低聚糖

它是替代蔗糖的新型功能性糖源，是面向二十一世紀“未來型”新一代功效食品。是一種具有廣泛適用範圍和應用前景的新產品，近年來國際上頗為流行。美國、日本、歐洲等地均有規模化生產，我國低聚糖的開發和應用起於90年代中期，發展迅猛。 ^[1] 

存在形式低聚糖是指含有2-10個糖苷鍵聚合而成的化合物，糖苷鍵是一個單糖的苷羥基和另一單糖的某一羥基脱水縮合形成的。它們常常與蛋白質或脂類共價結合，以糖蛋白或糖脂的形式存在。 ^[1]  低聚糖通常通過糖苷鍵將2-4個單糖連接而成小聚體，它包括功能性低聚糖和普通低聚糖，這類寡糖的共同特點是：難以被胃腸消化吸收，甜度低，熱量低，基本不增加血糖和血脂。 ^[1] 

最常見的低聚糖是二糖，亦稱雙糖，是兩個單糖通過糖苷鍵結合而成的，連接它們的共價鍵類型主要兩大類：N-糖甘鍵型和O-糖苷鍵型。 ^[1] 

1. N-糖苷鍵型：寡糖鏈與多肽上的Asn的氨基相連。這類寡糖鏈有三種主要類型：高甘露糖型、雜合型和複雜型。 ^[1] 

2. O-糖苷鍵型，寡糖鏈與多肽鏈上的Ser或Thr的羥基相連，或與膜脂的羥基相連。在大蒜、洋葱、牛蒡、蘆筍、豆類、蜂蜜等食物中都有低聚糖的存在。 ^[1] 

低聚糖可以從天然食物萃取出來，也可以利用生化科技及酶反應，利用澱粉及雙糖（如蔗糖等）合成。 ^[2] 

低聚糖並不能被人體的胃酸破壞，也無法被消化酶分解。但它可以被腸中的細菌發酵利用，轉換成短鏈脂肪酸以及乳酸。隨着結腸內發酵方式與吸收狀態的不同，這些無法直接吸收，卻能發酵的碳水化合物，每克約可產生0-2.5卡路里的熱量。但是寡糖的生理活性，更受到重視。 ^[2] 

低聚糖的系統命名法,，因非還原性糖和還原性糖不同。非還原糖按照糖苷命名，例如蔗糖為非還原性二糖，可命名為葡萄糖苷或果糖苷，如圖《蔗糖的系統命名》所示，這兩個名稱都是正確的。糖苷鍵由兩個半縮醛羥基間形成，位置明確，無須用數字標明。 ^[3] 

三糖以上的非還原性低聚糖的命名法與二糖相似，按照糖基-糖基-糖苷方式進行。用兩個數字標明糖苷鍵連接的有關碳原子，置於糖基名之間，在一個括號內，用箭頭分隔開，箭頭的方向是由半縮醛羥基碳原子指向醇羥基碳原子。如圖《棉子糖的系統命名》所示： ^[3] 

還原性二糖的系統命名，按照一個糖基取代另一個單糖的醇羥基的方式進行，由非還原糖基開始，用數字標明被取代醇羥基的位置，加上被取代的糖名。也可用兩個數字標明糖苷鍵連接的有關碳原子，置於括號內，用箭頭分隔開，箭頭的方向是由半縮醛羥基碳原子指向醇羥基碳原子。如圖《α-乳糖的系統命名》所示： ^[3] 

二糖以上的還原性低聚糖，系統命名法與二糖相似。按照糖基-糖基-糖方式進行。從非還原糖基名開始，按順序列另一糖基名，最後為還原糖名，糖基名和糖名之間用括號和數字標明連接碳原子的位置。如圖《α-麥芽三糖的系統命名》所示： ^[3] 

低聚糖主要有兩類，一類是低聚麥芽糖，具有易消化、低甜度、低滲透特性，可延長供能時間，增強肌體耐力，抗疲勞等功能，人體經過重（或大）體力消耗和長時間的劇烈運動後易出現脱水，能源儲備，消耗血糖降低，體温高，肌肉神經傳導受影響，腦功能紊亂等一系列生理變化和症狀，而食用低聚麥芽糖後，不僅能保持血糖水平，減少血乳酸的產生，而且使胰島素平衡，人體試驗證明，使用低聚糖後耐力和功能力可增加30%以上，功效非常明顯。 ^[1] 

另一類是被稱之為“雙歧因子”的異麥芽低聚糖。這類糖進入大腸作為雙歧桿菌的增殖因子，能有效地促進人體內有益細菌一一雙歧桿菌的生長繁殖，抑制腐敗菌生長，長期食用可減緩衰老、通便、抑菌、防癌、抗癌、減輕肝臟負擔、提高營養吸收率，特別是對鈣、鐵、鋅離子的吸收，改善乳製品中乳糖消化性和脂質代謝，低聚糖的含量越高，對人體的營養保健作用越大。 ^[1] 

低聚糖由單糖組成，因此具有與單糖相似的物理和化學性質，但也具其個性。 ^[4] 

1. 低聚糖都可以形成晶體，可溶於水，有甜味。 ^[4] 

2. 都具有旋光性。 ^[4] 

3. 低聚糖根據其分子結構的不同，分為還原糖及非還原糖兩種。還原糖具有與單糖相同的性質，如在水溶液中有變旋現象，可形成糖苷，可形成糖脎，可還原費林試劑等。非還原糖不具有這些性質。 ^[4] 

4. 可被酸或酶水解，水解產物是組成該低聚糖的單糖。一般來説，由兩個半縮醛羥基結合的糖苷鍵最易水解。例如用弱酸水解棉子糖時，產生果糖和密二糖，用強酸水解則產生果糖、葡萄糖及半乳糖，這就説明了蔗糖的糖苷鍵更易於水解。 ^[4] 

自然界中僅有少數幾種植物含有天然的功能性低聚糖。例如：洋葱、大蒜、芒殼、天門冬、菊苣根和洋薊等中含有低聚果糖，大豆中含有大豆低聚糖。 ^[1] 

但是，從一般人日常的膳食習慣上看，一個人每天從天然食物中攝取的低聚糖往往很難達到日常推薦量標準。額外補充些低聚糖，對於嬰幼兒、成年人、老年人、工作壓力大的人和那些希望擁有健康的消化系統的人是非常有益的。 ^[1] 

1. 改善人體內微生態環境，有利於雙歧桿菌和其它有益菌的增殖，經代謝產生有機酸使腸內 pH值降低，抑制腸內沙門氏菌和腐敗菌的生長，調節胃腸功能，抑制腸內腐敗物質，改變大便性狀，防治便秘，並增加維生素合成，提高人體免疫功能 。 ^[1] 

2. 低聚糖類似水溶性植物纖維，能改善血脂代謝，降低血液中膽固醇和甘油三酯的含量。 ^[1] 

3. 低聚糖屬非胰島素所依賴，不會使血糖升高，適合於高血糖人羣和糖尿病人食用。 ^[1] 

4. 由於難被唾液酶和小腸消化酶水解，發熱量很低，很少轉化為脂肪。 ^[1] 

5. 不被齲齒菌形成基質，也沒有凝結菌體作用，可防齲齒。 ^[1] 

因此，低聚糖作為一種食物配料被廣泛應用於乳製品、乳酸菌飲料、雙歧桿菌酸奶、穀物食品和保健食品中，尤其是應用於嬰幼兒和老年人的食品中。在保健食品系列中，也有單獨以低聚糖為原料而製成的口服液，直接用來調節腸道菌羣、潤腸通便、調節血脂、調節免疫等。 ^[5] 

低聚糖很難或不能被人體消化吸收，所提供的能量值很低或根本沒有，這是由於人體不具備分解消化低聚糖的酶系統。一些功能性低聚糖，如低聚異麥芽糖、低聚果糖、低聚乳果糖有一定程度的甜味，是一種很好的功能性甜味劑，可在低能量食品中發揮作用，如減肥食品、糖尿病患者食品、高血壓病人食品。 ^[6-7] 

名稱 主要成份與結合類型 主要用途

麥芽低聚糖 葡萄糖(α—1，4糖苷鍵結合) 滋補營養性，抗菌性 ^[8] 

異麥芽低聚糖 葡萄糖（α—1，6糖苷鍵結合） 防齲齒，促進雙歧桿菌增殖 ^[8] 

環狀糊精 葡萄糖（環狀α—1，4糖苷鍵結合） 低熱值，防止膽固醇蓄積 ^[8] 

龍膽二糖 葡萄糖（β—1，6糖苷鍵結合） 苦味 能形成包裝接體 ^[8] 

偶聯糖 葡萄糖(α—1，4糖苷鍵結合) 蔗糖 防齲齒 ^[8] 

果糖低聚糖 果糖（β—1，2糖苷鍵結合） 蔗糖 促進雙歧桿菌增殖 ^[8] 

潘糖 葡萄糖（α—1，6糖苷鍵結合） 果糖 防齲齒 ^[8] 

海藻糖 葡萄糖（α—1，1糖苷鍵結合） 果糖 防齲齒，優質甜味 ^[8] 

蔗糖低聚糖 葡萄糖（α—1，6糖苷鍵結合） 蔗糖等 防齲齒，促進雙歧桿菌增殖 ^[8] 

牛乳低聚糖 半乳糖（β—1，4苷鍵結合） 葡萄糖骨架 防齲齒，促進雙歧桿菌增殖 ^[8] 

殼質低聚糖 乙酰氨基葡萄糖（β—1，4苷鍵結合） 蔗糖 抗腫瘤性 ^[8] 

大豆低聚糖 半乳糖（α—1，6糖苷鍵結合） 蔗糖 促進雙歧桿菌增殖

半乳糖低聚糖 半乳糖（β—1，6糖苷鍵結合） 蔗糖 促進雙歧桿菌增殖 ^[8] 

果糖型低聚糖 半乳糖（α—1，2′：β—1′，2糖苷鍵結合） 優質甜味 ^[8] 

木低聚糖 木糖（β—1，4糖苷鍵結合） 水分活性調節 ^[8] 

活化腸道內雙歧桿菌並促進其生長繁殖雙歧桿菌是人體腸道內的有益菌，其菌數會隨年齡的增大而逐漸減少。腸道內雙歧桿菌的多少成了衡量人體健康與否的指標之一。隨着醫學科學的迅猛發展，廣譜和強力的抗生素廣泛應用於治療各種疾病，使人體腸道內正常的菌羣平衡受到不同程度的破壞。因而，有目的地增加腸道內的有益菌數量就顯得十分必要。攝取雙歧桿菌製品固然簡便可靠，但這類產品從生產到銷售都受到許多條件的限制，而通過攝入功能性低聚糖來促進腸道內雙歧桿菌自然增殖則更切實可行。 ^[9] 

抑制腸內腐敗產物生成人體腸道內腐敗細菌（如產氣莢膜梭菌和大腸桿菌等）將氨基酸轉化生成氨、吲哚等腐敗產物。每日食用10克大豆低聚糖粉可明顯減少腐敗產物，同時還可抑制那些與腸內生成致癌物質有關的β-葡萄甙酸酶和偶氮還原酶。 ^[10] 

低聚糖是一種不消化性糖類，不被胃酸胃酶分解，有一定甜度，人體攝入後基本上不增加血糖、血脂。進入腸部，在大腸中被雙歧桿菌利用，而不能被有害菌利用，稱作雙歧因子，可廣泛使用於各類食品作為功能性食品配料 ^[11]  。

獲得低聚糖的途徑主要有五個： ^[6] 

1. 從天然原料提取； ^[6] 

2. 利用轉移酶、水解酶催化的糖基轉移反應合成； ^[6] 

3. 天然多糖的酶水解反應； ^[6] 

4. 天然多糖的酸水解； ^[6] 

5. 化學合成； ^[6] 

從食品工業的角度看，低聚糖作為一種大量使用的功能性基料，必須考慮到生產成本，因此，較好的方法是利用生物技術，即酶法水解或酶法轉移來生產各種低聚糖。科學家已基本達成共識，使用酶可能是大量合成低聚糖的唯一有效途徑。 ^[6] 

功能性食品將是21世紀的食品。功能性低聚糖則是一種極好的功能性食品基料，我國已把滿足不同人羣需要的特殊營養品作為21世紀食品工業的發展重點，新型低聚糖將是這些特殊營養食品的一類重要的功能強化劑。在日本和歐美已有十多種新型低聚糖的商業化生產，廣泛用於各種功能保健品、嬰幼兒食品中，而且產量、生產品種和應用範圍都迅速增加。 ^[6]