[科普中國]-低聚糖

低聚糖又名寡糖( oligosaccharide)或少糖類，是一種新型功能性糖源，低聚糖集營養(yǎng)、保健、食療于一體，廣泛應(yīng)用于食品、保健品、飲料、醫(yī)藥、飼料添加劑等領(lǐng)域。1

簡介它是替代蔗糖的新型功能性糖源，是面向二十一世紀(jì)“未來型”新一代功效食品。是一種具有廣泛適用范圍和應(yīng)用前景的新產(chǎn)品，近年來國際上頗為流行。美國、日本、歐洲等地均有規(guī)?；a(chǎn)，我國低聚糖的開發(fā)和應(yīng)用起于90年代中期，發(fā)展迅猛。1

基本組成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脫水縮合形成的。它們常常與蛋白質(zhì)或脂類共價結(jié)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(diǎn)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(jié)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、雜合型和復(fù)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、洋蔥、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(yīng)，利用淀粉及雙糖（如蔗糖等）合成。2

低聚糖并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(xì)菌發(fā)酵利用，轉(zhuǎn)換成短鏈脂肪酸以及乳酸。隨著結(jié)腸內(nèi)發(fā)酵方式與吸收狀態(tài)的不同，這些無法直接吸收，卻能發(fā)酵的碳水化合物，每克約可產(chǎn)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

命名低聚糖的系統(tǒng)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，如下圖所示，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(shù)字標(biāo)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(jìn)行。用兩個數(shù)字標(biāo)明糖苷鍵連接的有關(guān)碳原子，置于糖基名之間，在一個括號內(nèi)，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。圖為棉子糖的系統(tǒng)命名。3

還原性二糖的系統(tǒng)命名，按照一個糖基取代另一個單糖的醇羥基的方式進(jìn)行，由非還原糖基開始，用數(shù)字標(biāo)明被取代醇羥基的位置，加上被取代的糖名。也可用兩個數(shù)字標(biāo)明糖苷鍵連接的有關(guān)碳原子，置于括號內(nèi)，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。圖為α-乳糖的系統(tǒng)命名。3

二糖以上的還原性低聚糖，系統(tǒng)命名法與二糖相似。按照糖基-糖基-糖方式進(jìn)行。從非還原糖基名開始，按順序列另一糖基名，最后為還原糖名，糖基名和糖名之間用括號和數(shù)字標(biāo)明連接碳原子的位置。圖為α-麥牙三糖的系統(tǒng)命名。3

分類低聚糖主要有兩類，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(qiáng)肌體耐力，抗疲勞等功能，人體經(jīng)過重（或大）體力消耗和長時間的劇烈運(yùn)動后易出現(xiàn)脫水，能源儲備，消耗血糖降低，體溫高，肌肉神經(jīng)傳導(dǎo)受影響，腦功能紊亂等一系列生理變化和癥狀，而食用低聚麥芽糖后，不僅能保持血糖水平，減少血乳酸的產(chǎn)生，而且使胰島素平衡，人體試驗(yàn)證明，使用低聚糖后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(jìn)入大腸作為雙歧桿菌的增殖因子，能有效地促進(jìn)人體內(nèi)有益細(xì)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(fù)擔(dān)、提高營養(yǎng)吸收率，特別是對鈣、鐵、鋅離子的吸收，改善乳制品中乳糖消化性和脂質(zhì)代謝，低聚糖的含量越高，對人體的營養(yǎng)保健作用越大。1

主要性質(zhì)低聚糖由單糖組成，因此具有與單糖相似的物理和化學(xué)性質(zhì)，但也具其個性。4

1. 低聚糖都可以形成晶體，可溶于水，有甜味。4

2. 都具有旋光性。4

3. 低聚糖根據(jù)其分子結(jié)構(gòu)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(zhì)，如在水溶液中有變旋現(xiàn)象，可形成糖苷，可形成糖脎，可還原費(fèi)林試劑等。非還原糖不具有這些性質(zhì)。4

4. 可被酸或酶水解，水解產(chǎn)物是組成該低聚糖的單糖。一般來說，由兩個半縮醛羥基結(jié)合的糖苷鍵最易水解。例如用弱酸水解棉子糖時，產(chǎn)生果糖和密二糖，用強(qiáng)酸水解則產(chǎn)生果糖、葡萄糖及半乳糖，這就說明了蔗糖的糖苷鍵更易于水解。4

分布與攝入自然界中僅有少數(shù)幾種植物含有天然的功能性低聚糖。例如：洋蔥、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(xí)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(dá)到日常推薦量標(biāo)準(zhǔn)。額外補(bǔ)充些低聚糖，對于嬰幼兒、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(tǒng)的人是非常有益的。1

功能低聚糖的保健作用1. 改善人體內(nèi)微生態(tài)環(huán)境，有利于雙歧桿菌和其它有益菌的增殖，經(jīng)代謝產(chǎn)生有機(jī)酸使腸內(nèi) pH值降低，抑制腸內(nèi)沙門氏菌和腐敗菌的生長，調(diào)節(jié)胃腸功能，抑制腸內(nèi)腐敗物質(zhì)，改變大便性狀，防治便秘，并增加維生素合成，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，適合于高血糖人群和糖尿病人食用。1

4. 由于難被唾液酶和小腸消化酶水解，發(fā)熱量很低，很少轉(zhuǎn)化為脂肪。1

5. 不被齲齒菌形成基質(zhì)，也沒有凝結(jié)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(yīng)用于乳制品、乳酸菌飲料、雙歧桿菌酸奶、谷物食品和保健食品中，尤其是應(yīng)用于嬰幼兒和老年人的食品中。在保健食品系列中，也有單獨(dú)以低聚糖為原料而制成的口服液，直接用來調(diào)節(jié)腸道菌群、潤腸通便、調(diào)節(jié)血脂、調(diào)節(jié)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，這是由于人體不具備分解消化低聚糖的酶系統(tǒng)。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(fā)揮作用，如減肥食品、糖尿病患者食品、高血壓病人食品。67

常見的低聚糖名稱 主要成份與結(jié)合類型 主要用途

麥芽低聚糖 葡萄糖(α—1，4糖苷鍵結(jié)合) 滋補(bǔ)營養(yǎng)性，抗菌性8

異麥芽低聚糖 葡萄糖（α—1，6糖苷鍵結(jié)合） 防齲齒，促進(jìn)雙歧桿菌增殖8

環(huán)狀糊精 葡萄糖（環(huán)狀α—1，4糖苷鍵結(jié)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(jié)合） 苦味 能形成包裝接體8

偶聯(lián)糖 葡萄糖(α—1，4糖苷鍵結(jié)合) 蔗糖 防齲齒8

果糖低聚糖 果糖（β—1，2糖苷鍵結(jié)合） 蔗糖 促進(jìn)雙歧桿菌增殖8

潘糖 葡萄糖（α—1，6糖苷鍵結(jié)合） 果糖 防齲齒8

海藻糖 葡萄糖（α—1，1糖苷鍵結(jié)合） 果糖 防齲齒，優(yōu)質(zhì)甜味8

蔗糖低聚糖 葡萄糖（α—1，6糖苷鍵結(jié)合） 蔗糖等 防齲齒，促進(jìn)雙歧桿菌增殖8

牛乳低聚糖 半乳糖（β—1，4苷鍵結(jié)合） 葡萄糖骨架 防齲齒，促進(jìn)雙歧桿菌增殖8

殼質(zhì)低聚糖 乙酰氨基葡萄糖（β—1，4苷鍵結(jié)合） 蔗糖 抗腫瘤性8

大豆低聚糖 半乳糖（α—1，6糖苷鍵結(jié)合） 蔗糖 促進(jìn)雙歧桿菌增殖

半乳糖低聚糖 半乳糖（β—1，6糖苷鍵結(jié)合） 蔗糖 促進(jìn)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(jié)合） 優(yōu)質(zhì)甜味8

木低聚糖 木糖（β—1，4糖苷鍵結(jié)合） 水分活性調(diào)節(jié)8

生理功能活化腸道內(nèi)雙歧桿菌并促進(jìn)其生長繁殖雙歧桿菌是人體腸道內(nèi)的有益菌，其菌數(shù)會隨年齡的增大而逐漸減少。腸道內(nèi)雙歧桿菌的多少成了衡量人體健康與否的指標(biāo)之一。隨著醫(yī)學(xué)科學(xué)的迅猛發(fā)展，廣譜和強(qiáng)力的抗生素廣泛應(yīng)用于治療各種疾病，使人體腸道內(nèi)正常的菌群平衡受到不同程度的破壞。因而，有目的地增加腸道內(nèi)的有益菌數(shù)量就顯得十分必要。攝取雙歧桿菌制品固然簡便可靠，但這類產(chǎn)品從生產(chǎn)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(jìn)腸道內(nèi)雙歧桿菌自然增殖則更切實(shí)可行。

抑制腸內(nèi)腐敗產(chǎn)物生成人體腸道內(nèi)腐敗細(xì)菌（如產(chǎn)氣莢膜梭菌和大腸桿菌等）將氨基酸轉(zhuǎn)化生成氨、吲哚等腐敗產(chǎn)物。每日食用10克大豆低聚糖粉可明顯減少腐敗產(chǎn)物，同時還可抑制那些與腸內(nèi)生成致癌物質(zhì)有關(guān)的β-葡萄甙酸酶和偶氮還原酶。

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，人體攝入后基本上不增加血糖、血脂。進(jìn)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，可廣泛使用于各類食品作為功能性食品配料9。

獲得途徑獲得低聚糖的途徑主要有五個：6

1. 從天然原料提?。?

2. 利用轉(zhuǎn)移酶、水解酶催化的糖基轉(zhuǎn)移反應(yīng)合成；6

3. 天然多糖的酶水解反應(yīng)；6

4. 天然多糖的酸水解；6

5. 化學(xué)合成；6

從食品工業(yè)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(chǎn)成本，因此，較好的方法是利用生物技術(shù)，即酶法水解或酶法轉(zhuǎn)移來生產(chǎn)各種低聚糖。科學(xué)家已基本達(dá)成共識，使用酶可能是大量合成低聚糖的唯一有效途徑。6

開發(fā)應(yīng)用前景功能性食品將是21世紀(jì)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群需要的特殊營養(yǎng)品作為21世紀(jì)食品工業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)，新型低聚糖將是這些特殊營養(yǎng)食品的一類重要的功能強(qiáng)化劑。在日本和歐美已有十多種新型低聚糖的商業(yè)化生產(chǎn)，廣泛用于各種功能保健品、嬰幼兒食品中，而且產(chǎn)量、生產(chǎn)品種和應(yīng)用范圍都迅速增加。6

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

包申旭 - 教授 - 武漢理工大學(xué)