低聚糖在婴幼儿食品中的应用

《广州食品工业科技> Guangzhou Food Science and Technology Vo1．19 No．2(总 75) 低聚糖在婴幼儿食品中的应用 吴军林 林炜铁 彭运平 杨继国 (华南理工大学食品与生物工程学院 广州 510641) 摘 要 介绍了母乳 中的低聚糖生理特征 ，对低聚果糖及低聚半乳糖分子结构 、来源、生理功能及其 目前在婴幼儿食品工业 中 的应 用状 况 进行 了综述 。 关键词 低聚糖 ；低 聚果糖 ；低聚半乳糖 Oligosaccharides applied in infant food W u Junlin，Lin W eitie，Peng Yunping，Yang Jiguo (College of food and bioengineering，south china university of technology ，guangzhou 510641) Abstract This article introduces characteristics of oligosaccharides in human血 1l(．The molecular stnlcture，origin．physiological functions and the states of application in infant food industry of b0tll fructooligosaccharides and galactooligosaccharides are reviewed． Key words oligosaccharides；fructooligosaccharides；galactooligosaccharides 低聚 糖又称 寡糖 ，是指 由 2～10个 单糖单 位通 过 糖 苷键链接 起来 ，形成直 链或 分 支 的一 类糖 。母 乳 中 含有一些 简单功能性 低 聚糖 ，能促 进婴 幼儿 肠道 中双 歧杆菌大 量生长繁 殖 ，所 以母 乳 喂养婴 幼 儿生长 发育 快 ，免疫力强 。 1 母乳 中的低聚 糖 每 lOOm／母乳 中含有 7克 左 右 的碳 水化 合物 ，这 些碳水 化合物 90％为乳 糖 ，余 下 部 分 为其 他 低 聚糖 。 在母乳 中低 聚糖 的五种 基本组成单 糖是 ：D一葡 萄糖 、 D一半乳糖 、N一乙酰 葡 萄糖 胺 、L一岩 藻糖 和 N一乙 酰神经 氨 酸。这 些 结 构 以不 同的方 式 结 合 形成 多 达 130种低聚糖 。⋯ 2 低聚糖 的特点 母乳 中的低聚糖 ，具 有如下 的优 良生理特征 ： (1)长期以来 ，母乳低聚糖在促进人体肠道内双歧杆 菌增殖 ，改善肠道 内细菌群结构方面占有重要地位。 (2)由于人 体肠道 内没有 水解 母乳 中低 聚糖 的酶 系统 ，故低 聚糖 不会被正 常 分解 吸 收。而是 在大 肠 内 作为有益 菌 双歧 杆 菌分 解 的底 物 ，是 母 乳 中的 “膳 食 纤维 ”。[2] (3)低 聚糖能保 持婴 幼儿肠道 内低 pH值 ，有利 于 收稿日期：2003—3—1 作者简介：吴军林 ．男．1977生，华 南理 工大学食 品与 生物工程 学院 2001级硕士，研究方向为生袖反应与分离工程。 66 双歧 杆 菌 和 乳 酸 杆 菌 生 长 ，抑 制 肠道 致 病 菌过 度 繁 殖 ，维持 肠道 的正 常 微 生态 ，有 效 阻止 病 原 体 和 肠粘 膜 的 接 触 ，从 而 保 护 婴 幼 儿 免 受 肠 道 致 病 菌 的 危 害 。[3] (4)低聚糖在婴 幼儿大 脑发 育 过程 中发 挥重 要作 用 。低聚糖 水解 后所 得 的单 糖 中 N一乙酰 神 经 氨 酸 是大脑神 经及糖 蛋白的基本组 成单元 。l4 J (5)研究指 出母 乳 中低 聚 糖是 细 菌黏 附在皮 膜 面 (感染过程 的开始 阶段 )的抑制 因子 。 在食品工业 中 ，不 能通过 生产 的 方式 得到 母乳 中 的低聚糖 ，而是 将 动植 物 来 源 的低 聚 糖 (低 聚果 糖 和 低 聚半 乳糖 )应 用于 婴 幼 儿食 品中 ，以获 得母 乳 中低 聚糖部分 的生 理效用 。 2．I 低聚果糖 (FoS)的制备 自然界 中 ，洋葱 、芦笋 、菊苣 、韭菜 、小麦 以及 西红 柿等 天然植 物 中含 有 少量 的 FOS。其 化 学 结构 是 在 蔗糖分 子的果糖 基上 以 p(1～2)糖 苷 键结 合 l～3个 果糖分子而成 的 蔗果 三糖 (GF—F，l—Kestose)、蔗果 四糖 (GF—F2，nystose)、果 糖基 蔗果 四糖 (GF—F3，p— fructofuranosy—nystose)等 的混合 物 ，其结 构式 为 GF— Fn(n=1～3)，低聚果 糖 的组 成 因所用 原 料 、酶及 工艺 不 同而 不 同 j。 El本 明治 制 业 公 司 的产 品 Neosugar (用 黑曲霉 转化 )中 ，以蔗 果 三 糖 至 五糖 为 主 ，又 功 能 因子 的主要也是这些 糖 ，比利时 oliiti公 司 由菊苣生产 的低聚果糖 中 ，以蔗果三 糖至蔗果 七糖为主 。 维普资讯 http://www.cqvip.com <广州食品工业科技) G~ zhou Food Sdence and Techn0Io Vo1．19 No．2(总 75) 工业上 FOS的制法有二种 ，一是从 菊苣等 植物 中 提取的 菊 粉 为 原 料 ，经 菊 粉 酶 部 分 水 解 而 成 。 比利 时 、荷 兰用此 法 生产 ：二是 用 蔗糖 原 料 经酶 法 转化 而 成 ，日本 、我 国台湾地 区及大陆都 用此法生产 。 2．2 低聚半 乳糖(GOS)的制备 低 聚半 乳糖 的分 子结构 为 ：(Ga1)n—Ga1一Glu，低 聚半乳 糖是 由 p一半乳糖 苷 酶 作 用于 乳糖 而 制得 ，是 在乳糖 分子的半 乳 糖 一 侧链 接 上 1 4个 半 乳糖 ，属 于葡 萄 糖 和 半 乳 糖 组 成 的 杂 低 聚 糖 。该 酶 决 定 着 GoS的特质 ，加工 时间和产 出量 。 2．3 低 聚糖的消化性 由于人体缺 乏水解 p糖苷 键 的酶 系 ，因此不能 水 解低 聚糖 。按 照公 认 的膳 食纤 维 定义 ，包 括生物 化学 和生理学 的标准原则 ，FOS和 GoS可看成是可溶解 的 膳食纤 维 6。在 口腔 中 FOS不能 被变 异 链 球菌 等 细 菌分解成 粘着 性 的单 糖 ，如 葡 萄糖 、果糖 、半 乳糖 等 ， 因而不会 生成水不 溶性的高 分子 葡 聚糖 (牙垢 )，适合 作为婴幼 儿食品 的添加剂【7 J。 FOS可 以抵抗 小肠 与胰 腺 中的糖苷 酶的作 用 ，不 被消化 的 FOS由厌 氧性 细菌(双歧杆菌 )来降 解 ，分 为 两个 过程 ：先 由 p厌 氧 菌将 FOS水 解 为单 体 ，然后 在 厌 氧条件下发酵 为不稳定 的脂 肪 酸 (醋酸 、丙 酸 、丁酸 和少 量的乳 酸 )和一 些气 体 (m 、Ca 、CH4)。GoS与 FOS在结构上相似 ，消化 原理基本 上是一样 的L8 J。 3 FOS和 GOS生 理功能 研究 指 出 FOS和 GOS不 能被 人 体 消化 ，食 用 后 可直入大 肠 ，被 大 肠 中人体 有 益 菌 双歧 杆 菌 所利 用 ， 却不能被 大多 数 的 如 大肠 杆 菌产 荚 膜杆 菌 突 变链 球 菌等 腐败菌所利 用 ，从 而使 大肠 中双歧 杆菌 处于 优势 而 产生有益健康 的各种 功能 ，低 聚糖 的保健 作 用是通 过活化双歧杆菌 来达到 的 ，同 时也 由于它 本身是 一种 膳食纤 维 9。就 人体试验 结果 来看 ，食用 低聚糖 后有 害菌 由原 来 的 72％ 降 到 16％，粪 便 中 双 歧 杆 菌 由 17％增加 到 82％ ，而 腐败 产物 明显 减 少 ，大便 含 水量 增加 ，肠道 pH下 降 。临床研究表 明 ，这两种 难 以消化 的低聚糖 有着 同样调 整 的功能 ，通 过促进 双歧 杆菌 的 生长 ，对人体 产 生 良好 的影 响 ，从 而有 利 于健 康 和 延 缓衰 老 ，其 主要 功能表 现在 ： (1)通过增 加粪便 中果糖 苷 酶 的酶 催化 活力 来改 善肠 道 内有益 菌的适应性 。 (2)减少 有毒发酵 产物 及有 害 细菌酶 的产 生 。每 天摄 入 3 6g低 聚糖 ，或往 体外 粪便 培养 基 中添加 相 应数 量的低 聚糖 ，3周 之 内即可 减少 44．6％有毒 发 酵 产物和 4o．9％有害细菌 酶的产生 。 (3)抑制 病原菌和 腹 泻。其 作 用机理 是 抑制 病原 菌 ，众所 周知 ，母 乳 喂养 儿 绝 对 比代 乳 品 的 喂 养 儿健 康 ，前 者的抗 病能 力 强 ，这 归 于 肠道 内双 歧 杆 菌处 于 绝对优势地 位。 (4)增 加肠道 对 矿物 质 的吸 收 。肠道 内 PH的下 降促进 肠道对铁 、钙等矿物 质 的吸收【10 J。 (5)防止便秘 。双歧杆 菌 发酵 低 聚糖 产生 大量 的 脂肪 酸 ，能 刺激 肠道 蠕 动 ，增 加 粪 便 湿 度 并保 持 一 定 的渗 透压从而 防止 便秘 的发生 u ．1 。 (6)降低血 清胆固醇 。血 清胆 固醇 水 平 的降低 被 认为是 由于 肠 道 内微 生物 菌 群 平衡 改变 的结 果 。嗜 酸乳杆菌可 以吸收胆 固醇 ，也 可 以抑 制小 肠 壁对胆 固 醇的吸收【I3 J。 (7)降低血压 。人体 的心脏 舒 张高 低 与其粪 便 中 双歧杆菌 数 占总菌数 的 比率呈 明显 的负相关 系。¨ J (8)保护肝脏 功能 。摄 入 低 聚糖 可减 少有 毒代谢 产物 的形 成 ，大大减轻 了肝 脏分解 毒素 的负担 。 (9)增 强 机体 的免 疫 力 ，抵抗 肿瘤 。双 歧 杆 菌 的 细胞 、细胞壁 成 分 和脑 外 分 泌物 使 机 体 的 免疫 力 ，提 高其抗 癌作用 。【 J (10)生 产营养 物 质 。双 歧 杆 菌 在 肠 道 内能 自然 合成 维生素 B1、维 生素 B2、生 素 B6、维生 素 B12、烟 酸 和叶酸 。 4 食品工业中的应用 低聚糖 已经 成 为功 能 食 品 中 一种 不 可 或 缺 的 成 分 。功 能性低聚糖需 满足两 个基 本 条件 ：① 不 能被 消 化 吸收 ；②要 为寄居 在大 肠 内的有 益菌 利用 。功能 性 低 聚糖包括低 聚果糖 、乳酮 糖 (半乳 糖 与果糖 以 p(1— 4)糖 苷键 结合 而 成 的双 糖 ，化 学 名为 4一O—p—D一 吡喃型半乳糖 一D一果糖 )、异 麦 芽酮 糖 (6一O—a—D 一 吡 喃葡糖基 一D一果糖 )、大 豆低 聚 糖 、低 聚半 乳糖 引 。 1991年 ，日本 政 府 将 FOS和 GoS归 为 “保 健 食 品”。鉴于低 聚糖 对 于初 生婴 儿 的多 种 促 进 作 用 ，一 些婴幼儿食 品公司 已将 其投 入 商品 化生 产 ，作 为有 益 健康 的多 用途 配 料 ，低 聚 糖 可 以广 泛地 加 于食 品 ，包 括乳制品 、糖 果 、焙 烤制 品 、方 便 餐 、谷物 及 饮 料 。据 报道 ，日本 已有 6—10家 食品 公司 生产 含低 聚糖 的营 养保健 食品 ，美英法德 和澳大 利 亚 以及我 国 台湾也 都 大量生产低 聚糖食 品和 饮 料 。西方 消 费 者越 来 越 要 求高营养值 、有益 健 康 、无 毒 安 全 的 食 品 。在食 品工 业方面逐渐认识 到提供健 康 声 明对产 品 的重要 性 ，即 所谓的功 能食 品。低 聚糖 被 越来 越 多 地 应 用 于食 品 工业中。上世纪 90年代以来我国对功能性低聚糖的 (下转第 8l页) 67 维普资讯 http://www.cqvip.com <广州食品工业科技> Guangzhou Food Science and Technology Vo1．19 No．2(总 75) 2．5 改变 “火锅 汤有营养 ”观念 “火锅汤 有 营养 ”是 多 少年 来 人 们 颠 扑不 破 的观 念 ，而实 际情况恰恰 相反 。 北京 中医医 院 主任 医师程 海 英 说 ，“反复 沸 腾 过 的火锅汤不仅 没有 营养 ，而 且 汤里含 有一 些 对身体 有 害的物质 。”因为吃一顿 火锅 的过 程 中 ，同一锅 汤要 反 复沸腾 ，其 中 已有 的 营养物质 经过 这样 几 十甚至 上百 次 的沸 腾 ，都 已破 坏 。火 锅 里 会 有 很 多 食 品在 反 复 煮 ．这些食品反应后产生的物质对人的身体不仅没有 益处 ．甚至 还 会 导致 一 些疾 病 的发 生 。另 外 ，火锅 中 的嘌呤会加重痛 风病 人的病情 ；火锅 汤 由=f加 热时 间 较长 ．硝酸盐 、亚硝酸 盐 的含 量猛 增 ，增 加 了致 癌 的几 率 ，更是不宜 喝其汤 。 2．6 关 注特殊人群 火锅 料 如 鱼 饺 、虾 饺 、各 种 丸 子 ，含 有 较 高 的油 脂 ．糖尿病 、高 血 压 、高 血 脂 的病 人 要 注意 ；火 锅汤 含 有 大量的 嘌呤 ，痛 风 的 病 人不 要 喝 ；火 锅 汤 中含 有 较 多的 Na 、K ．有 肾脏 病 、高血 压 的人要小 心 ；调味 料 如茶酱 、辣椒酱 ，对肠 胃刺激 大 ，有肠 胃疾 病 的人尽 可 能使用酱油、麻油等较清淡的佐料。 2．7 火锅 使用安全 一 方面 ．吃火锅 时 ，蒸 汽及 二 氧化碳 、一氧化 碳等 废气体 在室 内积 累 过 多 ，若 通 风条 件 不好 ，就 会 出现 头 昏、耳鸣 、眼花 、四肢无 力 ，甚 至恶 心 、呕 吐等 症 状 ； 另一方面 ，小心火锅的倾覆 ，火锅温度很高，一旦直接 触及 人体 容易烫伤 。 3 总结 俗话说“病 从 口入 ”，火 锅 虽 好 吃 ，但 由于 “贪 ”吃 火锅而 引起 的痛风 、寄生 虫 病 、口腔粘 膜损 害等 疾病 ， 让人 防不胜 防。所 以 吃火 锅 时 ，要 做 到 器 具 清 洁 ，不 一 锅同涮 ，涮 片不 要 过厚 ，涮 料 清 洁 卫 生 ，水 温要 足 ， 营养搭配均衡 ，味道不要过 麻 、辣 ，同时 要注 意通 风和 火锅使 用安全 。 参 考 文 献 l 白石 ，肖祝和，余琴等 ．火锅食 用安全性和餐厅卫生状况分 析 ．江 苏预 防 医学 ．1999．(1o)3：25—26 2 郝建国 ，吴明杰 ，樊庆法 ．火锅餐食 的安全性分析 ．中国卫生 监督 杂 志 ．1995，(2)l：l4一l6 3 郝建 国，吴 明杰 ，刘凤芝等 ．涮火锅餐食的安全性分析 ．食品 科学 ．1995，(16)l：55—56 4 王伯初 ，肖俊 ，刘新等 ．重庆火锅食品保鲜的实验研究 ．食 品 科 学 ．1994，5：69—70 5 周黎 ．江南火锅调料的研究报告 ．中国调 味品 ．2000，4：27—29 6 朱 山寅 ．王 通州 ．火锅 调 味 品罂 粟 壳的 检 出方 法 ．中 国药 事 ． 1998，(12)6：361—362 7 饶德荣，单厚安 ，林 昌祥等 ．火锅中多种香料共存时罂粟壳 的 检验 ．食 品科学 ．1993，l：58—60 啤 啤 啤 啤 卑 辛 f上 接 67页 ) 研制和应用开发方兴未艾 ，低聚果糖等多种功能性低聚糖 已相继宣告研制成功 ，正进入产业化过程 中，我国以低 聚 糖为主的婴幼儿产品还刚刚起步，具有广阔的应用前景。 参 考 文 献 1 Sabharwal H et a1．J Pediatr Gastroenterol Nutr 1991，12：474—479 2 Brand J et a1．J Pedlar-Gastroenterol Nutr 1994。19(4)：371—376． 3 Ktmz C et a1 ．Acta Pacdiatr 1993，82：903—912． 4 Engfer MB et a1．Am J Clin Nutr2000．71(6)：1589—1596 5 CfiRenden RG et a1．Trends Food Sci T~hnol 1996，7：353—361 6 Hosoya N et a1．J ClirI Bioehem Nu缸 1988，5：67—74． 7 Andersson HB et aI．J NuⅡ l99l9．129：l428— 1430． 8 Roberfroid m et a1 ．Am J Clin Nu缸 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