功能性低聚糖

非消化性低聚糖

功能性低聚糖，又称为非消化性低聚糖，由2~7个单糖分子脱水通过α、β 型等糖苷键连接形成的带有支链或直链的低度聚合糖，具有一定甜度、黏度和水溶性等糖类的特性。功能性低聚糖研究认为包括水苏糖、棉籽糖、异麦芽酮糖、乳酮糖、低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖、低聚异麦芽酮糖、低聚龙胆糖、大豆低聚糖、低聚壳聚糖等。人体肠道内没有水解它们（除异麦芽酮糖外）的酶系统，因而它们不被消化吸收而直接进入大肠内优先为双歧杆菌所利用，是双歧杆菌的增殖因子。

理化特性

甜度

功能性低聚糖常被用作功能性甜味剂，甜度为蔗糖的0.3~0.6倍。就味质而言，低聚异麦芽糖味质纯正；大豆低聚糖与蔗糖甜味相似，但回味差；低聚果糖口感较蔗糖清爽，不带任何后味；低聚木糖也很清爽，略有特殊气味。

黏度

有研究表明，当浓度相同时，低聚果糖的黏度较蔗糖高；低聚异麦芽糖的黏度与蔗糖溶液接近；大豆低聚糖的黏度较麦芽糖低，比异构糖高；低聚木糖的黏度低予以上3种功能性低聚糖，且其黏度随着温度升高而迅速下降。

耐热耐酸性

功能性低聚糖一般具有良好的耐热耐酸性。其中低聚木糖的稳定性最优，当pH为2.5~8.0时相当稳定，于100℃下加热1 h几乎不分解。低聚异麦芽糖和大豆低聚糖在pH>3的环境中均有较好的稳定性，即使经过140℃高温处理也不易分解。当pH为5~7时，低聚果糖相当稳定，将其加热到150℃时也不会分解，但在pH<4的酸性环境中其热稳定性会大幅度下降。

保湿吸水性

功能性低聚糖普遍具有良好的保持水分的能力。例如当低聚异麦芽糖与其他糖类混合使用时，可以锁住水分、防止结晶。这种优良的吸水保水能力也使功能性低聚糖具有膳食纤维的作用，可增加大便持水性和容量，使其易于排出。

生理功能

与一般（普通）的低聚糖相比，功能性低聚糖具有独特的生理功能：

1.调节菌群结构、增殖有益菌群

人体胃肠内由于缺乏水解功能性低聚糖的酶系统，因此不能直接利用功能性低聚糖，但其可以被肠道内的有益菌群充分利用，功能性低聚糖是双歧杆菌、乳酸菌、肠球菌等有益菌群最直接、最有效的养料，它能排除消化系干扰，选择性地进入到双歧杆菌、乳酸杆菌等最适宜生长的大肠，促使双歧杆菌等快速生长和大量繁殖。

2.降低龋齿发生几率

功能性低聚糖属难消化糖，很难被口腔中导致蛀齿的突变链球菌发育所利用，所以不会产生形成齿垢的不溶性葡萄聚糖，不会引起蛀牙。当其与蔗糖合用时，会强烈抑制蔗糖被链球菌合成为不溶性葡萄聚糖，抑制葡萄糖在牙齿上附着，阻碍形成齿垢，防止牙齿表面珐琅脱灰，因此起到抗龋齿作用。

3.增加排便防治便秘

由于双歧杆菌发酵低聚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。此外，低聚糖属于水溶性膳食纤维，可促进小肠蠕动，也能预防和减轻便秘。

4.生成营养物质、增加营养吸收

功能性低聚糖可以促进双歧杆菌增殖，而双歧杆菌可在肠道内合成维生素B1 、B2 、B6 、B12 、烟酸、叶酸等营养物质。此外，由于双歧杆菌能抑制某些维生素的分解菌，从而使维生素的供应得到保障，如它可以抑制分解维生素B1的解硫胺素的芽孢杆菌，随着肠道双歧杆菌的增殖，肠道内合成的维生素含量会随之提高，可以间接提高人体内水溶维生素的摄入量有助消化和营养物质的吸收。

5.调节血脂和胆固醇代谢

由于功能性低聚糖是难消化性糖，不能被消化酶消化吸收，一般较少转化成脂肪。它被双歧杆菌分解产生的丙酸又能抑制肝脏胆固醇的生成，分解产生的乙酸盐能抑制肝脏中葡萄糖转化成脂肪。摄入功能性低聚糖后可以降低血清胆固醇的水平，双歧杆菌产生的胆酸水解酶将结合胆酸游离出来，胆汁酸可以同胆固醇结合沉淀随大便排出体外，从而有效地降低血脂。

6.增强机体免疫能力，抵抗肿瘤

功能性低聚糖增殖的双歧杆菌细胞壁和分泌物可产生大量的免疫物，促使肠道免疫蛋白A(IgA)浆细胞的产生，从而杀灭侵入体内的细菌和病毒，消除体内“病变”细胞，防止疾病的发生及恶化。

制备方法

淀粉制备功能性低聚糖

低聚异麦芽糖制备大致有以下两种途径：一是利用糖化酶逆合作用，在高浓度葡萄糖溶液中将之逆合生成异麦芽糖、麦芽糖等低聚糖；但由于产率低，产物复杂，生产周期长等缺点而难以工业化大量推广。二是以淀粉制得高浓度葡萄糖浆为底物，通过α-葡萄糖转苷酶催化发生α-葡萄糖基转移反应而得。工业化生产低聚异麦芽糖一般以淀粉为原料采用全酶法工艺。

蔗糖制备功能性低聚糖

工业生产低聚果糖方法主要有两种：一是以菊芋为原料提取菊粉，再经酶水解而得。第二种方法是以蔗糖为原料，采用固定化酶法进行连续反应，将高浓度蔗糖溶液在50℃~60℃下以一定速率流过固定化酶柱，利用β-果糖转移酶进行一系列转移反应而获得低聚果糖。该法连续性好、自动化程度高，操作稳定性好，酶能反复使用，利用率高。

乳糖制备功能性低聚糖

乳酮糖制备方法：一般采用碱液处理乳糖异构化。乳糖在碱性溶液中，加热处理使乳糖分子葡萄糖部分异构化，生成异构化乳糖，然后将溶液用离子交换树脂去离子、脱色、浓缩，并使未反应乳糖析出沉淀，其上清液即为异构化乳糖糖浆。此外，也可用β-半乳糖苷酶进行酶法异构化制取乳酮糖；或以1：1蔗糖与乳糖为原料，经酶转化而成乳果糖。

其它原料制备功能性低聚糖

以木聚糖为底物通过内切木聚糖酶水解木聚糖β–1， 4糖苷键而得到以木二糖、木三糖为主要组分低聚木糖混合物；可采用超滤和反渗透除去大分子和小分子糖，制取高纯度低聚木糖。

大豆低聚糖生产一般以大豆乳清液为原料，经分离、提纯，精制而得。另一种工艺路线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。以乳清为原料生产工艺：乳清→加热→过滤→脱盐→脱盐→脱色→浓缩→净化→产品。

应用

在食品中的应用

一些功能性低聚糖的糖浆黏度与葡萄糖浆相似，水活度与蔗糖相似，还原力中等，用于食品可降低冰点，提高沸点，改善保湿性，在许多食品生产和家庭烹调中可用来代替蔗糖。

在饲料中的应用

功能性低聚糖因其低残留、无抗药性、纯天然以及具有良好的降低腹泻的特性，成为某些抗生素的替代品，通常用于用于饲料添加剂以提高畜禽生产性能，提高畜禽免疫性能，改善畜禽肠道微生态环境，除粪臭等作用。

在其它领域的用途

功能性低聚糖还被用作农药应用于水果、蔬菜防治中，具有安全、无毒的特点。低聚糖生物农药作为一类新型的植物激素及物抗性激活因子在农作物生长发育和病虫害防治中具有阔的开发前景。低聚糖生化肥料对土壤微生物也有菌群节作用，能提高化肥的利用率。

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