《食品安全导刊》刊号:CN11-5478/R 国际:ISSN1674-0270

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功能食品配料——低聚木糖的功能及其应用研究

2018-04-30 18:14:29 来源:

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□  宁俊 杨海军 山东龙力生物科技股份有限公司
    益生元被誉为人体肠道的“健康卫士”,低聚木糖则是益生元家族中功效性能最为显著的成员之一,具有调节肠道菌群、增强免疫力、促进营养物质吸收、促进机体细胞健康、辅助降血脂、保护肝脏等功能;而且其在保健食品、乳品、特膳食品和药品,以及其他众多领域都有着广泛的应用。
    低聚木糖(XOS)被誉为“超强益生元”物质,它能有效促进人体内有益菌的增殖,并且对有害菌有明显的抑制作用,最终可促使机体内微生态菌群达成平衡。有益菌在生长繁殖过程中产生的短链脂肪酸和免疫因子能够促进机体免疫系统的健康,并且有预防癌症的效果;同时,短链脂肪酸的产生能够刺激机体肠道蠕动,并提高结肠渗透压,提高机体粪便的水分,改善或防止便秘。科学实验证明,每天摄入0.7~1.4g低聚木糖就能够起到良好的整肠作用,甚至在0.4g/d的用量时,也能起到增殖有益菌的作用。作为良好的益生元因子,低聚木糖的功效及应用研究阐述如下。
低聚木糖的功能研究
调节肠道菌群
    2009年,丹尼斯克健康营养研究中心用四根导管模拟人类大肠环境条件的半连续型厌氧结肠模拟器,用于研究低聚木糖在48h内的发酵作用。结果表明,在低聚木糖处理下,双歧杆菌的数量增加,乳酸双歧杆菌的增殖效果尤其明显。
    2013年北京联合大学开展了一项研究,以BALB/c小鼠为试验对象,连续给予高剂量(1.0g/kg·bw)、低剂量(0.5g/kg·bw)的低聚木糖。14d后,测定小鼠粪便中双歧杆菌、乳杆菌、肠杆菌、肠球菌的含量。与对照组相比,连续给予低聚木糖14d后,低、高剂量组小鼠粪便内乳杆菌、双歧杆菌及B/E值均显著增加(P<0.05)。说明低聚木糖具有改善小鼠胃肠道菌群及润肠通便的功效。
    2014年加州大学洛杉矶分校发表的研究报告评价了低聚木糖对肠道菌群的优化功效。研究中将32名健康成年受试者随机分为3组进行双盲实验,受试者每天接受1.4克XOS、2.8克XOS或安慰剂。这项研究包括2周的磨合期、8周的干预期和2周洗脱期。相对于安慰剂组,两个低聚木糖组的双歧杆菌数量都有所增加。在第4周时,双歧杆菌的数量在基线上增加了21%,第8周时高剂量组(2.8g/天)增加了17%。
 
增强免疫力
    Hua Han Chen等研究发现0.1~100μg/mL的XOS诱导巨噬细胞系RAW264.7中肿瘤坏死因子α(TNF-α)、IL-1β、IL-6和NO的数量增加。另外,受脂多糖刺激的细胞中XOS(0.1~100μg/mL)给药前、后的剂量效应是抑制TNF-α、IL-1β、IL-6和NO的数量,IL-10的数量被诱导增加,但没有细胞毒性作用。通过XOS给药的前列腺素E2(PGE2)的数量没有明显增加。
    将低聚木糖、聚葡萄糖酸钙、丽珠肠乐(合生元)及生理盐水通过灌胃给样,进行小鼠红细胞免疫粘附实验。其给样剂量为80mg/kg,连续给样7天。结果发现,作为益生元物质的低聚木糖能够增强红细胞免疫复合物花环和肿瘤红细胞花环的形成率,显著提高机体的免疫能力。这些数据说明XOS能够有效抑制脂多糖引发的炎症反应,验证了其免疫调节的作用
 
促进营养物质的吸收
    低聚木糖能够有效提高大鼠股骨的干重、长度及骨钙的含量(增加大鼠对钙的吸收并降低大鼠体内钙的流失)。对大鼠喂养低钙饲料,同时用2%浓度的低聚木糖水溶液喂养3周,结果大鼠股骨干重量增加11%~20%,股骨长度也有明显的增加(P<0.05),骨钙含量增加9%~32%;喂养普通饲料并同时用2%的浓度的低聚木糖水溶液喂养,大鼠骨钙含量增加5%~26%;对大鼠喂养低钙饲料,并让其饮用2%的低聚木糖水溶液,实验结束时,大鼠粪钙含量较相应对照组降低了59.6%。但是,低聚木糖对大鼠血钙和尿钙含量的影响不明显。
    巴基斯坦农业大学国家食品科学与技术研究所曾将低聚木糖添加到酸奶中,评价其对大鼠吸收矿物质的影响。研究结果发现,在酸奶中添加3.5%的低聚木糖对大鼠的钙吸收有着良好的促进作用;喂养3周以后,大鼠对钙的吸收率和保留率都有了明显的增加;另外,添加3.5%低聚木糖的酸奶使大鼠对铁和镁等矿物质的吸收和保留也有明显的促进作用。
 
提供机体细胞健康的密码
 —— 糖质营养素   
     机体的新陈代谢是一个复杂的过程,机体要对外界或机体内的刺激做出反应,并完成相应的调节必然要依靠细胞间的信号传导。随着人们对糖化学的深入研究,细胞间信号的传递密码终于被揭开,它们就是8种被称为糖质营养素的单糖分子,包括甘露糖、岩藻糖、葡萄糖、半乳糖、N-乙酰半乳糖胺、N-乙酰葡萄糖胺、N-乙酰神经胺酸、木糖。
    低聚木糖中的木糖分子作为糖质营养素的一种,能够直接与细胞表面的蛋白质结合构成糖蛋白,进行细胞间资讯的交换。最终使得机体免疫系统正常化,提高机体的抗氧化功能,使机体远离过敏、炎症、糖尿病、老年痴呆、癌症等疾病。
辅助降低血糖水平
    台湾台中荣军总医院和台中静宜大学关于低聚木糖对Ⅱ型糖尿病影响的联合研究结果表明:低聚木糖能够显著降低Ⅱ型糖尿病患者的血糖浓度。试验中处理组糖尿病受试者在没有改变人体测量指标和营养摄入量的情况下,每天在膳食中补充低聚木糖,8周后,受试者的空腹血糖浓度由第0周的167.9mg/dL降低至第8周的154.4mg/dL;糖化血红蛋白也从8.2%降到7.9%;果糖胺的浓度由474.6μmol/L降低到343.8μmol/L,除此之外,受试者的血浆胆固醇和甘油三酯、高密度脂蛋白胆固醇、载脂蛋白B的浓度也分别降低了13.9%、24.8%、5.1%、17.0%,这些指标的变化与空白对照组有显著的差异。然而整个试验期间受试者的体质指数、谷草转氨酶、谷丙转氨酶、血尿素氮和肌酐值的浓度却没有发生改变,体重也保持稳定。这表明低聚木糖不仅能够显著降低糖尿病患者的血糖浓度,同时对患者的肝脏和肾脏功能没有损害,能够很好地避免Ⅱ型糖尿病患者的肝肾损伤。
 
保护肝脏
    14个慢性轻度肝硬化患者每人每天服用3.0g低聚木糖14天,进行氨代谢评估。试验发现低聚木糖可促使血氨含量降低(服用XOS之前其含量为230.01±773.59μL/dL,服用XOS之后为146.1±32.2μL/dL)。这说明低聚木糖能够通过降低结肠pH和提高粪便氮排泄进而影响血液中氨的含量。其将成为治疗肝性脑病(严重肝病引起的肝性昏迷)的一种新的选择。
 
低聚木糖应用研究
    近年来,随着我国食品工业的迅猛发展,特别是具有营养保健作用的功能性食品——各种营养食品、保健食品、膳食补充剂,推动了低聚木糖行业的进步。目前,低聚木糖的应用开发进展很快,应用领域已涉及到食品、保健食品、医药等各个领域,尤其在功能食品中的应用十分广阔。
 
开创新型益生元调味料
    调味品在人们的一日三餐不可缺少,将益生元用于盐等调味品中,能够实现“大众食品功能化,功能食品大众化”的全民健康目标。这既满足了人们对美味的追求,同时保证了人们的健康需求。益生元低盐固体调味料就是以食盐为基本原料,添加了一定量的食用氯化钾、适量的益生元低聚木糖制成的调味料。
 
特膳食品以及医药辅助因子
    我国于2005年10月1日正式执行的《预包装特殊膳食用食品标签通则》(国标  13432-2004)将特膳食品定义为:“为满足某些特殊人群的生理需要,或某些疾病患者的营养需求,按特殊配方专门加工的食品”。
有鉴于低聚木糖的各种功效特性的研究,将其添加到适合于糖尿病、免疫力低下、肠道紊乱等特殊人群中的食品或药品中,可辅助其进行症状的控制和治疗。
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打造功能性保健食品
    保健食品是指声称具有特定保健功能或者以补充维生素、矿物质为目的的食品。截止2015年,我国获得批准文号的保健食品有1.4万余个,其中添加低聚木糖的约有40个,占比0.55%。其保健食品功效宣称的27个种类中,添加低聚木糖的产品主要涉及到通便、增强免疫力、调节肠道菌群等15个种类。其中通便类产品占比41.25%,增强免疫力类产品占比30%、调节肠道菌群类产品占比27.5%、其他类产品占比22.5%(见图1)。
 
营养乳品功能因子
    目前,牛奶等乳制品已经成为人们日常饮食的一部分。随着乳品由益生菌时代向功能化时代的转变,在乳品(无论是液体奶还是奶粉)中添加益生元已经成为一种时尚。其市场诉求点包含调节肠道菌群、促进营养吸收、改善乳糖不耐,纤体通畅等方面;从功能宣称上来看,这类产品的健康声称包含了:低脂/无脂/脂肪减少、消化(功能性)、加强维生素/矿物质、低糖/无糖/糖减少、高纤维/添加纤维、加钙、不含添加剂/防腐剂、益生元、不过敏等。
其他
低聚木糖玫瑰饼
    鲜花饼是以云南特有的以食用玫瑰花入料的酥饼,是具有云南特色的云南经典点心代表。据史料记载,鲜花饼早在300多年的清代由一位制饼师傅创造,由于鲜花饼具有花香沁心、甜而不腻、养颜美容的特点,而广为流传。当前,在各类鲜花饼中较为盛行的当属玫瑰饼。低聚木糖能够有效促进人体内有益菌的增殖,并且对有害菌有明显的抑制作用,最终促使机体内微生态菌群达成平衡。以玫瑰鲜花、低聚木糖、蜂蜜等健康佳品科学调配,焙烤而制的鲜花饼成为美丽生活缔造者。
 
低聚木糖在醋蛋液中的应用
    醋蛋是中国人的伟大发明,早在1800年前,汉代“医圣”张仲景所著《伤寒论》中就有醋蛋药方的记载,明代永乐年间,此方流行于宫廷。随后,这道宫廷秘方传至民间,又经过数道改良,其保健价值也慢慢被开发,并成为集预防、治疗、康复等功效为一体的食品。
    益生元低聚木糖是人体肠道的环保卫士,它在自然界中广泛存在。其甜度约为蔗糖的一半,酸性条件下相当稳定;pH在2.5~8.0范围内,加热至100℃时基本不分解。低聚木糖这一良好的益生因子与醋蛋相结合,开发适宜现代人快节奏生活方式的保健饮品将是一个不错的选择。该类饮品以低聚木糖作为增殖肠道有益菌、抑制肠道有害菌、保持肠道菌群微生态平衡及年轻化的源动力;附加醋蛋这一古老的药膳配方,采用现代化工业生产技术,实现古方新用,为人类的健康人生做出贡献。
 
未来展望
    目前,我国正处于一个经济社会快速发展的时期。与此同时,生活压力增大以及环境改变也给我们的生活带来了一些负面的影响,亚健康人群数量不断的增加,这已经成为亟待解决的问题。所以人们对通过改善饮食结构以及通过摄入功能食品的形式来改善健康状况给予了厚望,同时国际上对环境和健康的关注,对食品安全问题的日益重视,回归大自然、崇尚绿色、健康畅饮已成为新的消费潮流。低聚木糖以其特有的功能赋予产品低热量、调整肠道菌群、双向调节便秘和腹泻、促进钙和铁等微量元素吸收、提高免疫力等功效,增加产品的卖点,夯实产品保健功能基础,为企业赢得未来。
    在人们追求天然、安全、高效的理念下,人们有理由相信——低聚木糖在各领域的应用将越来越广泛。
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