低聚木糖的生理功能和低聚木糖酸奶的研制和检测

《广州食品工业科技》 第三届 “益生菌、益生元与健康”研讨会专刊 Vo1．20增刊(总83) 文章篇号：1 007—2764(2004)增刊一0040-01 2 低聚木糖的生理功能和低聚木糖酸奶的研制和检测 苏小冰’ 罗雪梅 翁明辉 (1．深圳龙力生物科技有限公司)(2．仲恺农业技术学院食品科学系) 摘要：功能性低聚糖(益生元)因其独特的生理功能而成为一种重要的功能性食品配料，业已引起全世界的广泛关注。低聚木糖 作为功能性低聚糖中对双歧杆菌增殖效果最好的一种产品而得到广泛应用。酸奶制品是一种带有活性的乳酸菌经发酵制成的牛乳产 品，它在人体健康、补充营养、疾病疗效上都有其独特的作用。因此，在酸奶制品中添加能使双歧杆菌高效增殖的超强益生元一低聚 木糖，使产品既保持了酸奶特有的作用，又提高了肠内有益菌的比例而具有极高的市场开发潜力。本文同时对酸奶中低聚禾糖含量的 测定方法进行探讨。 关键词：低聚木糖；超强双歧因子；酸奶；检测 Physiological Function of Xylo-oligosaccharide and its Application in Yoghurt Xiaobin Su ，Xuemei Lu0z，Minghui Weng~ (1．ShenZhen LongLive Bio-tech Co．,LTD)(2．Zhongkai Agro technical College，Guangzhou) Abstract：Oligosaccharides has become a kind of important functional food ingredients for its unique physiological function，which has drawn the attention of the world．Xylo-oligosaccharide is wildly used as the one of the best oligosaccharides in multiplying bifidobacterium． Yoghurt is fermented from milk and participates ofactive lactobacillus．It has a un ique efficacy in keeping fit,replenishing nutritions and treating the disease．Therefore，supplementing xylo-oligosacchafide into yughurt may scale up the gastroenteritic in the bowels as well as maintaining the special function ofthe yoghurt,which has a great potential in market development．The paper also discusses the measuring method for the content ofxylo-oligosaccharide in yoghurt． Keywords：Physiological Function；Xylo-oligosaccharide；Super-strength bifidobaterium；Yoghurt；Measure 功能性低聚糖因其独特的生理功能而成为一种重 要的功能性食品配料，现已引起全世界的广泛关注。 低聚木糖作为功能性低聚糖中对双歧杆菌效果最好的 一 种产品而极具开发价值，低聚木糖又称木寡糖，是 由2—7个木糖分子以D(1_4)糖苷键结合而成的功 能性聚合糖。日本Suntory公司最早于 1989年研制成 功并推向市场。山东龙力生物科技有限公司抓住市场 契机，与中国农业大学联合，研制开发了低聚木糖的 工业化生产技术，并于2001年4月通过了教育部组织 的国家科技成果鉴定。山东龙力生物科技有限公司现 已建成国内独家年产 1000吨低聚木糖产品生产线，并 推出95％低聚木糖粉剂、7O％低聚木糖粉剂、35％低 聚木糖粉剂、95％低聚木糖糖浆、7O％低聚木糖糖浆 五大系列低聚木糖产品。‘ 1 低聚木糖的生理功能 1．1 促进益生菌—一双歧杆菌的增殖 双歧杆菌在人体肠道内的生长过程中对低聚木糖 进行发酵后可产生乳酸和醋酸等有机酸，使肠道呈酸 性，控制有害菌引起的异常发酵，刺激肠蠕动，在解 除便秘的作用的同时能提高钙、磷、铁的利用率，促 进铁和维生素D的吸收。双歧杆菌在乳制品发酵进程 中可以产生乳糖醇，改善乳糖消化不良症。在发酵乳 糖时产生的半乳糖是构成脑神经系统中脑苷脂的成 分，与婴儿出生后脑的迅速生长有密切关系。双歧秆 菌可以产生维生素 B1，维生素B2，维生素 B6，维生 素 Bl2及丙氨酸，缬氨酸，天冬氨酸和苏氨酸等人体 必需的营养物质，对于人体具有不容忽视的重要营养 作用。 如 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf l，研究表明每日进食低聚木糖0．7g，三周 后肠道中的双歧杆菌由原来的8．5％增加到20．2％，而 有害菌则相应减少。 维普资讯 http://www.cqvip.com 《广州食品工业科技》 第三届 “益生菌、益生元与健康”研讨会专刊 Vo1．20增刊(总 83) 表1 低聚木糖对肠道菌的影响 1．2 能选择性促进双歧杆菌增殖，活性高。 低聚木糖是聚合糖类中增殖双歧因子功能最强 的一个品种。它的功效性是其它聚合糖的2O倍。人体 胃肠道内没有水解低聚木糖的酶系统，因此低聚木糖 不被消化吸收而直接进入大肠内优先为双歧杆菌所利 用，因为双歧杆菌含有 D．木糖苷酶，此酶可将低聚木 糖分解为木糖，既而转化为有机酸作为其自身生长碳 源进行增殖，所以具有极好的促进双歧杆菌增殖活性。 而麦芽低聚糖只在体外具有活性，在肠道内的活性很 低甚至完全消失；而乳酮糖虽能促进双歧杆菌的增长， 但也同时促进大肠杆菌及梭状芽孢杆菌的增长，对双 歧杆菌没有选择增殖能力。因此，低聚木糖增殖双歧 杆菌的选择性大大高于其他功能性聚合糖。 1．3 难为人体消化酶系统所分解 表2低聚木糖与麦芽糖的体外消化比较(单位：质量分数 ) 注：消化条件：糖浓度 1％，37℃，4h。 用唾液、胃液、胰液和小肠酶液进行的消化试验， 如表2所示：各种消化液几乎都不能分解低聚木糖， 它的能量值几乎为零，既不影响血糖浓度，也不增加 血糖中胰岛素水平，并且不会形成脂肪沉积，故可在 低能量食品中发挥作用，最大限度地满足了那些喜爱 甜食而又担心糖尿病和肥胖症的要求，因此糖尿病人、 肥胖病人和低血糖病人均可放心食用。 1．4 比其它低聚糖有更高的功效 表3不同低聚糖功效对比 41 如表 3，低聚木糖相同的用量，其功效是低聚异 麦芽糖的21．4倍，是低聚果糖的7．1倍，在酸性条件和消 化系统中．低聚木糖最稳定．所以在乐百氏健康快车富 维酸奶中，选用了超强双歧因子一低聚木糖． 1．5 摄入量少 低聚木糖与其他功能性低聚糖，每日摄取的有效剂 量比较： 低聚果糖5．0--20．0g；低聚半乳糖8．0--1 0．0g；乳酮 糖 3．0--5．0g；大豆低聚糖 3．0～1O． ；异麦芽低聚糖 15．0~20．0g；棉子糖5．0--10．0g；低聚乳果糖3．0--6．0g； 低聚木糖0．7～1．4g 1．6 酸、热稳定性好。 与其他聚合糖相比，低聚木糖的突出特点是稳定 性非常好。即使在酸性条件 (pH2．5．8)加热至 100℃ 也不分解，而低聚果糖在酸性条件下则很容易分解成 葡萄糖、蔗糖和果糖，从而使双歧杆菌增殖活性降低， 所以难以应用于人们喜欢的酸奶、乳酸菌饮料和碳酸 饮料等酸性饮料中。这说明低聚木糖在很宽的 pH范 围内 (几乎覆盖了绝大多数食品体系的 pH值)稳定 性很好。因此，使用时并不需要担心低聚木糖加工或 贮藏过程中可能导致有效成分分解的现象，使用起来 十分方便，而且可以用于各种食品体系中。 1．7 其他重要功能 (1)减少有毒发酵产物及有害细菌酶的产生。人 体体内和活体外粪便培养试验表明，摄入3周内，机 体内即可减少 44．6％有毒发酵产物和 40．9％的有害细 菌酶的产生。 (2)抑制病原菌和腹泻。木寡糖对病原菌有较强 的吸附力，如大肠杆菌、肠炎门氏菌、肺炎克雷伯氏 菌、嗜水气单胞菌等都能吸附到低聚木糖上，由于低 聚木糖不被肠道中的消化酶所降解，可携带附着的病 原菌通过肠道排出体外，从而防止疾病在肠道中集群， 达到防止腹泻的目的。 (3)防止便秘。双歧杆菌利用低聚木糖，产生大 量的短链脂肪酸；能刺激肠道蠕动，增加粪便湿润度， 并保持一定的渗透压，从而防止便秘发生。 (4)保护肝脏功能。摄入低聚木糖，可减少有毒 代谢产物形成，大大减轻了肝脏分解毒素的负担。 (5)降低血压。46个高血脂患者摄入低聚木糖 持续5周后心脏舒张压平均下降了799．8Pa(6mmHg)。 研究表明一个人的心脏舒张压的高低与其粪便中双歧 杆菌占总菌数的比率呈明显的负相关关系。 (6)能增强机体免疫力，抗癌。经大量试验结果 表明：双歧杆菌在肠道内大量繁殖能够起到抗癌作用。 这种抗癌作用归功于双歧杆菌的细胞、细胞壁成分和 维普资讯 http://www.cqvip.com 《广州食品工业科技》 第三届 “益生菌、益生元与健康”研讨会专刊 Vo1．20增刊(总s3) 胞外分泌物，使机体免疫力提高。 (7)具有良好的配伍性。食物中添加少量低聚木 糖，便能体现出保健效果，当低聚木糖与钙同时摄入 时，它不但不会影响机体对钙的吸收，反而能起促进 作用，试验结果表明，任意摄取2％低聚木糖水溶液， 7日后机体对Ca的保留率提高了2l％。 (8)属于低甜度的甜味剂。低聚木糖的甜度约蔗 糖的40％。而且具有耐热性和防结晶性，故可作食品 加工上的物质改良剂。因此，它可替代或添加在砂糖、 馅糖等甜味剂上，广泛用于饮料、糖果、奶制品、冷 饮、调味品、疗效食品等产品中或直接作甜味剂使用。 (9)能促使机体生成多种营养物质。包括VB 、 VB2、VB6、VBl2、烟酸和叶酸。 (10)不会引起牙齿龋变，抑制口腔病菌的滋生。 龋齿是由于口腔微生物特别是链球菌侵蚀而引起的， 低聚木糖不是这些口腔微生物的合适作用底物，因此 不会引起牙齿龋变，从而抑制口腔病菌的生长。 2 低聚木糖保健奶的研制 酸奶制品是一种带有活性的乳酸菌经发酵制成的 牛乳产品，它在人体健康、补充营养、疾病疗效上都 有其独特的作用。一般乳制品生产厂家使用的酸奶菌 种是嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌，这两种菌不是人 体肠道内原始寄生菌，也无法经受胃酸和胆汁的杀伤 作用，即使有少量活着进入肠内 ，也不能定植而被排 出体外；起生理作用的仅只是其发酵产物。 人体内存在着有益的双歧菌群，提高有益菌数量 有两种途径：【J服活性制剂或服用活性因子。采用口 服活性因子远比口服活菌制剂安全、稳定、有效。因 此人们只需在日常膳食中注意增加能促进双歧杆菌生 长的物质和环境，就可以达到保健效果。因此，在普 通酸牛乳中添加能使双歧杆菌增殖的双歧因子—— 低聚木糖，使产品既保持了酸奶特有的作用，又提高 了肠内有益菌的比例。 此外，低聚木糖热、酸稳定性好，食品中添加可起 到缓冲作用，提高稳定性，延长保质期。在食品中应 用不但克服活性双歧杆菌的不足，而且增殖效果明显， 又利于食品加工，有很大优越性，对一般企业生产非 常适用。 2．1 原料 龙力低聚木糖、鲜牛奶、嗜热链球菌、保加利亚 乳杆菌。 2-2 工艺流程 鲜奶净化一预混一均质一灭菌一降温一接种一灌装发酵 一 冷却一成品包装 2-3 工艺 参数 转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应 ： (1)预热温度65．70~C，充分溶解低聚木糖： (2)压力20Mpa，65~C均质 (2次为最佳)： (3)135℃，4s杀菌； (4)45~C接种发酵，90~T~冷却至4~C成熟； (5)成品酸度 11ooT左右； (6)成品检验：天然酸奶纯白，酸味正、味微 甜、凝固性好。 2．4 理化指标 (1)风味：具有纯牛乳发酵制成的酸奶特有的滋 味、气味、无酒精味、霉味及其它外来气味。 (2)组织状态： 凝块均匀细腻、无气泡、允许有 少量乳清析出。 (3)色泽：色泽均匀一致呈乳白色或稍带黄色。 (4)化学组成及部分指标 (如表4) 表 4化学组成及部分指标 2．5 低聚木糖添加量 成年人推荐用量0．7g／d，酸奶按500ml／d计，添加 量在O．14g／100ml为宜；儿童型推荐用量0．5g／d，酸奶 按 500ml／d计添加量在O．1g／100ml为宜。 3 酸奶饮料中低聚木糖的测定 3．1 原理 酸奶饮料中蔗糖、乳糖及添加剂干扰低聚木糖组 分的分离，为了更准确地测定酸奶中低聚木糖的含量， 将酸奶饮料用氢氧化钠沉降蛋白、脂肪，再用60％乙 醇水溶液沉降去除大分子多糖及高聚合度低聚糖，而 后进行硫酸水解，低聚木糖组分水解变为木糖。酸奶 饮料中低聚木糖含量 (％以木糖计)即为酸奶饮料中 水解前后木糖含量的差值。 3-2 步骤 3．2．1 试剂 4mol／L硫酸：98％硫酸用水稀释而成，需标定较 准确浓度； 45％氢氧化钠：取 22．5g氢氧化钠，加入50ml 水溶解即可； 4％氢氧化钠：取 8．Og氢氧化钠，加入200ml水 溶解即可； 7％硫酸铜：取35． 硫酸铜结晶，加入500ml 水溶解即可； 无水乙醇 (AR)、乙晴 (色谱级) 42 维普资讯 http://www.cqvip.com 《广州食品工业科技》 第三届 “益生菌、益生元与健康”研讨会专刊 V01．2O增刊(总83) 3．2．2 仪器及色谱条件 (1)仪器 高压液相色谱：5l5高压泵、7125进样阀、柱温 箱、24 l4示差折光检测器、色谱工作站、电吹风。 (2)色谱条件 色谱柱：键合氨基柱 (nova-pak250~3．9mmid steel，4um)；流动相：乙晴：水 (75：25 v／v)；流速： 1．0ml／min；柱温：35℃：示差检测器温度：35℃。 3．2-3 样品预处理 (1)取 10．0ml酸奶饮料，加入水20ml，摇匀，加 入7％硫酸铜，4％氢氧化钠4．0ml，加水定容 100ml， 摇匀； (2)滤纸过滤，取滤液50．0ml，浓缩至 10．0ml， 加入无水乙醇 12．0ml，沉降聚合度高的低聚糖； (3)用0．45urn膜过滤，用电吹风 (大于50℃) 吹尽乙醇，用水溶解定容至 10．0ml。(该溶液为样品 水解前上机测定溶液M1)； (4)取9．0ml于水解管中，加入4mol／mlH2SO41．62 ml，摇匀，于 l00℃水解 lh，冷却； (5)用45％ NaOH中和 (pH值 5-6)耗NaOH 约 1． 1．6 ml，加入少量活性碳粉脱色，冷却； (6)滤纸过滤，取清液3．0ml，加入 12．0ml无水 乙醇，摇匀； (7)当有Na2SO4析出时，用 0．45~m水相膜过 滤，取滤液 10．0 ml，电吹风吹干； (8)加水溶解，定容 1．0ml，用 0．45~m水相膜 过滤 (该溶液为样品水解后上机测定溶液Mz)，上机 测定。 3．2．4 总稀释体积 V(m1)=100x10／50x(9．0+1．62+1．44)／9．0×(3．0卜卜l2．o)／ 3．0／l0．0×1．00=l3．4ml。 3．2．5 计算 以木糖为标样，外标单点校正。 Ml(g／1 00ml，以木糖计)=Aspl／AstdxCstdxVx 1 0 ／ W xl00 低聚木糖含量X (％，以木糖计)=M2-Ml M2：酸奶饮料水解后低聚木糖含量 (％)； M．：酸奶饮料水解前低聚木糖含量 (％)； Aspl：样品中木糖组分峰面积； Astd：标样木糖组分峰面积； Cstd：标样木糖组分浓度 (mg／m1)； V：总稀释体积 (m1)； 43 W：样品重量 (m1)。 4 结论 低聚木糖理化性质十分稳定，对热，酸都具有很高 的稳定性，在酸性条件下贮藏的稳定f生好。它的这些性 质在功能性低聚糖类产品中十分突出，使用起来十分 方便，所以广泛应用于医药保健品，食品类，饮料类，饲料 等领域。龙力公司与中国农业大学合作在国内首家实 现了低聚木糖的工业化生产，唯一通过了国家科技成 果鉴定，填补了国内低聚木糖的空白史，达到国内领 先，国际先进水平。 低聚木糖在国外被誉为超强双歧杆菌增殖因子， 在酸奶中应用，不仅具有双歧杆菌的增殖作用，还补 充了酸奶的营养保健功能。双歧奶的研制开发真正实 现低聚木糖集“营养、保健、食疗”于一体的特有功能。 随着我国经济的不断发展，人民生活水平不断提 高，消费者对市场的要求和对产品认知度、辨别率都 不断地得到了提高，一个理性的消费环境和高素质群 体正逐步形成。低聚木糖作为一种新资源食品在我国 的应用范围更加广阔，并将不断细化和普及以满足广 大消费者的市场需求。 参考文献 l 尤新．功能性低聚糖生产与应用．中国轻工业出版社 2 周德庆等．今日微生物学讯息，l997,2(I3) 3 凌关庭．保健食品原料手册．化学工业出版社 4 光同知足．日刊食品工业，2001．2．28 5 王洪新．食品新资源．中国轻工业出版社 6 郭兴华．益生菌．北京科技出版社．北京， 2002 7 Beghin Meigi：‘'Actilight"lntroducting the world’S first health ingredient 2002 8 邓舜扬．保健食品生产实用技术．中国轻工业出版社 9 张田珍．食品工业月刊、32001，3(6)：12 l0 郑建仙．功能性食品甜味剂．中国轻工业出版社 l1 李营等．微生物学通报，2001，(6)：94 1 2 Kallarmi．N etal：Pro．soe．Exp．Bio1．Med．1 994,207：2787 l 3 熊德鑫．近代微生态学-中国科技出版社．北京，2000 l4 同田茂寿等．工业用糖质酵素 Handbook相读社．Scientific， 东京，1999 l5 胡学智．工业微生物,29(1)：30 l6 尤新主编．功能性发酵制品．中国轻工业出版社．北京,2000 l 7 M．J．Vazquez etal：Food Science and Tech．11,2000：387-393 维普资讯 http://www.cqvip.com