如果人体由于创伤, 大量使用抗生素, 机体衰 老等都会导致菌群比例失调、数量和种类变化, 危 害机体健康。双歧杆菌产生一种磷蛋白酶, 可降解 人体内蛋白质, 便于吸收[ 14] 。双歧杆菌的正常活 动还能够产生多种人体所必需的 B 族维生素。同 时产生大量有机酸可 以降低 pH 和 Eh 人值, 有利 二价 Fe、Ca、Vd 的吸收。大量动物试 验表明[ 16] 双 歧杆菌对提高机体的抗体水平, 激活巨噬细胞的吞 噬活性, 提高机体抗感染力, 预防、抑制和杀死肿瘤 细胞发挥着巨大的能动 作用, 还可 以促进肠道蠕 动, 有利于便秘病人治疗。同时能消除自由基、过 氧化脂质以及腐败菌产生的吲哚、胺和血清酚等, 有效防止慢性肝炎、肝硬化、肝脑综合症的功能己 得到多方面的证明。而在同化胆固醇, 改善消化功 能, 提高宿主放射耐受性等方面作用也得到临床验 证。可见双歧杆菌对人体的生长发育、防病抗病、
0引言
在全球性保健食品热潮中, 功能性低聚糖以其 独特的生理功能和优异的理化性质而引人瞩目, 各 国均竞相投入, 成果斐然, 使其在全球性保健食品 热潮中, 异军突起、独树一帜, 在防病抗病, 增进健 康, 延年益寿等方面正发挥着其独特的功能效应。
低聚糖是指由 2~ 10 个单糖以糖苷键联结而 成的聚合体[ 2] 。低聚糖中有许多都具有防病抗病、 增进健康、延年益寿的生理功能, 故被称为功能性 低聚糖。功能性低聚糖包括: 水苏糖、棉子糖、帕拉 金糖、乳酮糖、低聚木糖、低聚半乳糖、低聚异麦芽 糖等[ 11] 。低聚异麦芽糖是功能性低聚糖中开发最 早[ 3] 、产量最大、应用最广[ 4] 的功能性低聚糖之一。
酶法、酸碱法和化学合成法[ 6] 。抽提法一般用于大 豆低聚糖的制造, 酸碱法主要用于乳酮糖的生产, 化学合成法则还限于低聚糖的功能性研究。而现 在工业化生产的异麦芽低聚糖则是以淀粉原料制 得的高浓度葡萄糖浆为底物, 通过 A- 淀粉酶、A葡萄糖苷酶催化反应而得。日本工业生产异麦芽
低聚糖 IMO- 500、IMO- 900、MO- 900P 的工艺流 程如下[ 3] :
3 低聚异麦芽糖的理化性质
3. 1 甜度 低聚 异 麦 芽 糖 的 甜 度 为 蔗 糖 的 45% ~
50% [ 4] , 且甜味柔和醇美, 口感较爽, 将其与蔗糖混 和可用来代替部分蔗糖, 降低食品甜度, 改善食品 味质, 还可以防止淀粉食品老化和蔗糖结晶析出。 3. 2 粘度
低聚异麦芽糖的粘度高于同浓度蔗糖液, 低于 麦芽, 其粘度比蔗糖 高更易于保持结构稳定。 3. 3 耐热耐酸性
5 低聚异麦芽糖的应用
鉴于低聚异麦芽糖的特性和保健功能, 其应用 范围十分广泛, 颇具前景。可以制造各种保健品、 饮料、医药、调味品、化妆品等, 以及其它低热量的 功能性食品等。 5. 1 制造各式糖果
应用低聚异麦糖生产的糖果, 具有低热量, 不 龋齿抗结晶和整肠功能。目前糖果市场萧条, 主要 原因是消费者怕龋齿和发胖。因此开发这类糖果 是振兴糖果行业的一个好机会。品种可以有高级 奶糖、潘糖、泡泡糖等。 5. 2 啤酒行业
研究认为, 食用低 聚糖不会引起 胃肠胀气 现 象, 各类功能性低聚糖大部分是安全无毒性的。功 能性低聚糖需经常摄取有效剂量: 难消化性低聚糖 为 2~ 5g/ d; 消 化性低聚 糖由于 少部分 被小肠 吸 收, 摄取量相应加多。试验表明[ 6] , 体重 60kg 的人 日摄入量为: 低聚糖18g, 大豆低聚糖 13g, 低聚半乳 糖 18g, 异麦糖 90g。在各种低聚糖中, 异麦芽低聚 糖是最不易引起腹泻的功能性低聚糖。功能性低 聚糖, 有少部分被肠道中某些产气细菌利用, 发酵 产生有机酸和气体, 气体会引起腹胀现象。双歧杆 菌利用大部分或全部低聚糖, 仅产酸而不产气, 随 着其大量生长, 产气菌的生长受到抑制, 腹胀现象
淀粉 y调浆 y淀粉悬浮液 yA- 淀粉酶液化 yB淀粉酶、A- 糖苷酶糖化 y硅藻土过滤 y活性炭脱色 y 离子交换树脂脱盐 y浓缩 y柱分离 y喷雾干燥 yMO900P 粉末
采用上述工艺, 异麦芽低聚糖 的产率在 50% 左右。中科院微生物所, 无锡糖果厂、江苏省微生 物所、无锡轻工大学等从 90 年代开始也着手 A糖苷酶生产菌种的筛选和异麦芽低聚糖生产工艺 与设备的研制[ 7] 。我国低聚糖的研究开发起步较 晚, 但发展很快, 自 1995 年以来, 江苏、四川、山东、 河南等地相继建厂投产[ 9] 。最近, 江苏省微生物所 运用先进的色谱分离技术、喷雾干燥技术和酶工程 技术生产出超高纯度低聚异麦芽糖和啤酒专用糖 浆等产品, 该成果为国内首创 并达到国际先 进水 平[ 8] 。由山 东保龄 球生 物技 术有 限 公司 完成 的 IMO- 900 低聚麦芽糖的工业化生产及其应用鉴定 会在京召开并通过专家鉴定[ 1] , 标志着我国低聚麦 芽糖的生产上了一个新台阶。
对一个健壮的人来说, 有益菌群如双歧杆菌、 乳杆菌占 95% 以上, 而有害菌群如大肠杆菌、校菌 等仅 占有 1% 左 右。这些 细菌之间, 处于 生态平 衡, 使人体保持健康状态。其中双歧杆菌是人体的 / 健康卫士0。低聚异麦芽糖进入人体后, 能促进体 内双歧杆菌的繁殖, 调整肠道内的菌群, 增加有益 菌的比例。现代医学证明, 双歧杆菌的数量越来越 多, 人体的健康状况越佳。母乳喂养的婴儿体内双 歧杆菌是人工喂养婴儿的 10 倍, 健康人是病人的 50 倍, 百岁老人是普通老人的 100 倍[ 13] 。稳定的 菌群的环境对宿主起到生物屏障、提供营养、提高 免疫力等作用[ 14] 。
日本市场上较有名的/ 01igocc0功能饮料, 主要 是含有低聚异麦芽糖, 并配入钙、钙吸收剂、食物纤 维等各种功能性配料。比利时的 FYOS 早在 1994 年进入市场, 也是一种功能性饮料。在国内, 广东 太阳神集团有限公司应用低聚异麦糖从事乳酸菌 饮料的研究和开发[ 9] 。低聚异麦芽糖可用于酸奶、 碳酸饮料和果汁饮料等 当中, 具有 广阔的发展前 景。 5. 5 医药等行业
低聚异麦芽糖具有高度的保湿能力, 对各种食
品的湿润和品质的维持效果较好, 并能抑制蔗糖的 结晶, 可以防止面包、点心等淀粉食品的老化而延 长食品的货架期和保存时间。 3. 6 水分活度
低聚异麦芽糖的水分活度 AW = 0. 75, 比蔗糖 ( 0. 85) 、高麦芽糖浆( 0. 77) 都要低, 而一般的细菌、 酵菌、霉菌 都不能在 AW [ 0. 8 的环境中 生长[ 12] 。 这表明低聚异麦芽糖具有较佳的防腐效果。 3. 7 冰点下降
糖( 除功能性低聚糖外) 是人体必需的七大营 养素之一。但摄入量过多, 又不利于健康, 可导致 肥胖病、糖尿病、心血管病、高血压、龋齿等疾病, 而 以低聚异麦芽糖为代表的功能性低聚糖可用于防 止和避免上述种种危害健康的病症发生[ 5] 。
1 低聚异麦芽糖的制造方法
/ 功能性低聚糖的生产方法大致有: 抽提法、全
啤酒行业竞争激烈, 新品种层出不穷。国外应 用低聚异麦芽糖于啤酒生产, 已取得了成功的经验 和良好的经济效益。低聚异麦芽糖浆中的葡萄糖 和麦芽糖经酵母发酵转化成乙醇、异麦芽糖、潘糖、 异麦芽三糖、和四糖等不能被发酵而存在啤酒中, 这些不发酵糖, 改善了啤酒口感, 增强了持泡性, 尤 其是赋予了啤酒生理功能。
收稿日期: 2002- 06- 07 作者简介: 黄祥斌( 1975- ) , 男, 华南理工大学, 硕士研究生。
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中国甜菜糖业
第3期
2 低聚异麦芽糖的结构特点
所谓低聚异麦芽糖, 是以淀粉为原料, 采用生 物酶工程生产精制而成的, 具有一定保健功能的低 聚糖。在低聚糖中, 除了直链低聚糖外, 还有支链 低聚糖。直链低聚糖是以葡萄糖为单位, 由 2~ 10 个分子联结而成的糖, 一般称为麦芽低聚糖。与之 对应的支链低聚糖将葡聚糖以分枝方式联结而成 的带支链的糖, 被称为异麦芽低聚糖。前者只有 A - 1. 4 键合成方式不具备特殊的功能性, 而后者除 A- 1. 4 键外, 还有 A- 1. 6 键、A- 1. 2 键、A- 1. 3 键 等各种结合方式, 因此形成支链状结构[ 9] 。
低聚异麦芽糖的耐热 耐酸性极佳。它在pH3 和 120 e 下长 时间加热也不会分解。其适用于饮 料、罐头、及高温处理或低 pH 值食品中。 3. 4 着色性
低聚异麦芽糖分子末端有还原基团, 可与蛋白 质或氨基酸共热发生麦 拉德 Maillard 反应而产生 褐变着色。着色程度受糖浓度、蛋白质或氨基酸种 类、pH 值、加热温度及时间长短的影响。所以, 采 用低聚异麦芽糖加工食品, 应考虑上述诸因素的结 合。 3. 5 保湿性
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5. 3 面包糕点冰淇淋行业 由于低聚异麦芽糖的保湿性、低甜度、和不发
酵的功能, 应用于面包糕点, 可以使面包糕点松软 而富有弹性, 香甜可口, 不易老化延长货架期, 提高 了产品档次。应用于冰淇淋中, 有利于其质构和口 感的改善和保持, 又赋予了其特殊的功能性。 5. 4 饮料行业
蔗糖之所以会引起龋齿是因为其在口腔链球 菌的作用下生成粘着性多糖 ) 葡聚糖的缘故。葡 聚糖会附着齿面形成齿垢并产生酸腐蚀牙齿表面 釉质。而低聚异麦芽糖不为链球菌作用, 所以产生 的酸少, 牙齿不易被腐蚀。它与蔗糖并用时能强烈 抑制由蔗糖生成葡聚糖, 低聚异麦芽糖中的潘糖对 阻碍齿垢形成的效果极为明显。 3. 10 安全性
新陈代谢、健康长寿、生老病死都起着举足轻重的 作用。功能性低聚异麦芽糖是人体肠道中最重要 的有益菌群- 双歧杆菌增殖因子, 其间接的生理功 能己为国内外许多科学家所证实, 因此低聚异麦芽 糖的生理功能是显著的。 4. 2 直接效应
低聚异麦糖难以被消化, 低甜度, 低热量, 基本 上不增加血糖血脂, 有利于防止心脑血管疾病[ 17] 。 这主要是由于口腔和肠道中不含有消化低聚异麦 芽糖的酶类, 低聚异麦芽糖可以顺利达到大肠, 为 双歧杆菌所利用, 因此它在一定程度上起到了水溶 性膳食纤维的作用, 并且促进了人体肠道内双歧杆 菌的增加, 从而能抑制肠道内有害菌及腐败物质的 形成, 提高了机体的免疫力。又由于低聚异麦芽糖 的吸收与人体胰岛素无关( 或关系极少) [ 11] , 不会 引起血糖和胰岛素水平的较大变化。所以它又是 糖尿病人和低血糖患者理想的甜味剂。同时它不 易被龋齿菌利用, 不会引起龋齿的发生。