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16～25g/d，观察期为3～4周，分别测定治疗前后空腹及餐后2h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“NactaliaErcrem”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。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）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）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℃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：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，