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功能性低聚糖

鎖定
功能性低聚糖,又稱為非消化性低聚糖,由2~7個單糖分子脱水通過α、β 型等糖苷鍵連接形成的帶有支鏈或直鏈的低度聚合糖,具有一定甜度、黏度和水溶性等糖類的特性。功能性低聚糖研究認為包括水蘇糖、棉籽糖、異麥芽酮糖、乳酮糖、低聚果糖低聚木糖低聚半乳糖低聚異麥芽糖、低聚異麥芽酮糖、低聚龍膽糖、大豆低聚糖、低聚殼聚糖等。人體腸道內沒有水解它們(除異麥芽酮糖外)的酶系統,因而它們不被消化吸收而直接進入大腸內優先為雙歧桿菌所利用,是雙歧桿菌的增殖因子。 [1-2] 
中文名
功能性低聚糖
外文名
functional oligosaccharide [3] 
適用領域
食品、飼料等 [3] 
作    用
調節菌羣結構、降低齲齒髮生幾率、增加排便防治便秘等 [4] 
結    構
由2-7個單糖形成的聚合物 [2] 

功能性低聚糖理化特性

功能性低聚糖甜度

功能性低聚糖常被用作功能性甜味劑,甜度為蔗糖的0.3~0.6倍。就味質而言,低聚異麥芽糖味質純正;大豆低聚糖與蔗糖甜味相似,但回味差;低聚果糖口感較蔗糖清爽,不帶任何後味;低聚木糖也很清爽,略有特殊氣味。 [5] 

功能性低聚糖黏度

有研究表明,當濃度相同時,低聚果糖的黏度較蔗糖高;低聚異麥芽糖的黏度與蔗糖溶液接近;大豆低聚糖的黏度較麥芽糖低,比異構糖高;低聚木糖的黏度低予以上3種功能性低聚糖,且其黏度隨着温度升高而迅速下降。 [6] 

功能性低聚糖耐熱耐酸性

功能性低聚糖一般具有良好的耐熱耐酸性。其中低聚木糖的穩定性最優,當pH為2.5~8.0時相當穩定,於100℃下加熱1 h幾乎不分解。低聚異麥芽糖和大豆低聚糖在pH>3的環境中均有較好的穩定性,即使經過140℃高温處理也不易分解。當pH為5~7時,低聚果糖相當穩定,將其加熱到150℃時也不會分解,但在pH<4的酸性環境中其熱穩定性會大幅度下降。 [7] 

功能性低聚糖保濕吸水性

功能性低聚糖普遍具有良好的保持水分的能力。例如當低聚異麥芽糖與其他糖類混合使用時,可以鎖住水分、防止結晶。這種優良的吸水保水能力也使功能性低聚糖具有膳食纖維的作用,可增加大便持水性和容量,使其易於排出。 [8-9] 

功能性低聚糖生理功能

與一般(普通)的低聚糖相比,功能性低聚糖具有獨特的生理功能:
1.調節菌羣結構、增殖有益菌羣
人體胃腸內由於缺乏水解功能性低聚糖的酶系統,因此不能直接利用功能性低聚糖,但其可以被腸道內的有益菌羣充分利用,功能性低聚糖是雙歧桿菌、乳酸菌、腸球菌等有益菌羣最直接、最有效的養料,它能排除消化系干擾,選擇性地進入到雙歧桿菌、乳酸桿菌等最適宜生長的大腸,促使雙歧桿菌等快速生長和大量繁殖。 [4] 
2.降低齲齒髮生幾率
功能性低聚糖屬難消化糖,很難被口腔中導致蛀齒的突變鏈球菌發育所利用,所以不會產生形成齒垢的不溶性葡萄聚糖,不會引起蛀牙。當其與蔗糖合用時,會強烈抑制蔗糖被鏈球菌合成為不溶性葡萄聚糖,抑制葡萄糖在牙齒上附着,阻礙形成齒垢,防止牙齒表面琺琅脱灰,因此起到抗齲齒作用。 [4] 
3.增加排便防治便秘
由於雙歧桿菌發酵低聚糖產生大量的短鏈脂肪酸能刺激腸道蠕動,增加糞便的濕潤度,並通過菌體的大量生長以保持一定的滲透壓,從而防止便秘的發生。此外,低聚糖屬於水溶性膳食纖維,可促進小腸蠕動,也能預防和減輕便秘。 [4] 
4.生成營養物質、增加營養吸收
功能性低聚糖可以促進雙歧桿菌增殖,而雙歧桿菌可在腸道內合成維生素B1 、B2 、B6 、B12 、煙酸、葉酸等營養物質。此外,由於雙歧桿菌能抑制某些維生素的分解菌,從而使維生素的供應得到保障,如它可以抑制分解維生素B1的解硫胺素的芽孢桿菌,隨着腸道雙歧桿菌的增殖,腸道內合成的維生素含量會隨之提高,可以間接提高人體內水溶維生素的攝入量有助消化和營養物質的吸收。 [4] 
5.調節血脂和膽固醇代謝
由於功能性低聚糖是難消化性糖,不能被消化酶消化吸收,一般較少轉化成脂肪。它被雙歧桿菌分解產生的丙酸又能抑制肝臟膽固醇的生成,分解產生的乙酸鹽能抑制肝臟中葡萄糖轉化成脂肪。攝入功能性低聚糖後可以降低血清膽固醇的水平,雙歧桿菌產生的膽酸水解酶將結合膽酸遊離出來,膽汁酸可以同膽固醇結合沉澱隨大便排出體外,從而有效地降低血脂。 [4] 
6.增強機體免疫能力,抵抗腫瘤
功能性低聚糖增殖的雙歧桿菌細胞壁和分泌物可產生大量的免疫物,促使腸道免疫蛋白A(IgA)漿細胞的產生,從而殺滅侵入體內的細菌和病毒,消除體內“病變”細胞,防止疾病的發生及惡化。 [4] 

功能性低聚糖製備方法

澱粉製備功能性低聚糖
低聚異麥芽糖製備大致有以下兩種途徑:一是利用糖化酶逆合作用,在高濃度葡萄糖溶液中將之逆合生成異麥芽糖、麥芽糖等低聚糖;但由於產率低,產物複雜,生產週期長等缺點而難以工業化大量推廣。二是以澱粉製得高濃度葡萄糖漿為底物,通過α-葡萄糖轉苷酶催化發生α-葡萄糖基轉移反應而得。工業化生產低聚異麥芽糖一般以澱粉為原料採用全酶法工藝。 [10] 
蔗糖製備功能性低聚糖
工業生產低聚果糖方法主要有兩種:一是以菊芋為原料提取菊粉,再經酶水解而得。第二種方法是以蔗糖為原料,採用固定化酶法進行連續反應,將高濃度蔗糖溶液在50℃~60℃下以一定速率流過固定化酶柱,利用β-果糖轉移酶進行一系列轉移反應而獲得低聚果糖。該法連續性好、自動化程度高,操作穩定性好,酶能反覆使用,利用率高。 [5]  [10] 
乳糖製備功能性低聚糖
乳酮糖製備方法:一般採用鹼液處理乳糖異構化。乳糖在鹼性溶液中,加熱處理使乳糖分子葡萄糖部分異構化,生成異構化乳糖,然後將溶液用離子交換樹脂去離子、脱色、濃縮,並使未反應乳糖析出沉澱,其上清液即為異構化乳糖糖漿。此外,也可用β-半乳糖苷酶進行酶法異構化製取乳酮糖;或以1:1蔗糖與乳糖為原料,經酶轉化而成乳果糖。 [10] 
其它原料製備功能性低聚糖
以木聚糖為底物通過內切木聚糖酶水解木聚糖β–1, 4糖苷鍵而得到以木二糖、木三糖為主要組分低聚木糖混合物;可採用超濾反滲透除去大分子和小分子糖,製取高純度低聚木糖。 [11] 
大豆低聚糖生產一般以大豆乳清液為原料, 經分離、提純, 精製而得。另一種工藝路線是直接用大豆作原料依次提取大豆油、大豆低聚糖和大豆多肽等。以乳清為原料生產工藝:乳清→加熱→過濾→脱鹽→脱鹽→脱色→濃縮→淨化→產品。 [10] 

功能性低聚糖應用

在食品中的應用
一些功能性低聚糖的糖漿黏度與葡萄糖漿相似,水活度與蔗糖相似,還原力中等,用於食品可降低冰點,提高沸點,改善保濕性,在許多食品生產和家庭烹調中可用來代替蔗糖。 [12] 
在飼料中的應用
功能性低聚糖因其低殘留、無抗藥性、純天然以及具有良好的降低腹瀉的特性,成為某些抗生素的替代品,通常用於用於飼料添加劑以提高畜禽生產性能,提高畜禽免疫性能,改善畜禽腸道微生態環境,除糞臭等作用。 [4]  [13] 
在其它領域的用途
功能性低聚糖還被用作農藥應用於水果、蔬菜防治中,具有安全、無毒的特點。低聚糖生物農藥作為一類新型的植物激素及物抗性激活因子在農作物生長髮育和病蟲害防治中具有闊的開發前景。低聚糖生化肥料對土壤微生物也有菌羣節作用,能提高化肥的利用率。 [4] 
參考資料
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