第4章　功能性低聚糖

4.1　概述

低聚糖或稱寡糖，是由2～10個單糖通過糖苷鍵連接形成直鏈或支鏈的低度聚合糖，分為功能性低聚糖（functional oligosaccharide）和普通低聚糖兩大類。功能性低聚糖主要包括低聚異麥芽糖、低聚果糖、低聚半乳糖、低聚木糖、水蘇糖、棉籽糖、異麥芽酮糖、乳酮糖、低聚異麥芽酮糖、低聚龍膽糖、大豆低聚糖和低聚殼聚糖等。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。另外，除低聚龍膽糖有苦味外，這些低聚糖均帶有不同程度的甜味，一般甜度相當于蔗糖的30%～60%，可以作為食品的調味料。

與一般（普通）的低聚糖相比，功能性低聚糖具有如下獨特的生理功能：

促進雙歧桿菌增殖，是雙歧桿菌的增殖因子。人體試驗證明，某些功能性低聚糖攝入人體后到大腸被雙歧桿菌及某些乳酸菌利用，而腸道有害的產氣莢膜桿菌和梭菌等腐敗菌卻不能利用，這是因為雙歧桿菌細胞表面具有寡糖的受體，而許多寡糖是有效的雙歧因子。雙歧桿菌是人類腸道菌群中唯一的一種既不產生內毒素又不產生外毒素、無致病性的具有許多生理功能的有益微生物。對人體有許多保健作用，如改善維生素代謝，防止腸功能紊亂，抑制腸道中有害菌和致病菌的生長，起到抗衰老、防癌及保護肝臟的作用等。

低能量或零能量。由于人體不具備分解、消化功能性低聚糖的酶系統，因此功能性低聚糖很難被人體消化吸收或根本不能吸收，也就不給人提供能量，并且某些低聚糖如低聚果糖、低聚異麥芽糖等有一定甜度，可作為食品基料在食品中應用，以滿足那些喜愛甜食但又不能食用甜食的人（如糖尿病患者、肥胖病患者等）的需要。

低齲齒性。齲齒是我國兒童常見的一種口腔疾病之一，研究發現，低聚異麥芽糖、低聚帕拉金糖等與砂糖合用時可阻止齒垢的形成，不會引起齲齒，可廣泛應用于嬰幼兒食品。

防止便秘。由于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，并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。此外低聚糖屬于水溶性膳食纖維，可促進小腸蠕動，也能預防和減輕便秘。

低聚糖屬于水溶性膳食纖維。由于低聚糖不能被人體消化吸收，屬于低分子的水溶性膳食纖維，它的有些功能與膳食纖維相似但不具備膳食纖維的物理作用，如黏稠性、持水性和填充飽腹作用等。一般它有以下優點：每人每天僅需3g就可滿足需要，且不會引起腹瀉，微甜、口感好、水溶性良好、性質穩定、易添加到食品中制成膳食纖維食品。

生成營養物質。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、維生素B₂、維生素B₆、維生素B₁₂、煙酸、葉酸等營養物質。此外，由于雙歧桿菌能抑制某些維生素的分解，從而使維生素的供應得到保障。

降低血清膽固醇，改善脂質代謝，降低血壓。臨床試驗證實，攝入功能性低聚糖后可降低血清膽固醇水平，改善脂質代謝。研究表明，一個人的心臟舒張壓高低與其糞便中雙歧桿菌數占總數的比率呈明顯負相關性，因此功能性低聚糖具有降低血壓的生理功效。

增強機體免疫能力，抵抗腫瘤。動物試驗表明，雙歧桿菌在腸道內大量繁殖具有提高機體免疫功能和抗癌的作用。究其原因在于，雙歧桿菌細胞、細胞壁成分和胞外分泌物可增強免疫細胞的活性，促使腸道免疫蛋白A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。

除上述功能外，試驗發現某些功能性低聚糖還有預防和治療乳糖消化不良、改善腸道對礦物元素吸收的作用。

低聚糖在國外上市品種有10多個，但年產量達幾千噸和萬噸以上的只幾個品種。如在日本，最大產量是淀粉原料酶法制取的低聚異麥芽糖，超過了萬噸，其次為低聚果糖和低聚半乳糖，各4500～6000t。在歐洲，產量最大的是菊苣制取的低聚果糖，其次是以乳糖為原料的低聚半乳糖。在我國，功能性低聚糖自1996年開始才有批量生產。其中產量在1萬噸以上的為低聚異麥芽糖，產量在1000t以上的是低聚果糖，其他品種如大豆低聚糖等產量很少。根據我國功能性低聚糖的生產現狀，需要用高新技術改造現有的生產過程以使低聚糖產業不斷優化，包括引進膜分離和樹脂吸附分離技術，以及固定化酶技術（特別是生產低聚異麥芽糖用的葡萄糖苷轉移酶，尚處于進口的情況下），以期提高效率，降低成本，為今后進入國際市場提高競爭力。

由于低聚糖的保健效果明顯，各種化學結構與含量都可以檢測，已引起人們的普遍重視。在美國、日本以及我國都有生產。尤其在日本，由于市場需要量的增加，刺激新的低聚糖不斷研究開發出來。日本從1991年9月開始實施特定保健用食品的申請批準制度。截至2005年，共先后公布批準特定保健用食品400多種，其中含雙歧因子低聚糖的占1/3，涉及低聚木糖、低聚果糖、低聚異麥芽糖、大豆低聚糖（水蘇糖、棉籽糖）、乳果低聚糖、乳酮糖、低聚半乳糖（β-半乳糖基乳糖）等，表4-1為日本市場上不同原料生產的低聚糖。

2000年日本各種低聚糖消費總量為30000t左右，和1994年相比無大增長，近幾年市場也無大的增加。2004年日本消費量較大的有低聚異麥芽糖11000t，低聚半乳糖6000t，低聚果糖4000t，大豆低聚糖（水蘇糖和棉籽糖等的混合物）1000t。2004年和2007年日本低聚糖市場分別如表4-2、表4-3所示。

這些低聚糖廣泛應用于飲料、糖果、口香糖等。在飲料行業中，以在功能性飲料中的應用最為突出，如日本市場較有名的“OLIGO CC”功能飲料，主要是含有低聚異麥芽糖，并加入鈣、鈣吸收劑、食物纖維等各種功能性配料，在日本功能飲料市場中起著重要的作用，最高年銷售9000萬瓶。目前日本生產功能性低聚糖的主要企業和品種如表4-4所示。