低聚异麦芽糖的生理功能与展望

【背景及概述】^[1][2]

低聚异麦芽糖（Isomalto oligosaccharides，IMO）又称异麦芽寡糖、异麦芽低聚糖、 分支低聚糖。它是由葡萄糖以α-1,6糖苷键结合而成的，单糖数在2-5个不等的一类低聚糖，分子中除了α-1,6 糖苷键外，还有 α-1,4 及α-1,3糖苷键等，包括潘糖、异麦芽糖、异麦芽三糖以及异麦芽四糖及其他分枝低聚糖组成。IMO 具有许多生理学特性和保健功能，作为甜味剂、风味剂、充填剂及饲料添加剂等，被广泛应用于食品工业、饲料工业及医疗保健品工业中。因此，近年来国内外相关领域的研究工作主要集中在 IMO 生产工艺的改进和分离纯化，构建α葡萄糖苷酶基因工程菌，酶学性质研究和重组酶的分离纯化等方面。低聚异麦芽糖的甜度为蔗糖的 40 %-50 %，甜味醇美柔和；黏度低，具有良好的流动性，易于食品加工；耐热，耐酸，不易分解；热值低，含量仅为蔗糖的1/6；具有良好的保湿性和难发酵性，可残留在食品中，发挥特性作用。

【生理功能】^[1]

低聚异麦芽糖可以促进双歧杆菌和乳酸菌属等益生菌属的生长，调整肠道菌群平衡，促进肠蠕动，防止和解除便秘及腹泻，预防龋齿，抑制肠道有害菌的滋生及腐败物质生成。 通过双歧杆菌等益生菌属的增殖，间接具有抗肿瘤、 保护肝功能、 促进维生素、 提高机体免疫力以及防止心脑血管疾病等生理保健功能。 低聚异麦芽糖作为添加剂应用于饲料工业，不但可以提高饲料产品的品质，促进畜禽生长，还可减少饲养过程中抗生素及其它药物的使用。

与微生物活菌剂或微生物促进剂合用，可达到改善土壤结构、农作物增产的效果。由于低聚异麦芽糖具有诸多的优良性质和保健生理功能，已广泛应用于保健品、 食品、 医药、 化妆品等领域。 不同纯度及剂型的低聚异麦芽糖产品被作为甜味剂、 风味剂及充填剂应用于生产焙烤食品、 糖果巧克力、饮料及冰冻乳品等食品，95％高纯度的低聚糖广泛用于生产低糖食品以供应糖尿病人、 肥胖病人、 中老年人及体弱者等特定人群。

武书庚等研究了饲粮中添加低聚异麦芽糖对产蛋鸡生产性能、 盲肠微生物菌群、 机体抗氧化和免疫机能的影响，结果发现，饲粮添加IMO可优化产蛋鸡盲肠菌群结构，提高产蛋鸡抗氧化和免疫功能，改善生产性能。华霄等研究了脱脂奶粉溶液体系中κ-卡拉胶、 蔗糖、 低聚异麦芽糖对体系黏度的影响，并对不同低聚异麦芽糖浓度的乳饮料样本进行感官评定。结果表明，在高浓度糖的用量下低聚异麦芽糖对体系黏度的贡献；当低聚异麦芽糖用量为0.06 %（m/V）时，产品可接受程度最高。任珊等发现糖基化后的β-乳球蛋白的抗原性得到显著降低。

【生产方法】^[1]

目前，国内外生产IMO的经典方法主要以淀粉为原料，采用淀粉酶系多酶协同法转化淀粉液得到。工业上首先由淀粉在高温α-淀粉酶的作用下液化，液化淀粉在中温α淀粉酶或者β-淀粉酶继续作用下生成麦芽糖浆，再利用α葡萄糖转苷酶进行糖基转换生成 IMO，终产物糖类组分中约含有50 %-60 %的 IMO，40 %-50%的葡萄糖、 麦芽糖及麦芽三糖，最后经过过滤、脱色、脱盐、浓缩等得到成品。采用经典生产工艺存在工序多、时间长、工艺参数控制困难、难以实现连续化生产等缺点，由于生产过程中使用的α葡萄糖苷酶制剂在国内生产领域几乎处于空白，主要依赖进口，存在价格昂贵、 来源不稳定等问题，同时，产品中功能性糖分的含量不高，仅占固形物的 35%（w/w），这些都制约着我国 IMO 的发展。为此，许多学者都开展了大量的研究，主要集中在IMO生产工艺的改进、分离纯化和研究新工艺方面。表1列出了生产IMO 的经典方法。

2 酶催化

由于经典工艺生产IMO存在的不足，近年来，国内外研究学者致力于酶催化生产IMO的研究，发现微生物中细菌、酵母、 霉菌等都能分泌α-葡萄糖苷酶，相关报道中曲霉属微生物产酶较高，但是由于具有转苷活性的α-葡萄糖苷酶为胞内酶，酶的表观活力较低，有些学者针对提高α-葡萄糖苷酶的表观转苷活力展开研究。表 2 列出了酶催化生产 IMO 的方法。

【展望】^[1]

随着社会经济的发展和生活水平的提高，人们对健康的关注越来越高，IMO 具有独特的生理功能，已成为全世界医药、食品、营养界关注的热点。我国资源丰富，蔗糖、玉米、薯类、玉米芯、蔗渣等农、副产品资源丰富，价格低廉，产地集中，开发 IMO 的生产和应用具有很大的发展空间。由于生产中的α葡萄糖苷酶主要来源于真菌，真菌的发酵周期较长，酶的产量和特性不易控制，并且α葡萄糖苷酶的转苷效率最多只达到50%左右，效率不高。因此，构建和利用基因工程菌作为生产α-转移葡萄糖苷酶的宿主，寻找具有高转苷活性的α-葡萄糖苷酶基因资源，获得高表达量的工程菌株以及重组酶的分离纯化方法，都将成为今后研究的方向。

【主要参考资料】

[1]严晓娟, 陈朋, 胡先望,等. 低聚异麦芽糖生产工艺研究[J]. 现代生物医学进展, 2013(24):4794-4797.