[农学]功能糖的主要产品

[农学]功能糖的主要产品

功能糖的主要产品、特性及生产中的应用（上）膳食纤维   膳食纤维是指能抗人体小肠消化吸收的而在人体大肠能部分或全部发酵的可食用的植物性成分、碳水化合物及其相类似物质的总和，包括多糖、低聚糖糖、木质素以及相关的植物物质。根据溶解性不同，分为水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维两大类（目前国内有“保龄宝”牌水溶性膳食纤维）。    具有如下功能特性：    1、具有较强的吸水功能和膨胀功能      膳食纤维可吸收相当于自身重数倍的水，在肠胃中吸水膨胀并形成高粘度的溶胶或凝胶，使人产生饱腹感并抑制进食。对肥胖人群有较好的调节减肥功能。同时增加大便水分、体积，刺激肠道蠕动，加速排便频率，使粪便中的有害物质特别是致癌物质及时排出体外，大大减少肠道癌和痔疮等的发病机率。     2、改变肠道系统中微生物群落组成    \n膳食纤维可被大肠有益菌部分发酵或全部发酵，产生大量短链脂肪酸，如乙酸，乳酸等。可调节肠道pH，改善有益菌的繁殖环境，使双歧杆菌、乳酸菌等有益菌增殖，从而使得双歧杆菌等有益菌群能迅速扩大。这对抑制腐生菌生长，防止肠道粘膜萎缩和支持肠粘膜屏障功能，维持维生素供应，保护肝脏等都是十分重要的。    3、具有吸附有机物的功能    膳食纤维能吸附胆汁酸、胆固醇变异原等有机分子，抑制总胆固醇（TC）浓度升高，降低胆酸及其盐类的合成与吸收，降低人体血浆和肝脏胆固醇水平，防治冠状动脉硬化、胆石症和预防心脑血管疾病。膳食纤维还能吸附葡萄糖使吸收减慢，另外膳食纤维还具有一种抑制增血糖素分泌的作用，这样就可充分发挥胰岛素的作用，防止糖尿病。此外，膳食纤维还具有吸附人体自由基的作用。     4、阳离子结合和交换功能     膳食纤维可与Cu、Pb等重金属离子进行交换，缓解重金属中毒。更重要的是它能与肠道中的K+、Na+进行交换，促使尿液和粪便中大量排出Na、K，从而降低血液中的Na+与K+比，产生降低血压的作用。      一、膳食纤维在功能性食品中的应用    \n膳食纤维可广泛应用到各种食品、保健品和医药制品中，应用的主要目的是补充人体生理所需的膳食纤维量，增加产品保健功能、改进产品风味、提高产品品质和附加值等。山东保龄宝生物技术公司与国外科研机构合作，在国内首开先河开发生产了水溶性膳食纤维，引领了功能性食品新的发展方向。膳食纤维主要应用领域：    1．水溶性膳食纤维在保健食品中的应用    （1）.糖尿病人保健食品     糖尿病是一种胰岛素绝对或相对不足引起的疾病，表现为碳水化合物、脂肪蛋白质、水及电解质的代谢紊乱。随着我国经济的发展和生活水平的提高，我国糖尿病人也急剧增加，到2002年底已超过6000万。目前，糖尿病还没有根治方法，有效控制糖尿病，也是一个漫长的过程，除药物治疗外，主要还是依靠饮食控制。因此，适当调整饮食结构，是防治糖尿病的最主要方法。     水溶性膳食纤维可延缓胃排空，在胃肠中形成一种粘膜，使食物营养素的消化吸收过程减慢，不溶性膳食纤维会吸附葡萄糖而减慢吸收。这样，血液中的糖分只能缓慢增加，或胰岛素稍有不足，也不致马上引起血糖浓度增加。况且水溶性膳食纤维还具有抑制血糖素分泌的作用。广西医科大学附属医院陈绍萱等对确诊为Ⅱ型糖尿病患者356人进行饮食治疗，在其饮食中添加水溶性膳食纤维，控制在16～25 g/d，观察期为3～4周，分别测定治疗前后空腹及餐后2 h血糖。   （2）便秘人群保健食品    \n水溶性膳食纤维目前广泛用于调节微生态平衡、润肠通便的保健食品，水溶性膳食纤维被服用后，促进肠道双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌，同时产生大量短链脂肪酸，如乙酸、醋酸、叶酸和乳酸，改变肠道pH值，改善有益菌群的繁殖环境，从而加快肠道蠕动，使粪便顺利排出。    2．水溶性膳食纤维在乳制品中的应用    在乳制品中加入膳食纤维能同时满足了人们对蛋白质、维生素A、脂肪等动物性营养成分和膳食纤维等植物性营养成分的需求，能进一步提高乳制品的营养价值和应用范围。长期饮用能使肠道舒畅，防治便秘，并可降低胆固醇、调节血脂、血糖，特别适于中老年人、糖尿病人和肥胖者食用。该类产品在欧美很受消费者欢迎。如：法国的AGLN公司的“Nactalia Ercrem” 产品，其中含有约1.0%左右的水溶性膳食纤维。 水溶性膳食纤维在乳品中应用具有如下作用:     （1）.使用水溶性膳食纤维可以改善乳品口感，提高稳定性，且不与其中任何成份发生对人体不利的理化反应。     （2）.长期饮用含有水溶性膳食纤维的乳品，能使肠道舒畅，并可降低胆固醇、调节血脂、血糖，特别适于中老年人饮用。     3．水溶性膳食纤维在饮料中的应用     \n膳食纤维类饮料是西方很流行的功能性饮料。其既能解渴、补充水分，又可提供人体所需膳食纤维。这类产品，尤其是水溶性膳食纤维在欧美和日本等发达国家比较流行。如日本可口可乐公司生产的含膳食纤维矿泉水，盛行日本；另外，西欧国家和美国的高纤维橙汁、高纤维茶等也很普遍；目前国内汇源公司开发并生产了高纤果汁，北京三元乳业推出了高纤奶。长期饮用能使肠道舒畅，防治便秘，并可降低胆固醇、调节血脂、血糖、助控减肥，特别适于中老年人、糖尿病人和肥胖者饮用。在饮料中应用，有如下特性:  ?（1）、饮用添加水溶性膳食纤维的饮料，能使饮用者吸收各营养成份的同时，增强饱腹感，减少对热量物质的摄入量，长期饮用能显著助控减肥，特别适合中青年肥胖者饮用； ?（2）、在饮料中使用水溶性膳食纤维后，可使饮料中其它微粒均匀分布溶液中，不易产生沉淀和分层现象；     4.水溶性膳食纤维在婴幼儿食品中的应用    婴幼儿特别是断乳后体内双歧杆菌骤减，导致腹泻厌食、发育迟缓，营养成分的利用率降低；食用水溶性膳食纤维食品，可以提高营养素的利用率和促进对钙、铁、锌等微量元素的吸收。     二、“保龄宝”牌水溶性膳食纤维摄入量和市场前景    研究表明，每天每千克体重摄入0.045～0.067g膳食纤维，可保证每天营养素的平衡；有便秘习惯的人每天每千克体重应保证0.09～0.11g的膳食纤维。正常体重者每人每天必须保证8～20g的膳食纤维。    \n膳食纤维在欧美及日本八、九十年代就普遍应用于食品、医药保健品中，产品年销售额在300亿美元以上，然而在我国由于经济发展的制约，膳食纤维最近几年才开始应用。到2002年底，我国有老年人1亿多，肥胖病人7000多万，糖尿病人6000多万人，再加上数以亿计的便秘和心血管病人，对膳食纤维消费量大大增加，市场前景极为广阔。大力发展和加快我国膳食纤维及其产品的应用推广，对促进国民身体素质的提高和健康具有深远的意义。低聚果糖    低聚果糖（Fructo－oligosaccharides，简称FOS），又称寡果糖或蔗果低聚糖，分子式为G-F-Fn，n＝1～3（其中G为葡萄糖基，F为果糖基），是由蔗糖和1～3个果糖基通过β2，1键与蔗糖中的果糖基结合而成的蔗果三糖、蔗果四糖和蔗果五糖（分别简称为GF2、GF3、GF4）及其混合物。它们的分子式及相对分子质量如表1所示。1950年Bacon与Edelman及Blanchard与Albon在研究酵母转化酶（invertase）时，分别独立地发现了该转化酶除了具有水解作用外，还具有转移作用。蔗糖水解时产生了不等量的葡萄糖和果糖，除此之外，还生成了一些低聚糖，这些低聚糖的结构后来得到了进一步确定，并被命名为蔗果三糖（kestose）族低聚糖。1952年Whalley等用酵母转化酶作用于蔗糖，首先得到蔗果三糖（kestose）。次年Bacon和Bell用高峰淀粉酶作用于蔗糖，产生了一系列低聚糖，从中析出异蔗果三糖（isokestose）。1954年Gross等从中又析出新蔗果三糖（neokestose）。    后来人们发现，低聚果糖各成分天然存在于各种植物中（见表2），在日常食用的食物如香蕉、大蒜、蜂蜜、洋葱、红糖、芦笋根茎、菊芋、小麦等中也发现有低聚果糖存在。1990年，NET（美国国家环境测试局）评估了低聚果糖在一些食物中的含量，根据这些食物中含量以及人们的日常食用量，对人们每天食用的低聚果糖量进行了估算（见表3），其中人均年平均消耗量来源于美国环境保护局（EPA\n）膳食安全评估系统所公布的数据，以体重58.9kg的成人年消费量计，水份含量取自美国农业部的消费数据（USDA，1975）。在这些数据的基础上，计算出人们每天从食物中获取的低聚果糖约为13.7mg／（kg·d）或806mg/d。 一、低聚果糖的化学结构低聚果糖    低聚果糖（Fructo－oligosaccharides，简称FOS），又称寡果糖或蔗果低聚糖，分子式为G-F-Fn，n＝1～3（其中G为葡萄糖基，F为果糖基），是由蔗糖和1～3个果糖基通过β2，1键与蔗糖中的果糖基结合而成的蔗果三糖、蔗果四糖和蔗果五糖（分别简称为GF2、GF3、GF4）及其混合物。它们的分子式及相对分子质量如表1所示。 1950年Bacon与Edelman及Blanchard与Albon在研究酵母转化酶（invertase）时，分别独立地发现了该转化酶除了具有水解作用外，还具有转移作用。蔗糖水解时产生了不等量的葡萄糖和果糖，除此之外，还生成了一些低聚糖，这些低聚糖的结构后来得到了进一步确定，并被命名为蔗果三糖（kestose）族低聚糖。1952年Whalley等用酵母转化酶作用于蔗糖，首先得到蔗果三糖（kestose）。次年Bacon和Bell用高峰淀粉酶作用于蔗糖，产生了一系列低聚糖，从中析出异蔗果三糖（isokestose）。1954年Gross等从中又析出新蔗果三糖（neokestose）。    后来人们发现，低聚果糖各成分天然存在于各种植物中（见表2），在日常食用的食物如香蕉、大蒜、蜂蜜、洋葱、红糖、芦笋根茎、菊芋、小麦等中也发现有低聚果糖存在。1990年，NET（美国国家环境测试局）评估了低聚果糖在一些食物中的含量，根据这些食物中含量以及人们的日常食用量，对人们每天食用的低聚果糖量进行了估算（见表3），其中人均年平均消耗量来源于美国环境保护局（EPA\n）膳食安全评估系统所公布的数据，以体重58.9kg的成人年消费量计，水份含量取自美国农业部的消费数据（USDA，1975）。在这些数据的基础上，计算出人们每天从食物中获取的低聚果糖约为13.7mg／（kg·d）或806mg/d。  一、低聚果糖的化学结构5、热稳定性    低聚果糖的热稳定性相当好，在中性条件下加热至140℃时都很稳定，见图6。    6、酸度与热稳定性的关系    低聚果糖在中性或接近中性的环境中具有相当好的热稳定性。当它处于pH低于4的酸性环境中时，则取决于温度，高温时易分解，而低温时则影响不大。它的热稳定性和酸奶中的稳定性分别见图7和表5所示. 注：光明牌酸奶，贮藏温度4℃。    7、保存稳定性    12％的低聚果糖在pH3和pH4的酸性条件下，于－25℃到40℃条件下保持3个月的稳定性如图8所示。由图可知，12％的糖浆在20℃\n以下，pH3和pH4的条件下保持3个月也非常稳定。     三、低聚果糖功能性质评价 研究表明，低聚果糖具有与普通食糖迥然不同的消化过程和代谢途径，并具有多种生理功能。    (一)消化代谢特性    低聚果糖经口腔进入人体消化系统后，不能被各种消化酶分解，因而经过胃、小肠不能被吸收，几乎未受影响的进入大肠。低聚果糖在大肠内可被双歧杆菌、乳杆菌等有益菌选择利用，使它们快速和大量繁殖。同时双歧杆菌等又对低聚果糖进行酵解，部分转化为短链脂肪酸和少量气体。其中，大约40％的低聚果糖被菌体利用排出体外，10％转化为CO2、H2、CH4等气体，近50％转变为醋酸、丙酸、丁酸和乳酸等。部分短链脂肪酸经结肠黏膜吸收后，再入肝脏，进一步代谢而转变为摄食者可吸收的能量，但其能量值很低，仅占蔗糖能量的1／3。     低聚果糖在消化过程中具有如下两个特点：    \n一方面它是一种难消化糖，并具有与水溶性膳食纤维相同的特征。据健康人及糖尿病患者数人摄取低聚果糖后的血糖负荷试验，摄取低聚果糖3h后连续采血样测定，血糖值及胰岛素值未见上升，从而确定了低聚果糖的难消化性。截止到1998年，日本厚生省在7年多的时间里共批准了108种保健食品，其中有77种声明使用不可消化低聚糖、膳食纤维等维护胃肠道功能，占其保健食品总量的71.3％。由此可见，低聚果糖作为保健食品在先进发达国家的地位很高。    另一方面，在大肠内，它有促进双歧杆菌等少数有益菌繁殖生长的作用，同时显著抑制有害菌的繁殖，实现对人体微生态的双相调节。在天然的非消化性功能食品中，低聚果糖是完全符合益生元（指能提高肠道内有益于健康的优势菌群的构成和数量，有利于宿主健康的物质）标准的典型双歧因子。    1998年11月15日，我国卫生部在北京举行的保健食品国际研讨会上，Fergus M. Clydesdale博士指出：Roberforid已于1995年提出了“益生元（Prebiotics）”这个相当新的概念，它强调的是非消化性的食物成分（目前来说，特别是非消化性的低聚糖），这种物质到达结肠，通过对肠道生理具有积极作用的一种或少数几种细菌进行选择性发酵，由于选择性的适宜基质的滋养，这些细菌对其它细菌而言具有繁殖上的优势，因而人们在食用了含益生元的食物后，结肠微生物菌群的组成发生了重大变化。    （二）生理功能    低聚果糖作为益生元的代表，具有双相调节微生态平衡的“整肠”生理功能。    \n1992年6月8日，日本健康食品协会就对日本明治制糖公司生产的低聚果糖的生理功能进行了综合评价，1995年9月29日，日本厚生省正式批准日本明治制糖公司生产的低聚果糖为特定保健用食品，确认了低聚果糖的“整肠作用，肠内菌群改善，大便性状改善，抑制肠内有害生成物质”的功能，并颁发了“保健食品的标示许可证书”。    1997年10月，我国卫生部保健食品评审委员会，经过对低聚果糖增殖双歧杆菌的人体试验后，证明该产品具有“抑制致病菌繁殖，消除肠内有害物质，降低血脂，增强机体免疫力”的能力。低聚果糖优越的生理学功能主要表现在以下几个方面：    1、 改善肠道菌群的功能    双歧杆菌（Lactobacillus bifidus）是1899年由法国的巴斯德研究所的Tissier博士首次从健康的母乳喂养婴儿的粪便中分离出的一种菌。之后，以日本为主以及欧洲其他国家在内的研究人员通过30多年的研究，渐渐发现了双歧杆菌对人体的有益作用，并已成为衡量机体健康、评价改善胃肠菌群的功能性食品的标志之一。低聚果糖能够使双歧杆菌、乳杆菌增殖，使产气荚膜梭菌受到抑制或不增殖，是大肠肝菌或肠球菌、拟杆菌不增殖或增殖幅度低于双歧杆菌或乳杆菌增殖，可以认为，具有一定的调节胃肠道菌群的功能。    摄取功能性低聚果糖后，肠内双歧杆菌数量可增加数百倍。双歧杆菌不仅可抑制病菌的繁殖，而且可减少甚至完全消除梭状芽孢杆菌等腐败菌。腐败菌在将氨基酸分节时会产生出氨、胺、硫化氢、吲哚、酚等有害物质，是引起人体健康受到危害的诸多原因之一。低聚果糖可有效促进双歧杆菌繁殖，双歧杆菌不但不会产生有害物质，而且其代谢后产生的醋酸、乳酸等有机酸，可降低肠道pH，提高内源性溶菌酶活性，起到抑制大肠杆菌及梭状菌等致病菌或腐败菌繁殖的作用。另外，双歧杆菌还可以产生维生素B1、维生素B2、维生素B6、叶酸等维生素类物质，起到维护人体健康的作用。\n2、低甜度、低热量    低聚果糖的甜度仅为蔗糖的1／3，在人体内不被α－淀粉酶、蔗糖转化酶和麦芽糖酶分解，不能作为能源被人体利用，不会使血糖值升高，每克低聚果糖中仅含6.3KJ的热量，因此非常适合于糖尿病患者及肥胖者食用。    3、降血脂    大量的人体试验已经证实，摄入低聚果糖后可降低血清胆固醇水平。每天摄入6～12g低聚果糖并持续2周至3个月，总血清胆固醇降低20～50mg/dl。包括双歧杆菌在内的乳酸菌及其发酵乳制品菌均能降低总血清胆固醇水平，提高女性血清中高密度脂蛋白胆固醇总胆固醇的比率。    血清胆固醇水平的降低，被认为是由于肠道微生物菌群平衡改变的结果。体外试验也表明，人体肠道内12株固有的嗜酸乳杆菌可吸收胆固醇，嗜酸乳杆菌能抑制小肠壁对胆固醇的吸收。双歧杆菌代谢产生烟酸的能力与血清胆固醇水平的降低也有一定关系。双歧杆菌通过抑制人体内活化的T细胞，控制新形成低密度脂蛋白接受器，起到降低血清胆固醇含量的作用。对小鼠的试验结果表明，双歧杆菌通过影响β－羟基－β－甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶的活性，控制胆固醇的合成，从而起到降低血清胆固醇含量的作用。    4、润肠通便    \n常用的具有润肠通便作用的物质有膳食纤维、糖醇和微生态制剂。膳食纤维不能被人体吸收，能部分被肠道菌群分解和发酵，产生有机酸，降低肠道pH，刺激肠粘膜蠕动。未被消化的膳食纤维形成的食物残渣能改变粪便性状，刺激结肠运动，促进排便。此外，水溶性膳食纤维能被细菌利用并能保持粪便中的水分。    低聚果糖不能在人体内被消化吸收，属于低相对分子质量的水溶性膳食纤维，因此可用它来使粪便变稀、缓解便秘。它的这种生理功能完全归功于其独有的发酵特征（双歧杆菌增殖特性）。低聚果糖优于膳食纤维的特点是它的日常需求量较小，在推荐量范围内不会引起腹泻。它具有一定的甜度，甜味特性良好，易溶于水，不增加产品的粘度，物理性质稳定，并易于添加于加工食品和饮料中。   5、增强免疫力    大量的动物试验结果表明，双歧杆菌在肠道内大量繁殖能够起抗癌作用。这种抗癌作用归功于双歧杆菌的细胞、细胞壁成分和胞外分泌物使机体的免疫力提高。例如喂养定殖双歧杆菌单因子的无菌小鼠，要比未处理的无菌小鼠寿命长。低聚果糖具有整肠通便的功能，它能使肠道腐败菌受到抑制，腐败产物显著减少并及时排出，因而可减少大肠癌的发生。    6、抗龋齿    \n功能性低聚果糖一般对牙齿无不良影响。龋齿主要是由于口腔微生物，特别是突变链球菌（Streptococcus mutans）利用蔗糖所生成的酸，特别是乳酸及不溶于水的β－葡聚糖作用的结果。功能性低聚果糖不能成为上述口腔微生物的作用底物，也没有菌体凝结作用，因而不会引起牙齿龋变。    7、促进矿物质的吸收    研究表明，低聚果糖具有截留矿物质元素如Ca、Mg、Fe、Zn的能力。低聚果糖不能被消化酶分解，在到达大肠后，随着低聚果糖被双歧杆菌发酵分解，释放出矿物质离子。众所周知，消化道的后半部分如盲肠、结肠等恰是矿物质元素被吸收的重要场所。另外，低聚果糖经双歧杆菌等发酵，产生的短链脂肪酸降低了肠道pH，在酸性环境中，许多矿物质溶解速度增加，因而有利于吸收。由于短链脂肪酸能刺激结肠膜细胞生长，因而提高了对矿物质的吸收能力。     四、安全性    低聚果糖具有如上所述的对人体有益的功能性质。作为保健食品或食品配料，对人体的安全性是它能被接受并广泛使用的一个关键因素。1982年，日本明治制糖公司中央研究所对低聚果糖的安全性进行了急性毒理试验、亚急性毒理试验、下痢试验等，结果表明了低聚果糖作为食品及食品配料的安全性。此外，还有很多的体内、体外试验，都用以评测低聚果糖对动物和人体的潜在毒性，结果表明，低聚果糖并没有任何副作用，惟一已知的影响就是进食大量低聚果糖（在小鼠的食物中超过5％）会发生粪便变稀或腹泻现象。    \n因而在日本，低聚果糖被看做是一种食品，而非食品添加剂，已经广泛用于多种食品中，形成了一项极为可观的日常消费。在台湾，保健食品市场中含有低聚果糖的奶、软饮料和饼干非常普遍。另外，目前在美国和日本，低聚果糖还被用作动物和家禽的饲料添加剂。    在我国，国产低聚果糖经国家卫生部指定的科研机构完成的多项安全毒理学试验都表明，低聚果糖是安全、无毒的。酶法生产低聚果糖所采用的菌种一般为黑曲霉（Aspergillus niger），属可安全用于食品的菌种。低聚果糖作为保健食品或食品配料添加到AD钙奶、乳酸饮料和酒等中都已获得国家卫生部颁发的保健食品证书。五、产品的应用和发展方向    随着人们生活水平的提高，功能性食品添加剂的应用越来越广泛。低聚果糖由于其优良的生理活性及其保健功能，已广泛用于食品和其它领域。作为一种保健食品配料，它可添加于几乎所有饮料及允许有甜味的食品中，从而提高原有食品的价值。有很多专利报道了低聚果糖在食品及医药方面的应用，如作为沙门氏菌抑制剂、低热量食品及饮料、贫血改善剂等。需要注意的是，酸性较强的食品（pH＜3或某些面团中的酵母在一定条件下能水解低聚果糖，因此在这些食品中使用低聚果糖应十分小心。   （一）在食品和保健品中的应用    \n低聚果糖具有清纯、适中的甜味，保湿性好，易于加工，可广泛应用于各种食品中。在低聚果糖受到好评的日本，自1984年日本明治公司首先将低聚果糖作为食品推向市场以来，产量在1990年就超过了4000T，添加低聚果糖的食品，已由1992年的200多种增到530余种。例如：    奶制品：牛奶饮料、酸奶、乳酸菌饮料、奶粉等；    饮料：咖啡、茶饮料、清凉饮料、豆奶、酒类等；    糖果糕点：糖果、甜饼、面包、快餐、日式和西式点心、果冻、布丁等；    其他：保健食品、肉食加工品、水产加工品、腌菜、豆腐等。    在我国，低聚果糖除可单独作为保健食品销售外，还可添加于乳制品、糖果、果冻、面包及其他焙烤食品、饮料、食醋、酒等加工食品中，与其他成分配合使用后，还可制成改善肠道功能的药品。例如：添加到三元“高生物活性酸奶”、龙丹“双歧因子鲜奶”、三鹿“婴儿阶段双歧因子奶粉”、娃哈哈“AD钙奶乳酸饮料”和“竹叶青酒”以及喜之郎“健肠果冻”等五十余个食品中，它们大多数已经获得卫生部颁发的保健食品证书，“竹叶青保健酒”还获得国家级科技成果进步奖。    （二）在动物饲料中的应用    \n低聚果糖还可用于畜产领域。在幼猪饲料中加入低聚果糖进行饲养试验。刚断乳的幼猪容易患肠胃消化不良症或下痢，发育迟缓，体重增长很少。这时，将混有低聚果糖的饲料与没混低聚果糖的饲料相比较，发现下痢发生显著减少，测定粪便中腐败物质，结果氨的量是没投低聚果糖的1／10以下，p－甲酚、粪臭素也显著减少。低聚果糖用于鱼饲料、断奶小牛饲料及犬饲料也有类似效果。2000年6月浙江大学动物科学院采用低聚果糖制成新型双歧因子特效饲料：“无腹泻饲料”，成功完成了动物分子营养学试验重大科研课题。试验说明：FOS可对家禽家畜断乳后出现腹泻、下痢症状，对其引发的染病死亡、生长缓慢、发育延迟等不良问题起到积极预防作用。   1998年，日本中村尹羲等人已完成了对猪仔和牛犊摄取FOS的试验，结论：添加0.375％的低聚果糖可使母猪消化道有效吸收增强，从而使其产后重新发情的天数由20天缩短至11天，提高产仔数，并避免了药物催情副作用。    2002年2月初，成都大熊猫繁育研究基地对一只病弱的大熊猫“莉莉”，连续20天投喂FOS，结果该大熊猫原来周期性出现的“排粘”、腹痛、厌食、稀便等症状得到了有效遏制，体能和精神转好，食欲和体重都明显增加。成都大熊猫繁育研究基地主任李光汉教授表示，利用FOS，促进各种濒危野生珍稀动物，由野外微生态平衡转为人工繁衍微生态失衡后的调节，将大有可为。    低聚果糖由于其纯正清爽的甜味，众多优良的生理活性、保健功能与其良好的加工特性，在世界各国都有广阔的应用前景。消费资料表明，随着消费者对低热量食品兴趣的与日俱增，低聚果糖在市场上的用量将会继续增长。尽管用低聚果糖不能够取代蔗糖所拥有的使用广泛性，但就低聚果糖本身而言，它们几乎就是蔗糖的替代品。此外，高纯度低聚果糖产品也是糖尿病患者所需甜味剂的首选佳品，因此高纯度低聚果糖产品在我国也具有广泛的开发前景。功能糖的主要产品、特性及生产中的应用（下）\n六、保龄宝牌低聚果糖        1、分类    按形态分为低聚果糖糖浆和低聚果糖糖粉（或颗粒）两类。    按低聚果糖总含量分为G型和P型：低聚果糖总含量不小于50％者为G型；低聚果糖总含量不小于90％者为P型。    2、外观    糖浆为无色或淡黄色、透明黏稠液体，带低聚果糖清香，甜味柔和清爽，无异味，无外来杂质。 糖粉为白色无定形粉末（颗粒为白色无定形颗粒），甜味柔和清爽，带低聚果糖清香，无异味，无外来杂质。赤藓糖醇    据资料统计，我国现有糖尿病人3000多万，世界卫生组织估计，至2025年中国糖尿病人将达5000万，中国有可能继印度之后成为世界第一糖尿病大国，这不仅因为中国人口基数最大，还因为中国经济发展快速，使生活迅速改善的国人肥胖者剧增，而中国肥胖症者“中心性肥胖”居多，生活陡变的中国“中心性肥胖人”成为糖尿病的“易感人群”。    \n近年来，辅助无砂糖、低热量制品发展的是各种糖醇类甜味剂的开发成功，特别是在饮料、乳品中常用的低热量的赤藓糖醇，在无砂糖胶姆糖中使用的木糖醇，具有预防龋齿功效，均为糖醇类甜味剂中最为成功的产品先例，为开拓无砂糖、低热量食品市场奠定了基础。    而赤藓糖醇因其是一种新型天然无热量甜味剂，不致肥胖、不发酵、防蛀牙，目前在国际市场上很是看好，罐装咖啡的顶尖品牌日本可口可乐公司的新产品“扎，哥伦比亚”、日本麒麟、三得利及雪印乳品等也都在自己的得力产品中使用赤藓糖醇。    赤藓糖醇工业化之初，即1991年，日本日研化学的产量为1000吨；至1994-1995年，日研化学产量至2300吨；1996--1997年其产量为6000吨；至1997年9月又扩产至12000吨；于1998年3月又按计划扩产至20000吨，现今，在欧盟有比利时的Cerestar公司年产上万吨的装置、日本的三菱化成／日研的生产能力愈5000吨；最近由三菱和美国的Cargill公司联合投资在美国建立年产20000吨的生产工厂；韩国和巴西等国目前也纷纷开展赤藓糖醇生产技术的研发。在’98 Fi Asia、’99Fi Asia和Fi Asia2000连续三届亚洲食品添加剂展览会上，Cerestar公司和Misubish Chemical 公司都对赤藓糖醇做了介绍，美国食品与药物管理局(FDA) 于1997批准赤藓糖醇列入GRAS(公认无害物)的清单。    \n随着赤藓糖醇应用领域的不断扩展及日本市场、世界市场对低热值功能性甜味剂的需求不断增长，赤藓糖醇依然供不应求。上述情况表明，世界市场的赤藓糖醇消费需求十分旺盛，销售量平稳上升态势，随着国内消费者对其特殊保健功能的认知，国内消费市场也将启动，市场前景十分看好。     目前，赤藓糖醇的生产在国内尚属空白，山东保龄宝生物技术有限公司以托起民族工业为己任，于2002年斥资1.496亿元人民币，兴建年产3000吨赤藓糖醇生产线，新项目的投产将为国内消费者提供一种新型健康食品配料，产品积极国际市场，以高新技术产品直接参与国际市场竞争！ 　　赤藓糖醇是由葡萄糖经发酵而得到的一种白色晶体，具有甜味，甜度为蔗糖的70-80％。赤藓糖醇在自然界中分布极广，如水果、蘑菇、地衣等。另外，在发酵食品及哺乳动物体内也存在，是一种天然糖质，由于赤藓糖醇具有良好的特性，在食品工业中具有广泛的应用前景。   一般来讲，糖醇类是以糖类为原料，在高温高压下添加氢制造而成，而赤藓糖醇是葡萄糖为原料经酵母发酵而得到的四碳糖醇，是葡萄糖发酵甜味剂。其生产工艺为：    葡萄糖→发酵→菌体分析→色层分离→脱盐→脱色→晶析→结晶分离→干燥     一、赤藓糖醇的物理及甜味特性    化学名称为l，2，3，4-丁四醇，英文名称为l，2，3，4—Butanetetrol，分子式为C4H10O4，分子量为122.12，熔点118-122℃，沸点329-331℃，分子式为：    \nCH2OH    CHOH    CHOH    CH2OH    赤藓糖醇的结晶性好，吸湿性低，易于粉碎制得粉状产品。在相对湿度90％以上环境中也不吸湿，比蔗糖更难吸湿；赤藓糖醇对热和酸十分稳定，在一般食品加工条件下，几乎不会出现褐变或分解现象，能耐硬糖生产时的高温熬煮而不褐变。    赤藓糖醇属于填充型甜味剂，溶于水时会吸收较多的能量，溶解热-97.4J／g，使用时有一种凉爽的口感特性。其甜味纯正，甜味特性良好，与蔗糖的甜味特性十分接近，无不良后苦味。与糖精、阿斯巴甜、安赛蜜共用时的甜味特性也很好，可掩盖强力甜味剂通常带有的不良味感或风味。如赤藓糖醇与甜菊苷以1000：（1～7）混合使用，可掩盖甜菊苷的苦后味。   主要功能：    极低热值，能量仅为0-0.2Kcal/g，被称为“0”热值配料    不吸湿，即使在90％的空气湿度下也不会吸湿    溶解热-43cal/g，入口清凉    高耐受量，正常机体最大耐受量50g/d    \n不被突变链球菌利用，抗龋齿     二、赤藓糖醇的代谢特性    虽然从结构上看赤藓糖醇是一种多羟基化合物，但它的分子量很小，所以在人体内及哺乳动物体内消化系统中的代谢途径方式与其它多元醇类不一样，它主要有以下特点：    ①低能量值    根据日本厚生省的糖类热量评价法（平成3年卫新第71号）测定的结果，赤藓糖醇的热量值为0 Kal/g。另外，据1995年10月日本厚生省发表的“食品的营养表示基准（素案）”，赤藓糖醇的热量换算系数（Kal/g）为0     ②高耐受量，无副作用    1、赤藓糖醇的代谢    赤藓糖醇是小分子物质，通过被动扩散很容易被小肠吸收，大部分都能进入血液循环中，只有少量直接进入大肠中作为碳源发酵。然而，进入血液的赤藓糖醇又不能被机体内的酶系统所消化将解，而只能透过肾从血液中滤去，经尿排出体外。    \n就因为它独特的代谢特性，决定了它的极低能量值。进入机体内的赤藓糖醇中有80％通过尿排出，这部分显然不提供能量。另有20％进入大肠中，假设其中有半数（已是最大估计量）被肠道细菌发酵成不饱和脂肪酸，并被重新吸收和代谢。这样分析得知，被摄入的赤藓糖醇中最多只有10％的有能量价值，为人体提供能量来源。赤藓糖醇的能量值不超过0.2Kcal/g是所有多元糖醇甜味剂中能量值最低的一种。    2、赤藓糖醇的高耐受量    由于进入机体内的赤藓糖醇中有80％会迅速彻底地被小肠所吸收，避免了不吸收物质可能带来的副作用。    小肠内壁高度的不吸收碳水化合物会产生很高的渗透压，这样导致小肠壁粘膜表面产生水流，故引起了腹泻。而不消化吸收的碳水化合物进入大肠中，被肠道细菌发酵产生大量挥发性物质，超出了能通过血液重新吸收和随粪便排出的数量极限，故而产生了肠胃胀气。这两种副影响的程度大小还与摄取者个人的具体身体素质有关，严重者有时还会出现腹部痉挛和肠内翻滚现象。对于赤藓糖醇现象来说，由于大多能被小肠所吸收，故其耐受量很高，副作用很小。 三、各种糖醇的比较1、赤藓糖醇与其他糖醇的物理化学性质比较 2、很多糖醇能被人体吸收消化代谢，并有一定热量，被称作“营养性甜味剂”（赤藓醇例外，热量值极低），各种糖醇的渗透效果和四元醇或六元醇比较如下表： 3、吸湿性的比较    ①\n赤藓糖醇的吸湿性极低，即使在相对湿度90％以上环境中也不易吸湿，使得它十分适合于压片或是粉剂，如巧克力、口香糖或者一些医药片剂中。    ②异麦芽糖醇在25℃，相对湿度85％以下的环境中几乎没有吸湿性；当温度提高到60℃和80℃，相对湿度分别是75％和65％时，吸湿性大增。    ③木糖醇的吸湿性   四、赤藓糖醇的应用    赤藓糖醇是一种新型营养型甜味剂，其特点是对热稳定性好、吸湿性小、冰点较低，其应用领域十分广泛，如食品、医药、化妆品、化工等许多方面。    1、赤藓糖醇由于不易被酶所降解，因而不参与糖代谢和血糖变化，故该产品非常适宜于糖尿病患者食用。它还可以代替庶糖制成低热值的保健食品，非常适合于肥胖病患者，高血压病人和心血管病人食用。    2、赤藓糖醇食用后在结肠中不会发酵，可避免肠胃不适和增强人体免疫力。    \n3、赤藓糖醇的抗龋齿功能非常明显，龋齿发生的主要原因是口腔中的变形链球菌腐蚀牙齿的珐琅质造成的，由于赤藓糖醇不能为上述病原菌所利用，因而所制成的糖果和专用洁齿用品对保护少年儿童的口腔健康具有十分积极的作用，赤藓糖醇容易粉碎，吸湿性低，适宜做口香糖的甜味料，可用赤藓糖醇制成低能，非蚀性、抗龋齿的口香糖。    4、赤藓糖醇在食品加工业可广泛应用于焙烤制品、各类糕点、乳制品、巧克力、各类糖果、餐桌糖、口香糖、软饮料、冰激凌等食品中，不仅较好地保持了食品的色香味，而且还能有效地防止食品变质。    ①被覆食品    由于赤藓糖醇熔点低、吸湿性低，可利用这一特点被覆食品。例如，煎饼在125℃的赤藓糖醇溶液中浸渍1-2秒，室温下冷却，在相对湿度80％，温度30℃下放置5天后，被覆的煎饼吸水率仅为0.5％，未被覆的是18％。用赤藓糖醇被覆糕点，根据不同的需要，既可防潮又可保湿，从而延长食品的货架寿命。    ②固体饮料    可利用赤藓糖醇溶解时吸热大的特点制成清凉性固体饮料。实验表明，10g赤藓糖醇溶解于90g水中，温度下降约4.8℃。在100ml，22℃的自来水中溶解溶解17g赤藓糖醇时，实例约为有6℃的降温效果。    ③低酸性的酸乳酪    乳酸发酵后的发酵乳中，添加10％的赤藓糖醇，保存期间酸味上升很少。例如，脱脂乳10％，水90％进行乳酸发酵，PH调成4.2，乳酸菌8.8×108的发酵乳，添加10％的赤藓糖醇，10℃\n保持一个月后，PH值为4.1，乳酸菌数为7.2×108，达到了酸味上升少，乳酸菌数下降也少的效果。而用蔗糖取得同样效果需添加20％以上，这样甜度会上升，适口效果也不如加赤藓糖醇的制品。原因在于赤藓糖醇渗透压降低，抑制了乳酸发酵，从而控制酸味上升。    ④ 巧克力    吸湿性高的糖类制成的巧克力有起霜现象，赤藓糖醇的操作上和砂糖一样，所以在制造中以及成品质量标定性上不会发生上述问题。由于可以和其他甜味料并用，制成的巧克力在食感、风味、口感等方面不次于原来的制品，而且热量降低，可制成有清凉感的非蚀性巧克力。    ⑤糖果、餐桌甜味料、冰淇淋    单独使用赤藓糖醇时，由于结晶性高，可制成硬而脆的糖果，与其它糖类混合则可制成具有低能量，无腐蚀性的糖果或粉状、方状非吸湿性餐桌甜味料。    5、赤藓糖醇在医药领域被用来包衣药片，它赋予药片入口清凉、适口性好的新形象，低热量、非蚀性、易贮藏更是药品制造所追求的目标，还可以作为某些药品的前体（如用于气喘病或心绞痛的硝基赤藓醇）    6、其它    \n它亦能用做高分子聚合物的组份和添加剂，生产聚醚多羟基化合物，醇酸树脂，聚酯等。 赤藓糖醇可促进溶液中的乙醇分子与水分子的结合，从而降低酒类饮料的酒精的异味和感官刺激，改善蒸馏酒和葡萄酒的质量。    在化妆品方面，赤藓糖醇可替代甘油的部分作用，但赤藓糖醇为非微生物营养性的成分，故可防止因化妆品变质对人体所带来的不应有的伤害。    在化工方面，赤藓糖醇可作为有机合成的中间体，以及制造油漆、炸药等产品的原料。膳食纤维   膳食纤维是指能抗人体小肠消化吸收的而在人体大肠能部分或全部发酵的可食用的植物性成分、碳水化合物及其相类似物质的总和，包括多糖、低聚糖糖、木质素以及相关的植物物质。根据溶解性不同，分为水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维两大类（目前国内有“保龄宝”牌水溶性膳食纤维）。    具有如下功能特性：    1、具有较强的吸水功能和膨胀功能      \n膳食纤维可吸收相当于自身重数倍的水，在肠胃中吸水膨胀并形成高粘度的溶胶或凝胶，使人产生饱腹感并抑制进食。对肥胖人群有较好的调节减肥功能。同时增加大便水分、体积，刺激肠道蠕动，加速排便频率，使粪便中的有害物质特别是致癌物质及时排出体外，大大减少肠道癌和痔疮等的发病机率。     2、改变肠道系统中微生物群落组成    膳食纤维可被大肠有益菌部分发酵或全部发酵，产生大量短链脂肪酸，如乙酸，乳酸等。可调节肠道pH，改善有益菌的繁殖环境，使双歧杆菌、乳酸菌等有益菌增殖，从而使得双歧杆菌等有益菌群能迅速扩大。这对抑制腐生菌生长，防止肠道粘膜萎缩和支持肠粘膜屏障功能，维持维生素供应，保护肝脏等都是十分重要的。    3、具有吸附有机物的功能    膳食纤维能吸附胆汁酸、胆固醇变异原等有机分子，抑制总胆固醇（TC）浓度升高，降低胆酸及其盐类的合成与吸收，降低人体血浆和肝脏胆固醇水平，防治冠状动脉硬化、胆石症和预防心脑血管疾病。膳食纤维还能吸附葡萄糖使吸收减慢，另外膳食纤维还具有一种抑制增血糖素分泌的作用，这样就可充分发挥胰岛素的作用，防止糖尿病。此外，膳食纤维还具有吸附人体自由基的作用。     4、阳离子结合和交换功能     \n膳食纤维可与Cu、Pb等重金属离子进行交换，缓解重金属中毒。更重要的是它能与肠道中的K+、Na+进行交换，促使尿液和粪便中大量排出Na、K，从而降低血液中的Na+与K+比，产生降低血压的作用。      一、膳食纤维在功能性食品中的应用    膳食纤维可广泛应用到各种食品、保健品和医药制品中，应用的主要目的是补充人体生理所需的膳食纤维量，增加产品保健功能、改进产品风味、提高产品品质和附加值等。山东保龄宝生物技术公司与国外科研机构合作，在国内首开先河开发生产了水溶性膳食纤维，引领了功能性食品新的发展方向。膳食纤维主要应用领域：    1．水溶性膳食纤维在保健食品中的应用    （1）.糖尿病人保健食品     糖尿病是一种胰岛素绝对或相对不足引起的疾病，表现为碳水化合物、脂肪蛋白质、水及电解质的代谢紊乱。随着我国经济的发展和生活水平的提高，我国糖尿病人也急剧增加，到2002年底已超过6000万。目前，糖尿病还没有根治方法，有效控制糖尿病，也是一个漫长的过程，除药物治疗外，主要还是依靠饮食控制。因此，适当调整饮食结构，是防治糖尿病的最主要方法。     水溶性膳食纤维可延缓胃排空，在胃肠中形成一种粘膜，使食物营养素的消化吸收过程减慢，不溶性膳食纤维会吸附葡萄糖而减慢吸收。这样，血液中的糖分只能缓慢增加，或胰岛素稍有不足，也不致马上引起血糖浓度增加。况且水溶性膳食纤维还具有抑制血糖素分泌的作用。广西医科大学附属医院陈绍萱等对确诊为Ⅱ\n型糖尿病患者356人进行饮食治疗，在其饮食中添加水溶性膳食纤维，控制在16～25 g/d，观察期为3～4周，分别测定治疗前后空腹及餐后2 h血糖。   （2）便秘人群保健食品    水溶性膳食纤维目前广泛用于调节微生态平衡、润肠通便的保健食品，水溶性膳食纤维被服用后，促进肠道双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌，同时产生大量短链脂肪酸，如乙酸、醋酸、叶酸和乳酸，改变肠道pH值，改善有益菌群的繁殖环境，从而加快肠道蠕动，使粪便顺利排出。    2．水溶性膳食纤维在乳制品中的应用    在乳制品中加入膳食纤维能同时满足了人们对蛋白质、维生素A、脂肪等动物性营养成分和膳食纤维等植物性营养成分的需求，能进一步提高乳制品的营养价值和应用范围。长期饮用能使肠道舒畅，防治便秘，并可降低胆固醇、调节血脂、血糖，特别适于中老年人、糖尿病人和肥胖者食用。该类产品在欧美很受消费者欢迎。如：法国的AGLN公司的“Nactalia Ercrem” 产品，其中含有约1.0%左右的水溶性膳食纤维。 水溶性膳食纤维在乳品中应用具有如下作用:     （1）.使用水溶性膳食纤维可以改善乳品口感，提高稳定性，且不与其中任何成份发生对人体不利的理化反应。     \n（2）.长期饮用含有水溶性膳食纤维的乳品，能使肠道舒畅，并可降低胆固醇、调节血脂、血糖，特别适于中老年人饮用。     3．水溶性膳食纤维在饮料中的应用     膳食纤维类饮料是西方很流行的功能性饮料。其既能解渴、补充水分，又可提供人体所需膳食纤维。这类产品，尤其是水溶性膳食纤维在欧美和日本等发达国家比较流行。如日本可口可乐公司生产的含膳食纤维矿泉水，盛行日本；另外，西欧国家和美国的高纤维橙汁、高纤维茶等也很普遍；目前国内汇源公司开发并生产了高纤果汁，北京三元乳业推出了高纤奶。长期饮用能使肠道舒畅，防治便秘，并可降低胆固醇、调节血脂、血糖、助控减肥，特别适于中老年人、糖尿病人和肥胖者饮用。在饮料中应用，有如下特性:  ?（1）、饮用添加水溶性膳食纤维的饮料，能使饮用者吸收各营养成份的同时，增强饱腹感，减少对热量物质的摄入量，长期饮用能显著助控减肥，特别适合中青年肥胖者饮用； ?（2）、在饮料中使用水溶性膳食纤维后，可使饮料中其它微粒均匀分布溶液中，不易产生沉淀和分层现象；     4.水溶性膳食纤维在婴幼儿食品中的应用    \n婴幼儿特别是断乳后体内双歧杆菌骤减，导致腹泻厌食、发育迟缓，营养成分的利用率降低；食用水溶性膳食纤维食品，可以提高营养素的利用率和促进对钙、铁、锌等微量元素的吸收。     二、“保龄宝”牌水溶性膳食纤维摄入量和市场前景    研究表明，每天每千克体重摄入0.045～0.067g膳食纤维，可保证每天营养素的平衡；有便秘习惯的人每天每千克体重应保证0.09～0.11g的膳食纤维。正常体重者每人每天必须保证8～20g的膳食纤维。    膳食纤维在欧美及日本八、九十年代就普遍应用于食品、医药保健品中，产品年销售额在300亿美元以上，然而在我国由于经济发展的制约，膳食纤维最近几年才开始应用。到2002年底，我国有老年人1亿多，肥胖病人7000多万，糖尿病人6000多万人，再加上数以亿计的便秘和心血管病人，对膳食纤维消费量大大增加，市场前景极为广阔。大力发展和加快我国膳食纤维及其产品的应用推广，对促进国民身体素质的提高和健康具有深远的意义。