子任務(wù)二　功能性低聚糖

低聚糖又稱寡糖，是由2～10個(gè)單糖通過(guò)糖苷鍵連接形成直鏈或支鏈一類寡糖的總稱，其分子量約為300～2 000，分為功能性低聚糖和普通低聚糖兩大類。蔗糖、麥芽糖、乳糖、海藻糖和麥芽三糖等屬于普通低聚糖，它們可被機(jī)體消化吸收。功能性低聚糖包括水蘇糖、棉籽糖、低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖、低聚乳果糖、低聚異麥芽糖、低聚龍膽糖等。因人體腸道內(nèi)不具備分解消化它們的酶系統(tǒng)，所以不能被消化吸收，而是直接進(jìn)入腸道內(nèi)為有益菌雙歧桿菌所利用。功能性低聚糖因具有獨(dú)特的生理功能而成為一種重要的功能性食品的基料，現(xiàn)已引起全世界的廣泛注，是近年來(lái)市場(chǎng)增長(zhǎng)最快的健康食品配料。

一、低聚果糖

(一)低聚果糖的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)

低聚果糖是指在蔗糖分子的果糖殘基上結(jié)合1－3個(gè)果糖的寡糖，其組成主要是蔗果三糖(GF2)、蔗果四糖(GF3)、蔗果五糖(GF4)。日常食用的蔬菜與水果中含有此類寡糖，尤其是洋蔥、牛蒡、蘆筍和麥類中含量較大。低聚果糖的粘度、保濕性及在中性條件下的熱穩(wěn)定性都接近于蔗糖，只是在pH值3～4的酸性條件下加熱易分解。在食品中低聚果糖為防止其分解需注意兩點(diǎn):①酸性條件下不要長(zhǎng)時(shí)間加熱;②酵母等產(chǎn)生的蔗糖酶會(huì)水解該糖。

(二)低聚果糖的生理功能

低聚果糖在腸道內(nèi)不易消化吸收，而到達(dá)大腸被雙歧桿菌利用，是雙歧桿菌增殖因子;同樣，因?yàn)榈途酃遣灰紫?，能量值很低，所以攝入后不易肥胖。

低聚果糖不能被突變鏈球菌作為發(fā)酵底物來(lái)生成不溶性葡聚糖，不提供口腔微生物沉積、產(chǎn)酸、腐蝕的場(chǎng)所(牙垢)，是一種低腐蝕性的防齲齒甜味劑。

低聚果糖是一種水溶性膳食纖維，能降低血清膽固醇和甘油三酯含量，而且攝入后不會(huì)引起體內(nèi)血糖值的大幅度升高，所以可作為高血壓、糖尿病和肥胖癥等患者食用的甜味劑。

(三)低聚果糖的生產(chǎn)方法

低聚果糖的生產(chǎn)原料主要為蔗糖和菊粉，兩種原料生產(chǎn)的低聚果糖的主要成分存在一定的差異:以蔗糖為原料的低聚果糖以蔗果低聚糖為主，以菊粉為主要原料的低聚果糖以果果低聚糖為主，其雜糖(蔗糖、果糖)可通過(guò)色譜分離獲取高純度產(chǎn)品。在我國(guó)，20世紀(jì)80年代初，含低聚果糖的食品開始投放市場(chǎng)。目前，國(guó)內(nèi)低聚果糖生產(chǎn)企業(yè)約8家，總產(chǎn)能1.5萬(wàn)噸左右。

二、帕拉金糖

(一)帕拉金糖的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

帕拉金糖(異麥芽酮糖)屬還原性雙糖，是由Weidenhagen等人于1957年發(fā)現(xiàn)。分子式C₁₂ H₂₂ 0₁₁·H₂O純品呈白色結(jié)晶，無(wú)異味，熔程122℃～123℃，發(fā)熱值為16.72kJ/g，甜度為蔗糖的45%。

(二)帕拉金糖的生理功能

帕拉金糖(異麥芽酮糖)有低致齲齒特性，不會(huì)引起血糖升高，適于糖尿病人食用。

(三)帕拉金糖的生產(chǎn)方法

將蔗糖溶解后，用精蛋白桿菌所分泌的α－葡糖基轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)化后，經(jīng)濃縮、結(jié)晶、分離而成。

三、大豆低聚糖

(一)大豆低聚糖的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

大豆低聚糖是大豆中所含寡糖類化合物的總稱，主要成分為水蘇糖、棉籽糖及蔗糖，其中具有雙歧因子功能的是水蘇糖和棉籽糖。水蘇糖和棉籽糖都是由半乳糖、葡萄糖和果糖組成的支鏈低聚糖，它們分別是在蔗糖的葡萄糖基一側(cè)以α－1，6糖苷鍵連接1到2個(gè)半乳糖分子。大豆低聚糖廣泛分布于各種植物中，以豆科植物中含量最多。除大豆外，豇豆、扁豆、豌豆、綠豆和花生等中均有存在。大豆低聚糖的甜度是蔗糖的70%，熱穩(wěn)定性好，加熱到140℃不分解;對(duì)酸的穩(wěn)定性好，如在pH值3.5、90℃下加熱30min，它的殘存率仍為91%以上，而蔗糖只有70%;它基本不受胃酸、膽汁和消化酶的作用，對(duì)溫度、水分、酸和氧都比較穩(wěn)定且不易變質(zhì)。

(二)大豆低聚糖的生理功能

大豆低聚糖可促進(jìn)雙歧桿菌增殖，是雙歧桿菌的增殖因子;能抑制腐敗菌如大腸桿菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌的生長(zhǎng)，從而抑制腐敗菌代謝產(chǎn)生的酚、氨、吲哚、尸胺等有害物質(zhì);由于雙歧桿菌發(fā)酵棉籽糖產(chǎn)生大量的短鏈脂肪酸能刺激腸道蠕動(dòng)，增加糞便的濕潤(rùn)度，并通過(guò)菌體的大量生長(zhǎng)以保持一定的滲透壓，從而防止便秘的發(fā)生。

(三)大豆低聚糖的生產(chǎn)方法

在工業(yè)上，大豆低聚糖是以生產(chǎn)大豆蛋白(濃縮大豆蛋白、分離大豆蛋白)的副產(chǎn)品大豆乳清為原料，將大豆乳清加熱處理或用酸調(diào)pH至等電點(diǎn)，過(guò)濾，去除蛋白質(zhì)。濾液再通過(guò)超濾反滲透膜或離子交換樹脂進(jìn)行脫色、脫鹽。最后，經(jīng)濃縮得大豆低聚糖漿，再經(jīng)干燥、粉碎可得粉狀產(chǎn)品。

(四)大豆低聚糖在食品工業(yè)中的應(yīng)用

作為一種功能食品基料，大豆低聚糖可部分替代蔗糖應(yīng)用于清涼飲料、酸奶、乳酸菌飲料、冰淇淋、面包、糕點(diǎn)糖果和巧克力等食品中。在面包中使用大豆低聚糖，還可起延緩淀粉老化、延長(zhǎng)產(chǎn)品貨架壽命的作用。日本開發(fā)的大豆低聚糖產(chǎn)品已推向市場(chǎng)，前景良好。

四、低聚異麥芽糖

(一)低聚異麥芽糖的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

低聚異麥芽糖，又稱分枝低聚糖，指葡萄糖以α－1，6糖苷鍵結(jié)合而成，單糖數(shù)在25個(gè)不等的一類低聚糖，分子中除了α－1，6糖苷鍵外，還有α－1，4及α－1，3糖苷鍵等。自然界中低聚異麥芽糖極少以游離狀態(tài)存在，而作為支鏈淀粉、右旋糖和多糖等的組成部分，在某些發(fā)酵食品，如醬油、酒或酶法葡萄糖漿中有少量存在。低聚異麥芽糖有甜味，異麥芽三糖、異麥芽四糖、異麥芽五糖等隨聚合度的增加，其甜味降低甚至消失。

(二)低聚異麥芽糖的生理功能

低聚異麥芽糖同其他低聚糖一樣，具有雙歧桿菌增殖活性和低齲齒特性。

(三)低聚異麥芽糖的生產(chǎn)方法

低聚異麥芽糖的酶法合成反應(yīng)分為兩步，第一步是由α－淀粉酶將淀粉液化，第二步由β－淀粉酶將酶化的淀粉水解成麥芽糖，再以α－葡萄苷酶將其轉(zhuǎn)化成低聚異麥芽糖。在我國(guó)和日本，低聚異麥芽糖都是所有低聚糖中產(chǎn)銷量最大的品種。山東保齡寶生物技術(shù)股份有限公司是我國(guó)低聚異麥芽糖生產(chǎn)的代表企業(yè)，該公司低聚異麥芽糖2007年和2008年實(shí)際銷量分別為2.7萬(wàn)噸和3.2萬(wàn)噸，市場(chǎng)占有率近70%。

五、低聚半乳糖

(一)低聚半乳糖的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

低聚半乳糖是在乳糖分子的半乳糖基上，以β－1，4、β－1，6糖苷鍵連接2～3個(gè)半乳糖分子的寡糖類混合物。低聚半乳糖甜味純正，熱值較低，甜度為蔗糖的20%～40%;有較強(qiáng)的保濕性，在pH為中性條件下有較高的熱穩(wěn)定性，100℃下加熱1h和120℃加熱30min，無(wú)任何分解。低聚半乳糖的熱穩(wěn)定性較好，具有很好的雙歧桿菌增殖活性。

(二)低聚半乳糖的生理功能

低聚半乳糖不被人體消化酶所消化，具有很好的雙歧桿菌增殖活性。成人每天攝取8～10g，一周后其糞便中雙歧桿菌數(shù)大大增加。低聚半乳糖的功能，除了和其他低聚糖的不消化性、防齲齒性、耐酸、耐熱等共性之外，其雙歧桿菌的增殖效果比較明顯。由于其價(jià)格適合，易于被消費(fèi)者接受，它較普遍地應(yīng)用于乳制品、嬰兒食品、糖果、烘焙食品中。

(三)低聚半乳糖的生產(chǎn)方法

在工業(yè)上，低聚半乳糖是以乳糖為原料經(jīng)β－半乳糖苷酶作用而制得。自然界許多霉菌和細(xì)菌都可產(chǎn)生β－半乳糖苷酶，如嗜熱鏈球菌、黑曲霉、米曲霉。以高濃度的乳糖溶液為原料，β－半乳糖苷酶促使乳糖發(fā)生轉(zhuǎn)移反應(yīng)，再按常法脫色、過(guò)濾、脫鹽、濃縮后即得低聚半乳糖漿，進(jìn)一步分離精制可得含三糖以上的高純度低聚半乳糖產(chǎn)品。

六、低聚木糖

(一)低聚木糖的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

低聚木糖是由2～7個(gè)木糖，以β－1，4－糖苷鍵結(jié)合而成的低聚糖。低聚木糖具有較高的耐熱和耐酸性，在pH值2.5～8.0的范圍內(nèi)相當(dāng)穩(wěn)定，在此pH值范圍內(nèi)，經(jīng)100℃加熱1h，幾乎不分解。它的甜度比蔗糖和葡萄糖均低，與麥芽糖差不多，約為蔗糖的40%。低聚木糖的熱穩(wěn)定性較好，即使在酸性條件(pH2.5～7)下加熱也基本不分解，所以較適合用在酸奶、乳酸菌飲料和碳酸飲料等酸性飲料中。

(二)低聚木糖的生理功能

低聚木糖具有顯著增殖雙歧桿菌，且用量小的特點(diǎn)，是目前發(fā)現(xiàn)的有效用量最小的低聚糖。經(jīng)試驗(yàn)，每天口服0.7g，兩周后大腸雙歧桿菌的比例從8.9%增加到17.9%。每天口服1.4g，一周后大腸雙歧桿菌的比例從9%增加到33%。低聚木糖的主要伴隨成分為木糖，木糖也是不被消化的單糖，不具有葡萄糖的一些缺點(diǎn)。因此，普通純度的低聚木糖產(chǎn)品就能滿足特殊人群，如糖尿病和高血脂等患者的食用要求。

(三)低聚木糖的生產(chǎn)方法

低聚木糖的生產(chǎn)工藝有:從富含木聚糖的植物(如玉米芯、蔗渣、棉籽殼和麩皮)原料中提取木聚糖、精制木聚糖的水解物，低聚木糖的純化。有許多霉菌和細(xì)菌能產(chǎn)生木聚糖酶，工業(yè)上多采用球毛殼霉產(chǎn)生內(nèi)切型木聚糖酶水解木聚糖。

課后訓(xùn)練

關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)

功能性單糖　功能性低聚糖　低聚果糖　帕拉金糖　大豆低聚糖　低聚異麥芽糖　低聚半乳糖　低聚木糖　生理功能　制備工藝　應(yīng)用

學(xué)以致用

一、討論分析題

1.簡(jiǎn)述果糖的制備工藝及工藝要點(diǎn)。

2.功能性單糖在功能食品中有哪些應(yīng)用?

3.低聚果糖有什么生理功能?

4.簡(jiǎn)述大豆低聚糖的生理活性及其在功能性食品中的應(yīng)用。

二、案例分析

低聚糖類配料可以用在肉制品中嗎?

強(qiáng)化保健肉類食品是指可將衛(wèi)生部公布的69種既是食品又是藥品、藥食同源的原料，添加、配伍到肉制品中制成藥膳肉制品、美容肉制品等，也可以用植物蛋白代替動(dòng)物蛋白，或在肉制品中強(qiáng)化微量元素、膳食纖維、VAD、DHA、雙歧因子(低聚異麥芽糖、低聚果糖等)、糖醇(赤蘚糖醇、木糖醇等)等。

低聚異麥芽糖和低聚果糖不僅是優(yōu)良的雙歧因子，而且具有良好的保色作用，添加于肉制品中能更迅速、均勻地分布于肉的組織中，增加滲透壓，并且可以促進(jìn)膠原蛋白的膨脹和疏松，使肉制品柔軟。

肉制品加工中加入少量赤蘚糖醇有提高滲透性、使紋理細(xì)膩和增加保水性等作用。同時(shí)具有一定的殺菌作用，可掩蓋肉制品的部分膻味、腥味和異味，賦予產(chǎn)品特有的風(fēng)味和口感，增加肉制品的風(fēng)味特色。

問(wèn)題:

1.低聚異麥芽糖和低聚果糖有什么樣的生理功能?

2.低聚糖類應(yīng)用在肉制品中會(huì)對(duì)肉制品產(chǎn)生什么作用?

3.低聚糖類除了可以應(yīng)用于肉制品外，還在哪些功能食品領(lǐng)域有所應(yīng)用?

知識(shí)拓展

低聚果糖——便秘者的“良方”

很多發(fā)達(dá)國(guó)家為解決便秘和長(zhǎng)期保健的目的首選低聚果糖，低聚果糖安全無(wú)副作用，是治療腸胃疾病最有效的天然功能食品，屬于食療一類。

大家可以參看一下進(jìn)口高檔孕婦和寶寶奶粉的配方，很多都有添加低聚果糖的。日本的尤其突出。在日本為什么人家平均壽命比我們年長(zhǎng)20年?很大一部分是因?yàn)槿毡救俗⒅仞B(yǎng)生，日本政府規(guī)定在一百多種食物中必須添加低聚果糖。每天喝一點(diǎn)點(diǎn)就可以大大改善人體腸胃微生物系統(tǒng)的平衡，僅日本厚生省所批準(zhǔn)的569種“特定保健用食品”中僅以低聚糖為主要配料的就超過(guò)了42%，但因?yàn)閭€(gè)體差異和很多食物都有添加，每樣食物添加的量不可能太多。

便秘嚴(yán)重的人群是需要單獨(dú)補(bǔ)充的。但目前在我國(guó)，由于低聚果糖產(chǎn)業(yè)起步較晚，生產(chǎn)技術(shù)也相對(duì)落后，高純度低聚果糖的生產(chǎn)工藝還在摸索起步階段。也由于成本高，效率低，技術(shù)不成熟或分離不徹底等原因一直沒有在國(guó)內(nèi)食品業(yè)上普及開來(lái)。也正因?yàn)槿绱?，低聚果糖?duì)國(guó)內(nèi)很多人來(lái)說(shuō)都是很陌生的。所幸的是國(guó)家現(xiàn)在漸漸認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，正在致力于這一塊的開發(fā)，但按目前的進(jìn)展普及還有很長(zhǎng)一個(gè)過(guò)程。