功能性低聚糖

1、第一章第一章 功能性低聚糖功能性低聚糖第一節(jié)第一節(jié) 低聚糖概述低聚糖概述第二節(jié)第二節(jié) 低聚果糖低聚果糖第三節(jié)第三節(jié) 低聚乳果糖低聚乳果糖第四節(jié)第四節(jié) 低聚異麥芽糖低聚異麥芽糖第五節(jié)第五節(jié) 低聚木糖低聚木糖第六節(jié)第六節(jié) 大豆低聚糖大豆低聚糖低聚糖產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)重要的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)，市場(chǎng)低聚糖產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)重要的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)，市場(chǎng)化品種化品種20 多種，正在研發(fā)的品種有近百種，并催生了多種，正在研發(fā)的品種有近百種，并催生了300 多億美元的功能食品市場(chǎng)及多億美元的功能食品市場(chǎng)及100 多億美元的功能飼料市場(chǎng)，多億美元的功能飼料市場(chǎng)，而且每年仍以而且每年仍以10%20%的速度增長(zhǎng)，市場(chǎng)前景

2、良好。我的速度增長(zhǎng)，市場(chǎng)前景良好。我國(guó)對(duì)低聚糖的研究始于上世紀(jì)國(guó)對(duì)低聚糖的研究始于上世紀(jì)80年代，在年代，在“九五九五” 期間期間形成工業(yè)規(guī)模和商品化。現(xiàn)各種低聚糖生產(chǎn)能力約形成工業(yè)規(guī)模和商品化?，F(xiàn)各種低聚糖生產(chǎn)能力約5萬(wàn)噸，萬(wàn)噸，實(shí)際年產(chǎn)實(shí)際年產(chǎn)4萬(wàn)噸。品種主要有低聚異麥芽糖、低聚果糖、萬(wàn)噸。品種主要有低聚異麥芽糖、低聚果糖、低聚木糖、低聚甘露糖、大豆低聚糖、水蘇糖等，實(shí)際年低聚木糖、低聚甘露糖、大豆低聚糖、水蘇糖等，實(shí)際年產(chǎn)以萬(wàn)噸計(jì)的只有低聚異麥芽糖，年產(chǎn)以千噸計(jì)的有低聚產(chǎn)以萬(wàn)噸計(jì)的只有低聚異麥芽糖，年產(chǎn)以千噸計(jì)的有低聚果糖、水蘇糖，其它品種的年產(chǎn)量有限。果糖、水蘇糖，其它品種的年產(chǎn)量有限

3、。第一節(jié)第一節(jié) 低聚糖概述低聚糖概述低聚糖產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)重要的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)，市場(chǎng)低聚糖產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)重要的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)，市場(chǎng)化品種化品種20 多種，正在研發(fā)的品種有近百種，并催生了多種，正在研發(fā)的品種有近百種，并催生了300 多億美元的功能食品市場(chǎng)及多億美元的功能食品市場(chǎng)及100 多億美元的功能飼料市場(chǎng)，多億美元的功能飼料市場(chǎng)，而且每年仍以而且每年仍以10%20%的速度增長(zhǎng)，市場(chǎng)前景良好。我的速度增長(zhǎng)，市場(chǎng)前景良好。我國(guó)對(duì)低聚糖的研究始于上世紀(jì)國(guó)對(duì)低聚糖的研究始于上世紀(jì)80年代，在年代，在“九五九五” 期間期間形成工業(yè)規(guī)模和商品化?，F(xiàn)各種低聚糖生產(chǎn)能力約形成工業(yè)規(guī)模和商品化?，F(xiàn)各種

4、低聚糖生產(chǎn)能力約5萬(wàn)噸，萬(wàn)噸，實(shí)際年產(chǎn)實(shí)際年產(chǎn)4萬(wàn)噸。品種主要有低聚異麥芽糖、低聚果糖、萬(wàn)噸。品種主要有低聚異麥芽糖、低聚果糖、低聚木糖、低聚甘露糖、大豆低聚糖、水蘇糖等，實(shí)際年低聚木糖、低聚甘露糖、大豆低聚糖、水蘇糖等，實(shí)際年產(chǎn)以萬(wàn)噸計(jì)的只有低聚異麥芽糖，年產(chǎn)以千噸計(jì)的有低聚產(chǎn)以萬(wàn)噸計(jì)的只有低聚異麥芽糖，年產(chǎn)以千噸計(jì)的有低聚果糖、水蘇糖，其它品種的年產(chǎn)量有限。果糖、水蘇糖，其它品種的年產(chǎn)量有限。第一節(jié)第一節(jié) 低聚糖概述低聚糖概述2010 年時(shí)中國(guó)低聚糖產(chǎn)品的年需求量達(dá)年時(shí)中國(guó)低聚糖產(chǎn)品的年需求量達(dá)19 萬(wàn)噸以萬(wàn)噸以上，其中低聚異麥芽糖年需求量上，其中低聚異麥芽糖年需求量10 萬(wàn)噸以上，低萬(wàn)噸

5、以上，低聚果糖年需求量聚果糖年需求量8 萬(wàn)噸左右。目前全國(guó)低聚糖生萬(wàn)噸左右。目前全國(guó)低聚糖生產(chǎn)廠家已達(dá)十余家，形成了年產(chǎn)產(chǎn)廠家已達(dá)十余家，形成了年產(chǎn)10 萬(wàn)噸左右的產(chǎn)萬(wàn)噸左右的產(chǎn)能。能。 一、概念：由一、概念：由2 21010個(gè)單糖通過(guò)苷鍵結(jié)合而成的直鏈或支個(gè)單糖通過(guò)苷鍵結(jié)合而成的直鏈或支鏈聚糖。鏈聚糖。二、化學(xué)命名法：以末端糖為母體，其它的糖作為糖基，二、化學(xué)命名法：以末端糖為母體，其它的糖作為糖基，同時(shí)應(yīng)標(biāo)明糖與糖之間的連接位置、糖的成環(huán)形式以及苷同時(shí)應(yīng)標(biāo)明糖與糖之間的連接位置、糖的成環(huán)形式以及苷鍵的構(gòu)型等。鍵的構(gòu)型等。 蔗糖、乳糖、麥芽糖等也屬于低聚糖，但是與近年來(lái)開發(fā)蔗糖、乳糖、麥芽糖

6、等也屬于低聚糖，但是與近年來(lái)開發(fā)的新型低聚糖相比，不具備預(yù)防齲齒、降低血脂和促進(jìn)雙的新型低聚糖相比，不具備預(yù)防齲齒、降低血脂和促進(jìn)雙歧桿菌增殖等生理功能，所以稱為歧桿菌增殖等生理功能，所以稱為普通低聚糖普通低聚糖。 以乳果糖、低聚果糖、大豆低聚糖、低聚木糖、低聚乳果以乳果糖、低聚果糖、大豆低聚糖、低聚木糖、低聚乳果糖、低聚龍膽糖等為代表的新型低聚糖一般都具有促進(jìn)腸糖、低聚龍膽糖等為代表的新型低聚糖一般都具有促進(jìn)腸道雙歧桿菌增殖、難以被人體消化吸收、預(yù)防齲齒等一系道雙歧桿菌增殖、難以被人體消化吸收、預(yù)防齲齒等一系列的生理功能，所以又稱為列的生理功能，所以又稱為功能性低聚糖功能性低聚糖。 功能性低

7、聚糖的研究和開發(fā)最早的是日本，己有二十功能性低聚糖的研究和開發(fā)最早的是日本，己有二十多年的歷史。目前在世界低聚糖市場(chǎng)中，日本占著絕多年的歷史。目前在世界低聚糖市場(chǎng)中，日本占著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。繼日本之后，歐洲各國(guó)對(duì)功能性低聚糖的對(duì)的優(yōu)勢(shì)。繼日本之后，歐洲各國(guó)對(duì)功能性低聚糖的開發(fā)熱情日漸升溫。各種功能性低聚糖在國(guó)外已廣泛開發(fā)熱情日漸升溫。各種功能性低聚糖在國(guó)外已廣泛用在不同食品的加工中，包括飲料、酸奶、冷飲、乳用在不同食品的加工中，包括飲料、酸奶、冷飲、乳品、糖果、糕點(diǎn)等方面。功能性低聚糖的加入賦予了品、糖果、糕點(diǎn)等方面。功能性低聚糖的加入賦予了這些食品不同的保健功能。使其產(chǎn)品檔次和價(jià)格都上這些食品不

8、同的保健功能。使其產(chǎn)品檔次和價(jià)格都上了一個(gè)臺(tái)階。了一個(gè)臺(tái)階。 我國(guó)在我國(guó)在20世紀(jì)世紀(jì)80年代末開始對(duì)功能性低聚糖進(jìn)行研年代末開始對(duì)功能性低聚糖進(jìn)行研制和應(yīng)用開發(fā)，較早研究開發(fā)的是以蔗糖為原料制制和應(yīng)用開發(fā)，較早研究開發(fā)的是以蔗糖為原料制取取低聚果糖低聚果糖和以淀粉為原料制取和以淀粉為原料制取低聚異麥芽糖低聚異麥芽糖；其；其它功能性低聚糖，如它功能性低聚糖，如大豆低聚糖大豆低聚糖、低聚甘露糖低聚甘露糖、低低聚乳果糖聚乳果糖等也研制開發(fā)成功。功能性低聚糖可從天等也研制開發(fā)成功。功能性低聚糖可從天然原料中提取。但大部分功能性低聚糖在天然植物然原料中提取。但大部分功能性低聚糖在天然植物中含量太低或在

9、自然界分布較分散難以收集，現(xiàn)代中含量太低或在自然界分布較分散難以收集，現(xiàn)代工業(yè)往往采用生物技術(shù)酶法來(lái)制取，其原料多為糖工業(yè)往往采用生物技術(shù)酶法來(lái)制取，其原料多為糖類，如蔗糖、淀粉等。類，如蔗糖、淀粉等。低聚果糖是較早開發(fā)的功能性低聚糖之一低聚果糖是較早開發(fā)的功能性低聚糖之一, ,日本于日本于19831983年實(shí)年實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)?，F(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)。第二節(jié)第二節(jié) 低聚果糖低聚果糖(Fructooligosaccharide，F(xiàn)OS)低聚果糖又稱蔗果低聚糖或果寡糖、低聚果糖又稱蔗果低聚糖或果寡糖、蔗果三糖族低聚糖蔗果三糖族低聚糖。其組成主要是蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖的混合物。其組成主要是蔗果三糖

10、、蔗果四糖、蔗果五糖的混合物。是以蔗糖為原料，通過(guò)現(xiàn)代生物工程技術(shù)是以蔗糖為原料，通過(guò)現(xiàn)代生物工程技術(shù)果糖基轉(zhuǎn)果糖基轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)化、精制而成。商品化程度在國(guó)內(nèi)外處于領(lǐng)先地位。移酶轉(zhuǎn)化、精制而成。商品化程度在國(guó)內(nèi)外處于領(lǐng)先地位。經(jīng)過(guò)美國(guó)經(jīng)過(guò)美國(guó)IFTIFT（美國(guó)食品工藝協(xié)會(huì)）和日本醫(yī)學(xué)院等研究（美國(guó)食品工藝協(xié)會(huì)）和日本醫(yī)學(xué)院等研究機(jī)構(gòu)應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)研究反復(fù)測(cè)試得出結(jié)論，以果糖基轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)研究反復(fù)測(cè)試得出結(jié)論，以果糖基轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)化而成的低聚果糖分子結(jié)構(gòu)和保健功能，與天然存在酶轉(zhuǎn)化而成的低聚果糖分子結(jié)構(gòu)和保健功能，與天然存在于果蔬植物中的完全相同。于果蔬植物中的完全相同。 一、分子結(jié)構(gòu)及消化代謝特

11、性一、分子結(jié)構(gòu)及消化代謝特性低聚果糖是低聚果糖是25個(gè)果糖基為鏈節(jié)，以一個(gè)葡萄糖個(gè)果糖基為鏈節(jié)，以一個(gè)葡萄糖基為鏈的端基，以果糖基基為鏈的端基，以果糖基果糖連接鍵為主體骨果糖連接鍵為主體骨架連結(jié)形成的碳水化合物。即是指架連結(jié)形成的碳水化合物。即是指14個(gè)果糖基個(gè)果糖基以以-2，1鍵連接在蔗糖的鍵連接在蔗糖的D-果糖基上而形成的蔗果糖基上而形成的蔗果三糖（果三糖（GF2）、蔗果四糖（）、蔗果四糖（GF3）、蔗果五糖）、蔗果五糖（GF4）和蔗果六糖（）和蔗果六糖（GF5）的混合物。商品低）的混合物。商品低聚果糖一般還含有少量蔗糖、果糖、葡萄糖。聚果糖一般還含有少量蔗糖、果糖、葡萄糖。低低聚果糖是一

12、種天然活性物質(zhì)。聚果糖是一種天然活性物質(zhì)。 低聚果糖經(jīng)口腔進(jìn)入人體消化系統(tǒng)后，不能被各種消低聚果糖經(jīng)口腔進(jìn)入人體消化系統(tǒng)后，不能被各種消化酶分解，因而不被胃、小腸吸收。低聚果糖在大腸化酶分解，因而不被胃、小腸吸收。低聚果糖在大腸內(nèi)可被雙歧桿菌、乳桿菌等有益菌選擇利用，使它們內(nèi)可被雙歧桿菌、乳桿菌等有益菌選擇利用，使它們快速和大量繁殖。同時(shí)雙歧桿菌對(duì)低聚快速和大量繁殖。同時(shí)雙歧桿菌對(duì)低聚果糖進(jìn)行酵解，果糖進(jìn)行酵解，部分轉(zhuǎn)化為短鏈脂肪酸和少量氣體。其中，大約部分轉(zhuǎn)化為短鏈脂肪酸和少量氣體。其中，大約40%的低聚果糖被菌體利用排出體外，的低聚果糖被菌體利用排出體外，10%轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為CO2、H2、C

13、H4等氣體，近等氣體，近50%轉(zhuǎn)變?yōu)榇姿?、丙酸、丁酸和轉(zhuǎn)變?yōu)榇姿?、丙酸、丁酸和乳酸等。部分短鏈脂肪酸?jīng)結(jié)腸粘膜吸收后，再進(jìn)入乳酸等。部分短鏈脂肪酸經(jīng)結(jié)腸粘膜吸收后，再進(jìn)入肝臟，進(jìn)一步代謝而轉(zhuǎn)變?yōu)閿z食者可吸收的能量，但肝臟，進(jìn)一步代謝而轉(zhuǎn)變?yōu)閿z食者可吸收的能量，但其能量值很低，僅為蔗糖的其能量值很低，僅為蔗糖的1/3。二、主要生理功能二、主要生理功能1.高效的雙歧桿菌增殖因子。能進(jìn)入大腸被有益菌雙歧桿高效的雙歧桿菌增殖因子。能進(jìn)入大腸被有益菌雙歧桿菌選擇性地利用菌選擇性地利用, ,使雙歧桿菌數(shù)量顯著增加使雙歧桿菌數(shù)量顯著增加, ,有助于維持腸有助于維持腸道正常菌群的平衡道正常菌群的平衡, ,抑制

14、病原菌和腐敗菌的生長(zhǎng)抑制病原菌和腐敗菌的生長(zhǎng), ,提高機(jī)能提高機(jī)能的免疫功能的免疫功能, ,低聚果糖的攝入對(duì)腹瀉及便秘患者均有明顯低聚果糖的攝入對(duì)腹瀉及便秘患者均有明顯的改善作用。的改善作用。2.低熱值。由于低聚果糖不為人體消化系統(tǒng)的酶類所水解低熱值。由于低聚果糖不為人體消化系統(tǒng)的酶類所水解,很難被消化吸收，故提供的熱值很低，攝入后不會(huì)導(dǎo)致肥很難被消化吸收，故提供的熱值很低，攝入后不會(huì)導(dǎo)致肥胖。胖。3.低聚果糖是一種水溶性膳食纖維，能降低血清膽固醇和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，且攝入后不會(huì)引起血糖值和胰島素水平的升高。甘油三酯，且攝入后不會(huì)引起血糖值和胰島素水平的

15、升高。4.能促進(jìn)機(jī)體對(duì)鈣、鎂、鋅等礦物元素的吸收。低能促進(jìn)機(jī)體對(duì)鈣、鎂、鋅等礦物元素的吸收。低聚果糖與聚果糖與Ca2+、Mg2+、Zn2+等形成絡(luò)合物到達(dá)大等形成絡(luò)合物到達(dá)大腸后，隨著低聚果糖被雙歧桿菌等微生物發(fā)酵分腸后，隨著低聚果糖被雙歧桿菌等微生物發(fā)酵分解，同時(shí)也釋放出礦物元素，使之更易于被腸道解，同時(shí)也釋放出礦物元素，使之更易于被腸道吸收，這對(duì)防止人體骨質(zhì)疏松有意義。吸收，這對(duì)防止人體骨質(zhì)疏松有意義。5.非齲齒性。低聚果糖不能被引起齲齒的突變鏈非齲齒性。低聚果糖不能被引起齲齒的突變鏈球菌球菌Smutans所利用，因此不易導(dǎo)致齲齒。所利用，因此不易導(dǎo)致齲齒。三、生產(chǎn)方法三、生產(chǎn)方法 工業(yè)上

16、主要采用具有果糖基轉(zhuǎn)移活性的酶工業(yè)上主要采用具有果糖基轉(zhuǎn)移活性的酶( (如如- -呋喃果呋喃果糖苷酶糖苷酶) )作用于蔗糖而制取低聚果糖。其反應(yīng)可表示為作用于蔗糖而制取低聚果糖。其反應(yīng)可表示為: :工業(yè)化生產(chǎn)低聚果糖多采用固定化細(xì)胞法進(jìn)行連續(xù)化生產(chǎn)工業(yè)化生產(chǎn)低聚果糖多采用固定化細(xì)胞法進(jìn)行連續(xù)化生產(chǎn), ,即將具有較高果糖基轉(zhuǎn)移酶活力的活性菌體固定在一定載即將具有較高果糖基轉(zhuǎn)移酶活力的活性菌體固定在一定載體上并裝柱體上并裝柱, ,高濃度蔗糖溶液以一定速度通過(guò)固定化酶柱高濃度蔗糖溶液以一定速度通過(guò)固定化酶柱, ,由酶作用于蔗糖發(fā)生轉(zhuǎn)移反應(yīng)由酶作用于蔗糖發(fā)生轉(zhuǎn)移反應(yīng), ,然后經(jīng)活性炭脫色然后經(jīng)活性炭脫

17、色, ,離子交離子交換法脫鹽等手段進(jìn)行分離提純換法脫鹽等手段進(jìn)行分離提純, ,經(jīng)濃縮可得低聚果糖含量經(jīng)濃縮可得低聚果糖含量為為55%55%60%60%的液體產(chǎn)品。若進(jìn)一步分離提純的液體產(chǎn)品。若進(jìn)一步分離提純, ,可精制出含可精制出含量為量為95%95%的高純度產(chǎn)品。的高純度產(chǎn)品。在蔗糖轉(zhuǎn)移反應(yīng)生成低聚果糖的同時(shí)在蔗糖轉(zhuǎn)移反應(yīng)生成低聚果糖的同時(shí), ,也生成了副產(chǎn)物也生成了副產(chǎn)物葡萄糖葡萄糖, ,葡萄糖是酶抑制物葡萄糖是酶抑制物, ,它的存在會(huì)削弱酶的催化它的存在會(huì)削弱酶的催化能力能力, ,使低聚果糖含量降低?？稍诜磻?yīng)體系中加入葡萄糖使低聚果糖含量降低?？稍诜磻?yīng)體系中加入葡萄糖氧化酶或葡萄糖異構(gòu)酶

18、氧化酶或葡萄糖異構(gòu)酶, ,前者能將葡萄糖氧化成葡萄糖酸前者能將葡萄糖氧化成葡萄糖酸, ,而后者能使葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖而后者能使葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖, ,從而對(duì)蔗糖的轉(zhuǎn)移反應(yīng)起從而對(duì)蔗糖的轉(zhuǎn)移反應(yīng)起協(xié)同促進(jìn)作用協(xié)同促進(jìn)作用, ,達(dá)到增加低聚果糖生成量、提高產(chǎn)品純度達(dá)到增加低聚果糖生成量、提高產(chǎn)品純度的目的。的目的。除酶法外除酶法外, ,一些國(guó)家一些國(guó)家, ,如法國(guó)、比利時(shí)還采用由植物菊芋提如法國(guó)、比利時(shí)還采用由植物菊芋提取低聚果糖的生產(chǎn)工藝。法國(guó)取低聚果糖的生產(chǎn)工藝。法國(guó)公司用菊芋生公司用菊芋生產(chǎn)菊粉產(chǎn)菊粉, ,菊粉中單糖分子聚合度較大菊粉中單糖分子聚合度較大, ,需經(jīng)局部酶解才能得需經(jīng)局部酶解才能得

19、到低聚果糖。該公司也以菊粉作為產(chǎn)品出售到低聚果糖。該公司也以菊粉作為產(chǎn)品出售, ,平均單糖分平均單糖分子聚合度子聚合度9,9,低聚果糖含量少低聚果糖含量少, ,削弱了其生理功能。削弱了其生理功能。第三節(jié)第三節(jié) 低聚乳果糖低聚乳果糖(Lactosylfructoside or Lactosurose) 低聚乳果糖是由日本林原生化研究所、鹽水港株式會(huì)低聚乳果糖是由日本林原生化研究所、鹽水港株式會(huì)社等在社等在1990年聯(lián)合開發(fā)成功的一種新型低聚糖年聯(lián)合開發(fā)成功的一種新型低聚糖,產(chǎn)品于產(chǎn)品于1991年推向市場(chǎng)。商品化的低聚乳果糖是一種包括低年推向市場(chǎng)。商品化的低聚乳果糖是一種包括低聚乳果糖、蔗糖、乳糖

20、、葡萄糖以及其它微量低聚糖聚乳果糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖以及其它微量低聚糖(如如1- 蔗果三糖、半乳糖基果糖、半乳糖基乳糖等蔗果三糖、半乳糖基果糖、半乳糖基乳糖等)在內(nèi)在內(nèi)的混合物。純凈的低聚乳果糖是一種三糖的混合物。純凈的低聚乳果糖是一種三糖, 由由- D-半乳半乳糖苷、糖苷、- D -葡萄糖苷以及葡萄糖苷以及- D- 呋喃果糖苷殘基組成。呋喃果糖苷殘基組成。日本產(chǎn)品類型有日本產(chǎn)品類型有LS-35、LS-55(粉末狀粉末狀)、LS-55(液液體狀體狀),其中低聚乳果糖含量分別為總糖量的其中低聚乳果糖含量分別為總糖量的35%、55%,此外還有未反應(yīng)的蔗糖、乳果糖此外還有未反應(yīng)的蔗糖、乳果糖,副產(chǎn)

21、物葡萄糖等。副產(chǎn)物葡萄糖等。一、分子構(gòu)成一、分子構(gòu)成低聚乳果糖由低聚乳果糖由3個(gè)個(gè)單糖殘基通過(guò)糖苷鍵相連而單糖殘基通過(guò)糖苷鍵相連而成成,其結(jié)構(gòu)式其結(jié)構(gòu)式如下圖所示如下圖所示:從分子結(jié)構(gòu)式上看從分子結(jié)構(gòu)式上看,低聚乳果糖可看成是乳糖接上一個(gè)果低聚乳果糖可看成是乳糖接上一個(gè)果糖基糖基,也可看成是蔗糖接上一個(gè)半乳糖基。也可看成是蔗糖接上一個(gè)半乳糖基。二、低聚乳果糖的合成二、低聚乳果糖的合成1.低聚乳果糖生物合成的機(jī)理低聚乳果糖生物合成的機(jī)理低聚乳果糖以蔗糖和乳糖為原料低聚乳果糖以蔗糖和乳糖為原料,利用糖基轉(zhuǎn)移酶催化而利用糖基轉(zhuǎn)移酶催化而成。圖為低聚乳果糖的生物合成反應(yīng)式。成。圖為低聚乳果糖的生物合成

22、反應(yīng)式。低聚乳果糖可以采低聚乳果糖可以采用用2種途徑合成。一是利用半乳糖種途徑合成。一是利用半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶將乳糖分解產(chǎn)生的苷轉(zhuǎn)移酶將乳糖分解產(chǎn)生的- 半乳糖基轉(zhuǎn)移至蔗糖半乳糖基轉(zhuǎn)移至蔗糖中葡萄糖的中葡萄糖的4羥基上；二是利用果糖基轉(zhuǎn)移酶將蔗羥基上；二是利用果糖基轉(zhuǎn)移酶將蔗糖分解產(chǎn)生的果糖基轉(zhuǎn)移至乳糖還原性末端的糖分解產(chǎn)生的果糖基轉(zhuǎn)移至乳糖還原性末端的1羥羥基上基上,必須注意必須注意,雖然雖然- 呋喃果糖苷酶在自然界廣泛呋喃果糖苷酶在自然界廣泛存在存在,但是不同來(lái)源的但是不同來(lái)源的- 呋喃果糖苷酶具有不同的受呋喃果糖苷酶具有不同的受體特異性體特異性,在蔗糖和乳糖共存的體系中在蔗糖和乳糖共存的體系

23、中,黑曲霉黑曲霉- 呋呋喃果糖苷酶一般催化蔗糖中的果糖基轉(zhuǎn)移到另外一喃果糖苷酶一般催化蔗糖中的果糖基轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)蔗糖分子上生成蔗果低聚糖個(gè)蔗糖分子上生成蔗果低聚糖,而節(jié)桿菌而節(jié)桿菌- 呋喃果糖呋喃果糖苷酶才可能催化生成低聚苷酶才可能催化生成低聚乳果糖。乳果糖。三、低聚乳果糖的生理功能三、低聚乳果糖的生理功能1.改善腸道菌群改善腸道菌群,促進(jìn)雙歧桿菌增殖。促進(jìn)雙歧桿菌增殖。2.抑制有毒代謝物的產(chǎn)生。抑制有毒代謝物的產(chǎn)生。3.難消化、低熱值。難消化、低熱值。4.不致齲。不致齲。5.降低血清膽固醇。降低血清膽固醇。6.整腸作用。整腸作用。第四節(jié)第四節(jié) 低聚異麥芽糖低聚異麥芽糖(Isomaltool

24、igosacchride，IMO) 低聚異麥芽糖低聚異麥芽糖, ,是以淀粉為原料是以淀粉為原料, ,采用生物酶工程生采用生物酶工程生產(chǎn)精制而成的產(chǎn)精制而成的, ,具有一定的保健功能。在低聚糖中具有一定的保健功能。在低聚糖中, ,除了直鏈低聚糖外除了直鏈低聚糖外, ,還有支鏈低聚糖。直鏈低聚糖是還有支鏈低聚糖。直鏈低聚糖是以葡萄糖為單位以葡萄糖為單位, ,由由2 21010個(gè)分子聯(lián)結(jié)而成的糖個(gè)分子聯(lián)結(jié)而成的糖, ,一般一般稱為低聚麥芽糖。與之對(duì)應(yīng)的支鏈低聚糖是將葡聚稱為低聚麥芽糖。與之對(duì)應(yīng)的支鏈低聚糖是將葡聚糖以分枝方式聯(lián)結(jié)而成帶支鏈的糖糖以分枝方式聯(lián)結(jié)而成帶支鏈的糖, ,被稱為低聚異麥被稱為低

25、聚異麥芽糖。前者只有芽糖。前者只有-1,4-1,4鍵結(jié)合方式，不具備特殊的功鍵結(jié)合方式，不具備特殊的功能性能性, ,而后者除而后者除-1,4-1,4鍵外鍵外, ,還有還有-1,6-1,6鍵、鍵、-1,2-1,2鍵、鍵、-1,3-1,3鍵等鍵合方式鍵等鍵合方式, ,因此形成支鏈狀結(jié)構(gòu)。因此形成支鏈狀結(jié)構(gòu)。一、分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一、分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 低聚異麥芽糖，又稱異麥芽低聚糖，屬分枝低聚糖低聚異麥芽糖，又稱異麥芽低聚糖，屬分枝低聚糖(Branching oligosacchride),是由是由210個(gè)葡萄糖單位連個(gè)葡萄糖單位連接而成。各葡萄糖之間除含有接而成。各葡萄糖之間除含有-1,4糖苷鍵外，有糖苷鍵

26、外，有-1,6糖苷鍵，糖苷鍵，-1,2糖苷鍵和糖苷鍵和-1,3糖苷鍵。該糖主要有異麥糖苷鍵。該糖主要有異麥芽糖、潘糖芽糖、潘糖(具有具有-1,4糖苷鍵和糖苷鍵和-1,6糖苷鍵糖苷鍵)、異麥芽、異麥芽三糖、異麥芽四糖等。三糖、異麥芽四糖等。低聚異麥芽糖產(chǎn)品種類較多。通常把異麥芽糖、潘糖、低聚異麥芽糖產(chǎn)品種類較多。通常把異麥芽糖、潘糖、異麥芽三糖總含量在異麥芽三糖總含量在35%以上的稱為以上的稱為IMO-500，在，在50%以上的稱為高純度低聚異麥芽糖以上的稱為高純度低聚異麥芽糖IMO-900。IMO-900低聚異麥芽糖的含量高，葡萄糖、麥芽糖含低聚異麥芽糖的含量高，葡萄糖、麥芽糖含量甚微，故可適

27、用于特殊人群。量甚微，故可適用于特殊人群。二、低聚異麥芽糖生理功能二、低聚異麥芽糖生理功能1.能促進(jìn)體內(nèi)雙歧桿菌的繁殖能促進(jìn)體內(nèi)雙歧桿菌的繁殖,調(diào)整腸道內(nèi)的菌群調(diào)整腸道內(nèi)的菌群,增加增加有益菌的比例。有益菌的比例。2.難以被消化難以被消化,低甜度低甜度,低熱量低熱量,基本上不增加血糖、血基本上不增加血糖、血脂脂,有利于防止心腦血管疾病。有利于防止心腦血管疾病。3.不致齲。不致齲。第五節(jié)第五節(jié) 低聚木糖低聚木糖(Xylooligosaccharide) 低聚木糖作為一種附加值高、市場(chǎng)前景看好的功能低聚木糖作為一種附加值高、市場(chǎng)前景看好的功能性食品添加劑性食品添加劑, ,是目前國(guó)內(nèi)外競(jìng)相研究開發(fā)的

28、功能性是目前國(guó)內(nèi)外競(jìng)相研究開發(fā)的功能性低聚糖之一。低聚糖之一。 一、低聚木糖的構(gòu)成及存在一、低聚木糖的構(gòu)成及存在一般認(rèn)為一般認(rèn)為, ,低聚木糖是由木二糖木十糖等組成的。低聚木糖是由木二糖木十糖等組成的。在自然界中在自然界中, ,竹筍等天然植物中含有少量的低聚木糖。竹筍等天然植物中含有少量的低聚木糖。另外另外, ,一部分植物半纖維素在人體大腸內(nèi)也可以被分一部分植物半纖維素在人體大腸內(nèi)也可以被分解轉(zhuǎn)化為低聚木糖。解轉(zhuǎn)化為低聚木糖。1.高選擇性促進(jìn)雙歧桿菌增殖；高選擇性促進(jìn)雙歧桿菌增殖； 2.低聚木糖基本不被人體消化酶系統(tǒng)所分解；能量值幾乎低聚木糖基本不被人體消化酶系統(tǒng)所分解；能量值幾乎為零為零 。

29、3.酸、熱穩(wěn)定性好；即使酸、熱穩(wěn)定性好；即使pH：2.58，加熱至，加熱至150也基也基本不分解；本不分解； 4.攝入量少；每日攝取有效劑量低，攝入量少；每日攝取有效劑量低，0.7 1.4g 。5.保護(hù)肝臟功能；能增強(qiáng)機(jī)體免疫力，抗癌；保護(hù)肝臟功能；能增強(qiáng)機(jī)體免疫力，抗癌；6.降低血清膽固醇；降低血壓；降低血清膽固醇；降低血壓； 7.低甜度、低熱值；抗齲齒。低甜度、低熱值；抗齲齒。 二、低聚木糖的生理功能二、低聚木糖的生理功能第六節(jié)第六節(jié) 大豆低聚糖大豆低聚糖典型的大豆低聚糖是從大豆中提取的可溶性低聚糖典型的大豆低聚糖是從大豆中提取的可溶性低聚糖的總稱的總稱, ,主要有水蘇糖、棉子糖和蔗糖主要有水蘇糖、棉子糖和蔗糖, ,其在成熟大豆其在成熟大豆中的干基含量分別為中的干基含量分別為4%4%、1%1%和和5%5%。水蘇糖和棉子。水蘇糖和棉子糖都是由半乳糖、葡萄糖和果糖組成的低聚糖糖都是由半乳糖、葡萄糖和果糖組成的低聚糖, ,是在是在蔗糖的葡萄糖一側(cè)連接蔗糖的葡萄糖一側(cè)連接1 1或或2 2個(gè)半乳糖。大豆低聚糖個(gè)半乳糖。大