麦芽四糖的应用

概述^[1]

低聚糖集营养、保健、食疗于一体，广泛应用于食品、保健品、饮料、医药、饲料添加剂等领域，被誉为“未来型”新一代功效食品。目前产量、应用最广的低聚糖主要来源于淀粉，通常称为麦芽低聚糖。麦芽四糖是由 α-1，4 糖苷键连接的葡萄糖四聚体，是一种新型的麦芽低聚糖。

麦芽四糖的特性^[1]

1 麦芽四糖的性质

麦芽四糖外观呈无色、透明、粘稠状液体，口感微甜、无任何不良异味，也无可见杂质。它具有保湿性好、吸湿性低、增稠作用强，有一定的耐酸和耐热性，冰点作用小，易形成光泽皮膜等特点，因此具有良好的使用性。另外，麦芽四糖还具有防止食品中蛋白质变性及保持速冻食品新鲜度等功能。日本学者Nakakuki 称其为最有希望的麦芽低聚糖，因其具有独特的抗菌活性，同时，它还是很好的保健品，可作为“功能性食品”的原料，主要添加到家禽、家畜、鱼等饲料中，还可使用于养蜂、养蚕等。

2 麦芽四糖淀粉酶的性质

1971 年 Robyt 和 Ackerman 发现了麦芽四糖酶。麦芽四糖淀粉酶是一种外切型淀粉酶，该酶作用于直链淀粉分子时，从非还原性末端开始，顺序切割第 4 个 α-1，4 糖苷键，生成麦芽四糖。如果底物是由奇数个葡萄糖单位构成，还可生成麦芽三糖或葡萄糖；如果底物是由偶数个葡萄糖单位构成，并且不是 4的整数倍，还可生成麦芽糖。

该酶水解支链淀粉时的作用是不同的，在遇到分枝点 α-1，6 键时作用受阻，不能进一步水解，残留下一定量的低聚糊精。然而绝大多数淀粉中都含有 75%~85%的支链淀粉，所以要想提高麦芽四糖的产率，必须同时使用能切开支链淀粉中 α-1，6 糖苷键的切枝酶。该酶水解支链淀粉时，可使整个支链切下，成为相对分子质量比较小的直链糊精，更有利于随后麦芽四糖淀粉酶的水解作用。精致的麦芽四糖淀粉酶很难获得，且价格昂贵。而粗酶需要经过分离纯化才能使用，麦芽四糖粗酶的纯化过去多采用硫酸铵沉淀法和不连续聚丙烯酰胺凝胶电泳法。

麦芽四糖的应用^[2]

1 促进枯草芽孢杆菌产 α- 淀粉酶

有机碳源是微生物生长代谢所必需的能量来源，严格制约着微生物代谢途径和调控，是决定发酵产量的关键因素。研究发现葡萄糖、麦芽糖、木糖等单糖能够促进枯草芽孢杆菌（B。 subtilis）菌体快速生长，但是却不利于 α- 淀粉酶产生。而淀粉、糖原等多糖发酵微生物生长比较缓慢，但是有利于 α- 淀粉酶产生。目前，工业上主要采用淀粉水解至较高程度的产物（糖浆）作为枯草芽孢杆菌发酵产 α- 淀粉酶的碳源。研究中发现糖浆中淀粉的水解程度与 α- 淀粉酶产生水平有很大关系。

2 在食品行业中的应用

麦芽四糖由于其良好的流动性、无色、无异臭味、微甜等特点，在食品行业被广泛应用，并且用量比例很高时，也不会掩盖产品原有食品的风味和香味，是一种优良的添加剂。麦芽四糖易溶于水，黏性适度，增稠性、胶黏性、抑制糖结晶和稳定泡沫的效果好，具有优良的乳化性能，有促进产品成型和调整产品组织结构的作用，可用于糖果、糕点、饮料、冷饮中，能防止晶体析出、抑制淀粉老化、增加粘稠感、提高食品的感官品质。其吸潮性低，不易结团，成模性也好，既能防止产品变形又可改善外观。

麦芽四糖具有较好的耐酸盐和耐热性，并且不易褐变，在人体内的消化吸收非常好，可作为儿童病人及运动员的食品原料。人体长期食用，能有效抑制肠道中产气腐败菌和胡萝卜软腐欧文氏病原菌的增殖，具有净化肠道、增进健康的作用。因此，近年来麦芽四糖在食品行业中得到广泛的应用，是理想的食品基础原料。

3 在经肠营养剂方面的应用

近年来，随着物质文化水平的提高，人们对于营养的重要性也更加重视。经肠营养剂是专门为消化吸收机能低下和低营养状态的人群设计的一种营养品。因该营养物质是以经口、经管营养为主的营养剂，以补助营养为目的，可刺激食欲和调节胃肠道功能，并且安全易行，受到广泛的应用。然而经肠营养剂中的糖质以前多采用葡萄糖、蔗糖、麦芽糖等单糖或双糖，但由于这些糖质使用时渗透压很高，很容易引起渗透压性腹泻，所以都会同时加入调节渗透压的糊精。研究发现，麦芽四糖由于其分支结构少，并且属于直链状的低聚糖，低渗透压，能够以高效率分解、代谢，所以可以作为营养剂有效的糖质和能量来源。

制备方法^[1]

1 单酶法制备麦芽四糖

主要采用麦芽四糖淀粉酶分解淀粉得到。由于该酶具有的独特分子结构性质，淀粉需经预处理，使其DE 值控制在 8~12，添加麦芽四糖酶量应控制在 0。02%，最适反应温度为 58 ℃，最适反应 pH 值为 6。8~7。0，最适反应时间 6~7 h，得麦芽四糖粗水解液。粗水解液再经灭酶、冷却澄清、过滤、真空浓缩、喷雾干燥，成固体成品。该方法简单易行，且成本不高，被广泛应用。

2 普鲁兰酶协同作用制备麦芽四糖

普鲁兰酶是一种支链淀粉酶，它对支链淀粉和糖原等支点的 α-1，6 糖苷键具有很强的水解作用，生产低聚异麦芽糖时，大多以玉米和木薯淀粉为原料，淀粉经液化、糖化或再转苷，再经过滤、离子交换等处理得到具有一定浓度的糖浆或糖粉。利用酶法生产麦芽四糖，应适当加入普鲁兰酶作为协同酶。因为加入普鲁兰酶之后大多数淀粉糖的过滤速度都减慢了，但糖浆透射比增大，有利于提高糖的品质。

鉴定分析^[1]

关于低聚糖的分析实例，近来国内已有不少文献报导。陈洪用 HPLC 法测定了饴糖中的低聚糖，发现饴糖中的低聚糖以麦芽糖为主，含量为 25%~39%，另外还含少量的葡萄糖、麦芽三糖和麦芽四糖。蒋世琼、张忠兰等报导了蔗果低聚糖合成液的高效液相色谱分析法。王清等报导了高效液相色谱法测定异麦芽低聚糖的组分。罗发兴等对氨基键合柱和离子交换柱两种液相色谱柱分析低聚糖的结果鉴定进行了比较研究。利用高效液相色谱法测定麦芽四糖含量已经成为了新趋势。其原理主要是溶于流动相中的各组分经过固定相时，试样组分基本上按分子大小受到不同阻滞而先后流出色谱柱，从而实现分离目的。该方法样品预处理简单，分离度比较高，重现性好，分析时间也较短，明显提高了检测效率，并且该方法准确性和重复性也非常好。而采用传统的鉴定方法，耗时长，过程复杂，水解条件不易控制。

主要参考资料

[1] 唐玉，孙俊良，梁新红，李元召，张永帅。麦芽四糖研究新进展[J]。河南科技学院学报(自然科学版)，2013，41(04):14-16+21。