低聚半乳糖的生理功能及应用前景

近些年来,随着食品添加剂的发展及人们对肠道微生物益生作用认识的增强，功能性食品的研究取得了显著成果。低聚半乳糖是非消化性低聚糖，可作为益生元促进肠道内双歧杆菌的增殖。下面我们来详细了解一下何为低聚半乳糖及其应用与发展前景。

概述

低聚糖是一种新型的功能性食品添加剂,其中食疗效果的是被称为“双歧因子”的低聚半乳糖(Galactooligosaccharide,简称GOS)。在自然界中，GOS微量存在于动物乳汁中，母乳中含量略多些,是一种具有天然属性的功能性低聚糖，因其独有的生理功能及理化性质,已成为食品科学的研究热点，并广泛的应用于乳制品、焙烤食品、糖果加工及功能性食品等多个领域。

GOS的理化性质及生理功能

理化性质

非消化性的GOS是一种重要的益生元,是母乳中的天然组分之一，其可被-半乳糖苷酶以乳糖为底物，通过转半乳糖苷基的酶促反应合成，通过在乳糖分子中半乳糖一侧以(13)、(14)或(16)糖苷键连接1~4个半乳糖后得到的杂低聚糖,半乳糖之间以(16)键为主,其分子式为(Galactoes)n-Glucose,n=2~5。

GOS是一种低分子量水溶性膳食纤维，黏度低，有较强的保湿性，不结合矿物质，口感清爽,热值较低，甜度仅为蔗糖的20%~40%，对酸和热都有很强的稳定性,在180或pH为3的条件下也不会发生分解现象，且着色性高，水分保持能力强,无不良质构和风味，亦不被人体消化酶所消化，具有良好的双歧杆菌增殖活性。因此，GOS是一种非常优质的食品添加剂。

种类和数量

低聚半乳糖主要分为-低聚半乳糖和-低聚半乳糖。-低聚半乳糖可被-半乳糖苷酶以乳糖为底物,通过转半乳糖苷基的酶促反应来合成,不同酶源所合成的GOS糖链组成也有所差别。-低聚半乳糖是通过-半乳糖苷酶先将乳糖水解为葡萄糖和半乳糖后,再通过高里假丝酵母(Candidaguilliermondii)-半乳糖苷酶的作用连接(16)糖苷键,其主要成分为蜜二糖,亦为󰀁双歧因子󰀁,耐酸性、热稳定性及保存稳定性均较强。

生理功能

双歧杆菌是一种对于维持人类肠道健康非常重要的微生物。经研究发现，母乳喂养的婴儿肠道中，双歧杆菌群的建立主要归功于含有低聚糖成分，酶法合成的GOS结构与母乳中一致,其在人类结肠以上的胃肠道中不被分解和吸收,可以选择性的促进大肠内一些益生菌增殖,例如双歧杆菌(Bifidobacterium)。因双歧杆菌生长所创造的酸性环境可以抑制其它有害细菌的生长,故其具有很多相关的生理功能:

(1)调节肠道菌群平衡,提高机体免疫力;

(2)增加超氧化物歧化酶(SOD)活性和含量,抗衰老;

(3)生成大量短链脂肪酸,刺激肠道蠕动,增加粪便湿度,防止便秘;

(4)改善乳糖不耐症;

(5)降低人体血压;

(6)减少吲哚及甲酸等有毒发酵产物及有害酶的产生,同时生成B族维生素、烟酸和叶酸,有益于健康。

除此之外,摄入GOS还能改善脂质代谢,降低血清胆固醇浓度;改善矿物质元素吸收,促进肠道对钙、镁和钾的吸收,降低对钠的吸收;同时,GOS还具有低龋齿性及难消化性,是一种低能量糖,不会导致肥胖。最新研究表明,GOS还可以抑制霍乱弧菌(Vibriocholera)毒素结合到神经节苷脂受体上,应用于制药行业。

制备方法

GOS的制备方法主要有五种:从天然原料中提取、天然多糖的酸水解、化学法合成、发酵法及酶法合成。但是,在自然界中,GOS的含量非常少,且无色,不带电荷,提取分离较难;天然多糖转化产品得率低,产物成分复杂,难以得到纯品;化学法合成毒性大,易残留,得率低,对环境污染严重;发酵法生产GOS的研究较少,其主要方法是利用微生物发酵合成GOS,但目前仍处于实验室阶段,以上四种方法均无法在实际生产中应用。酶法合成GOS主要以高浓度乳糖或乳清为原料,由-半乳糖苷酶催化合成,此法反应简单,原料充足,生产成本较低,无毒性,是目前工业化生产GOS的主要方法。

GOS的应用前景

GOS因其具有许多其它糖类不可比拟的优点,其在功能性食品方面有广阔的应用前景。

(1)应用于乳制品中,解决乳糖不耐受问题;

(2)应用于保健食品中,促进钙、镁、磷的吸收,提高产品功效;

(3)应用于乳酸发酵食品中,提高乳酸菌数量,缩短发酵周期;

(4)应用于焙烤食品中,可改善其风味、质地及色泽,且在高温加热过程中,其营养价值不会流失,又因其低能量非消化性,可以减少肥胖病的发生;

(5)可添加到冰淇淋中,防止乳糖结晶析出,调高产品质量,延长货架期;

(6)利用乳清中的乳糖合成GOS,综合治理乳清排放造成的环境污染,且节约了大量的能源。

展望

GOS作为一种新型的功能性食品添加剂,因其独有的生理功能及卓越的物化性质,现已引起全世界的广泛重视。随着GOS开发研究的不断深入,加之我国原材料的丰富,消费市场的无限潜力,相信不久的将来,GOS在我国必将掀起强劲的发展势头,并带来巨大的生态效益及经济效益。