低聚异麦芽糖

低聚异麦芽糖（isomaltooligosaccharide，IMO）又称分枝低聚糖（ Branchingoligosaccha-ride ），是指葡萄糖之间至少有一个以 α -1,6 糖苷键结合而成的单糖数在 2 ～ 5 不等的一类低聚糖，它主要包括：异麦芽糖 、 异麦芽三糖 、 潘糖和异麦芽四糖，其功能因子是 α -1,6 糖苷键结合的低聚糖 。 因其具有低甜度 、 抗结晶性，熬糖温度高 、 保湿性好及合适的粘度等特点，使其广泛应用于糖果 、 饮料 、 冷饮 、 糕点 、 乳制品 、 酒类中，也可以与其他功能性保健品配合，研制相关保健食品 。 （ 1 ）低聚异麦芽糖甜度为蔗糖的 45% ～ 50% ，可降低食品甜度改善味质 。 （ 2 ）低聚异麦芽糖的粘度高于同浓度蔗糖液，低于麦芽糖，食品加工时比麦芽糖易于操作，易于食品加工，对于糖果糕点等组织与物性无不良影响 。 （ 3 ）低聚异麦芽糖的耐热耐酸性极佳 。 它在 pH=3 和 120 ℃ 下长时间加热也不会分解 。 其适用于饮料 、 罐头及高温处理或低 pH 值食品中 。 （ 4 ）着色性方面，低聚异麦芽糖可与蛋白质或氨基酸共热产生美拉德褐变反应，着色度与糖浓度有关，并受共热蛋白质或氨基酸的种类 、 pH 值 、 加热温度及时间的影响 。 （ 5 ）低聚异麦芽糖具有良好的保湿性，水分保持力好，防止淀粉食品的老化和糖结晶的析出 。 （ 6 ）低聚异麦芽糖的水分活度 (A w =0.75) 比蔗糖 (A w =0.85) 和麦芽糖 (A w =0.77) 都低，而一般的细菌 、 酵菌 、 霉菌都不能在 A w ≤ 0.8 的环境中生长 。 这表明低聚异麦芽糖具有较佳的防腐效果 。 （ 7 ）低聚异麦芽糖不能为酵母和乳酸菌利用 。 同时促进双歧杆菌发育，但不影响乳酸菌等正常发酵的进行 。 其不发酵性是其在食品中发挥保健功能的前提基础 。 （ 8 ）低聚异麦芽糖不为链球菌作用，牙齿不易被腐蚀 。 它与蔗糖并用时能强烈抑制由蔗糖生成葡聚糖，低聚异麦芽糖中的潘糖对阻碍齿垢形成的效果极为明显 。
图1为低聚异麦芽糖 1、低聚异麦芽糖的制备途径有三种：
第一种以淀粉为原料，经液化、糖化、转苷、分离纯化得到，该方法也是大多数工业生产所采用的方法。
第二种直接以单糖或蔗糖为原料，经特异的转苷酶转化聚合得到，这种方法特异性高，可合成只含α-1,6-糖苷键的低聚糖，但原料和酶成本都较高，不适于工业化生产。
第三种是用黑曲霉或重组后的酵母来代替葡萄糖转苷酶进行发酵，以玉米浆或麦芽糖浆为培养基主要成分，生成低聚异麦芽糖。
干昭波等发明的一项专利以淀粉为原料，顺次经调浆→液化→糖化→脱色→离交→转苷→脱色→离交→浓缩→喷雾干燥，制成低聚异麦芽糖浆或糖粉。淀粉经液化糖化后转变为含少量低聚糖的麦芽糖浆，再用特定的转苷酶合成含有α-1,6-糖苷键的低聚异麦芽糖。
该专利还重点保护了转苷前的脱色、离交工艺，因为这两步工艺能够除去糖化液中的蛋白等杂质、降低离子强度，避免其影响转苷酶的作用效果。转苷后的脱色和离交工艺同样也是为了去除糖浆中蛋白、杂质和离子，保证终产品的感官品
质和理化指标。上述工艺是制备IMO-50的常用工艺，要制备IMO-90或更高纯度的低聚异麦芽糖，还需通过色谱分离、膜过滤或酵母发酵等方式除去IMO-50中所含的非低聚异麦芽糖成分，主要是葡萄糖、麦芽糖。
2、酶催化和分离纯化是制备高纯度低聚异麦芽糖的关键环节。
（1）酶催化环节
酶催化环节是低聚异麦芽糖生产的关键环节，α-葡萄糖转苷酶是生产过程中最关键的一种酶。近些年来，国内外对该环节的研究主要集中在以下几方面：一是提高α-葡萄糖转苷酶的转化效率或筛选高产α-葡萄糖转苷酶的菌株；二是进行酶固定化和细胞固定化研究，以实现连续生产。微生物中细菌、酵母、霉菌均能产生α-葡萄糖转苷酶，其中以黑曲霉产酶活力最高，因此，国内外有诸多研究采用诱变手段和基因工程的手段来提高黑曲霉葡萄糖转苷酶的表达和分泌。
（2）分离纯化环节
围绕分离除去IMO-50 型低聚异麦芽糖中的葡萄糖、麦芽糖和其他非IMO的低聚糖，提高IMO纯度，常用的方法有三种：酵母发酵消耗、色谱分离纯化、膜过滤浓缩。
a.酵母对不同碳源的利用能力和消耗速度不同，低聚异麦芽糖一般不能被酵母所利用，而葡萄糖和麦芽糖却是酵母的良好碳源.
b.色谱分离技术是一种相对成熟、适用于工业化生产的技术，它利用待分离物质在分离介质中迁移速度的不同来实现不同组分的分离，目前广泛应用在食品、医药、水处理等领域：如制备色谱已广泛应用于医药领域中手性药物的分离，大型连续化离交设备用于水处理，大型的模拟移动床制备色谱用于果糖和葡萄糖的分离。同样，该技术也可用于功能糖的分离。
c.膜技术是用天然或人工合成的有机膜或无机膜，以外界能量或化学位差为推动力，对多组分溶液进行分离、分级、提纯或富集的方法。包括反渗透、超滤、微滤、纳滤、电渗析、膜电解、扩散渗析、透析等，在功能糖的分离纯化过程中应用广泛，如麦芽糖醇、赤藓糖醇、低聚异麦芽糖的分离纯化。 1、能具有促进双歧杆菌显著增殖的特性。低聚异麦芽糖不会被人体的胃和小肠吸收，而是直接进入大肠，被双歧杆菌优先利用，助其大量繁殖，为双歧杆菌的增殖因子；肠内其它有害菌则不能利用，从而能抑制有害菌的生长，促使肠道内的微生态向良性循环调整。
（1）维持肠道正常细菌群平衡，尤其是老年和婴儿。双歧杆菌能抑制病原菌和腐败菌生长，防止便秘、下痢和胃肠障碍。
（2）双歧杆菌有抗肿瘤活性。
（3）双歧杆菌能在肠道内合成维生素B1、B2、B6、K、尼克酸、叶酸等，还能生物合成某些氨基酸，能提高人体对钙离子吸收。
（4）降低血液中胆固醇水平，防治高血压。
（5）能改善乳制品的消化率，提高人们对乳糖的耐性。国外有许多乳制品中都添加麦芽低聚糖，以提高其保健功能。
（6）增强人体免疫功能，预防抗生素类对人体的各种不良副作用。
2、具有抗龋齿性，低聚异麦芽糖属难发酵性糖，不会被蛀牙菌利用。具有异麦芽糖残基的低聚异麦芽糖与蔗糖结合使用时会强烈抑制不溶性葡聚糖的合成，从而阻止齿垢的形成，使蛀芽菌不能在牙齿上附着生长繁殖。因此，低聚异麦芽糖在以蔗糖为原料的食品中，起着防龋齿的作用。
3、具有难发酵性，低聚异麦芽糖是酵母和乳酸菌不能利用的糖类。添加到食品中不会过多的增加食品的热值，食用者不必担心发胖。
4、IMO-900产品。含异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖大于45%，非发酵性糖大于90%，用于适合糖尿病人食用的食品中，食用后不会引起血糖的增加，也不会增加血中胰岛素水平，并且保健性能更优于IMO-500，因此应用范围更加广泛。 1、直接生理效应
（ 1 ）难以被胃酶消化，甜度低，热量低，基本上不增加血糖血脂；
（ 2 ）能促进人体肠道内双歧杆菌的增殖，能抑制肠道内有害菌及腐败物质的形成，增加维生素的含量，提高机体免疫力； （ 3 ）有预防龋齿的功能，它不被龋齿的链球菌利用，不被口腔酶液分解，因而能防止龋齿；
（ 4 ）它属于非消化低聚糖类，能起到水溶性膳食纤维的功能 。
2、 间接生理功效
（ 1 ）促进食物消化 、 吸收维持肠道正常功能； （ 2 ）恢复抗菌素治疗 、 放射线治疗 、 化学治疗期间的肠道正常菌落；
（ 3 ）改善腹泻与便秘，抑制病原菌和腐败菌 ；
（ 4 ）提高机体免疫力，起到免疫调节剂的作用；
（ 5 ）减少肠道致癌物质，改善血清脂质，降低胆固醇含量；
（ 6 ）增加钙 、 镁等矿物质的吸收，有利于机体合成 B 族维生素 1、在食品中的应用
（1）在乳制品中的应用
婴儿奶粉：婴儿在断食母乳以后，出现腹泻、便秘、消化不良等现象，皆因肠内双歧杆菌数量减少所致，这期间为使婴儿恢复健康，应补充双歧因子，及时调整微生态。在婴儿配方奶粉中添加低聚异麦芽糖代替蔗糖，经喷雾干燥生产断乳奶粉。
成人奶粉：在奶粉中添加低聚异麦芽糖可使中老年人肠道内日益减少的双歧杆菌得到增殖，起到润肠通便，增强人体免疫力的作用。
活性酸奶：在鲜牛奶中加入低聚异麦芽糖浆，经双歧杆菌和乳酸发酵产生活性酸奶，低聚异麦芽糖对保证酸奶中双歧杆菌数量和存活起了关键作用。
或用低聚异麦芽糖与豆奶相配合，生产功能性豆奶会有同样的效果。
（2）利用鲜果资源开发功能性果汁，河北的梨、陕西的猕猴桃、海南的椰子、广东的番石榴、广西的芒果、山东的苹果、江苏的青梅和杨梅、浙江的柑橘等等，都可以应用低聚异麦芽糖开发新一代饮料。低聚异麦芽糖的耐热性和耐酸性比蔗糖好，水分活性比蔗糖低，粘度与蔗糖相仿。所以用低聚异麦芽糖代替或部分代替蔗糖，工艺和设备不必更改，因其内含双歧因子可称为功能食品。
（3）应用低聚异麦芽糖浆与蜂蜜配比(低聚异麦芽糖浆：蜂蜜=1:3)相溶和，经精炼加工，生产蜂蜜糖浆。该产品不仅外观质量有提高，在防治便秘，调整微生态，促进肠功能方面作用很高。
（4）利用当地中药材资源与低聚异麦芽糖生产具有特有功能的保健药品。例如：与山楂、山药、黑芝麻等经科学配方开发润肠通便的保健食品，与新疆的雪莲、青海的冬虫夏草或各地开发的食用菌生产保健食品，不仅改善口感并且在功能中起相辅相承的作用。
（5）糖果行业利用低聚异麦芽糖生产的糖果不会造成食用者龋齿，也不会使食用者发胖。
  1) 应用低聚异麦芽糖配以炼乳、奶油、明胶、香料等生产高级糖果，调整每粒糖果含低聚异麦芽糖2g以上，成为具有低热值，不龋齿和整肠功效的保健糖果。
  2) 应用低聚异麦芽糖配以方登糖基、炼乳、奶油、乳化剂、香料、果仁等，生产焦香型糖果或充气糖果，具有不龋齿和整肠功能。
  3) 应用低聚异麦芽糖浆和糖粉配以明胶，油香料等利用现有设备，生产具有不龋齿，低热量和整肠功能的口感极好的口香糖，泡泡糖等保健糖果。
2、酿酒行业
酿酒行业应用低聚异麦芽糖可提高酒质，改善口感，低聚异麦芽糖应用果酒、葡萄酒和白酒通常采用配制勾兑的方法。低聚异麦芽糖应用于黄酒、啤酒酿造过程中，葡萄糖和麦芽糖经酵母发酵转化成乙醇。异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖和异麦芽四糖等非发酵糖留存于酒中，这些非发酵性糖，改善了口感，尤其是赋予酒生理功能。
3、焙烤行业
面包、糕点行业应用低聚异麦芽糖，利用它的保湿性、低甜度和非发酵糖的功能。能使糕点松软酥脆、面包弹性足、香甜可口、不易老化、延长保质期、提高质量档次，豆沙、莲蓉加工中用它代替蔗糖可防止返砂、结块、不易变质、降低了甜度，长期应用这些食品有益身体健康。
4、在饲料加工业中的应用
低聚异麦芽糖代替活菌制剂应用于饲料工业，用于家畜家禽和水产类养殖，作为动物促生产剂和保健剂。用含有0.25%低聚异麦芽糖的饲料连续喂养仔猪21天对照组相比，日增重提高7%，饲料转化率(肉料比)下降14%。用0.2%低聚异麦芽糖从小喂养肉鸡，发育成活率、产肉率和饲料回报率都得到提高和改善。
5、在其他领域中的应用
低聚异麦芽糖和增产菌（多种蜡样芽抱杆菌）制成合剂应用于植保领域，可使农作物增产。低聚异麦芽糖的高纯度（98％以上）产品应用到一些特殊治疗场合如危重病人的流体食品，治疗痔疮、皮肤感染，抗病毒及抗真菌等均有很好的临床疗效。利用低聚异麦芽糖和活菌制剂可制成合生剂（Swtiotics），利用低聚异麦芽糖的保湿、吸湿性强的特性应用到化妆品中等均有广阔的开发潜力。  [1]http://wenda.so.com/q/1365669450064414.
[2]http://bbs.foodmate.net/forum.php?mod=viewthread&tid=44039.
[3]卢庭婷. 低聚异麦芽糖的生产和发展应用研究[J]. 轻工科技,2012,(08):6-7+21.
[4]干昭波，杨腾腾，窦光明，等.一种含有高蛋白的低聚异麦芽糖的制备方法：中国，CN 103766607A[P]. 2014-05-07.
[5]车夏宁,林海龙,赵永武,闫广飚,王满意. 低聚异麦芽糖理化功能特性及生产方法研究进展[J]. 中国酿造,2014,(07):20-23. 一种低热量荸荠纤维营养片及其制备工艺，用低热量的荸荠纤维粉为原料，配以低聚果糖和低聚异麦芽糖作为甜味科，并配入脱脂无糖奶粉制得