚糖是從大豆籽粒中提取出可溶性低聚糖的合稱，主要組分為水蘇糖、棉籽糖和蔗糖。水蘇糖和棉籽糖都是由半乳糖、葡萄糖和果糖組成的支鏈低聚糖。大豆低聚糖廣泛存在各種植物中，以豆科植物含量居多，除大豆外，豇豆、扁豆、豌豆、綠豆和花生等中均有存在。
大豆低聚糖的甜味特性接近于蔗糖，甜度為蔗糖的70%，能量值僅為蔗糖的一半。大豆低聚糖具有良好的熱穩(wěn)定性，并且基本不受胃酸、膽汁和消化酶的作用，對溫度、水分、酸和氧都比較穩(wěn)定且不易變質(zhì)。
2.2.2 大豆低聚糖的生理功能
大豆低聚糖能促進(jìn)雙歧桿菌的增殖，從而抑制有害細(xì)菌如產(chǎn)氣莢膜梭狀芽抱桿菌的生長。雙歧桿菌能發(fā)酵低聚糖產(chǎn)生短鏈脂肪酸和一些抗菌素物質(zhì)，從而可抑制外源致病菌和腸道內(nèi)固有腐敗細(xì)菌的生長繁殖。
人體在代謝過程中能產(chǎn)生大量難消化的低聚糖，腸道的雙歧桿菌能發(fā)酵低聚糖，產(chǎn)生大量短鏈脂肪酸，防止腹脹、便秘等癥狀。
雙歧桿菌在腸道內(nèi)能自然合成維生素B1、維生素B2、維生素B6、維生素B12、煙酸、葉酸，還可產(chǎn)生鋅、錳、鐵、磷、鈣等多種微量元素。雙歧桿菌能合成氨基酸類物質(zhì)被腸道所吸收利用。而且，由于雙歧桿菌的存在，可使腸胃消化系統(tǒng)適應(yīng)性增強(qiáng)，延長氮停留時間，提高營養(yǎng)利用率。
雙歧桿菌在腸道內(nèi)大量繁殖還能夠起到抗癌作用。此外，人體內(nèi)雙歧桿菌還有預(yù)防和治療乳糖消化不良，降血壓，保護(hù)肝臟，延緩衰老，治療癲癇癥等功效。
2.2.3 大豆低聚糖在食品工業(yè)中的應(yīng)用
作為功能食品的重要基料，大豆低聚糖低甜度、良好的保濕性、很強(qiáng)的耐熱、耐酸穩(wěn)定性以及適當(dāng)?shù)恼扯鹊忍攸c和雙歧桿菌增殖功能，使其可以廣泛應(yīng)用于飲料、糕點、糖果、乳制品、冷飲等很多新型食品的生產(chǎn)，賦予這些食品具有雙歧桿菌增殖和抗齲齒等生物功效，成為健康食品和保健食品。同時，也可作為功能因子或食品添加劑，生產(chǎn)各種口服液、制劑膠囊等，成為高檔保健食品或藥品。
2.3 低聚果糖
它是指在蔗糖分子的果糖殘基上結(jié)合1～3個果糖的寡糖，其組分主要是蔗果三糖、蔗果四糖和蔗果五糖。日常食用的蔬菜與水果中含有此類寡糖，尤其是洋蔥、牛蒡、蘆筍和麥類中含量較高。
低聚果糖的粘度、保濕性及在中性條件下的熱穩(wěn)定性等食品的應(yīng)用特性都接近于蔗糖，只是在ｐＨ3～4的酸性條件下加熱易分解。在食品中低聚果糖為防止其分解需注意兩點：①酸性條件下不要長時間加熱；②酵母等產(chǎn)生的蔗糖酶會水解該糖。
2.3.1 低聚果糖的生理性質(zhì)
該糖很難被人體消化吸收，能量值很低，攝入后不易肥胖。低聚果糖在腸道內(nèi)不易消化吸收，而到達(dá)大腸被雙歧桿菌利用，是雙歧桿菌增殖因子。
可以認(rèn)為低聚果糖是一種水溶性膳食纖維，能降低血清膽固醇和甘油三酯含量，而且攝入后不會引起體內(nèi)血糖值的大幅度升高，所以可作為高血壓、糖尿病和肥胖癥等患者食用的甜味劑。
低聚果糖不能被突變鏈球菌作為發(fā)酵底物來生成不溶性葡聚糖，不提供口腔微生物沉積、產(chǎn)酸、腐蝕的場所（牙垢），是一種低腐蝕性的防齲齒甜味劑。
2.4 低聚半乳糖
它是在乳糖分子的半乳糖基上以β-1，4、β-1，6糖苷鍵連接2～3個半乳糖分子的寡糖類混合物。在自然界中，動物的乳汁中含有微量的低聚半乳糖，母乳中的含量稍多，因此用母乳喂養(yǎng)的嬰兒腸內(nèi)細(xì)菌中雙歧桿菌占優(yōu)勢。
低聚半乳糖甜味純正，熱值較低，甜度為蔗糖的20%~40%，有較強(qiáng)的保濕性。熱穩(wěn)定性較好，即使在酸性條件下也是如此。它不被人體消化酶所消化，具有很好的雙歧桿菌增殖活性。成人每天攝取8～10ｇ，一周后其糞便中雙歧桿菌數(shù)大大增加。低聚半乳糖的功能，除了和其它低聚糖的不消化性、防齲齒性、耐酸、耐熱等共性之外，其雙歧桿菌的增殖效果比較明顯。
由于其價格適合，易于被消費(fèi)者接受，它較普遍地應(yīng)用于乳制品、嬰兒食品、糖果、烘焙食品中。
2.5低聚木糖
2.5.1低聚木糖的性質(zhì)
它是由2～7個木糖以β-1，4 糖苷鍵結(jié)合而成的低聚糖，其產(chǎn)品的主要成分為木糖、木二糖、木三糖和三糖以上的木寡糖。低聚木糖具有較高的耐熱和耐酸性。
木二糖和木三糖屬不消化但可發(fā)酵糖，因此是雙歧桿菌的有效增殖因子。低聚木糖具有顯著增殖雙歧桿菌用量小的特點，是目前發(fā)現(xiàn)的有效用量最小的低聚糖。低聚木糖的主要伴隨成分為木糖，木糖也是不被消化的單糖，不具備葡萄糖的-些缺點，因此普通純度的低聚木糖產(chǎn)品就能滿足特殊人群如糖尿病和高血脂等患者的食品要求。其它功能性低聚糖，如低聚異麥芽糖和低聚果糖，只有高度純化后才能應(yīng)用于糖尿病和高血脂等患者的食品中，低聚糖的純化一般采用色譜分離的方法進(jìn)行，色譜分離不僅技術(shù)要求很高，而且投資很大。因此高純度低聚糖的價格-般為普通級低聚糖的3～5倍。目前國內(nèi)還不能生產(chǎn)高純度的功能性低聚糖。低聚木糖的粘度也較低。
2.5.2 保健效果
低聚木糖的保健效果主要在于它改善了腸道菌群。低聚木糖易于被兩歧雙歧桿菌穩(wěn)定的利用，而且口服低聚木糖能促進(jìn)兩歧雙歧桿菌在腸道中的增殖。
已報道雙歧桿菌對人體保健效果包括：（1）抑制腸道腐敗菌的活性，抑制有毒物的生成，如有毒的胺；（2）由于短鏈脂肪酸（如乳酸和醋酸）的生成導(dǎo)致胃腸道的 pH 值下降，從而抑制致病菌的增殖；（3）促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收。這些特性減少了消化道感染，縮短了腹瀉的時間和保持糞便中水分在正常水平，延緩胃排空。低聚木糖還能適當(dāng)?shù)卮龠M(jìn)盲腸的上皮細(xì)胞的增殖。
基于以上原因，低聚木糖在體內(nèi)的功能性對生理起到了有益的影響，滿足了益生素的需要。益生素是一類不被消化吸收的功效成分，能選擇性地刺激和促進(jìn)一種或幾種腸道內(nèi)對宿主健康有益的微生物的生長，從而改善宿主健康。因此，低聚木糖可以用作功能性食品的添加劑。功能性食品在外觀上與傳統(tǒng)的食品相似，它作為正常飲食的一部分被消費(fèi)，除了具有營養(yǎng)功能外，它還有保健功能或降低慢性疾病發(fā)生率的功能。
2.6 龍膽低聚糖
工業(yè)化生產(chǎn)龍膽低聚糖中所有的酶主要是微生物來源的葡萄糖苷酶。以高濃度的葡萄糖為原料，通過葡萄糖苷酶的轉(zhuǎn)糖苷以及縮合作用合成龍膽低聚糖混合物，再經(jīng)分離精制過程可制得不同規(guī)格的龍膽低聚糖制品。
3 結(jié)束語
功能性低聚糖因具獨(dú)特的生理功能而成為重要的功能性食品基料，已引起全世界廣泛的關(guān)注，是近年來市場增長最快的健康食品配料。我國功能性低聚糖已形成一定規(guī)模，上市的商品有低聚異麥芽糖、低聚果糖、低聚半乳糖、大豆低聚糖、水蘇糖等。
我國的低聚糖產(chǎn)業(yè)起步較晚，還有不少需要完善和進(jìn)一步開展的工作，尤其是在低聚糖的功能與生產(chǎn)工藝研究方面，與國外還有很大的差距。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，營養(yǎng)、療效食品越來越受到歡迎，人們注重甜味劑的質(zhì)量、營養(yǎng)及保健特性，發(fā)展低聚糖的市場前景十分廣闊。
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