隨著全球經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，人們的健康狀況有了明顯的改善。但由于生活環(huán)境周圍空氣和水資源等污染日益加劇、飲食結(jié)構(gòu)的不合理，如脂肪攝入過多，膳食纖維嚴(yán)重不足等原因，高血壓、高血脂、肥胖病、超體重、脂肪肝等疾病的患病率增加。面對各種惡性疾病發(fā)病率的逐年上升，人們在生活水平普遍提高的今天，更加關(guān)注自己的健康。功能性益生元和膳食纖維由于具有促進(jìn)有益菌生長繁殖，糾正腸道微生態(tài)失衡的而被人們所熟知。近年來，由于益生元和膳食纖維在腸道健康中的顯著作用，已經(jīng)成為功能食品研發(fā)領(lǐng)域的寵兒，含有益生元和膳食纖維強(qiáng)化的食品、藥品、保健品紛紛進(jìn)入市場，以及產(chǎn)業(yè)的不斷擴(kuò)大也進(jìn)一步促進(jìn)了功能食品行業(yè)的不斷發(fā)展。

　　01

　　益生元

　　益生元(Prebiotics)的概念是由GR．Gibson等(1995)提出，是指不易被消化的食品成分，通過選擇性的刺激一種或幾種細(xì)菌的生長與活性，而對寄主產(chǎn)生有益的影響，從而改善寄主健康的物質(zhì)。益生元主要為一些低聚糖如低聚異麥芽糖、低聚果糖、低聚半乳糖等。由于益生元不能被人體分解、吸收和利用，通過消化道到達(dá)結(jié)腸后，有的能被結(jié)腸群分解和利用，而促進(jìn)結(jié)腸菌群的生長，在改善腸道微生態(tài)、促進(jìn)脂質(zhì)、蛋白質(zhì)與礦物類代謝方面具有重要意義。

　　1.1益生元的物化特性及生理功能

　　1.1.1 物化特性

　　低聚糖類益生元大多具有良好水溶性，粘度低，口感清爽，甜度低。與蔗糖相比，低聚果糖的甜度約為蔗糖的40~60％，低聚異麥芽糖約為40％～５0％，低聚半乳糖為25％左右。益生元的酸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性較好，儲存穩(wěn)定性也很好，無不良質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味，可在食品和保健品領(lǐng)域中取代蔗糖使用。

　　1.1.2生理功能

　　益生元的生理功能，主要是通過促進(jìn)腸道內(nèi)有益菌繁殖、優(yōu)化菌群平衡來實現(xiàn)和益生菌一樣的功能。

　　（1）改善腸道菌群的功能

　　大腸是人體大的細(xì)菌庫，人體細(xì)菌的95%以上集中在大腸，含菌量可達(dá)1012cfu/g以上，代謝活動非常旺盛。人體試驗表明，各種低聚糖都可以大幅度促進(jìn)大腸中雙歧桿菌之增殖，以低聚果糖為例，Mitsuoka(1987)就23名老年病人(50-90歲)進(jìn)行試驗，在每日膳食中添加低聚果糖NeosugarG15g，為期兩周，每日收集糞便作細(xì)菌學(xué)試驗，結(jié)果表明食用低聚果糖后，大便中雙歧桿菌比試驗前增加了10倍。

　?。?）低甜度、低熱量

　　低聚果糖的甜度僅為蔗糖的1/3，在人體內(nèi)不被α－淀粉酶、蔗糖轉(zhuǎn)化酶和麥芽糖酶分解，不能作為能源被人體利用，不會使血糖值升高，因此非常適合于糖尿病患者及肥胖者食用。

　?。?）改善脂質(zhì)代謝，降低血脂和膽固醇

　　動物和人體實驗都表明，食用低聚果糖對血糖、血壓、降低血清膽固醇，提高HDL/LDL比例有一定的效果。雙歧桿菌可產(chǎn)生膽酸水解酶，將結(jié)合膽酸游離，而游離膽酸可抑制病原菌的生長，在pH6.0時，膽汁酸可同膽固醇結(jié)合而生成沉淀，隨大便排除體外。雙歧桿菌和低聚果糖本身也可吸收膽固醇而隨大便排除，從而可有效調(diào)節(jié)血脂。此外低聚果糖被雙歧桿菌發(fā)酵生成的丙酸，可抑制膽固醇的生成有關(guān)酶類的活性而抑制了膽固醇的合成。

　?。?）產(chǎn)生有機(jī)酸，降低腸道pH，抑制腐敗，預(yù)防便秘

　　低聚果糖、低聚異麥芽糖、低聚乳糖等各種不消化或難消化低聚糖食后直達(dá)大腸，在結(jié)腸中被大腸菌群發(fā)酵作為能源而利用，雙歧桿菌、乳酸菌等有益菌發(fā)酵這類碳水化合物，可產(chǎn)生有機(jī)酸，有機(jī)酸可降低腸道pH值，可有效抑制腸道腐敗產(chǎn)物的生成，并促進(jìn)腸道蠕動而促進(jìn)排便。

　?。?）提高免疫力 、抑制、預(yù)防腫瘤

　　大量的動物試驗結(jié)果表明，雙歧桿菌在腸道內(nèi)大量繁殖能夠起抗癌作用。這種抗癌作用歸功于雙歧桿菌的細(xì)胞、細(xì)胞壁成分和胞外分泌物使機(jī)體的免疫力提高。例如喂養(yǎng)定殖雙歧桿菌單因子的無菌小鼠，要比未處理的無菌小鼠壽命長。低聚果糖具有整腸通便的功能，它能使腸道腐敗菌受到抑制，腐敗產(chǎn)物顯著減少并及時排出，因而可減少大腸癌的發(fā)生。

　?。?）促進(jìn)鈣等礦物質(zhì)元素的吸收

　　食用功能性益生元可以促進(jìn)鈣、鎂、鋅、鐵等礦物元素的吸收，對于促進(jìn)兒童生長及防治老年骨質(zhì)丟失已有不少研究證實。用含10％低聚果糖的飼料喂養(yǎng)小鼠，試驗表明低聚果糖可促進(jìn)鈣、鐵、鎂、鋅的吸收，并可阻止因缺乏雌性激素而引起的骨質(zhì)丟失，Niness(1999)報道對青少年志愿者所作試驗結(jié)果表明少年日食低聚果糖15g，鈣吸收增加26％，青年日食菊粉40g，鈣吸收可增加58％。

　　1.2 益生元的應(yīng)用

　　益生元不僅具有防齲齒、促進(jìn)腸道有益菌增殖等生理功能，而且具有一系列良好的理化性能，如甜味溫和、耐酸熱、低粘度、保濕性好、防止淀粉老化、低水分活度等，從而使其能廣泛應(yīng)用于保健品、飲料和食品中。概括起來，主要有以下幾方面：

　　（1）餐桌甜味劑：小包裝低聚異麥芽糖可直接加入冷熱飲料和咖啡中，做為家庭保健糖可以用粉狀或液體直接加入飲品和食品中。

　?。?）飲料：益生元性質(zhì)穩(wěn)定適宜添加在各種飲料中，既保持飲料特有的風(fēng)格，又具有一定的保健功能?？商砑又撂妓犸嬃稀⒍鼓田嬃?、果蔬飲料、茶飲料、營養(yǎng)飲料等各類飲品中。

　　（3）乳制品：益生元在乳制品中已經(jīng)有了非常廣泛的應(yīng)用，從常溫奶到各個階段的嬰幼兒奶粉中都添加了不同的益生元，復(fù)合益生元組合低聚糖果與低聚半乳糖，應(yīng)用到嬰幼兒奶粉中可以協(xié)同提高嬰兒的腸道健康，達(dá)能公司含有低聚果糖的Activi a品牌酸奶，日本添加低聚異麥芽糖的EcoLife品牌乳酸菌飲等。

　?。?）焙烤食品：益生元具有很好的保濕性和抑菌性，作為甜味劑添加在糕點或點心的甜餡心中，既能提供柔和的甜味，又能延長產(chǎn)品的貨架壽命?？杉尤敫鞣N面包、蛋糕、餅干、西點、月餅及各種餅餡中。

　　（5）糖果：低聚糖類益生元具有很好的耐熱性，在熬糖溫度下保持穩(wěn)定，因此利用其做糖果時，工藝上無特殊要求。益生元中的低聚異麥芽糖加工特性同常規(guī)麥芽糖漿非常相近，也是目前性價比的益生元品類，其可以完全替代糖果及植脂末中的麥芽糖漿的應(yīng)用，這樣可顯著降低糖果等傳統(tǒng)食品中的含糖量，達(dá)到富含膳食纖維的宣稱，符合當(dāng)下消費趨勢。

　　1.3在酒業(yè)中的應(yīng)用

　　利用低聚果糖和低聚異麥芽糖的甜度特性，可替代蔗糖作為酒類的糖源。利用其不發(fā)酵性，加入黑米酒、黃酒、稠酒等發(fā)酵酒中陳釀，制成營養(yǎng)甜酒保健品。如特別添加了低聚果糖的汾酒竹葉青。

　　1.4其他領(lǐng)域中的應(yīng)用

　　利用添加低聚異麥芽糖的飼料飼喂動物，可以通過改善其腸道內(nèi)的微生態(tài)環(huán)境，改善其健康狀況，在提高動物抗病能力的同時提高了飼料利用率和增重率。與通常使用的獸藥類保健品相比，具有無殘留、無污染、無毒副作用等好處。

　　02

　　功能性膳食纖維—聚葡萄糖

　　膳食纖維是食品中不被人體消化酶消化的組分的總和，具有的保健功能，近年來被喻為糖、蛋白質(zhì)、脂肪、礦物質(zhì)和維生素以外的第七營養(yǎng)素和活性成分，有“生命綠洲”之稱。聚葡萄糖屬于一種水溶性的膳食纖維，它是由天然存在的葡萄糖、和少量山梨醇、檸檬酸經(jīng)高溫熔融縮聚而成，是隨機(jī)交聯(lián)的葡萄糖組成的多糖。

　　2.1聚葡萄糖物化特性和生理功能

　　2.1.1 聚葡萄糖物化特性

　　聚葡萄糖易溶于水，25℃時溶解度為80％，聚葡萄糖非常穩(wěn)定，在200℃左右高溫下，穩(wěn)定性仍非常好，不與酸堿起反應(yīng)。聚葡萄糖具有良好的保濕性，延長焙烤食品貨架期。此外，聚葡萄糖粘度類似蔗糖，耐受量高（90g/天）其加工性能優(yōu)于傳統(tǒng)的膳食纖維。

　　2.1.2 聚葡萄糖生理特性

　?。?）低能量、不致齲齒

　　聚葡萄糖熱量值約為1kcal／g，而且不能被口腔中有害微生物利用，因此不會導(dǎo)致齲齒。

　?。?）非胰島素依賴性

　　聚葡萄糖能改善末稍組織對胰島素的感受性，降低對胰島素的要求，抑制胰島素的分泌，阻礙對糖的吸收，且聚葡萄糖本身不被吸收，從而達(dá)到降低血糖水平的目的，有效預(yù)防糖尿病。

　　（3）增殖雙歧因子、腸道調(diào)節(jié)作用

　　經(jīng)研究驗證，濃度為1%和2%的聚葡萄糖即可對腸道雙歧桿菌有顯著的刺激作用。它所作用的雙歧桿菌范圍較廣，除了對青春雙歧桿菌、兩叉雙歧桿菌、長雙歧桿菌等有增殖作用外，還對嬰兒雙歧桿菌有增殖作用（Hollie M.et al,2004）。聚葡萄糖可改善排便功能而無腹脹、腹瀉等不良效應(yīng)。有助于增加腸道中有益菌的數(shù)量，減少有害菌的數(shù)量，降低大便pH值。

　?。?）降低甘油三酯和膽固醇

　　聚葡萄糖可阻止或減少甘油三酯和膽固醇進(jìn)入淋巴細(xì)管的量。同時，聚葡萄糖進(jìn)入腸道后被腸道微生物降解的產(chǎn)物可抑制膽固醇的合成，并能吸附膽固醇的代謝產(chǎn)物膽汁酸并排出體外，從而降低人體內(nèi)膽固醇含量，阻礙對膽固醇的吸收。也可預(yù)防膽結(jié)石的形成（S Ogata, et al.,1997）。用聚葡萄糖制出的巧克力有明顯的減少血清甘油三酯的作用。若與乳糖醇配合使用，這種作用更強(qiáng)（Yoshiharu S, 2005）。

　　（5）助控和減肥作用

　　一方面聚葡萄糖可以抑制食欲，減少進(jìn)食量，并從人體內(nèi)帶走多余的脂肪和能量（King NA et al.,2005）。另一方面聚葡萄糖還可在胃腸壁上形成一層薄膜，纏裹部分食物中的脂肪，限制消化道內(nèi)脂肪的吸收，促進(jìn)脂類物質(zhì)的排泄，從而達(dá)到減少脂肪堆積，預(yù)防肥胖的（Ogata shinichi, et al.,1999；Shimomura, et al.,2005）。

　?。?）促進(jìn)Ca吸收

　　Hara H等（2000）的研究表明，攝入聚葡萄糖（50g/kg,21d）后，能增加Ca的吸收和骨礦化。Hitoshi Mineo等（2001）的研究表明：隨著聚葡萄糖的濃度增加，小鼠空腸、回腸、盲腸、大腸的鈣吸收作用呈遞增趨勢。

　　（7）提高免疫力

　　可溶性纖維的大量吸水，稀釋了腸道中有害物質(zhì)的濃度，并促使它排除體外，研究證明，可溶性纖維對癌癥特別是結(jié)腸癌具有一定的防治作用，并具有排毒養(yǎng)顏，美容的作用（Rautonen nina,et al,2005）。

　　2.2 聚葡萄糖在食品中的應(yīng)用

　　聚葡萄糖作為填充劑、防凍劑、低溫防護(hù)劑、抗老化劑、膳食纖維、益生元成分及防腐保鮮、增加滲透壓等的成分添加入食品中，既提供必要的體積，又賦予逼真的質(zhì)構(gòu)和口感，還能保證優(yōu)質(zhì)的纖維來源。希望攝入低熱量和保持健康的正常人群可以食用，糖尿病人等特殊群體也可以食用。

　?。?）乳品

　　聚葡萄糖具有低pH值條件下穩(wěn)定性好，無甜度且口味中性，粘度高、防止蔗糖再結(jié)晶和淀粉再老化等優(yōu)良特性，因而應(yīng)用于低脂、無脂乳品中，不僅可以改善乳品口感，還可提高乳品在保質(zhì)期的穩(wěn)定性。如伊利推出的“谷粒多”和“每益添”，旺旺的益纖多，日本的三得利公司（Suntory）"Bikkle"酸乳飲料，日本的Yakult的Joie益生菌奶等，均添加了聚葡萄糖，強(qiáng)化膳食纖維，起到增加飽腹感，改善腸道健康的。

　?。?）糖果

　　無糖糖果的良好配料，耐受性好。高水溶性和高黏度，保證硬糖和橡皮糖的良好咀嚼性；能防止結(jié)晶，特別是使用糖醇的糖果；非致齲性，適用于健齒糖果。添加聚葡萄糖的蔗糖糖果，起到強(qiáng)化纖維/益生元/降低蔗糖的作用，也可降低熱量或降低總血糖生成值，例如國內(nèi)養(yǎng)生堂特別推出的成長快樂益生元Q片，日本UHA優(yōu)哈味覺糖果（高纖低糖）等功能糖果中，聚葡萄糖含量都大于30%，以及德芙無糖巧克力和好時無糖巧克力中也都添加了聚葡萄糖。

　　（3）飲料

　　膳食纖維類飲料既能解渴、補(bǔ)充水分，又可提供人體所需膳食纖維，并可增強(qiáng)無糖或低糖飲料的口感。同時，聚葡萄糖良好的保健功能使其更適于中老年人、糖尿病病人和肥胖者飲用，起到使腸道舒暢，防治便秘，并可降低膽固醇，調(diào)節(jié)血脂、血糖，助控減肥等的作用。

　　在歐美、日本等國十分流行。如日本可口可樂公司生產(chǎn)的含膳食纖維礦泉水，西歐、美國的高纖維橙汁、高纖維茶，韓國飲樂多奧優(yōu)熱帶水果纖維飲料，國內(nèi)匯源開發(fā)的高纖果汁，三元乳業(yè)的高纖奶等。

　?。?）焙烤食品

　　聚葡萄糖十分耐熱，在焙烤生產(chǎn)過程中把各種優(yōu)良的特性理想地結(jié)合起來，作為有效的蔗糖替代品，能延緩淀粉老化，保持水分，提供良好的質(zhì)構(gòu)和口感，特別適于加工低糖、低脂高纖的焙烤食品。如，奧利奧無糖夾心餅干中，特別添加聚葡萄糖，其纖維含量達(dá)到12.5%，以及fibrelle公司推出的富含纖維的烘烤甜味劑，該甜味劑中融合了聚葡萄糖，低聚果糖和菊粉等，用于烘焙產(chǎn)品，完全替代蔗糖，在歐美的焙烤市場中，強(qiáng)化纖維產(chǎn)品已經(jīng)成為食品常態(tài)。

　　03

　　總結(jié)

　　全球功能食品60%以上功能宣稱可以歸到功能性益生元和膳食纖維等功能糖的健康作用上，例如消化道健康、口腔健康、體重控制及心血管健康等等。功能性益生元和膳食纖維作為一種健康的功能配料，具有低熱、低血糖反應(yīng)、防齲齒和調(diào)節(jié)腸道等生理，功能性益生元和膳食纖維與抗生素和益生素相比有著不可替代的優(yōu)點，它無藥物殘留，細(xì)菌不會產(chǎn)生抗藥性，無污染，耐高溫，性質(zhì)穩(wěn)定，是一種天然的食品添加劑，符合現(xiàn)代人的健康消費觀念，因此具有廣闊開發(fā)前景，專家預(yù)測健康產(chǎn)業(yè)將成為21世紀(jì)新的兆億美元產(chǎn)業(yè)，而益生元和膳食纖維等功能食品配料將是健康產(chǎn)業(yè)的基石。

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