益生元的類型、行業(yè)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢(shì)

益生元的類型、行業(yè)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢(shì)益生元作為一種膳食補(bǔ)充劑，通過選擇性的刺激一種或少數(shù)菌落中細(xì)菌的生長(zhǎng)與活性而對(duì)寄主產(chǎn)生有益的影響，從而改善寄主健康的不可被消化的食品成分。針對(duì)益生元的主要特性，本文介紹了益生元的類型、應(yīng)用領(lǐng)域及未來發(fā)展趨勢(shì)。一、益生元益生元通過選擇性的刺激一種或少數(shù)種菌落中的細(xì)菌的生長(zhǎng)與活性而對(duì)寄主產(chǎn)生有益的影響從而改善寄主健康的不可被消化的食品成分。益生元具有激活體內(nèi)益生菌增殖、抑制有害菌，激發(fā)細(xì)胞活力、增強(qiáng)免疫力的健康作用。益生元主要存在于母乳、蜂蜜及大豆、洋蔥、大蒜等30000多種植物中。包括各種寡糖類物質(zhì)(Oligosaccharides)或稱低聚糖(由2?10個(gè)分子單糖組成)。文章主要統(tǒng)計(jì)的產(chǎn)品包括低聚果糖，低聚半乳糖，菊粉，聚葡萄糖，低聚異麥芽糖，抗性糊精，抗性淀粉，低聚甘露糖，海藻糖，低聚木糖，水蘇糖，殼聚糖,乳酮糖，帕拉金糖，龍膽低聚精和大豆低聚糖。二、不同類型益生元的行業(yè)情況近幾年來，無論國(guó)際還是國(guó)內(nèi)食品市場(chǎng)，益生元作為食品添加劑的重要組成部分,它的應(yīng)用日益廣泛。隨著功能食品、功能飲料、功能乳品，營(yíng)養(yǎng)品的快速發(fā)展，益生元的市場(chǎng)容量也在急劇擴(kuò)張。同時(shí)益生元還應(yīng)用于保健食品、醫(yī)藥、飼料等方面。表1：益生元主要類型產(chǎn)量增長(zhǎng)趨勢(shì)(2015-2026年)(噸)

20152020E2026FCAGR(2020-2026)低聚果糖992281214471565634.32%低聚半乳糖954541147931452264.00%菊粉823871006851289554.21%聚葡萄糖781641010181352734.99%低聚異麥芽糖6372972336868073.09%抗性糊精4020557563801425.67%其他75469976241325035.22%總計(jì)5346366654658654694.48%圖1：全球2019年益生元主要類型產(chǎn)量市場(chǎng)份額2019.低聚果糖低聚果糖是低聚糖的一種，F(xiàn)0S是Fructooligosaccharide的簡(jiǎn)稱，低聚果糖分為蔗-果型低聚果糖和果-果型低聚果糖，其中蔗-果型低聚果糖主要由在蔗糖(F)的果糖殘基上通過B(2-1)糖昔鍵連接1?4個(gè)果糖基(F)所形成的蔗果三糖(GF2)、蔗果四糖(GF3)、蔗果五糖(GF4)和蔗果六糖(GF5)的混合物。低聚果糖是公認(rèn)的典型益生元，也是一種水溶性膳食纖維，天然存在于自然界多種植物中。由于其顯著的健康功效、良好的加工性能和卓越的口感，廣泛應(yīng)用于保健食品、嬰幼兒配方食品、乳制品、飲料、烘焙食品中。.低聚半乳糖低聚半乳糖(GOS)是一種具有天然屬性的功能性低聚糖，其分子結(jié)構(gòu)一般是在半乳糖或葡萄糖分子上連接廣7個(gè)半乳糖基，即Gal-(Gal)n-Glc/Gal(n為0-6)o低聚半乳糖又稱為“半乳寡糖”，是一種益生元，人體不能吸收，但可以促進(jìn)大腸內(nèi)益生菌的生長(zhǎng)及活躍度。.菊粉菊粉(Inulin)是自然界中天然存在的果聚糖，由不同鏈長(zhǎng)的果糖聚合而成。它存在于多種植物體內(nèi)，目前工業(yè)化生產(chǎn)的菊粉主要來源植物為菊芋和菊苣。菊粉具有天然水溶性膳食纖維和益生元的雙重功效，對(duì)人體具有調(diào)節(jié)腸胃功能、促進(jìn)礦物質(zhì)、改善脂質(zhì)代謝，控制體重、促進(jìn)體內(nèi)維生素合成等多種生理功效，是一種來自植物的天然健康食品配料。天然菊粉經(jīng)水解等過程，還可派生出低聚果糖等一系列健康配料。.聚葡萄糖聚葡萄糖(polydextrose)是一種水溶性的膳食纖維。為白色或類白色固體顆粒，進(jìn)入人體消化系統(tǒng)后，產(chǎn)生特殊的生理代謝功能，從而防治便秘及脂肪沉積。.低聚異麥芽糖自然界中低聚異麥芽糖極少以游離狀態(tài)存在，但作為支鏈淀粉或多糖的組成部分,在某些發(fā)酵食品如醬油、黃酒或酶法葡萄糖漿中有少量存在。工業(yè)上以淀粉為原料生產(chǎn)低聚異麥芽糖需要一種酶，此酶為a-葡萄糖甘酶，又名葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶，簡(jiǎn)稱a-糖甘酶。它能切開麥芽糖和麥芽低聚糖分子結(jié)構(gòu)中aT,6糖昔鍵，并能將游離出來的一個(gè)葡萄糖殘基轉(zhuǎn)移到另一個(gè)葡萄糖分子或麥芽糖或麥芽三糖等分子中的a-b6位上，形成異麥芽糖、異麥芽三糖、異麥芽四糖、異麥芽五糖和潘糖等。.抗性糊精抗性糊精是由淀粉加工而成，是將焙烤糊精的難消化成分用工業(yè)技術(shù)提取處理并精煉而成的一種低熱量葡聚糖，屬低分子水溶性膳食纖維?？剐院屯ǔ５牡矸劢退胤纸馕镉兴煌?，除了淀粉原本擁有的a-1,4、a-1,6葡萄糖昔之外，還擁有a-1,2.aT,3鍵合的葡萄糖甘結(jié)構(gòu)及很發(fā)達(dá)的分支構(gòu)造a-1,4、a-1,6葡萄糖昔。三、益生元的生理功效.益生元的雙歧因子功能迄今已鑒定的益生元大多可以促進(jìn)雙歧桿菌增殖的，其作用機(jī)制是益生元選擇性刺激腸道中眾多菌群中的雙歧桿菌的增殖。這可能是由于雙歧桿菌利用這類基質(zhì)生長(zhǎng)的效率比其他微生物相對(duì)更高，并且能耐受短鏈脂肪酸(SCFA)和發(fā)酵所引起的酸化微環(huán)境的原因。分析長(zhǎng)雙歧桿菌基因組揭示了專門對(duì)各種不同碳水化合物進(jìn)行分解代謝的大量蛋白質(zhì)序列，無疑這些有助于提高在腸道環(huán)境中的競(jìng)爭(zhēng)力。益生元可誘導(dǎo)腸道中雙歧桿菌菌群增大10T00倍，益生元的雙歧因子效果同雙歧桿菌群原來大小成反比關(guān)系，這種影響比益生元?jiǎng)┝康挠绊戇€要大。.益生元可溶性膳食纖維特性低聚糖類益生元具有可溶性膳食纖維的基本特性。如可降低糞便pH值；減少有毒代謝物；增加糞便體積和水分、加速腸腔蠕動(dòng)、減輕便秘；具有潔腸通便、排毒解毒的功能。除此之外，低聚糖類益生元還具有良好的耐消化性，不易被唾液、胰液、腸液中的酶類所分解，可以一直到達(dá)大腸，被腸道細(xì)菌代謝。.益生元的健康效應(yīng)雖然益生元的作用機(jī)制很大程度上是理論性的，但可以采用的合理假設(shè)包括改善微生物菌群的活動(dòng)和菌群的代謝活動(dòng)，其好處是增強(qiáng)腸道定植抗力、促進(jìn)礦物質(zhì)元素吸收、提高免疫力、營(yíng)養(yǎng)和短鏈脂肪酸(SCFA)的抗腫瘤作用，通便和減少有害微生物代謝。.改善和防止便秘腸內(nèi)雙歧桿菌發(fā)酵低聚糖產(chǎn)生大量醋酸和乳酸等短鏈脂肪酸，能促進(jìn)腸道的蠕動(dòng)、增加糞便濕潤(rùn)度，并保持一定的滲透壓，故可以改善和防止便秘。研究表明，日服6T2g低聚糖，一周內(nèi)有明顯的抗便秘效果。.促進(jìn)礦物質(zhì)元素的吸收低聚糖類益生元經(jīng)微生物發(fā)酵后可降低腸道pH值，提高礦物質(zhì)溶解性，從而促進(jìn)大腸中鈣、鎂等礦物質(zhì)的吸收。研究發(fā)現(xiàn)，通過補(bǔ)充FOS可增加大鼠對(duì)鈣、鎂的吸收，股骨中鈣的含量增加，并且防止食糞癖的發(fā)生，尤其提高FOS對(duì)鎂吸收的刺激性效應(yīng)。GOS的攝入不僅可有效促進(jìn)腸道對(duì)鈣的吸收，還可以降低腸道對(duì)鈉的吸收，同時(shí)升高鉀的吸收率。.免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤益生元可被雙歧桿菌、乳酸桿菌等有益菌群利用產(chǎn)生代謝產(chǎn)物，而代謝產(chǎn)物反之又能促進(jìn)其消化、生長(zhǎng)和增殖，從而刺激了腸道免疫器官生長(zhǎng)，提高巨噬細(xì)胞的活性，提高了機(jī)體的抗體水平。對(duì)低聚糖類益生元的免疫調(diào)節(jié)作用檢驗(yàn)證明，低聚糖多具有明顯提高抗體形成細(xì)胞數(shù)及NK細(xì)胞活性，增強(qiáng)免疫功能的作用。大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，雙歧桿菌在腸道的大量增殖有抗癌作用，這種作用歸功于雙歧桿菌的細(xì)胞，細(xì)胞壁和細(xì)胞間的物質(zhì)使機(jī)體的免疫力提高。.調(diào)節(jié)脂肪代謝益生元還可以影響脂肪代謝。對(duì)糖尿病大鼠所做的實(shí)驗(yàn)表明，使用低聚木糖代替飼料中的糖后，病鼠血清膽固醇和甘油三酯下降。同樣對(duì)于FOS做了實(shí)驗(yàn)，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出血脂降低。.益生元還能增強(qiáng)免疫力雙歧桿菌、乳酸桿菌等有益菌群利用益生元的營(yíng)養(yǎng)會(huì)促進(jìn)自身的生長(zhǎng)和增殖，從而刺激巨噬細(xì)胞產(chǎn)生活性，被激活的巨噬細(xì)胞將分泌抗菌素，又會(huì)促進(jìn)淋巴細(xì)胞分裂增殖，使腸道免疫器官生長(zhǎng)，從而提高機(jī)體免疫力。四、益生元在寵物飼料領(lǐng)域的應(yīng)用由于益生元能被動(dòng)物的雙歧桿菌、乳酸桿菌等有益菌群利用，在腸道占優(yōu)勢(shì)后起整腸作用，同時(shí)，有益菌群的代謝還可促進(jìn)飼料消化，達(dá)到促進(jìn)生長(zhǎng)和增重的作用，并刺激腸道免疫器官生長(zhǎng)，故益生元可作為功能添加劑應(yīng)用于飼料工業(yè)。許多體內(nèi)試驗(yàn)表明，增加菊粉和低聚果糖會(huì)引起狗（威爾德等人，2000年）和貓（思巴克斯，1998年）結(jié)腸中雙歧桿菌和乳酸菌數(shù)量增加。這些試驗(yàn)也報(bào)告

道，產(chǎn)氣莢膜梭菌、大腸桿菌和沙門氏菌的致腸病群落會(huì)同時(shí)減少。與益生菌的作用相類似，這被認(rèn)為是競(jìng)爭(zhēng)性排除的結(jié)果。此外，有些研究表明，某些品種的雙歧桿菌對(duì)諸如大腸桿菌和沙門氏菌的各種革蘭氏陰性菌具有抗菌作用（吉布森和王，1994年），無論是通過釋放化學(xué)毒性藥物或通過為致病性群落的建立創(chuàng)造不利環(huán)境。五、益生元行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)1.全球市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢(shì)（2015-2026年）全球市場(chǎng)，益生元主要生產(chǎn)商包括奧福來提，泰萊，F(xiàn)rieslandCampina,日本明治，百龍創(chuàng)園和保齡寶生物等公司。就2020年Q1公布的財(cái)報(bào)來看，C0VID-19對(duì)食品配料公司的影響很小，大部分公司的業(yè)績(jī)小幅度下滑，少部分公司的收入還略有增長(zhǎng)。因此，總的來說C0VID-19導(dǎo)致原材料價(jià)格下滑，使得2020年益生元產(chǎn)品價(jià)格下滑，但是其產(chǎn)量依然保持正向增長(zhǎng)。圖3：全球市場(chǎng)益生元產(chǎn)量及增長(zhǎng)率（2015-2026年）（萬(wàn)噸）100.0090.0080.0070.0060.0050.0040.0030.0020.0010.000.00201520162017201820192020E2021F2022F2O23F2024F2025F2O26F■■產(chǎn)量（萬(wàn)噸）——產(chǎn)量增速圖201520162017201820192020E2021F