燕麦_葡聚糖对肠道的保健作用研究进展_吴绍函

388 燕麦 β－葡聚糖 对肠道的保健作用研究进展 吴绍函1，沈 群2，* ，谭 斌3，刘 宏4 (1.中国农业大学生物学院，北京 100193; 2.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083; 3.国家粮食局科学研究院，北京 100037; 4.中国农业科学院农业信息研究所，北京 100081) 摘 要:燕麦被认为是 21 世纪适合现代人经常食用的高营养价值的谷物之一。它除了具有食用起来可口的特性，它 的一些功能成分在保健方面的贡献不断被人们发现，其中尤其以燕麦 β－葡聚糖为多。本文对近 10 年来国内外在燕 麦 β－葡聚糖对肠道保健方面的研究文献进行了整理综述。 关键词:燕麦，β－葡聚糖，保健 Research progress in oat β－Glucan on the health effects of intestinal WU Shao－han1，SHEN Qun2，* ，TAN Bin3，LIU Hong4 (1.College of Biological Science，China Agricultural University，Beijing 100193，China; 2.College of Food Science and Nutritional Engineering，China Agricultural University，Beijing 100083，China; 3.Academy of State Administration of Grain，Beijing 100037，China; 4.Agricultural Information Institute of CARS，Beijing 100081，China) Abstract:Oats are considered suitable for modern 21st century of high nutritional value of regular consumption of cereals.It has been eaten up a tasty addition to features;some of its functional components in the contribution of health care were discovered consistently，especially for multi－oat β－Glucan.The researches within 10 years of the oat β－Glucan on the role of health in the intestine were reviewed in this paper. Key words:oats;β－Glucan;health 中图分类号:TS201.4 文献标识码:A 文 章 编 号:1002－0306(2012)17－0388－04 收稿日期:2012－03－15 * 通讯联系人 作者简介:吴绍函(1991－) ，男，本科，研究方向:生物大分子。 基金项目:粗粮及杂豆食品深度加工关键技术研究与示范 (2012BAD34B05) ;自然科学基金项目“中国农业大学生 物学基地”(J1103520) ;中国农业大学“挑战杯”创新基金 (2012TW002)。 燕麦又称玉麦、雀麦，属禾本科燕麦属一年生草 本植物，一般分为带稃型(皮燕麦)和裸粒型(裸燕 麦)两种。与小麦一样，它被认为最早起源于亚 洲［1］。燕麦广泛分布于全世界，集中种植在北纬 40 度以北的亚、欧、北美洲地区。全世界燕麦最大的生 产国是俄罗斯。而中国是裸燕麦的发源地，我国大 部分地区种植的为裸燕麦，而其它国家种植的燕麦 95%是皮燕麦［2］。燕麦是一种全价营养谷物，它在蛋 白质、脂肪、维生素、矿物元素、纤维素等五大营养物 质的指标中居我国食用的九种粮食作物(小麦，水 稻，谷子、玉米、大麦、荞麦、高粱、黄米、燕麦)之 首［3］。目前的燕麦食品主要有燕麦片、燕麦面包、含 燕麦成分的饮料等，除了作为人们日常生活膳食的 一部分，燕麦还具有一定的药用价值，正逐渐成为医 学界和营养学界关注的热点。其中，燕麦 β－葡聚糖 作为燕麦中主要功能成分，在降血脂、降血糖等方面 的贡献已经被比较广泛和深入的研究。但是，对于 燕麦 β－葡聚糖在消化过程中对于消化系统的保健 作用研究相对较少。本文对近 10 年来国内外在燕 麦 β－葡聚糖对肠道保健方面的研究文献进行了整 理综述。 1 β－葡聚糖简介 葡聚糖是自然界中最常见的多糖链，由葡萄糖 单体聚合而成，有 α和 β两种类型，α 型主要包括淀 粉等，不具有生物学活性，而 β 型则已经证实具有免 疫调节、抗辐射、抗氧化等生物学活性［4］。β－葡聚糖 是一种可溶性或不可溶性的多糖，其性质与 β－(1－3)糖苷键的含量和聚合度有关［5］。β－葡聚糖 存在广泛，糖苷键的形式也是各异的。谷物中的 β－葡聚糖是由均一的 D －吡喃葡萄糖单位通过 β－(1，3)和 β－(1，4)键连接成的线性同聚多糖［6］。 β－葡聚糖主要存在于禾谷类植物籽粒胚乳和糊粉层 细胞壁中，在燕麦中大量存在，通常来说，裸燕麦的 389 β－葡聚糖含量要高于皮燕麦［7］。燕麦麸主要由去壳 燕麦的最外层和部分胚乳组成，其中大约含有 6% ～ 9%的燕麦 β－葡聚糖，燕麦麸中 β－葡聚糖可能存在 聚集，浓度为 200 × 106g /mol［8］。在通过胃和小肠时， 不可溶的 β－葡聚糖可以部分转化成可溶的 β－葡聚 糖［1］。由于人体内缺少水解 β－葡聚糖的相关酶类， 所以它对于人体来说是难以被消化的。 2 燕麦 β－葡聚糖对肠道的保健作用研究 进展 2.1 促进免疫因子形成 燕麦 β－葡聚糖由于具有 β－(1，3)糖苷键，因此 能影响免疫功能。β－葡聚糖被认为是巨噬细胞，T， B 淋巴细胞和 NK 细胞的免疫刺激物，口服燕麦 β－葡聚糖可以增加系统免疫和肠道免疫的能力。对 于燕麦 β－葡聚糖的摄入可以提高淋巴细胞的转化 能力和 NK细胞活性。它可以非特异性地增加机体 对肿瘤、真菌、细菌、病毒和原生生物等所致疾病的 抵抗能力。Czop 和 Austen 已经证实大麦 β－葡聚糖 可以被人类巨噬细胞特异性受体所识别，而燕麦 β－葡聚糖同样可能识别相同受体［9－10］。通过对小鼠 的实验表明，燕麦 β－葡聚糖在小鼠体外可以使淋巴 细胞增殖，增强小鼠抵抗细菌侵袭的能力，刺激鼠腹 腔的巨噬细胞释放 IL－1 和 TNE－ alpha 以及鼠巨噬 细胞 p338DI 的释放［11］。Cheol－Heui Yun 等通过小 鼠的实验表明燕麦 β－葡聚糖可以促进 IL－1 产生， 并且发现无论食用或皮下注射，燕麦 β－葡聚糖都可 以增加机体对艾美球虫的抵抗。有些学者提出食用 燕麦(1→3) ，(1→4)－β－D－葡聚糖可以促进肠道 NF－кB在白细胞和肠上皮细胞易位。而 NF－κB 的 激活可以刺激免疫系统对病原体进行对抗［10］。燕麦 β－葡聚糖除了对于免疫系统相关细胞的刺激和促进 作用之外，它还可以促进抗体的产生。李慧等的实 验结果证实，高剂量(远超过正常推荐摄入量)的燕 麦 β－葡聚糖摄入能提高小鼠的抗体生成［12］;曾钧发 等通过给 42 例早期严重烧伤休克期的患者鼻饲燕 麦米汤的实验中发现燕麦米汤(燕麦米汤的配制方 法:取裸燕麦、大米各 50g，加清水 500mL熬制成含燕 麦 0.1g /mL的米汤，过滤后紫外线消毒备用)能较好 地促进肠道复苏［13］，这很有可能是由于 β－燕麦葡聚 糖具有促进肠道细胞再生以及刺激免疫系统减少感 染几率的原因。靳大勇在肠内营养中加用膳食纤维 治疗短肠大鼠，营养状况及结肠代偿明显优于单用 肠内营养组［14］。燕麦 β－葡聚糖可能由肠道上皮的 M细胞摄取，通过它的特异性转运进入淋巴系统［9］。 2.2 对肠道菌群的作用 燕麦 β－葡聚糖是一种可溶性的膳食纤维，占燕 麦膳食纤维总量的约 1 /3［15］。这与不可溶膳食纤维 在肠道内的作用是不同的。作为水溶性膳食纤维的 燕麦 β－葡聚糖进入人体消化道后，由于人类肠道内 缺少 β－葡聚糖酶，燕麦 β－葡聚糖在上段小肠内不 被消化吸收，在大肠内，益生菌通过分泌到胞外的糖 苷酶将其降解，然后再吸收利用，这样燕麦 β－葡聚 糖可以作为益生菌的碳源，选择性地刺激益生菌的 生长和活力，从而促进益生菌繁殖。另一方面，燕麦 β－葡聚糖作为益生菌的发酵底物，在结肠中可被厌 氧菌分解代谢，产生短链脂肪酸(SCFA)和丁酸。结 肠粘膜细胞不能从血液中获得营养，它的营养来源 是内腔中的短链脂肪酸、氨基酸、生长因子、维生素 和益生菌产生的抗氧化物等［16］，SCFA 是结肠粘膜的 重要营养底物，可以增加肠道血流，刺激胃肠激素的 分泌，营养结肠粘膜上皮细胞，促进肠道上皮细胞增 殖，促进蠕动，减少腹胀。小鼠的实验表明 SCFA 还 可以增加肠道 T 细胞数量［17］。同时，又不同于其他 常见的寡糖类可溶性膳食纤维，燕麦 β－葡聚糖具有 大分子性，因此可以大量、缓慢的提供 SCFA 和微生 物碳源，即使在结肠远端［18］。通过 Robert Pieper 的 研究发现，增加 β－葡聚糖饲喂和调整支链淀粉和直 链淀粉比率有利于产丁酸的益生菌繁殖［19］，而丁酸 被证实在体外培养的结肠癌细胞系中具有阻断细胞 分裂，减少癌细胞饱和密度和繁殖效率的作用，丁酸 还可以抑制恶性表型的出现，减轻癌化［20］。除了脂 肪酸和丁酸，一些益生菌在自身代谢中也会产生乳 酸等，这使得肠道的 pH 降低，肠道的酸性环境具有 较强的抑菌和杀菌作用，能够控制病原菌的生长和 繁殖。这对于肠道轻微损伤的复原是有帮助的［21－22］。 更值得一提的是，较低的 pH还可以起到胆酸的 7－α 脱羟基作用，这就减少了第一级胆酸向第二级胆酸 转化的效率，其中一种二级胆酸就是有肿瘤促进作 用的脱氧胆酸［23］。 申瑞玲等用燕麦 β－葡聚糖饲喂小鼠实验中发 现，燕麦 β－葡聚糖可以使肠道中双歧杆菌和乳酸杆 菌增加，而使大肠杆菌降低［18］。Reilly 用包含未提取 β－葡聚糖的膳食和提纯的 β－葡聚糖分别饲喂猪，研 究发现饲喂含未提取 β－葡聚糖的食物对猪肠道双 歧杆菌和乳酸杆菌的促进作用更好［24］，这也许是 β－葡聚糖在食物中可以受到保护从而更完整的进入 肠道中。对于一些由于肠内益生菌过少而导致的一 系列肠道疾病，完全可以尝试使用益生菌配合燕麦 β－葡聚糖进行辅助治疗。 2.3 β－葡聚糖的物理作用 β－葡聚糖在很小的浓度下就可以形成很高的粘 稠度［25］，燕麦 β－葡聚糖对小肠内食物推进的促进作 用是通过增加小肠平滑肌收缩的频率和幅度来实现 的［26］。这是由于 β－葡聚糖的吸水作用和粘滞性。 它可以制造肠道中相对较少水分的状态，从而促进 肠道移动食糜，这样就导致了排便频率相应增加。 1989 年英、美、加拿大糖尿病研究协会报导，人体服 用燕麦稃三周后，粪便排泄量每天增加 56g，其中干 粪量由 27g上升到 42g，效果十分显著［3］。燕麦 β－葡 聚糖除了减少了粪便在肠道的停留时间，也减少了 致癌物质与肠道细胞的接触，从而减少了许多致病 物质对肠道健康产生的不利影响。 3 燕麦 β－葡聚糖的食用量 燕麦 β－葡聚糖虽然对于肠道健康有着极大的 益处，但是与其他营养素一样不可以过度摄入，因为 对膳食纤维的过多摄入，会引起腹部不适，降低营养 390 素如蛋白质及脂肪的吸收［27］。同时，目前的研究也 发现可溶性纤维素可减少胆汁酸的重吸收，使得在 结肠细菌的分解作用下产生次级胆汁酸，这一点对 肠道的防癌是不利的［22］。目前，过高的膳食纤维摄 入对结肠癌的诱导发病是否存在影响是有争议 的［28］。结肠病患者对于燕麦是否耐受也存在争议。 有研究表明燕麦对于绝大多数结肠病患者是安全 的，甚至有些医生建议患者食用燕麦来辅助治疗［29］。 有些学者的建议是可溶性纤维与不可溶纤维素的摄 入以 1∶3 为合适［22］。但是这恰好与天然燕麦可食用 部分中可溶性纤维素与不可溶纤维素比例相差 不大。 有研究表明，每天平均食用 43g，甚至每天食用 81g的燕麦对身体是没有明显危害的［30］。 4 问与展望 食用燕麦有利于人们改善目前高热量、高蛋白、 高脂肪的不科学饮食结构。中国农科院品种资源所 研制了燕麦保健片［31］。燕麦 β－葡聚糖也成为现在 食品科学与生命科学的热点功能物质。它在食品工 业中的应用范围包括饼干、面包、乳品、肉类等多种 食品。对于未来食品行业，还可以将燕麦搭配其他 功能成分来达到一些保健功效，例如，有研究表明， 燕麦与牛磺酸同时服用可以抑制肠道对于内毒素的 吸收［32］。燕麦 β－葡聚糖还可以作为一种食品中的 添加剂来替代脂肪成分。但是它的一些保健作用的 机制，尤其是 β－(1，3)糖苷键具有的免疫刺激作用 的研究还处于起步阶段。但是不容置疑，燕麦 β－葡 聚糖的这一特性在降脂、降糖等心脑血管方面以外 的领域也将具有一个很高的研究价值和良好的应用 前景。 然而目前，燕麦及燕麦 β－葡聚糖工业化生产仍 然面临一些问题，在单纯提取燕麦 β－葡聚糖方面， 目前采取超滤纯化、透析纯化、等电点脱蛋白结合溶剂 沉淀法纯化、活性炭脱蛋白结合乙醇沉淀纯化、乙醇沉 淀结合聚酰胺柱层析纯化［33］。但是它们都存在各自 的缺点。例如乙醇沉淀结合聚酰胺柱层析纯化虽然提 取效果非常好，但是目前只能停留实验室提纯的阶段。 除此之外由于人们的对燕麦的了解和认识还不够，缺 少创新性也是新型食品工业面临的问题。 参考文献 ［1］Masood Sadiq Butt，Muhammad Tahir－ Nadeem，Muhammad Kashif Iqbal Khan，et al. 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