功能性低聚糖

子任务二　功能性低聚糖

低聚糖又称寡糖，是由2～10个单糖通过糖苷键连接形成直链或支链一类寡糖的总称，其分子量约为300～2 000，分为功能性低聚糖和普通低聚糖两大类。蔗糖、麦芽糖、乳糖、海藻糖和麦芽三糖等属于普通低聚糖，它们可被机体消化吸收。功能性低聚糖包括水苏糖、棉籽糖、低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖、低聚乳果糖、低聚异麦芽糖、低聚龙胆糖等。因人体肠道内不具备分解消化它们的酶系统，所以不能被消化吸收，而是直接进入肠道内为有益菌双歧杆菌所利用。功能性低聚糖因具有独特的生理功能而成为一种重要的功能性食品的基料，现已引起全世界的广泛注，是近年来市场增长最快的健康食品配料。

一、低聚果糖

(一)低聚果糖的结构及性质

低聚果糖是指在蔗糖分子的果糖残基上结合1－3个果糖的寡糖，其组成主要是蔗果三糖(GF2)、蔗果四糖(GF3)、蔗果五糖(GF4)。日常食用的蔬菜与水果中含有此类寡糖，尤其是洋葱、牛蒡、芦笋和麦类中含量较大。低聚果糖的粘度、保湿性及在中性条件下的热稳定性都接近于蔗糖，只是在pH值3～4的酸性条件下加热易分解。在食品中低聚果糖为防止其分解需注意两点:①酸性条件下不要长时间加热;②酵母等产生的蔗糖酶会水解该糖。

(二)低聚果糖的生理功能

低聚果糖在肠道内不易消化吸收，而到达大肠被双歧杆菌利用，是双歧杆菌增殖因子;同样，因为低聚果糖不易消化，能量值很低，所以摄入后不易肥胖。

低聚果糖不能被突变链球菌作为发酵底物来生成不溶性葡聚糖，不提供口腔微生物沉积、产酸、腐蚀的场所(牙垢)，是一种低腐蚀性的防龋齿甜味剂。

低聚果糖是一种水溶性膳食纤维，能降低血清胆固醇和甘油三酯含量，而且摄入后不会引起体内血糖值的大幅度升高，所以可作为高血压、糖尿病和肥胖症等患者食用的甜味剂。

(三)低聚果糖的生产方法

低聚果糖的生产原料主要为蔗糖和菊粉，两种原料生产的低聚果糖的主要成分存在一定的差异:以蔗糖为原料的低聚果糖以蔗果低聚糖为主，以菊粉为主要原料的低聚果糖以果果低聚糖为主，其杂糖(蔗糖、果糖)可通过色谱分离获取高纯度产品。在我国，20世纪80年代初，含低聚果糖的食品开始投放市场。目前，国内低聚果糖生产企业约8家，总产能1.5万吨左右。

二、帕拉金糖

(一)帕拉金糖的结构与性质

帕拉金糖(异麦芽酮糖)属还原性双糖，是由Weidenhagen等人于1957年发现。分子式C₁₂ H₂₂ 0₁₁·H₂O纯品呈白色结晶，无异味，熔程122℃～123℃，发热值为16.72kJ/g，甜度为蔗糖的45%。

(二)帕拉金糖的生理功能

帕拉金糖(异麦芽酮糖)有低致龋齿特性，不会引起血糖升高，适于糖尿病人食用。

(三)帕拉金糖的生产方法

将蔗糖溶解后，用精蛋白杆菌所分泌的α－葡糖基转移酶转化后，经浓缩、结晶、分离而成。

三、大豆低聚糖

(一)大豆低聚糖的结构与性质

大豆低聚糖是大豆中所含寡糖类化合物的总称，主要成分为水苏糖、棉籽糖及蔗糖，其中具有双歧因子功能的是水苏糖和棉籽糖。水苏糖和棉籽糖都是由半乳糖、葡萄糖和果糖组成的支链低聚糖，它们分别是在蔗糖的葡萄糖基一侧以α－1，6糖苷键连接1到2个半乳糖分子。大豆低聚糖广泛分布于各种植物中，以豆科植物中含量最多。除大豆外，豇豆、扁豆、豌豆、绿豆和花生等中均有存在。大豆低聚糖的甜度是蔗糖的70%，热稳定性好，加热到140℃不分解;对酸的稳定性好，如在pH值3.5、90℃下加热30min，它的残存率仍为91%以上，而蔗糖只有70%;它基本不受胃酸、胆汁和消化酶的作用，对温度、水分、酸和氧都比较稳定且不易变质。

(二)大豆低聚糖的生理功能

大豆低聚糖可促进双歧杆菌增殖，是双歧杆菌的增殖因子;能抑制腐败菌如大肠杆菌和产气荚膜梭菌的生长，从而抑制腐败菌代谢产生的酚、氨、吲哚、尸胺等有害物质;由于双歧杆菌发酵棉籽糖产生大量的短链脂肪酸能刺激肠道蠕动，增加粪便的湿润度，并通过菌体的大量生长以保持一定的渗透压，从而防止便秘的发生。

(三)大豆低聚糖的生产方法

在工业上，大豆低聚糖是以生产大豆蛋白(浓缩大豆蛋白、分离大豆蛋白)的副产品大豆乳清为原料，将大豆乳清加热处理或用酸调pH至等电点，过滤，去除蛋白质。滤液再通过超滤反渗透膜或离子交换树脂进行脱色、脱盐。最后，经浓缩得大豆低聚糖浆，再经干燥、粉碎可得粉状产品。

(四)大豆低聚糖在食品工业中的应用

作为一种功能食品基料，大豆低聚糖可部分替代蔗糖应用于清凉饮料、酸奶、乳酸菌饮料、冰淇淋、面包、糕点糖果和巧克力等食品中。在面包中使用大豆低聚糖，还可起延缓淀粉老化、延长产品货架寿命的作用。日本开发的大豆低聚糖产品已推向市场，前景良好。

四、低聚异麦芽糖

(一)低聚异麦芽糖的结构与性质

低聚异麦芽糖，又称分枝低聚糖，指葡萄糖以α－1，6糖苷键结合而成，单糖数在25个不等的一类低聚糖，分子中除了α－1，6糖苷键外，还有α－1，4及α－1，3糖苷键等。自然界中低聚异麦芽糖极少以游离状态存在，而作为支链淀粉、右旋糖和多糖等的组成部分，在某些发酵食品，如酱油、酒或酶法葡萄糖浆中有少量存在。低聚异麦芽糖有甜味，异麦芽三糖、异麦芽四糖、异麦芽五糖等随聚合度的增加，其甜味降低甚至消失。

(二)低聚异麦芽糖的生理功能

低聚异麦芽糖同其他低聚糖一样，具有双歧杆菌增殖活性和低龋齿特性。

(三)低聚异麦芽糖的生产方法

低聚异麦芽糖的酶法合成反应分为两步，第一步是由α－淀粉酶将淀粉液化，第二步由β－淀粉酶将酶化的淀粉水解成麦芽糖，再以α－葡萄苷酶将其转化成低聚异麦芽糖。在我国和日本，低聚异麦芽糖都是所有低聚糖中产销量最大的品种。山东保龄宝生物技术股份有限公司是我国低聚异麦芽糖生产的代表企业，该公司低聚异麦芽糖2007年和2008年实际销量分别为2.7万吨和3.2万吨，市场占有率近70%。

五、低聚半乳糖

(一)低聚半乳糖的结构与性质

低聚半乳糖是在乳糖分子的半乳糖基上，以β－1，4、β－1，6糖苷键连接2～3个半乳糖分子的寡糖类混合物。低聚半乳糖甜味纯正，热值较低，甜度为蔗糖的20%～40%;有较强的保湿性，在pH为中性条件下有较高的热稳定性，100℃下加热1h和120℃加热30min，无任何分解。低聚半乳糖的热稳定性较好，具有很好的双歧杆菌增殖活性。

(二)低聚半乳糖的生理功能

低聚半乳糖不被人体消化酶所消化，具有很好的双歧杆菌增殖活性。成人每天摄取8～10g，一周后其粪便中双歧杆菌数大大增加。低聚半乳糖的功能，除了和其他低聚糖的不消化性、防龋齿性、耐酸、耐热等共性之外，其双歧杆菌的增殖效果比较明显。由于其价格适合，易于被消费者接受，它较普遍地应用于乳制品、婴儿食品、糖果、烘焙食品中。

(三)低聚半乳糖的生产方法

在工业上，低聚半乳糖是以乳糖为原料经β－半乳糖苷酶作用而制得。自然界许多霉菌和细菌都可产生β－半乳糖苷酶，如嗜热链球菌、黑曲霉、米曲霉。以高浓度的乳糖溶液为原料，β－半乳糖苷酶促使乳糖发生转移反应，再按常法脱色、过滤、脱盐、浓缩后即得低聚半乳糖浆，进一步分离精制可得含三糖以上的高纯度低聚半乳糖产品。

六、低聚木糖

(一)低聚木糖的结构与性质

低聚木糖是由2～7个木糖，以β－1，4－糖苷键结合而成的低聚糖。低聚木糖具有较高的耐热和耐酸性，在pH值2.5～8.0的范围内相当稳定，在此pH值范围内，经100℃加热1h，几乎不分解。它的甜度比蔗糖和葡萄糖均低，与麦芽糖差不多，约为蔗糖的40%。低聚木糖的热稳定性较好，即使在酸性条件(pH2.5～7)下加热也基本不分解，所以较适合用在酸奶、乳酸菌饮料和碳酸饮料等酸性饮料中。

(二)低聚木糖的生理功能

低聚木糖具有显著增殖双歧杆菌，且用量小的特点，是目前发现的有效用量最小的低聚糖。经试验，每天口服0.7g，两周后大肠双歧杆菌的比例从8.9%增加到17.9%。每天口服1.4g，一周后大肠双歧杆菌的比例从9%增加到33%。低聚木糖的主要伴随成分为木糖，木糖也是不被消化的单糖，不具有葡萄糖的一些缺点。因此，普通纯度的低聚木糖产品就能满足特殊人群，如糖尿病和高血脂等患者的食用要求。

(三)低聚木糖的生产方法

低聚木糖的生产工艺有:从富含木聚糖的植物(如玉米芯、蔗渣、棉籽壳和麸皮)原料中提取木聚糖、精制木聚糖的水解物，低聚木糖的纯化。有许多霉菌和细菌能产生木聚糖酶，工业上多采用球毛壳霉产生内切型木聚糖酶水解木聚糖。

课后训练

关键术语

功能性单糖　功能性低聚糖　低聚果糖　帕拉金糖　大豆低聚糖　低聚异麦芽糖　低聚半乳糖　低聚木糖　生理功能　制备工艺　应用

学以致用

一、讨论分析题

1.简述果糖的制备工艺及工艺要点。

2.功能性单糖在功能食品中有哪些应用?

3.低聚果糖有什么生理功能?

4.简述大豆低聚糖的生理活性及其在功能性食品中的应用。

二、案例分析

低聚糖类配料可以用在肉制品中吗?

强化保健肉类食品是指可将卫生部公布的69种既是食品又是药品、药食同源的原料，添加、配伍到肉制品中制成药膳肉制品、美容肉制品等，也可以用植物蛋白代替动物蛋白，或在肉制品中强化微量元素、膳食纤维、VAD、DHA、双歧因子(低聚异麦芽糖、低聚果糖等)、糖醇(赤藓糖醇、木糖醇等)等。

低聚异麦芽糖和低聚果糖不仅是优良的双歧因子，而且具有良好的保色作用，添加于肉制品中能更迅速、均匀地分布于肉的组织中，增加渗透压，并且可以促进胶原蛋白的膨胀和疏松，使肉制品柔软。

肉制品加工中加入少量赤藓糖醇有提高渗透性、使纹理细腻和增加保水性等作用。同时具有一定的杀菌作用，可掩盖肉制品的部分膻味、腥味和异味，赋予产品特有的风味和口感，增加肉制品的风味特色。

问题:

1.低聚异麦芽糖和低聚果糖有什么样的生理功能?

2.低聚糖类应用在肉制品中会对肉制品产生什么作用?

3.低聚糖类除了可以应用于肉制品外，还在哪些功能食品领域有所应用?

知识拓展

低聚果糖——便秘者的“良方”

很多发达国家为解决便秘和长期保健的目的首选低聚果糖，低聚果糖安全无副作用，是治疗肠胃疾病最有效的天然功能食品，属于食疗一类。

大家可以参看一下进口高档孕妇和宝宝奶粉的配方，很多都有添加低聚果糖的。日本的尤其突出。在日本为什么人家平均寿命比我们年长20年?很大一部分是因为日本人注重养生，日本政府规定在一百多种食物中必须添加低聚果糖。每天喝一点点就可以大大改善人体肠胃微生物系统的平衡，仅日本厚生省所批准的569种“特定保健用食品”中仅以低聚糖为主要配料的就超过了42%，但因为个体差异和很多食物都有添加，每样食物添加的量不可能太多。

便秘严重的人群是需要单独补充的。但目前在我国，由于低聚果糖产业起步较晚，生产技术也相对落后，高纯度低聚果糖的生产工艺还在摸索起步阶段。也由于成本高，效率低，技术不成熟或分离不彻底等原因一直没有在国内食品业上普及开来。也正因为如此，低聚果糖对国内很多人来说都是很陌生的。所幸的是国家现在渐渐认识到这一点，正在致力于这一块的开发，但按目前的进展普及还有很长一个过程。