低聚木糖的功能及應用.doc

低聚木糖功能與應用研究進展http://www.zhiwutong.com來源：食品與藥品·A版作者：凌沛學朱希強蘇移山張曉元日期：2007-9-1摘要：低聚木糖是以富含木聚糖的植物為原料，通過酶法生產的一類重要的低聚糖，具有增殖益生菌的功能，作為腸動力源廣泛用於功能性食品。本文對其功能及應用研究進展作一綜述。關鍵詞：低聚木糖；腸動力源；益生元；雙歧桿菌中圖分類號：R962文獻標識碼：A文章編號：1672-979X(2007)09-0035-05低聚木糖（xylo-oligosaccharide，XO）是以富含木聚糖的植物（如玉米芯、蔗渣、棉籽糖、麥麩、樺木等）為原料，通過木聚糖酶水解，分離精製而得的一類非消化性低聚糖[1-3]。此糖由2～7個木糖分子以β-1,4糖苷鍵結合而成，理化性質穩定，耐酸、耐熱[4]，並有很強的增殖腸道益生菌的功能[5]。低聚木糖廣泛應用於食品及保健品等領域，現將其功能及應用研究情況綜述如下。1低聚木糖的功能1.1調節腸道菌群人體腸道內存在種類繁多的微生物，其中對健康有害的稱為病原菌（如梭菌、擬桿菌等），對健康有益的稱為益生菌。益生菌種類較多，但人們普遍認為雙歧桿菌和乳酸菌是腸道中最重要的益生菌[6]。低聚木糖的保健作用主要基於它對胃腸道病原菌及益生菌的不同影響。低聚木糖對雙歧桿菌、乳酸菌等益生菌有高選擇性增殖效果，但對大腸桿菌、腸球菌、梭狀芽孢桿菌等病原菌則有明顯的抑制作用。體外實驗表明，雙歧桿菌（如長雙歧桿菌、青春雙歧桿菌及嬰兒雙歧桿菌等）均可利用木二糖、木三糖或以木二糖為主要成分的低聚木糖[7]；乳酸菌及其他益生菌也可發酵利用低聚木糖，但大腸桿菌、腸球菌及梭狀芽孢桿菌等病原菌卻不能利用低聚木糖[8]。此外，大鼠體內實驗表明，低聚木糖在腸道內對雙歧桿菌也有高選擇性增殖效果，不僅可增殖其數量，而且可延長其存活時間[9]。低聚木糖是目前發現有效用量最小的低聚糖，其有效攝入量為0.7~1.4g/d，而其他低聚糖，如低聚果糖的有效攝入量為5.0~20.0g/d。實驗表明，每天只需口服0.7g低聚木糖，2周后，人體腸道內大腸桿菌中雙歧桿菌的比例從8.5%增加到17.9%；而擬桿菌（可能的致病菌）則從52.6%減少到44.4%；3周后，雙歧桿菌的比例增至20.2%，擬桿菌降至32.9%[10]。低聚木糖增殖益生菌的機制是為益生菌提供碳源[8]。低聚木糖是一類非消化性低聚糖，不被胃酸及消化酶降解，也不被腸黏膜吸收。服用低聚木糖24h後，在糞便及尿液中均未檢出低聚木糖，說明它在腸道中已被微生物代謝利用[11]。在結腸中碳源的利用較為複雜，一些微生物的代謝產物可以被其他微生物利用，因此很多微生物可以利用它們不能直接利用的物質。低聚木糖作為碳源直接被雙歧桿菌等益生菌利用，其他益生菌是否可以間接利用低聚木糖，或者說低聚木糖在菌群中究竟存在怎樣的代謝網路，目前尚不清楚。除了直接作為碳源外，低聚木糖也可能通過對益生菌（雙歧桿菌和乳酸菌）的刺激作用發揮功效[12]。研究表明，木二糖和木三糖在體外均可有效增殖雙歧桿菌，但木糖卻沒有增殖雙歧桿菌的作用，也不被雙歧桿菌利用[13]。因製備原料來源不同，低聚木糖可以是木糖的直鏈低聚糖，也可含有阿拉伯呋喃糖基、4-O-甲基葡萄糖醛酸基、乙醯基及苯基等側鏈[14]，因此，低聚木糖在結構上可分為線性和帶分支的。雙歧桿菌、乳酸菌等對線性的和含阿拉伯糖分支的低聚木糖的分解速度和代謝產物存在較大差異，含分支結構的低聚木糖發酵相對較慢，會產生更多的有機酸，有機酸有利於礦物質吸收及腸道的蠕動，所以帶分支的低聚木糖具有更好的應用效果[15]。研究還表明，側鏈中含4-羥基-3-甲氧基苯丙基結構的低聚木糖更有益於益生菌的生長。通過糞便中微生物的接種，研究了線性低聚木糖及側鏈含有乙醯基、糖醛酸、阿拉伯糖基的4種不同結構的低聚木糖的發酵情況，發現線性結構的及含阿拉伯糖基團的低聚木糖在20h內發酵速度較快，一段適應期之後，4種結構的低聚木糖降解

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速度一致[16]。隨著時間延長，糞便中細胞總數及聚合度在5~7含分支結構的低聚木糖含量均會增加，說明4種結構的低聚木糖具有相同的增殖雙歧桿菌的作用，但含分支結構的低聚木糖利用程度會逐漸減弱。1.2潤腸通便研究表明，低聚木糖有防治便秘的功能。攝入低聚木糖後能增加大便中水分，從而改變大便的形態。以低聚木糖為碳源的雙歧桿菌等益生菌可利用低聚木糖產生有機酸，使腸道呈酸性，並刺激腸蠕動，改善腸動力，為新型的「腸動力之源」。研究表明，按劑量0.7g/d服用低聚木糖3周后，大便中水分由服用低聚木糖前的35%增加到75%以上[10]，顯著改善便秘的癥狀。尤其對孕婦的嚴重便秘，低聚木糖有很好的療效。日本Suntory公司研究了低聚木糖對孕婦便秘的治療作用，29位具有嚴重便秘癥狀的懷孕婦女每天給予4g低聚木糖，結果表明，連續服藥4周后，所有患者通便頻率均增加，有一半以上婦女腸道蠕動加速，且沒有產生任何不良作用[17]。此外，對於腸道發育不全的嬰兒，營養劑中添加低聚木糖，或與其他益生元合用後，可顯著促進嬰兒腸道內雙歧桿菌等益生菌增殖，顯著改善腸道功能。低聚木糖對老年便秘也有很好的治療效果。選擇60例60~80歲的老年便秘患者進行了治療研究。將患者分為治療組和對照組，每組各30例。治療組每天服用低聚木糖1.4g，對照組每天服用果導片（每次0.2g，每日2次）。2周后治療組有效率達到93.3%，對照組有效率為80%。期間治療組無不良反應，而對照組出現腹痛5例，腹脹3例。停葯2周后，治療組無複發病例，而對照組有16例出現便秘癥狀[18]。低聚木糖還有治療腹瀉的作用。研究表明，適量服用低聚木糖可抑制有害菌。一方面，低聚木糖對大腸桿菌、腸炎沙門菌、肺炎克雷伯菌、嗜水氣單胞菌等病原菌有較強的吸附力。由於低聚木糖不被腸道中消化酶降解，被益生菌利用後剩餘部分低聚木糖可攜帶附著的病原菌排出體外，從而防止病原菌在腸道中集群，達到防治腹瀉的目的。另一方面，低聚木糖可增殖益生菌，緩解菌群失衡引起的腹瀉，並避免腸道失調引起的結腸炎及胃炎等。低聚木糖能影響腸功能。大量持續服用時，由於腸道內水分大量滯留會引起腹瀉，但幾天後，隨著菌量的增加，利用低聚木糖的量也持續增加，癥狀會得到改善。低聚木糖必須在合適的劑量範圍內應用才能避免上述不良作用，最大應用劑量因人而異，日本成年男性每日最大服用量為0.12g/kg體重。超過此劑量可能會引起腹瀉[19]。對因腸動力缺乏、腸蠕動乏力導致便秘的患者，在剛開始服用低聚木糖時往往會伴隨輕度腹痛，這是腸動力增加改善腸蠕動的正常現象，繼續服用腹痛會自然消失，便秘得到改善，而且不會再出現腹痛癥狀。少年兒童由於大量食用奶製品等低膳食纖維食物也會引起便秘，低聚木糖對少年兒童便秘的治療效果尤為顯著。1.3提高免疫力、抗腫瘤低聚木糖等益生元可以通過增殖雙歧桿菌來增強機體的免疫功能，其機制可能是通過降低輔助性Th(T淋巴細胞)-2反應並增強Th1反應調節Th1/Th2的不平衡狀態。對於缺乏母乳餵養的嬰幼兒，雙歧桿菌增殖後可顯著改善其免疫功能，並預防和治療由於免疫功能低下導致的疾病[20]。大量實驗結果表明，雙歧桿菌在腸道內大量繁殖能起到抗癌作用。此種抗癌作用歸功於雙歧桿菌的細胞、細胞壁成分和胞外分泌物，使機體免疫力提高。雙歧桿菌具有免疫激活作用，可增強巨細胞、淋巴細胞的吞噬活性，直接殺傷腫瘤細胞。雙歧桿菌及其表面分子活性結構可直接或間接地清除致腫瘤物質，從而保護機體免受腫瘤物質損害。人體內的有害細菌會產生大量致腫瘤物質及可活化致腫瘤物質，雙歧桿菌可抵抗這些有害菌的生長並將其排出體外，減少內源性致腫瘤物質的產生。雙歧桿菌的表面分子活性程序物質可通過調控腫瘤細胞凋亡相關基因的表達，誘導腫瘤細胞自然凋亡。雙歧桿菌還可酸化腸道環境，加速致腫瘤物質排泄，縮短致腫瘤物質與腸黏膜的接觸時間，以降低腫瘤的發生率[21]。低聚木糖功能性低聚糖因其獨特的生理功能而成為一種重要的功能性食品基料，業已引起全世界的廣泛關注。低聚木糖作為功能性低聚糖中對雙歧桿菌效果最好的一種而極具開發價值，日本Suntory公司最早於1989年研製成功並推向市場。山東龍力生物科技有限公司抓住市場契機，與中國農業大學聯合研製開發了低聚木糖的工業化生產技術並於2001年4月通過了教育部組織的國家科技成果鑒定。山東龍力生物科技有限公司現已建成國內獨家年產1000噸低聚木糖產品生產線，並向國內推出95%低聚木糖粉劑、70%低聚木糖粉劑、35%低聚木糖粉劑、95%低聚木糖糖漿、70%低聚木糖糖漿五大系列低聚木糖產品。什麼是低聚木糖木寡糖又稱低聚木糖，是由2-7個木糖分子以β（1-4）糖苷鍵結合而成的

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功能性聚合糖。經過國內外眾多科研專家數年研究試驗證明，木寡糖與通常人們所用的寡糖類如乳果糖、麥芽低聚糖、低聚果糖、低聚異麥芽糖等相比具有其獨特的優點，從而成為功能更強更受人們青睞的新型聚合糖。獨特性能1、選擇性促進雙歧桿菌增殖活性高。它是聚合糖類中增殖雙歧因子功能最強的一個品種。它的功效性是其它聚合糖類的20倍。人體腸胃道內沒有水解木寡糖的酶系統，因此木寡糖不被消化吸收而直接進入大腸內優先為雙歧桿菌所利用，具有極好的促進雙歧桿菌增殖活性。而麥芽低聚糖只在體外具有活性，在腸道內的活性很低甚至完全消失；而乳酮糖雖能促進雙歧桿菌的增長，但也同時促進大腸桿菌及梭狀芽孢桿菌的增長，對雙歧桿菌沒有選擇增殖能力。因此，木寡糖增殖雙歧桿菌的選擇性大大高於其他功能性聚合糖。2、木寡糖很難為人體消化酶系統所分解。用唾液、胃液、胰液和小腸進行的消化試驗，如表所示：各種消化液幾乎都不能分解木寡糖，它的能量值幾乎為零，既不影響血糖濃度，也不增加血糖中胰島素水平，並且不會形成脂肪沉積，故可在低能量食品中發揮作用，最大限度地滿足了那些喜愛甜品而又擔心糖尿病和肥胖的人的要求，因此糖尿病人、肥胖病人和低血糖病人均可放心食用。表：木寡糖經體外消化試驗後的留存率單位：質量分數%消化液木寡糖麥芽糖唾液10075胃液99.999胰液99.875小腸粘膜、酶液99.62註：消化條件糖濃度1%、37℃、4h。3、攝入量少。木寡糖與其他功能性低聚糖，每日攝取的有效劑量：低聚果糖5.0—20.0g低聚半乳糖8.0—10.0g乳酮糖3.0—5.0g大豆低聚糖3.0—10.0g異麥芽低聚糖15.0—20.0g棉子糖5.0—10.0g低聚乳果糖3.0—6.0g木寡糖0.7—1.4g4、酸、熱穩定性好。與其他聚合糖相比，木寡糖的突出特點是穩定性非常好。即使在酸性條件（pH=2.5-8）加熱至100℃也基本不分解，而低聚果糖在酸性條件下則很容易分解成葡萄糖、蔗糖和果糖，從而促進雙歧桿菌增殖活性降低，難以應用於人們喜歡的酸奶、乳酸菌飲料和碳酸飲料等酸性飲料中。這說明木寡糖在很寬的pH範圍內（幾乎覆蓋了絕大多數食品體系的pH值）穩定性很好。因此，使用時並不需要擔心木寡糖加工或貯藏過程中可能導致有效成分的分解現象，使用起來十分方便，而且可以用於各種食品體系中。其他重要功能1、減少有毒發酵產物及有害細菌酶的產生。人體體內和活體外糞便培養試驗表明，攝入3周內，機體內即可減少44.6%有毒發酵產物和40.9%的有害細菌酶的產生。2、抑制病原菌和腹瀉。木寡糖對病原菌有較強的吸附力，如大腸桿菌、腸炎門氏菌、肺炎克雷伯氏菌、嗜水氣單胞菌等都能吸附到木寡糖上，由於木寡糖不被腸道中的消化酶所降解，可攜帶附著的病原菌通過腸道排出體外，從而防止疾病在腸道中集群，達到防止腹瀉的目的。3、防止便秘。雙歧桿菌利用木寡糖，產生大量的短鏈脂肪酸；能刺激腸道蠕動，增加糞便濕潤度，並保持一定的滲透壓，從而防止便秘發生。4、保護肝臟功能。攝入木寡糖，可減少有毒代謝產物形成，大大減少了肝臟分解毒素的負擔。5、降低血清膽固醇。攝入木寡糖，持續2周至3個月，總血清膽固醇可降低20—50dl。還可提高女性血清中多密度脂蛋白膽固醇佔總膽固醇的比率。6、降低血壓。46個高血脂患者攝入木寡糖持續5周后，其心臟舒張壓平均下降了799.8Pa（6mmHg）。研究表明一個人的心臟舒張壓的高低與其糞便中雙歧桿菌佔總菌數的比率呈明顯的負相關關係。7、能增強機體免疫力，抗癌。經大量試驗結果表明，雙歧桿菌在腸道內大量繁殖能夠起到抗癌作用。這種抗癌作用歸功於雙歧桿菌的細胞、細胞壁成分和胞外分泌物，使機體免疫力提高。8、具有良好的配伍性。食物中添加少量木寡糖，便能體現出保健效果，當木寡糖與鈣同時攝入時，它不但不會影響機體對鈣的吸收，反而能起促進作用，試驗結果表明，任意攝取2%木寡糖水溶液，7日後機體對Ca的保留率提高了21%。9、屬於低甜度的甜味劑。木寡糖的甜度約為蔗糖的40%。而且具有耐熱性和防結晶性，故可作食品加工上的物質改良劑。因此，它可替代或添加在砂糖、餡糖等甜味劑上，廣泛用於飲料、糖果、奶製品、冷飲、調味品療效食品等產品中或直接作甜味劑用。10、能促使機體生成多種營養物質。包括VB-1-、VB2、VB6、VB12、煙酸和葉酸。11、不會引起牙齒

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齲變，抑制口腔病菌的滋生。齲齒是由於口腔微生物特別是鏈球菌侵蝕而引起的，木寡糖不是這些口腔微生物的合適作用底物，因此不會引起牙齒齲變，從而抑制口腔病菌的生長。應用範圍醫藥保健品：適合腸胃功能失調、糖尿病、高血壓、肥胖症、動脈硬化、齲齒患者食用。食品類：餐桌食品，餅類食品、調味品、甜品點心、各類罐頭、糖果。飲料類：各種飲品，尤其是酸奶、乳酸菌飲料、碳酸飲料等酸性飲料。飼料：可作為高效綠色飼料添加劑，替代抗生素。質量標準國家副食品監督檢驗中心對本公司所產五種低聚木糖產品分別進行了檢驗，其出具的檢驗報告顯示，本公司低聚木糖系列產品全部符合標準要求，達到國際（日本）同類產品水平。以下是五種產品的理化指標和微生物指標：理化指標項目指標95%低聚木糖糖粉70%低聚木糖糖粉35%低聚木糖糖粉70%低聚木糖糖漿95%低聚木糖糖漿水分/%≤6.0≤6.0≤6.030±130±1固形物含量/%///70±170±1pH3.0–6.03.0–6.03.0–6.03.0–6.03.0–6.0熬糖溫度/℃///≤150≤150灰分/%＜0.3＜0.3＜0.3＜0.3＜0.3低聚木糖總含量（佔總糖）/％≥95≥70≥35≥70≥95其他糖（木糖、阿拉伯糖）總含量（佔總糖）/%≤5.0≤4≤15≤30≤5賦形劑/%/≤26≤50//砷（以As計）含量/（mg/kg）≤0.3≤0.3≤0.3≤0.3≤0.3鉛（以Pb計）含量/（mg/kg）≤0.5≤0.5≤0.5≤0.5≤0.5微生物指標項目指標菌落總數（cfu/g或ml）≤1000酵母（cfu/g或ml）≤10黴菌（cfu/g或ml）≤10大腸桿菌（MPN/100g或100ml）≤30致病菌（系指腸道致病菌和致病性球菌）不得檢出公司誠邀海內外客商、食品、飲料生產廠家前來洽談業務，共圖發展大計！山東龍力生物科技股份有限公司李里特:低聚木糖的特性與應用摘要：論述了低聚木糖的生理特性和相關領域應用，並簡要概述了低聚木糖的發展前景。關鍵字：低聚木糖；超強雙歧因子；生理功能；應用0引言低聚木糖又稱木寡糖，是指2-7個木糖分子以β-1.4糖苷鍵連接而成的功能性聚合糖。它在國外被譽為超強雙歧桿菌增殖因子，其增殖功能是其它低聚糖的近20倍，且對雙歧桿菌有高效選擇性增殖效果，與其它低聚糖相比，即使微量地攝入，也可增加體內雙歧桿菌的數量。當前用低聚糖作為優良的雙歧因子來源，不僅在國外受到青睞，近年來也被國人逐步認識。1低聚木糖的四個顯著特性

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1.1具有高選擇性增殖雙歧桿菌的保健功能低聚木糖是所有低聚糖類中增殖雙歧桿菌功能最強的一個品種，它的功效性是其他低聚糖的近20倍[1]。在機體結腸部位具有高選擇性增殖雙歧桿菌等有益菌，抑制有害菌生長的生理特性。低聚木糖具有很強的酸穩定性，不被胃酸分解，且人體胃腸道內沒有水解低聚木糖的酶系，因此低聚木糖不易被消化吸收，而直接進入大腸優先被腸道雙歧桿菌等有益菌所利用，同時不被其它有害菌所利用。這是因為雙歧桿菌能分泌D-木糖苷酶，此酶可將低聚木糖分解為木糖，即而轉化為有機酸作為其自身生長所需碳源達到增殖的目的，所以表現出極好的雙歧桿菌增殖活性。而其它低聚糖如麥芽低聚糖、大豆低聚糖，酸穩定性較差，且會被人體消化液分解，有效到達結腸部位數量打折，因此，達到同樣增殖數量，需要攝取量高達低聚木糖（有效日攝量為0.7-1.4g/d）的15-20倍。另外，低聚木糖不論是體外實驗，還是體內實驗，穩定性較好。而其它低聚糖，在體外具有顯著增殖雙歧桿菌活性，到達結腸部位後的活性就有所降低，甚至完全消失。有的出現增殖雙歧桿菌的同時，也增殖有害菌，如乳酮糖雖能促進雙歧桿菌的增長，但也同時促進大腸桿菌及梭狀芽孢桿菌的增長，對雙歧桿菌沒有選擇增殖能力。1.2攝入機體後，具有低能量的特性低聚木糖因其獨特的β-1,4糖苷鍵不被人體消化酶系分解，通過各種消化液降解實驗證明，腸液、唾液、胃液、胰液幾乎都不能分解低聚木糖，這也是低聚木糖不產生能量的原因。除此之外，機體攝入低聚木糖後也不會影響血糖濃度，不會增加血糖中胰島素水平，更不會形成脂肪沉積，故可在低能量食品中發揮作用，最大限度地滿足了那些喜愛甜品而又擔心患糖尿病和肥胖病的人群的要求，這些患者均可放心食用[2]。1.3有效攝入最少，具有使用方便的特性1996年以來，低聚果糖、低聚異麥芽糖一直被廣泛應用到食品、保健食品行業。通過驗證功能性低聚糖每日攝取的有效劑量為:低聚果糖5.0～20.Og、低聚半乳糖8.0～

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