近些年來,隨著食品添加劑的發(fā)展及人們對(duì)腸道微生物益生作用認(rèn)識(shí)的增強(qiáng)，功能性食品的研究取得了顯著成果。低聚半乳糖是非消化性低聚糖，可作為益生元促進(jìn)腸道內(nèi)雙歧桿菌的增殖。下面我們來詳細(xì)了解一下何為低聚半乳糖及其應(yīng)用與發(fā)展前景。

概述

低聚糖是一種新型的功能性食品添加劑,其中食療效果的是被稱為“雙歧因子”的低聚半乳糖(Galactooligosaccharide,簡(jiǎn)稱GOS)。在自然界中，GOS微量存在于動(dòng)物乳汁中，母乳中含量略多些,是一種具有天然屬性的功能性低聚糖，因其獨(dú)有的生理功能及理化性質(zhì),已成為食品科學(xué)的研究熱點(diǎn)，并廣泛的應(yīng)用于乳制品、焙烤食品、糖果加工及功能性食品等多個(gè)領(lǐng)域。

GOS的理化性質(zhì)及生理功能

理化性質(zhì)

非消化性的GOS是一種重要的益生元,是母乳中的天然組分之一，其可被-半乳糖苷酶以乳糖為底物，通過轉(zhuǎn)半乳糖苷基的酶促反應(yīng)合成，通過在乳糖分子中半乳糖一側(cè)以(13)、(14)或(16)糖苷鍵連接1~4個(gè)半乳糖后得到的雜低聚糖,半乳糖之間以(16)鍵為主,其分子式為(Galactoes)n-Glucose,n=2~5。

GOS是一種低分子量水溶性膳食纖維，黏度低，有較強(qiáng)的保濕性，不結(jié)合礦物質(zhì)，口感清爽,熱值較低，甜度僅為蔗糖的20%~40%，對(duì)酸和熱都有很強(qiáng)的穩(wěn)定性,在180或pH為3的條件下也不會(huì)發(fā)生分解現(xiàn)象，且著色性高，水分保持能力強(qiáng),無不良質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味，亦不被人體消化酶所消化，具有良好的雙歧桿菌增殖活性。因此，GOS是一種非常優(yōu)質(zhì)的食品添加劑。

種類和數(shù)量

低聚半乳糖主要分為-低聚半乳糖和-低聚半乳糖。-低聚半乳糖可被-半乳糖苷酶以乳糖為底物,通過轉(zhuǎn)半乳糖苷基的酶促反應(yīng)來合成,不同酶源所合成的GOS糖鏈組成也有所差別。-低聚半乳糖是通過-半乳糖苷酶先將乳糖水解為葡萄糖和半乳糖后,再通過高里假絲酵母(Candidaguilliermondii)-半乳糖苷酶的作用連接(16)糖苷鍵,其主要成分為蜜二糖,亦為雙歧因子,耐酸性、熱穩(wěn)定性及保存穩(wěn)定性均較強(qiáng)。

生理功能

雙歧桿菌是一種對(duì)于維持人類腸道健康非常重要的微生物。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，母乳喂養(yǎng)的嬰兒腸道中，雙歧桿菌群的建立主要?dú)w功于含有低聚糖成分，酶法合成的GOS結(jié)構(gòu)與母乳中一致,其在人類結(jié)腸以上的胃腸道中不被分解和吸收,可以選擇性的促進(jìn)大腸內(nèi)一些益生菌增殖,例如雙歧桿菌(Bifidobacterium)。因雙歧桿菌生長(zhǎng)所創(chuàng)造的酸性環(huán)境可以抑制其它有害細(xì)菌的生長(zhǎng),故其具有很多相關(guān)的生理功能:

(1)調(diào)節(jié)腸道菌群平衡,提高機(jī)體免疫力;

(2)增加超氧化物歧化酶(SOD)活性和含量,抗衰老;

(3)生成大量短鏈脂肪酸,刺激腸道蠕動(dòng),增加糞便濕度,防止便秘;

(4)改善乳糖不耐癥;

(5)降低人體血壓;

(6)減少吲哚及甲酸等有毒發(fā)酵產(chǎn)物及有害酶的產(chǎn)生,同時(shí)生成B族維生素、煙酸和葉酸,有益于健康。

除此之外,攝入GOS還能改善脂質(zhì)代謝,降低血清膽固醇濃度;改善礦物質(zhì)元素吸收,促進(jìn)腸道對(duì)鈣、鎂和鉀的吸收,降低對(duì)鈉的吸收;同時(shí),GOS還具有低齲齒性及難消化性,是一種低能量糖,不會(huì)導(dǎo)致肥胖。最新研究表明,GOS還可以抑制霍亂弧菌(Vibriocholera)毒素結(jié)合到神經(jīng)節(jié)苷脂受體上,應(yīng)用于制藥行業(yè)。

制備方法

GOS的制備方法主要有五種:從天然原料中提取、天然多糖的酸水解、化學(xué)法合成、發(fā)酵法及酶法合成。但是,在自然界中,GOS的含量非常少,且無色,不帶電荷,提取分離較難;天然多糖轉(zhuǎn)化產(chǎn)品得率低,產(chǎn)物成分復(fù)雜,難以得到純品;化學(xué)法合成毒性大,易殘留,得率低,對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重;發(fā)酵法生產(chǎn)GOS的研究較少,其主要方法是利用微生物發(fā)酵合成GOS,但目前仍處于實(shí)驗(yàn)室階段,以上四種方法均無法在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用。酶法合成GOS主要以高濃度乳糖或乳清為原料,由-半乳糖苷酶催化合成,此法反應(yīng)簡(jiǎn)單,原料充足,生產(chǎn)成本較低,無毒性,是目前工業(yè)化生產(chǎn)GOS的主要方法。

GOS的應(yīng)用前景

GOS因其具有許多其它糖類不可比擬的優(yōu)點(diǎn),其在功能性食品方面有廣闊的應(yīng)用前景。

(1)應(yīng)用于乳制品中,解決乳糖不耐受問題;

(2)應(yīng)用于保健食品中,促進(jìn)鈣、鎂、磷的吸收,提高產(chǎn)品功效;

(3)應(yīng)用于乳酸發(fā)酵食品中,提高乳酸菌數(shù)量,縮短發(fā)酵周期;

(4)應(yīng)用于焙烤食品中,可改善其風(fēng)味、質(zhì)地及色澤,且在高溫加熱過程中,其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值不會(huì)流失,又因其低能量非消化性,可以減少肥胖病的發(fā)生;

(5)可添加到冰淇淋中,防止乳糖結(jié)晶析出,調(diào)高產(chǎn)品質(zhì)量,延長(zhǎng)貨架期;

(6)利用乳清中的乳糖合成GOS,綜合治理乳清排放造成的環(huán)境污染,且節(jié)約了大量的能源。

展望

GOS作為一種新型的功能性食品添加劑,因其獨(dú)有的生理功能及卓越的物化性質(zhì),現(xiàn)已引起全世界的廣泛重視。隨著GOS開發(fā)研究的不斷深入,加之我國(guó)原材料的豐富,消費(fèi)市場(chǎng)的無限潛力,相信不久的將來,GOS在我國(guó)必將掀起強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭,并帶來巨大的生態(tài)效益及經(jīng)濟(jì)效益。