廣州羅湖山生物
近年來，由于益生元和膳食纖維在腸道健康中的顯著作用，已經成為功能食品研發領域的寵兒，含有益生元和膳食纖維強化的食品、藥品、保健品紛紛進入市場，以及產業的不斷擴大也進一步促進了功能食品行業的不斷發展。
PART.1
益生元
益生元(Prebiotics)的概念是由GR．Gibson等(1995)提出，是指不易被消化的食品成分，通過選擇性的刺激一種或幾種細菌的生長與活性，而對寄主產生有益的影響，從而改善寄主健康的物質。益生元主要為一些低聚糖如低聚異麥芽糖、低聚果糖、低聚半乳糖等。由于益生元不能被人體分解、吸收和利用，通過消化道到達結腸后，有的能被結腸群分解和利用，而促進結腸菌群的生長，在改善腸道微生態、促進脂質、蛋白質與礦物類代謝方面具有重要意義。
一、益生元的物化特性及生理功能
1、物化特性
低聚糖類益生元大多具有良好水溶性，粘度低，口感清爽，甜度低。與蔗糖相比，低聚果糖的甜度約為蔗糖的40~60％，低聚異麥芽糖約為40％～５0％，低聚半乳糖為25％左右。益生元的酸穩定性和熱穩定性較好，儲存穩定性也很好，無不良質構和風味，可在食品和保健品領域中取代蔗糖使用
2、生理功能
益生元的生理功能，主要是通過促進腸道內有益菌繁殖、優化菌群平衡來實現和益生菌一樣的功能。
（1）改善腸道菌群的功能
大腸是人體最大的細菌庫，人體細菌的95%以上集中在大腸，含菌量可達1012cfu/g以上，代謝活動非常旺盛。人體試驗表明，各種低聚糖都可以大幅度促進大腸中雙歧桿菌之增殖，以低聚果糖為例，Mitsuoka(1987)就23名老年病人(50-90歲)進行試驗，在每日膳食中添加低聚果糖NeosugarG15g，為期兩周，每日收集糞便作細菌學試驗，結果表明食用低聚果糖后，大便中雙歧桿菌比試驗前增加了10倍。
（2）低甜度、低熱量
低聚果糖的甜度僅為蔗糖的1/3，在人體內不被α－淀粉酶、蔗糖轉化酶和麥芽糖酶分解，不能作為能源被人體利用，不會使血糖值升高，因此非常適合于糖尿病患者及肥胖者食用。
（3）改善脂質代謝，降低血脂和膽固醇
動物和人體實驗都表明，食用低聚果糖對血糖、血壓、降低血清膽固醇，提高HDL/LDL比例有一定的效果。雙歧桿菌可產生膽酸水解酶，將結合膽酸游離，而游離膽酸可抑制病原菌的生長，在pH6.0時，膽汁酸可同膽固醇結合而生成沉淀，隨大便排除體外。雙歧桿菌和低聚果糖本身也可吸收膽固醇而隨大便排除，從而可有效調節血脂。此外低聚果糖被雙歧桿菌發酵生成的丙酸，可抑制膽固醇的生成有關酶類的活性而抑制了膽固醇的合成。
（4）產生有機酸，降低腸道pH，抑制腐敗，預防便秘
低聚果糖、低聚異麥芽糖、低聚乳糖等各種不消化或難消化低聚糖食后直達大腸，在結腸中被大腸菌群發酵作為能源而利用，雙歧桿菌、乳酸菌等有益菌發酵這類碳水化合物，可產生有機酸，有機酸可降低腸道pH值，可有效抑制腸道腐敗產物的生成，并促進腸道蠕動而促進排便。
（5）提高免疫力、抑制、預防腫瘤
大量的動物試驗結果表明，雙歧桿菌在腸道內大量繁殖能夠起抗癌作用。這種抗癌作用歸功于雙歧桿菌的細胞、細胞壁成分和胞外分泌物使機體的免疫力提高。例如喂養定殖雙歧桿菌單因子的無菌小鼠，要比未處理的無菌小鼠壽命長。低聚果糖具有整腸通便的功能，它能使腸道腐敗菌受到抑制，腐敗產物顯著減少并及時排出，因而可減少大腸癌的發生。
（6）促進鈣等礦物質元素的吸收
食用功能性益生元可以促進鈣、鎂、鋅、鐵等礦物元素的吸收，對于促進兒童生長及防治老年骨質丟失已有不少研究證實。用含10％低聚果糖的飼料喂養小鼠，試驗表明低聚果糖可促進鈣、鐵、鎂、鋅的吸收，并可阻止因缺乏雌性激素而引起的骨質丟失，Niness(1999)報道對青少年志愿者所作試驗結果表明少年日食低聚果糖15g，鈣吸收增加26％，青年日食菊粉40g，鈣吸收可增加58％。
二、益生元的應用
益生元不僅具有防齲齒、促進腸道有益菌增殖等生理功能，而且具有一系列良好的理化性能，如甜味溫和、耐酸熱、低粘度、保濕性好、防止淀粉老化、低水分活度等，從而使其能廣泛應用于保健品、飲料和食品中。概括起來，主要有以下幾方面：
（1）餐桌甜味劑：
小包裝低聚異麥芽糖可直接加入冷熱飲料和咖啡中，做為家庭保健糖可以用粉狀或液體直接加入飲品和食品中。
（2）飲料：
益生元性質穩定適宜添加在各種飲料中，既保持飲料特有的風格，又具有一定的保健功能。可添加至碳酸飲料、豆奶飲料、果蔬飲料、茶飲料、營養飲料等各類飲品中。
（3）乳制品：
益生元在乳制品中已經有了非常廣泛的應用，從常溫奶到各個階段的嬰幼兒奶粉中都添加了不同的益生元，復合益生元組合低聚糖果與低聚半乳糖，應用到嬰幼兒奶粉中可以協同提高嬰兒的腸道健康，達能公司含有低聚果糖的Activia品牌酸奶，日本添加低聚異麥芽糖的EcoLife品牌乳酸菌飲等。
（4）焙烤食品：
益生元具有很好的保濕性和抑菌性，作為甜味劑添加在糕點或點心的甜餡心中，既能提供柔和的甜味，又能延長產品的貨架壽命。可加入各種面包、蛋糕、餅干、西點、月餅及各種餅餡中。
（5）糖果：
低聚糖類益生元具有很好的耐熱性，在熬糖溫度下保持穩定，因此利用其做糖果時，工藝上無特殊要求。益生元中的低聚異麥芽糖加工特性同常規麥芽糖漿非常相近，也是目前性價比最高的益生元品類，其可以完全替代糖果及植脂末中的麥芽糖漿的應用，這樣可顯著降低糖果等傳統食品中的含糖量，達到富含膳食纖維的宣稱，符合當下消費趨勢。
PART.2
功能性膳食纖維—聚葡萄糖
膳食纖維是食品中不被人體消化酶消化的組分的總和，具有卓越的保健功能，近年來被喻為糖、蛋白質、脂肪、礦物質和維生素以外的第七營養素和活性成分，有“生命綠洲”之稱。聚葡萄糖屬于一種水溶性的膳食纖維，它是由天然存在的葡萄糖、和少量山梨醇、檸檬酸經高溫熔融縮聚而成，是隨機交聯的葡萄糖組成的多糖。
一、聚葡萄糖物化特性和生理功能
1、聚葡萄糖物化特性
聚葡萄糖易溶于水，25℃時溶解度為80％，聚葡萄糖非常穩定，在200℃左右高溫下，穩定性仍非常好，不與酸堿起反應。聚葡萄糖具有良好的保濕性，延長焙烤食品貨架期。此外，聚葡萄糖粘度類似蔗糖，耐受量高（90g/天）其加工性能優于傳統的膳食纖維。
2、聚葡萄糖生理特性
（1）低能量、不致齲齒
聚葡萄糖熱量值約為1kcal／g，而且不能被口腔中有害微生物利用，因此不會導致齲齒。
（2）非胰島素依賴性
聚葡萄糖能改善末稍組織對胰島素的感受性，降低對胰島素的要求，抑制胰島素的分泌，阻礙對糖的吸收，且聚葡萄糖本身不被吸收，從而達到降低血糖水平的目的，有效預防糖尿病。
（3）增殖雙歧因子、腸道調節作用
經研究驗證，濃度為1%和2%的聚葡萄糖即可對腸道雙歧桿菌有顯著的刺激作用。它所作用的雙歧桿菌范圍較廣，除了對青春雙歧桿菌、兩叉雙歧桿菌、長雙歧桿菌等有增殖作用外，還對嬰兒雙歧桿菌有增殖作用（HollieM.etal,2004）。聚葡萄糖可改善排便功能而無腹脹、腹瀉等不良效應。有助于增加腸道中有益菌的數量，減少有害菌的數量，降低大便pH值。
（4）降低甘油三酯和膽固醇
聚葡萄糖可阻止或減少甘油三酯和膽固醇進入淋巴細管的量。同時，聚葡萄糖進入腸道后被腸道微生物降解的產物可抑制膽固醇的合成，并能吸附膽固醇的代謝產物膽汁酸并排出體外，從而降低人體內膽固醇含量，阻礙對膽固醇的吸收。也可預防膽結石的形成（SOgata,etal.,1997）。用聚葡萄糖制出的巧克力有明顯的減少血清甘油三酯的作用。若與乳糖醇配合使用，這種作用更強（YoshiharuS,2005）。
（5）助控和減肥作用
一方面聚葡萄糖可以抑制食欲，減少進食量，并從人體內帶走多余的脂肪和能量（KingNAetal.,2005）。另一方面聚葡萄糖還可在胃腸壁上形成一層薄膜，纏裹部分食物中的脂肪，限制消化道內脂肪的吸收，促進脂類物質的排泄，從而達到減少脂肪堆積，預防肥胖的功效（Ogatashinichi,etal.,1999；Shimomura,etal.,2005）。
（6）促進Ca吸收
HaraH等（2000）的研究表明，攝入聚葡萄糖（50g/kg,21d）后，能增加Ca的吸收和骨礦化。HitoshiMineo等（2001）的研究表明：隨著聚葡萄糖的濃度增加，小鼠空腸、回腸、盲腸、大腸的鈣吸收作用呈遞增趨勢。
（7）提高免疫力
可溶性纖維的大量吸水，稀釋了腸道中有害物質的濃度，并促使它排除體外，研究證明，可溶性纖維對癌癥特別是結腸癌具有一定的防治作用，并具有排毒養顏，美容的作用（Rautonennina,etal,2005）。
2、聚葡萄糖在食品中的應用
聚葡萄糖作為填充劑、防凍劑、低溫防護劑、抗老化劑、膳食纖維、益生元成分及防腐保鮮、增加滲透壓等的成分添加入食品中，既提供必要的體積，又賦予逼真的質構和口感，還能保證優質的纖維來源。希望攝入低熱量和保持健康的正常人群可以食用，糖尿病人等特殊群體也可以食用。
（1）乳品
聚葡萄糖具有低pH值條件下穩定性好，無甜度且口味中性，粘度高、防止蔗糖再結晶和淀粉再老化等優良特性，因而應用于低脂、無脂乳品中，不僅可以改善乳品口感，還可提高乳品在保質期的穩定性。如伊利推出的“谷粒多”和“每益添”，旺旺的益纖多，日本的三得利公司（Suntory）"Bikkle"酸乳飲料，日本的Yakult的Joie益生菌奶等，均添加了聚葡萄糖，強化膳食纖維，起到增加飽腹感，改善腸道健康的功效。
（2）糖果
無糖糖果的良好配料，耐受性好。高水溶性和高黏度，保證硬糖和橡皮糖的良好咀嚼性；能防止結晶，特別是使用糖醇的糖果；非致齲性，適用于健齒糖果。添加聚葡萄糖的蔗糖糖果，起到強化纖維/益生元/降低蔗糖的作用，也可降低熱量或降低總血糖生成值，例如國內養生堂特別推出的成長快樂益生元Q片，日本UHA優哈味覺糖果（高纖低糖）等功能糖果中，聚葡萄糖含量都大于30%，以及德芙無糖巧克力和好時無糖巧克力中也都添加了聚葡萄糖。
（3）飲料
膳食纖維類飲料既能解渴、補充水分，又可提供人體所需膳食纖維，并可增強無糖或低糖飲料的口感。同時，聚葡萄糖良好的保健功能使其更適于中老年人、糖尿病病人和肥胖者飲用，起到使腸道舒暢，防治便秘，并可降低膽固醇，調節血脂、血糖，助控減肥等的作用。
在歐美、日本等國十分流行。如日本可口可樂公司生產的含膳食纖維礦泉水，西歐、美國的高纖維橙汁、高纖維茶，韓國飲樂多奧優熱帶水果纖維飲料，國內匯源開發的高纖果汁，三元乳業的高纖奶等。
（4）焙烤食品
聚葡萄糖十分耐熱，在焙烤生產過程中把各種優良的特性理想地結合起來，作為有效的蔗糖替代品，能延緩淀粉老化，保持水分，提供良好的質構和口感，特別適于加工低糖、低脂高纖的焙烤食品。如，奧利奧無糖夾心餅干中，特別添加聚葡萄糖，其纖維含量達到12.5%，以及fibrelle公司推出的富含纖維的烘烤甜味劑，該甜味劑中融合了聚葡萄糖，低聚果糖和菊粉等，用于烘焙產品，完全替代蔗糖，在歐美的焙烤市場中，強化纖維產品已經成為食品常態。
PART.3
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