活性多糖或低聚糖

活性多糖或低聚糖第1页/共101页主要内容第一节膳食纤维第二节真菌多糖第2页/共101页活性多糖多糖是由糖苷键连接起来的醛糖或酮糖组成的天然大分子。多糖是所有生命有机体的重要组成成分，并与维持生命所必需的多种功能有关，大量存在于藻类、真菌、高等陆生植物中。具有生物学功能的多糖又被称为“生物应答效应物”或活性多糖。很多多糖都具有抗肿瘤、免疫、抗补体、降血脂、降血糖、通便等活性。第3页/共101页第一节膳食纤维（Dietaryfiber）一、膳食纤维的定义二、膳食纤维的分类三、膳食纤维的化学组成与物化特性四、膳食纤维的生理功能五、其他（推荐摄入量、副作用、来源、种类与加工）第4页/共101页一、膳食纤维的定义1972，Trowell：食物中不被消化吸收的植物成分。1976，Trowell重新定义：不被人体消化吸收的多糖类碳水化合物和木质素统称为膳食纤维。（学术界）膳食纤维定义为“凡是不能被人体内源酶消化吸收的可食用植物细胞、多糖、木质素以及相关物质的总和”。这一定义包括了食品中的大量组成成分如纤维素、半纤维素、木质素、胶质、改性纤维素、粘质、寡糖、果胶以及少量组成成分如蜡质、角质、软木质。第5页/共101页膳食纤维与粗纤维的区别粗纤维：指植物经特定浓度的酸、碱、醇或醚等溶剂作用后的剩余残渣。强烈的溶剂处理导致几乎100%水溶性纤维、50%～60%半纤维素和10％～30％纤维素被溶解损失掉。因此，对于同一种产品，其粗纤维含量与总膳食纤维含量差异很大，两者之间没有一定的换算关系。第6页/共101页二、膳食纤维的分类1、按溶解特性：不溶性膳食纤维：不溶于热水。水溶性膳食纤维：可被4倍体积乙醇沉淀。2、按来源分类：植物来源：纤维素、半纤维素、木质素、果胶、阿拉伯胶、愈疮和半乳甘露聚糖等动物来源：甲壳素、壳聚糖和胶原等海藻多糖类：海藻酸盐、卡拉胶和琼脂等微生物多糖类：黄原胶等合成类：羧甲基纤维素第7页/共101页三、膳食纤维的化学组成与物化特性化学组成①纤维状碳水化合物(纤维素)。②基质碳水化合物(果胶类物质等)。③填充类化合物(木质素)。来源不同的膳食纤维，其化学组成的差异可能很大。第8页/共101页物化特性1.高持水力含有很多亲水基团。可以增加人体排便的体积与速度，减轻直肠内压力，同时也减轻了泌尿系统的压力。2.吸附螯合作用带有很多活性基团，可以吸附螯合胆固醇、胆汁酸以及有毒物质(内源性毒素)、化学药品和有毒医药品(外源性毒素)等。3.对阳离子有结合和交换能力包含羧基、羟基和氨基等侧链基团，可与阳离子进行可逆的交换，从而影响消化道的pH、渗透压及氧化还原电位等，并出现一个更缓冲的环境以利于消化吸收。

第9页/共101页4.无能量填充剂遇水膨胀后体积更大，易引起饱腹感。同时，还影响碳水化合物的消化吸收，使人不易产生饥饿感。所以，可预防肥胖症。5.发酵作用膳食纤维不能被人体消化道内的酶所降解，但能被大肠内的微生物所发酵降解，产生乙酸、丙酸和丁酸等短链脂肪酸，使大肠内pH降低，从而影响微生物菌群的生长和增殖，诱导产生大量的好气有益菌，抑制厌气腐败菌。由于好气菌群产生的致癌物质较厌气菌群少，即使产生也能很快随膳食纤维排出体外，这是膳食纤维能预防结肠癌的一个重要原因。第10页/共101页6.溶解性与粘性膳食纤维的溶解性、粘性对其生理功能有重要影响，水溶性纤维更易被肠道内的细菌所发酵，粘性纤维有利于延缓和降低消化道中其他食物成分的消化吸收。水溶性膳食纤维可使肠道中的内容物粘度增加，增加非搅动层厚度，降低胃排空率，延缓和降低葡萄糖、胆汁酸和胆固醇等物质的吸收。第11页/共101页四、膳食纤维的生理功能1、调整肠胃功能2、调节血糖值3、调节血脂4、控制肥胖5、消除外源有害物质第12页/共101页1、调整肠胃功能防止便秘：有助于大肠蠕动，使食糜在肠内通过的时间缩短；大肠内容物(粪便)的量相对增加，增加排便次数。改善肠内菌群和辅助抑制肿瘤作用：创造酸性环境，抑制有害微生物的繁殖。吸毒作用：二甲基联氨等（长时间在体内致癌作用）。膳食纤维能显著降低的癌症：大肠癌、结肠癌、乳腺癌、胃癌、食管癌等。第13页/共101页缓和由有害物质所导致的中毒和腹泻：当肠内含有有毒物质时，小肠腔内的移动速度亢进，营养成分的消化、吸收降低，并引起食物中毒性腹泻。膳食纤维可缓和中毒程度，延缓在小肠内的通过时间，提高消化道酶的活性和对营养成分正常的消化吸收。第14页/共101页2、调节血糖值可溶性纤维能延缓和抑制对糖类的消化吸收（凝胶作用），从而能抑制餐后血糖值的上升。水溶性膳食纤维凝胶阻止了糖类的扩散，推迟了在肠内的吸收抑制了糖类吸收后血糖的上升和血胰岛素升高的反应。

功能：对Ⅱ型糖尿病有一定的控制效果，但对I型糖尿病的作用很小。第15页/共101页3、调节血脂可溶性膳食纤维可螯合胆固醇，从而抑制机体对胆固醇的吸收，并降低血浆胆固醇5%-10%，且都是降低对人体健康不利的低密度脂蛋白胆固醇，而高密度脂蛋白胆固醇降得很少或不降。相反，不溶性纤维很少能改变血浆胆固醇水平。此外，膳食纤维能结合胆固醇的代谢分解产物胆酸，从而会促使胆固醇向胆酸转化，进一步降低血浆胆固醇水平。流行病学的调查表明，纤维摄入量高与冠心病死亡的危险性大幅度降低有关。

第16页/共101页4、控制肥胖大多数富含膳食纤维的食物，仅含有少量的脂肪。因此，在控制能量摄入的同时，摄入富含膳食纤维的膳食会起到减肥的作用。粘性纤维使碳水化合物的吸收减慢，防止了餐后血糖的迅速上升并影响氨基酸代谢，对肥胖病人起到减轻体重的作用。膳食纤维能与部分脂肪酸结合，使脂肪酸通过消化道，不能被吸收，因此对控制肥胖症有一定的作用。第17页/共101页5、消除外源有害物质膳食纤维对汞、砷、镉和高浓度的铜、锌都具有清除能力，可使它们的浓度由中毒水平减低到安全水平。第18页/共101页可溶性和不溶性膳食纤维在生理作用方面的差别生理作用不溶性膳食纤维可溶性膳食纤维咀嚼时间延长缩短胃内滞留时间略有延长延长对肠内pH值的变化无降低与胆汁酸的结合结合不结合可发酵性极弱较高肠粘性物质偶有增加增加大便量增加关系不大血清胆固醇不变下降食后血糖值不变抑制上升对大肠癌有预防作用不明显第19页/共101页五、膳食纤维的推荐摄入量鉴于膳食纤维对人体有利弊两面性，许多科学工作者对膳食纤维的合理摄入量进行了大量细致的研究。美国FDA推荐的成人总膳食纤维摄入量为20～35g/d。美国能量委员会推荐的总膳食纤维中，不溶性膳食纤维占70%～75%，可溶性膳食纤维占25%～30%。我国低能量摄入(7.5MJ)的成年人，其膳食纤维的适宜摄入量为25g/d。中等能量摄入的(10MJ)为30g/d，高能量摄入的(12MJ)为35g/d。但对患病者来说剂量一般都有所加大。膳食纤维生理功能的显著性与膳食纤维中的比例有很大关系，合理的可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维的比例大约是1:3。第20页/共101页六、过量摄入膳食纤维的副作用1.束缚Ca2+和一些微量元素的吸收利用。对Ca、Zn、Mn等金属离子都有不同程度的束缚作用。2.束缚人体对维生素的吸收和利用。研究表明：果胶、树胶和大麦、小麦、燕麦等的膳食纤维对VA、VE和胡萝卜素都有不同程度的束缚能力。3.引起不良生理反应。过量摄入，尤其是摄入凝胶性强的膳食纤维，如瓜尔豆胶等会有腹胀、大便次数减少、便秘等副作用。另外，过量摄入膳食纤维也可能影响到人体对其它营养物质的吸收。如膳食纤维会对氮代谢和生物利用率产生一些影响，但损失氮很少，在营养上几乎未起很大作用。第21页/共101页七膳食纤维的主要食物来源膳食纤维的最好来源是天然食物中天然膳食纤维,在摄入膳食纤维的同时，还能摄入其它微量生理活性组分。第22页/共101页部分代表性食物中膳食纤维的含量g/100g（可食部分）食物名称TDF*IDF食物名称TDFIDF稻米（粳米）0.60.4胡萝卜3.21.3稻米（糙米）2.22.0白萝卜1.81.0小麦粉(全麦)11.32.1大白菜1.00.6小麦粉(精白)3.90.6小白菜1.10.6麦麸42.231.3圆白菜1.51.0大麦米17.39.9芥菜1.61.1燕麦片10.35.3花椰菜2.41.2玉米面11.05.6青椒（甜）1.61.4黄豆12.55.5橙、桔2.40.6绿豆9.66.4苹果1.91.2豆腐0.50.4梨2.62.0甘薯3.01.0西瓜0.40.2马铃薯1.60.7黄瓜1.00.5第23页/共101页注：我国食物成分表中只有IDF值。TDF值来自美国、加拿大食物成分数据第24页/共101页八膳食纤维的种类与加工膳食纤维的种类：DF资源非常丰富，目前已开发的DF可分为六类谷物纤维:小麦纤维、燕麦纤维、玉米纤维、米糠纤维等豆类种子及种皮纤维：大豆纤维水果、蔬菜纤维：苹果纤维微生物纤维：黄原胶其它天然纤维：甘蔗、甜菜、魔芋、菊粉、甲壳素合成、半合成纤维：改性聚葡萄糖第25页/共101页膳食纤维的加工：根据原料及对产品特性要求的不同，膳食纤维加工方法各不相同。但有几道工序是共同的：原料预处理→浸泡冲洗→脱水→干燥→成品粉碎、过筛根据原料及产品要求，还需选择以下处理：脱淀粉:酸解，酶解（a-淀粉酶＋糖化酶）脱脂、脱蛋白：碱处理，酶解脱腥、脱色：酸碱处理；过氧水、次氯酸其它工艺：米糠纤维的脱植酸第26页/共101页第二节真菌多糖概念：真菌多糖是从真菌子实体、菌丝体、发酵液中分离出的、可以控制细胞分裂分化，调节细胞生长衰老的一类活性多糖。第27页/共101页种类：真菌多糖主要有香菇多糖、灵芝多糖、云芝多糖、银耳多糖、冬虫夏草多糖、茯苓多糖、金针菇多糖、黑木耳多糖等。生理功能：研究表明：香菇多糖、银耳、灵芝多糖、茯苓多糖等食药性真菌多糖具有抗肿瘤、免疫调节、抗突变、抗病毒、降血脂、降血糖等方面功能。第28页/共101页一、生理功能1、真菌多糖的免疫调节功能免疫调节作用是大多数活性多糖的共性，也是它们发挥其他生理和/或药理作用（抗肿瘤）的基础。真菌多糖可通过多条途径、多个层面对免疫系统发挥调节作用。大量免疫实验证明，真菌多糖不仅能激活T、B淋巴细胞、巨噬细胞和自然杀伤细胞(NK)等免疫细胞，还能活化补体，促进细胞因子的生成，对免疫系统发挥多方面的调节作用。

香菇多糖是目前已知的最强免疫增强剂之一，金针菇多糖、冬虫夏草多糖等也具有恢复和提高免疫力的作用。第29页/共101页

2、抗肿瘤的功能许多真菌多糖都有抗肿瘤功能，如香菇、银耳、竹荪、灵芝、冬虫夏草等含有的多糖经研究都具有较强的抗肿瘤作用。真菌多糖的抗肿瘤活性主要在于刺激免疫活性，真菌多糖中复合组合的多糖抑瘤活性更强，因此粗多糖表现出的活性一般来说比纯多糖高。多糖的抗肿瘤活性不仅与其初级结构有关，更与它们的分子大小、形状及在水中的溶解特性和构象形态等有关。第30页/共101页3、降血压、降血脂、降血糖的功能真菌多糖可增强冠状动脉流量与心肌供氧，降低血脂，预防动脉粥样硬化斑的形成。如：竹荪多糖对降低血压是十分有效的；冬虫夏草多糖对心律失常、房性早博有疗效；灵芝多糖对心血管系统具调节作用，可强心、降血压、降低胆固酵、降血糖等。第31页/共101页研究也发现，蘑菇、香菇、金针菇、木耳、银耳和滑菇等13种食用茵的子实体具有降低胆固醇的作用，其中尤以金针菇为最强。第32页/共101页4、真菌多糖的抗病毒作用研究证明，多糖对多种病毒，如艾滋病毒、单纯泡疹病毒、巨细胞病毒、流感病毒、囊状胃炎病毒、劳斯肉瘤病毒和反转录病毒等有抑制作用。香菇多糖对水泡性口炎病毒感染引起的小鼠脑炎有治疗作用，对阿拉伯耳氏病毒和十二型腺病毒有较强的抑制作用。第33页/共101页5、真菌多糖的抗氧化作用已发现许多真菌多糖具有清除自由基、提高抗氧化酶活性和抑制脂质过氧化的活性，起到保护生物膜和延缓衰老的作用。第34页/共101页6、真菌多糖的其它功能除具有上述生理功能外，真菌多糖还具有护肝解毒、抗感染、抗水肿、祛痰镇咳、抗辐射、抗溃疡等方面的功效。具有抗辐射作用：灵芝多糖和猴头多糖。具有抗溃疡作用：猴头多糖和香菇多糖。第35页/共101页二、物理性质与功效的关系1.溶解度与功效的关系：多糖溶于水是其发挥生物学活性的首要条件。降低分子质量、引入支链或对支链进行适当修饰，均可提高多糖溶解度，从而增强其活性。2.分子量与功能的关系：真菌多糖的抗肿瘤活性与分子量大小有关，分子量越大，其结构功能单位越多，抗癌活性越强。第36页/共101页3.粘度与功效的关系：多糖的粘度主要是由于多糖分子间的氢键相互作用产生，受多糖分子质量大小的影响。如果粘度过高，则不利于多糖药物的扩散与吸收。所以，通过引入支链破坏氢键和对主链进行降解的方法可降低多糖粘度，提高其活性。第37页/共101页三、真菌多糖实例1、香菇多糖香菇或称香蕈，是我国最常见的食用菌之一，已有很长的栽培历史了。1969年，日本人千原首次报道从香菇中分离出一种抗肿瘤多糖，于是轰动了整个医学、药物界，之后掀起了一股从食用或药用真菌中寻找抗肿瘤成分的热期。

Sasaki等人用这种多糖以2mg／kg剂量腹腔注射已移植肿瘤的大鼠连续5d，结果表明它对肉瘤S180的抑制率达83％，而相同剂量的经切支水解后得到的较小分子香菇多糖对肉瘤的抑制率更高，达97％以上第38页/共101页1、香菇多糖香菇多糖的抗肿瘤机理：用含有同位素的香菇多糖作示踪试验，发现它没有直接杀伤肿瘤细胞的能力，而是作为调节机体免疫反应的T细胞促进剂，通过刺激抗体的产生提高机体的免疫功能，从而达到抵抗肿瘤作用。1980年，Hamaro等人报道用8种不同的β（1→3）葡聚糖进行抗肿瘤活性与结构关系的比较.确认香菇多糖是一种免疫刺激剂。临床上已应用香菇多糖治疗慢性病毒性肝炎和作为原发性肝癌等恶性肿瘤的辅助治疗药物，可以缓解症状，提高患者低下的免疫功能，以及纠正微量元素的代谢失调等。第39页/共101页2、银耳多糖

是一种酸性杂多糖。银耳多糖对人体具有以下作用和功能：增强免疫力。能激活小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬能力和特异性抗体的形成；能增加外周血中T淋巴细胞和B淋巴细胞的数量，摄入银耳多糖10天后，分别增加11％和8.6％；能促进诱生干扰素的效价比，比常规组高出10-20倍。辅助抑制肿瘤作用。银耳多糖能提高肿瘤细胞中的磷脂腺苷的含量，从而影响其核酸和蛋白质代谢，改变肿瘤细胞的分裂特性，使之向正常方向转化。第40页/共101页2、银耳多糖抗氧化作用。银耳多糖能明显降低小鼠心肌组织的脂褐质含量；对果蝇中的脂褐质含量可降低24％，平均寿命延长28％，能增加小鼠脑和肝组织中SOD的活力。辅助降血脂，预防血栓。银耳多糖可明显降低高血压大鼠的血清胆固醇水平。经家兔试验，银耳多糖可明显延长其特异性血栓和纤维蛋白血栓的形成时间，缩短血栓长度，减轻血栓重量，降低血小板粘附率和血液粘度，降低血浆纤维蛋白原含量，增强纤维溶解酶的活力。第41页/共101页2、银耳多糖辅助降血糖。对由四氧嘧啶诱发的高血糖小鼠，腹腔注射银耳多糖52小时后血糖明显下降。对放射危害有辅助防护功能。用60Co射线照射进行放疗者，给予银耳多糖的骨髓中有核细胞数比对照组多186％。保护胃粘膜。银耳多糖对于急性胃溃疡有明显的抑制作用，口服可使溃疡面积缩小，促进醋酸型胃溃疡的愈合第42页/共101页3、云芝多搪云芝多糖属蛋白多糖。对人体具有以下作用和功能：(1)提高免疫调节能力。能明显提高淋巴细胞转化率以及小鼠脾细胞产生白细胞介素、淋巴毒素和γ-干扰素的水平，对四氯化碳引起的小鼠肝损伤有明显的恢复作用，对其肝组织病变和肝坏死有明显的修复作用。(2)辅助抑制肿瘤作用。对消化道癌、肺癌、乳腺癌和血癌均有一定的辅助抑制作用。(3)抗氧化作用。可增强巨噬细胞含硒谷胱甘肽过氧化物酶的基因表达，增强其活性，并具有清除超氧阴离子、羟自由基、过氧化氢及其他活性氧的作用，从而延缓组织受损和衰老。第43页/共101页四、真菌多糖的提取举例（一）香菇多糖1.提取法（1）工艺流程鲜香菇→捣碎→浸渍→过滤→浓缩→乙醇沉淀→乙醇、乙醚洗涤→干燥→成品。（2）操作要点①取香菇新鲜子实体，水洗干净，捣碎后加5倍量沸水浸渍8～15h，过滤，滤液减压浓缩。②浓缩液加1倍量乙醇得沉淀物，过滤，滤液再加3倍量乙醇，得沉淀物。第44页/共101页③将沉淀加约20倍的水，搅拌均匀，在猛烈搅拌下，滴加0.2mol／L氢氧化十六烷基三甲基胺水溶液，逐步调至pH值12.8时产生大量沉淀，离心，沉淀用乙醇洗涤，收集沉淀。④沉淀用氯仿、正丁醇去蛋白，水层加3倍量乙醇沉淀，收集沉淀。⑤沉淀依次用甲醇、乙醚洗涤，置真空干燥器干燥，即为香菇多糖。第45页/共101页2.深层发酵法（1）工艺流程菌种→斜面培养→一级种子培养→二级种子培养→深层发酵→发酵液（2）操作要点①斜面培养：在土豆琼脂培养基接菌种，25℃培养10天左右，至白色菌丝体长满斜面，0～4℃冰箱保存备用。②摇瓶培养：500mL三角瓶盛培养液150mL左右，0.12kPa蒸汽压力下灭菌45min。当温度达到30℃时，接斜面菌种，置旋转摇床(230r／min)，25℃培养5～8天第46页/共101页培养液配方(g/100mL)：蔗糖4，玉米淀粉2，NH4NO30.2，KH2PO40.1，MgSO40.05，维生素B10.001。pH值6.0。③种子罐培养培养液同前，装量70％(V／V)，接入摇瓶菌种，菌种量10％(V／V)，25℃，通气比1：0.5～1：0.7V／（V﹒min)培养5～7天。④发酵罐培养配料与接种。发酵罐先灭菌。罐内配料，培养液配方同前。配料灭菌，0.12kPa灭菌50～60min。冷却后，以压差法将二级菌种注入发酵罐，接种量10％(V／V)，装液量70％(V／V)。第47页/共101页

发酵控制。发酵温度22～28℃，通气比1：0.4～1：0.6V／(V·min)，罐压0.05～0.07kPa，搅拌速度70r／min；发酵周期5～7天。放罐标准。发酵液pH值降至3.5，镜检菌丝体开始老化，即部分菌丝体的原生质出现凝集现象，中有空泡，菌丝体开始自溶，也可发现有新生、完整的多分枝的菌丝；上清液由混浊状变为澄清透明的淡黄色；发酵液有悦人的清香，无杂菌污染。第48页/共101页（二）金针菇子实体多糖分离工艺金针菇多糖1.工艺流程原料→称重→匀浆→调配→热水抽提→过滤→滤液醇析→复溶→去除蛋白→多糖产品↓滤渣弃去2.操作要点（1）选用质地优良的鲜子实体(或按失水率计算称取—定量的干菇)。（2）使用试剂—氯仿、正丁醇、乙醇、葡萄糖等均为分析纯。（3）多糖总量测定采用酚—硫酸法，以葡萄糖为标准品。第49页/共101页（4）提取条件：浸提时间1h，温度80℃，溶剂体积为样品30倍，多糖得率达到1.03%。（5）醇析的乙醇最终浓度为60%～70%，放置一定时间后，离心收集沉淀并烘干称重得多糖粗品。（6）多糖粗品中的蛋白质去除，可用Sevag法，即氯仿／正丁醇(体积比)，氯仿+正丁醇／样品(体积比)分别为1：0.2和1：0.24。选用该法去除蛋白质时，如能连续操作，直接使用溶剂抽提，粗多糖产品中蛋白质去除效率高，效果好。（7）粗多糖经Sevag法去除蛋白质后，再进行真空干燥，即得到纯多糖粉状产品。第50页/共101页低聚糖

1.低聚糖的概述

2.低聚糖的性质

3.低聚糖的功能

4.低聚糖在食品中的应用

5.低聚糖的制备

6.低聚糖的应用概况及发展趋势第51页/共101页低聚糖的概述简介1.1、定义低聚糖(Oligosaccharides)又称寡糖，是指由2-10个分子单糖通过糖苷键连接形成直链或支链的低度聚合糖。1.2、分类低聚糖主要分为普通低聚糖和功能性低聚糖两大类。第52页/共101页

普通低聚糖：蔗糖、乳糖、麦芽糖功能性低聚糖：低聚异麦芽糖、低聚木糖、低聚半乳糖、水苏糖等。功能性低聚糖简介：功能性低聚糖是指对人、动物、植物等具有特殊生理作用的低聚糖。人体肠道内无水解功能性低聚糖的酶系统，它也不被人体胃酸、胃酶水解，故不能在小肠内吸收，直接进入大肠，先为肠道内益生菌利用，促进其生长。第53页/共101页

低聚糖的名称通常采用系统命名法，即用规定的符号D或L和α或β分别表示单糖残基的构型和糖苷键的构型，用阿拉伯数字和箭头（→）表示糖苷键连接的碳原子位置和连接方向，用O表示取代位置在羟基上。如：麦芽糖的系统名称为4-O-α-D-吡喃葡萄糖级-（1→4)-D-吡喃葡萄糖；乳糖的系统名称为β-D-吡喃半乳糖基-（1→4）-D-吡喃葡萄糖，蔗糖系统名称为α-D-吡喃葡萄糖基-（1→2）-β-D-呋喃果糖苷。除系统命名外，因习惯名称使用简单方便，沿用已久，故目前仍然经常使用，如蔗糖、乳糖、海藻糖和棉子糖等。第54页/共101页第55页/共101页1.3.1低聚果糖(Fructooligosaccharide)

又称蔗果三糖族低聚糖。它是在蔗糖分子的果糖残基上通过β-l，2糖苷键结合1~3个果糖的寡糖，其组成主要是蔗果三糖(GF2)、蔗果四糖(GF3)、蔗果五糖(GF4)。第56页/共101页1.3.2低聚乳果糖(Lactosucrose)(简称O-LS糖)由β-D半乳糖苷、α-D葡萄糖苷、β-D呋喃糖苷3个单糖基通过糖苷键相连而成。其结构式可看成是乳糖接上1个果糖基，也可看成是蔗糖接上1个半乳糖基。因此，有人又称之为乳蔗糖或乳果糖。在各种低聚糖中，低聚乳果糖的甜味质量最佳，最接近蔗糖。其结构式如下：第57页/共101页1.3.3低聚异麦芽糖(isomaltooligosaccharide，IMO)

又称分枝低聚糖(branchingoligosaccharie)、异麦芽寡糖、异麦芽低聚糖等，是指葡萄糖以α-l，6糖苷键结合而成的单糖数在2～5不等的一类低聚糖。低聚异麦芽糖有甜味，异麦芽三糖、异麦芽四糖、异麦芽五糖等随聚合度的增加，其甜味降低甚至消失。低聚异麦芽糖是功能性低聚糖研究开发中影响最大、产量最大的品种。工业上生产一般以淀粉为原料采用全酶法工艺生产。其结构式如下：第58页/共101页2、低聚糖的性质2.1甜度和溶解度低聚糖随着聚合度的增加，甜度降低。几种常见二糖的甜度顺序：蔗糖（1.0）>麦芽糖（0.3）>乳糖（0.2）>海藻糖（0.1）。蔗糖的溶解度介于果糖和葡萄糖之间，麦芽糖的溶解度较高，而乳糖的溶解度较小。2.2抗氧化性糖液具有抗氧化性，因为氧气在糖溶液中的溶解度大大减少。糖液可用于防治果蔬氧化，同时可防止水果挥发性酯类的损失。糖与氨基酸发生的美拉德反应的中间产物具有抗氧化性。第59页/共101页2.3黏度和吸湿性糖浆的黏度特性对食品加工具有现实的生产意义。聚合度大的低聚糖的黏度更高，在一定黏度范围由糖浆熬煮成的糖膏具有可塑性。另外糖浆的黏度可提高蛋白质的发泡性质。低聚糖多数吸湿性较小，可作为糖衣材料，防止糖制品的吸湿回潮。2.4结晶性蔗糖易结晶，晶体粗大；淀粉糖浆是葡萄糖、低聚糖和糊精的混合物，不能结晶，并可防止蔗糖结晶。例如生产硬糖时，不能单独使用蔗糖，否则因蔗糖结晶破裂而使产品不透明、不坚韧。第60页/共101页2.5还原性分子中含有自由醛（或酮）基或半缩醛（或酮）基的糖具有还原性。单糖和部分低聚糖具有还原性，而糖醇和多糖则不具有还原性。还原性低聚糖的还原能力随着聚合度的增加而降低，食品中常见的还原性低聚糖有海藻糖型和麦芽糖型。第61页/共101页3、低聚糖的功能3.1、普通低聚糖的主要功能：为人体提供能量及怡人的甜味，对肠道内益生菌（probiotics）生长无促进作用。第62页/共101页第63页/共101页3.2、功能性低聚糖的主要功能第64页/共101页低聚糖促进双歧杆菌增殖

双歧杆菌是肠道有益微生物的典型代表。人体内双歧杆菌含量的高低是健康与否的重要标志。功能性低聚糖由于其糖分子相互结合的位置特殊，人体胃肠道内没有代谢此类低聚糖的β-半乳糖苷酶系，当通过消化道时不能被其中的酸和酶分解，而直接进入大肠为双歧杆菌利用，使双歧杆菌得以快速增殖。在营养物质有限的情况下，双歧杆菌通过优势生长，可以竞争性地消耗致病菌的营养素；同时代谢产生有机酸等物质，使肠道内的局部pH值降低并刺激肠道蠕动，从而抑制病原微生物和腐败菌的生长繁殖，减少有毒物质的产生，达到维持肠道正常菌群和改善胃肠道功能的目的。第65页/共101页低聚糖抑制肠道病原微生物增殖

肠道病原菌如大肠杆菌的细胞表面或绒毛上具有类几丁质结构，它能识别肠壁细胞的特异性受体与之结合，并在肠壁上繁殖，导致疾病发生。低聚糖与病原菌在肠壁上的受体非常相似，可竞争性地与病原菌结合，使病原菌无法结合到肠壁上，从而得不到生长所需的养分而失去致病能力。第66页/共101页低聚糖影响肠道中酶活性

由于人体胃肠道内缺少一些使低聚糖代谢的酶，低聚糖食用后难以在消化道中酶解，因而可抑制肠道内与氨及有害物质生成有关的酶如β-葡萄糖醛酸苷酶的活性，同时也可以影响与致癌物质相关的酶如偶氮还原酶的活性。第67页/共101页低聚糖促进肠道内营养物质的吸收

低聚糖促进肠道内营养物质的吸收，主要是通过增殖双歧杆菌来发挥作用。双歧杆菌可以促进维生素B1、维生素B6和叶酸等维生素的合成，促进乳制品中钙、镁子的吸收，使机体营养得以迅速补充。还能通过抑制某些维生素分解菌来保障维生素的供应，如能抑制分解维生素B1的解硫胺素芽胞杆菌的生长来调节维生素B1的供应；还可以有效缓解乳糖不耐受症状，使乳糖转化为乳酸，通过调节肠道pH值和结肠发酵能力来改善消化功能，提高各种营养素的利用率。第68页/共101页第69页/共101页低聚糖的抗氧化功能在需氧生物体内都存在着氧自由基，正常情况下，氧自由基在体内保持着稳定的动态平衡，但是一但这个平衡被破坏，很容易造成氧自由基的堆积。氧自由基的性质非常活泼，会损伤生物膜脂质、蛋白质、DNA等重要的生物大分子，从而破坏免疫细胞的正常免疫功能。目前有研究表明，低聚糖具有增强机体的抗氧化能力的功能。例如葡-半乳低聚糖可以通过DPPH自由基和羟自由基的清除来提高机体的抗氧化能力。陈建红等报道魔芋葡甘低聚糖能够有效地保护DNA免受羟自由基的损伤，并且能降低肝脏中MDA水平，提高肝脏和血浆SOD、GSH-PX活性。第70页/共101页增强机体免疫力双歧杆菌是人类肠道菌群的有益微生物，其细胞表面具有低聚糖的受体。功能性低聚糖本身由于难以被人和动物消化道的酶系分解，摄入人体后直达大肠，被双歧杆菌等有益菌摄取，并促进这些有益菌增殖。而肠道有害的腐败菌群则不能利用低聚糖，这种选择性增殖作用使得肠道菌群得到优化，从而改善肠道微环境，改善肠道局部免疫作用。第71页/共101页降血脂、降低胆固醇研究发现，低聚糖对机体的抗氧化作用和降低机体的血脂水平之间存在一定关联，对低聚果糖和低聚异麦芽糖的动物和人体实验都表明，吃低聚异麦芽糖和低聚果糖对血糖、血压降低血清胆固醇，提高HDL／LDL比例有一定的效果。另外，双歧杆菌可产生胆酸水解酶，将结合胆酸游离，而游离胆酸可抑制病原菌的生长，在pH6.0时，胆汁酸可同胆固醇结合而生成沉淀，随大便排除体外。双歧杆菌和低聚糖本身也可吸收胆固醇而随大便排除，从而可有效调节血脂。低聚糖降低胆固醇的效果已从临床实验得到证明。第72页/共101页防治便秘低聚糖具有通便润肠，防止便秘的作用。例如，付小林等人通过对便秘模型小鼠的研究发现，低聚果糖确实具有改善模型小鼠便秘的作用。低聚果糖进入体内后，由于机体内不含有消化低聚果糖的酶，因而能够到达大肠，它是肠内双歧杆菌的活化增殖因子，被双歧杆菌利用后，双歧杆菌繁殖生长成优势菌株后分泌醋酸、乳酸等，能使肠道pH降低，促进肠道蠕动，同时可抑制氨、吲哚、氨类腐败物质的生成，改善肠道环境，还可能改变内容物的渗透压，增加粪便水分，从而防止便秘。第73页/共101页抑制、预防肿瘤肠道菌群与癌症有密切复杂的关系，影响肠道菌群平衡的因素很多，包括饮食结构、生活习惯、免疫力、病原菌感染、精神压力等各种因素，其中与饮食结构的关系最为密切。临床研究发现结肠癌患者肠道中双歧杆菌数量低下，癌症的发生可能同双歧杆菌量少有关，食用双歧杆菌和益生元对结肠癌的预防有一定作用，故有些双岐杆菌(包括死细胞，代谢产物)具有很大的免疫刺激作用和抑癌作用，可活化巨噬细胞产生IL-1，IL-6，INF-Ⅱ等多种细胞毒性效应分子，并增强其杀癌、抑癌能力，刺激淋巴细胞有丝分裂而增殖。用人工诱发结肠癌的鼠所作试验表明，饲料中添加低聚果糖对肿瘤发展有抑制作用，推测同刺激免疫系统有关第74页/共101页低聚糖食品的评价低聚糖食品在改善胃肠道功能方面的评价主要从三个方面评价：1、促进消化吸收①主要用来改善儿童食欲不佳，选择食欲、食量、体重、血红蛋白等为指标。②主要用于改善消化吸收不良，选择食欲、食量、胃胀腹胀感、大便性状、次数等为指标。第75页/共101页2、改善肠道菌群判断标准之一：查看双歧杆菌或乳杆菌有无明显增加，梭菌是否减少或无明显变化，肠球菌、肠杆菌、拟杆菌是否存在明显变化；判断标准之二：检验双歧杆菌或乳杆菌是否明显增加，梭菌有无减少，肠球菌、肠杆菌是否明显增加， 它的增加幅度较双歧杆菌、乳杆菌增加的幅度的大小第76页/共101页3、润肠通便判定标准：粪便重量或粒数明显增加，加上肠运动试验或排便时间一项结果为阳性，可判定受试物具有润肠通便作用第77页/共101页低聚糖的优越性在于：1、低聚糖有食糖替代品—糖醇的功能，具有一定甜度和某些糖类的属性；2、低聚糖是良好的膳食纤维素，具有促进肠道有益菌的繁殖、抑制有害菌滋长的功能。完全适合高血脂和超体重人群功能食品的要求；3、在价格上比糖醇和膳食纤维具有竞争优势，性价比高。第78页/共101页所以，继续拓展功能性低聚糖在食品、饲料行业的应用研究。特别要开发一日三餐用功能低聚糖的应用技术，如面食制品、谷物早餐、调味料、副食等。在饲料工业中应研制针对性强的品种，重点突破仔猪、仔鸡用的配方，以扩大功能性低聚糖在饲料中的比例，只有这样，低聚糖才能得到更好的利用。第79页/共101页4、低聚糖在食品中的应用我国现阶段生产的活性低聚糖产品由于纯度低、价格高等原因，尚无法形成专门的活性低聚糖食品系列，仅初步作为保健食品基料，应用于以下四个方面：

1、膨化食品

2、焙烤食品

3、乳酸发酵食品

4、糕点及糖果食品第80页/共101页4.1膨化食品由于食品膨化操作工艺的特点，在高温高压作用下部分大分子物质断裂（如多聚糖、壳聚糖等），不仅能实现粗粮细作，并能有效减少营养成分的损失，含有较多的活性低聚糖。西昌农专食品厂生产的苦荞羹系列膨化食品，配料中苦荞粉、大豆、芝麻、花生等均为良好的活性低聚糖来源第81页/共101页4.2焙烤食品活性低聚糖在焙烤食品中，一方面可作为寡糖双歧因子引入，增加焙烤食品的营养保健作用：另一方面，较蔗糖而言，具有一定的保湿作用，可以防止焙烤食品变硬，使其适口性增加，并具有延迟淀粉老化，延长货架期等作用。经常食用烘焙食品，容易使人出现“上火”症状，功能性低聚糖的肠道微生态平衡功效，可以有效缓解“上火”症状。第82页/共101页4.3乳酸发酵食品在食品中的活性低聚糖成为发酵乳酸菌的良好增殖因子，有利于提高乳酸菌的数量和活力，增进乳酸发酵食品的风味，缩短发酵周期。低聚果糖是低脂低糖冰淇淋生产的最佳选择，由此开发出了低糖低脂保健型冰淇淋。第83页/共101页4.4糕点及糖果食品

在糕点及糖果食品中加入活性低聚糖，不仅可以替代部分蔗糖用于儿童食品，既能保证一定的甜度，又能有效防止儿童龋齿。由于活性低聚糖的特性，在与油脂、面粉或大米、蛋、乳、果料等其他辅料调制时，能控制和保持一定的水分，使面团可塑性增强，酥性良好，其成形硬度适宜糕点食品的加工第84页/共101页举例大豆低聚糖在食品中的应用由于大豆低聚糖具有一些优良加工性能和生理功能，使其广泛应用于食品工业领域，可部分或全部替代蔗糖。特别是大豆低聚糖低甜度、低热值特性使其应用于保健食品中，对提高消费者健康水平有积极作用。1、大豆低聚糖在饮料中的应用大豆低聚糖可添加到乳制品的乳酸菌饮料、碳酸饮料、粉末饮料中制成营养型、保健型、美容型等各种饮品。第85页/共101页2、大豆低聚糖应用于焙烤食品由于大豆低聚糖可发生美德拉反应，所以将其应用于焙烤制品中，可使产品产生怡人的色泽3、大豆低聚糖应用于糕点、糖果中大豆低聚糖可替代蔗糖用于糖果、巧果力、胶姆糖、饼干等制品中，并能增强产品的营养保健功能。2.4大豆低聚糖应用于其它食品中大豆低聚糖除以上应用外，还可应用于冰淇淋、雪糕、果冻、布丁、沙司、甜味料、奶粉等产品中，在许多食品中它已部分或全部替代蔗糖，以适于特殊人群的需要。第86页/共101页5、低聚糖的制备1、由天然物提取低聚糖2、化学法合成低聚糖3、酶法合成低聚糖目前全世界约有低聚糖产品十余种，除大豆低聚糖和乳酮糖外，其他低聚糖都采用酶法生产，多是由简单的乳糖、蔗糖等双糖为底物，由转移酶催化合成或多糖限制性水解制得如淀粉、菊粉或木聚糖，其生成产物是单糖和不同链长低聚糖，可用膜分离、色谱分离方法除去低分子糖达到纯化目的。游离低聚糖的提制酸水解法酶水解法游离低聚糖的提制酸水解法酶水解法第87页/共101页几种功能性低聚糖的制备1、淀粉制备低聚异麦芽糖（Isomaltooligosacharide,简称IMO）工艺流程为：淀粉→调浆→淀粉乳→喷射液化（ɑ-淀粉酶）→糖化（α-葡萄糖苷酶）→灭酶→过滤（硅藻土）→脱色（活性炭）→脱盐（离子交换树脂）→真空浓缩→IMO-50（糖浆）→柱分离→IMO-90（糖浆）→喷雾干燥→IMO-90（糖粉）第88页/共101页2、蔗糖制备低聚果糖（Fructooligsacchride,简称Fos）工艺流程为：蔗糖→固定化酶柱或固定化床生物反应器→糖液→脱色（活性炭）→脱盐（离子交换树脂）→真空浓缩→产品3、由乳糖制备低聚半乳糖（Galactooligosaccharide,简称Gos）生产工艺流程：乳糖溶液→转移反应（β-半乳糖苷酶）→脱盐（离子交换树脂）→色谱分离→脱色（活性炭）→真空浓缩→产品第89页/共101页4、低聚木糖（Xylooligosaccharides,简称Xo）的制备生产低聚木糖的原料是从玉米芯中提取多聚木糖，由木聚糖酶控制多聚木糖水解，采用超滤和反渗透除去大分子和小分子糖，制取高纯度低聚木糖。