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双歧因子的研究开发进展

摘 要：根据双歧杆茵的生理特性井结合目前国内外最新研究成果，综述了有关双歧杆菌生长促进因子的化学本质及其分类，作用机理及其应用等方面的研进展，对于其在双歧杆菌制品申更广泛、更有效的使用有一定的指导意义。
关键字：双歧因子 低聚果糖 作用机理 生理功能 应用

科学研究证明，双歧杆菌(Bifidobacterium)是一种益生菌(probiotics)，其主要生理功能有[1]维持肠道菌群平衡，治疗肠道功能紊乱；抗肿瘤作用；激活免疫系统，提高人体免疫机能；营养作用；控制内毒素的产生；降低自氧化作用，延缓机体衰老；降低血清中胆固醇含量；提高宿主对放射线的耐受性等。典型的双歧因子如果糖低聚糖、半乳糖低聚糖或乳果糖等能选择性地被肠道中的细菌如双歧杆菌乳酸杆菌等发酵利用使这些有益菌的数量大大增加。目前，市售的商业双歧因子是采用来源广泛的廉价原料像乳糖、蔗糖、菊粉、淀粉和木聚糖等，由酶法合成或酶法降解而生产得到的。随着人们健康饮食意识的提高，国际市场上双歧因子的品种和消费量迅速增多。从农业生物质中提取新的第二代双歧因子潜力是很大的，估计就美国一个国家的农业生物质的年产量就超过了3 亿吨，它们富含各种独特的碳水化合物残基和结构。果胶是一种酸性多糖，它大量存在于水果和蔬菜加工后的残渣中。本文通过对双歧因子的分类，作用机理，生理功能及其相关应用进行综述并进行展望，为以后进一步研究双歧因子做基础。
1 双歧因子的分类
从目前已报道的双歧因子研究结果分析[2]，它主要由以下6类物质组成；低聚糖类、蛋白质水解产物及一些蛋白质类物质、多糖类、天然植物及中草药提取物类、短链脂肪酸类、其它类。
1.1 低聚半乳糖
是指在乳糖(由1分子半乳糖与1分子葡萄糖组成)的半乳糖一边再接上1-4个半乳糖糖分子。半乳糖之间以β—1、4键相连。因此它也有二糖、三糖、四糖等结构形式。在自然界中，动物乳汁中有少量存在，而在人的母乳中含量稍多，因此低聚半乳糖是天然存在的物质。低聚半乳糖的甜度相当于蔗糖的20％一40％，甜度较低。据研究，它与低聚异麦芽糖一样，不会引发龋齿，还可以当作可溶性膳食纤维。此外。它属于低热值糖，可在低热食品中加以应用。在生理功能方
面，它由于可促进肠道内双岐杆菌生长而有利于健康。据报道[3]，当每天摄入10g时，粪便内双岐杆菌一周内可由108增加到1010，腐败菌则明显减少。
1.2 异麦芽低聚糖
异麦芽糖是由两分子葡萄糖以α一1、6糖苷键连成。由异麦芽糖再结合一分子葡萄糖而形成异麦芽三糖。由此可形成四糖、五糖等，统称为异麦芽低聚糖[4]。其中异麦芽三糖是天然存在的，目前应用较多，可使用于各种饮料及食品中。其甜度约为蔗糖的40％～50％。但甜味甘美，易被人接受，也可代替蔗糖，减低食品的甜度。它可以按饴糖相同的方式用于食品加工之中，但对糖果糕点等的物性无不良影响。据研究，异麦芽低聚糖的耐热和耐酸性极佳，其浓度为50％的糖浆在pH3，120℃下较长时间加热不会分解，所以可以耐受高温灭菌，也可用于酸性饮料。尤其可贵的是，异麦芽低聚糖对水分的保持力极佳，对食品的湿润及与此相关的品质、口味可发生优越的保质效果，而且还具有抑制蔗糖和葡萄糖生成结晶，使食品更柔软细腻的效果[5]。唯一要注意的是，由于它的分子末端仍含有还原性醛基，与蛋白质、氨基酸共热时会发生反应呈褐色。在进入人体肠道后，它能被双岐杆。又因为不能被人体吸收利用且没有任何有害作用，所以作为天然添加剂用于糖尿病人的食品中是非常理想的，而且不会引发龋齿，有利于牙齿的健康[6]。
1.3 蛋白质水解产物及一些蛋白质类物质
已知有许多能促进双歧杆菌生长的蛋白质水解产物及一些蛋白质类物质，如乳清蛋白、乳铁蛋白、胃黏膜蛋白水解物、酪蛋白水解产物等。在商业上，较便宜的有酵母提取液、牛肉浸膏液、大豆胰蛋白酶水解产物等，其中酵母提取液最好。Metwally M.M.等的研究发现[7]。从甜乳清水制备的糖多肽能促进双歧杆菌的生长。无论是哪种蛋白水解物类BF,它们均具有一个共同成分，即含硫的肽，如果它们的二硫键被还原或烷基化则失去活性。所以，这些物质对双歧杆菌的生长促进活性与二硫键密切相关。
1.4 多糖类双歧因子
双歧因子中的多糖类物质有菊糖、云芝多糖、褐藻硫酸糖[8]、胡萝卜中的含氮多糖等。Shin H.S.等研究了两个商业双歧杆菌菌株（bf-1）和（bf-2）在含有低聚果糖、低聚半乳糖和菊糖的复原脱脂乳中的生长[9]。结果显示，当bf-1和bf-2在低聚果糖存在时，生长促进和活性保存最大，其次是低聚半乳糖和菊糖。随着碳水化合物浓度的增加，促进效果增加。
1.5 天然植物及中草药提取物类
在人们研究过的天然植物及其提取物中，茶叶中的茶多酚、人参中的人参皂苷、五加科植物的提取物、魔芋水解液[10]、螺旋藻[11]、海带[12]等被证实有促进双歧杆菌生长的作用。
1.6 短链脂肪酸类和它类
短链脂肪酸类物质有费氏丙酸杆菌产生的丙酸盐等，其它的还有N-乙酰葡萄糖及其糖类、泛酰巯基乙胺等。
2 双歧因子的作用机理
大量的实验表明，双歧杆菌通过分泌到细胞外的各种酶来分解利用不同的双歧因子，促进其生长繁殖[13]。目前，已分离纯化的双歧杆菌苷酶有：α-D-半乳糖苷酶、β-D-半乳糖苷酶、β-呋喃果糖苷酶、D-木糖苷酶等。另有一些双歧因子是通过蛋白质类的黏附素来产生作用。有报道，黏附素可使肠道上皮细胞与双歧杆菌连在一起。双歧因子与双岐杆菌间的空间相互作用关系也是目前的一个研究方面。低聚糖类的双歧因子与双岐杆菌的空间作用机理与双岐杆菌优先利用低聚糖促进其生长的内在机制密切相关。通过核磁共振技术，确定糖苷键的性质及位置，进而可获得低聚糖的分子空间结构。目前这方面的研究报道很少。
大量对甘露糖的研究表明，细菌表面有某些称为外援凝集素的物质，而肠道病原菌表面多为对甘露糖特异的外援凝集素。一旦对甘露糖特异的纤毛细菌吸附到肠道内含有甘露糖的上皮细胞上，它们就会在肠道繁殖并引起疾病。甘露寡糖可以为病原菌提供丰富的附着点，使其不致吸附到肠壁上。它们携带附着的病原菌通过肠道，防止病原菌在肠道集群引起疾病，同时也起到选择性促进双歧杆菌生长的作用。
3 双歧因子的生理功能
3.1 双向调节体内菌群：
人体摄入低聚果糖后，体内有益菌群双歧杆菌数量可增殖104100倍，是双歧杆菌最有效的增殖因子之一，同时产生的有机酸如醋酸、乳酸、丙酸、丁酸等使肠内pH值降低抑制外源致病菌和肠内固有腐败细菌如沙门氏菌等的生长繁殖，减少肠内腐败物质的生长和积累，促进肠道蠕动，防止便秘和腹泻；
3.2 降低血脂：
低聚果糖是一种优良的水溶性膳食纤维，能有效降低血清胆固醇、甘油三脂、游离脂肪酸的数量，对于因血脂高而引起的高血压、动脉硬化等一系列心血管疾病有较好的改善作用；
3.3 促进维生素的合成：
低聚果糖可以促进维生紊B1、B2、B3、B6、B12及叶酸的自然形成，从而提高人体新陈代谢水平，提高免疫力和抗病力；
3.4 保护肝脏：
双歧杆菌吸收低聚果糖后，迅速增殖，抑制大肠杆菌、沙门氏菌和梭状芽胞杆菌等腐败菌发生作用，减少毒性代谢物(如吲哚、亚硝基氨等)的生成，同时迅速将毒性代谢物排出体外，减轻肝脏负担，起到保护肝脏的作用，预防各种慢性病、癌症等作用明显；
3.5 增进矿物元素的吸收：
低聚果糖在大肠内被细菌发酵生成L一乳酸，可以溶解钙、镁、铁等矿物质，促进人体对矿物质的吸收。实验证实，低聚果糖促进钙的吸收率达70．8％。Harduick等(1991)试验表明摄取NDOs受刺激后，钙与镁在小肠和大肠内都能被吸收。有报道NDOs还可提高磷、铁的利用率，促进铁和维生素D的吸收[15]。因此，低聚果糖可以促进生长发育和防止骨质疏松症；
3.6 防止肥胖
低聚果糖极少会被消化道中的胃酸和酶分解，极难被人体吸收。据测定，低聚果糖的热值为1．5kcal／g以下，而蔗糖热值为4．6keal／g，因此摄人低聚果糖后，不会引起肥胖。是理想的、低热值的功能性甜昧剂；
3.7 防止龋齿：
低聚果糖不能被突变链球菌利用生成不溶性葡聚糖而提供口腔微生物沉积、产酸和腐蚀的场所(牙垢)，因此可以防止龋齿；
3.8 美容的作用：
服用低聚果糖后，可以防止面疮、黑斑、雀斑、青春痘、老人斑，使皮肤亮丽，老化减缓。
4 双歧因子——低聚果糖的应用[16,17]
由于低聚果糖具有多种优越的生理功能和理化特性，目前在国内外的食品、保健品等行业得到广泛应用，应用领域多达500多种食品、保健品、药品，被誉为营养、保健、疗效三位一体的21世纪健康新糖源，添加低聚果糖的产品越来越受到消费者的欢迎。
4.1 作为双歧杆菌促生素：
不仅可以使产品附加上低聚果糖的功能，而且可以克服原产品的某些缺陷，使产品更完美。如在非发酵乳制品(原乳、奶粉等)中添加低聚果糖，可以解决中老年人和儿童在补充营养时易上火和便秘等问题；在发酵乳制品中增加低聚果糖，可以为产品中的活菌提供营养源，增强活菌作用，延长保质期；在谷物产品等添加低聚果糖，可以提高产品品质并延长产品货架期；
4.2 作为膳食纤维素：
可以有效地降低血清胆固醇和血脂，对因血脂高而引起的高血压、动脉硬化等一系列心血管疾病有较好的改善作用。在降血压和调节血脂的食品、保健品中添加低聚果糖，不仅可以提高产品的功效，而且还可以改善产品的口感，提高产品的档次；
4.3作为钙、镁、铁等矿物质和微量元素的活化因子：
可以达到促进矿物质和微量元素吸收的效果，在补钙、铁、锌等食品、保健品中添加低聚果糖，可以提高产品的功效；
4.4 作为营养素：
可以促进体内自然合成B类复合维生素，具有支持大脑、神经系统、消化及能量生成的作用。如在提高人体免疫力的滋补食品中添加低聚果糖，不仅可以增强产品的功效，而且可以降低产品的火气；
4.5 作为独特的低糖、低热值、难消化的甜味剂：
添加于食品中，不仅可以改善产品的口味，降低食品的热值，而且可以延长产品的货架期。如在减肥食品中添加低聚果糖，可以极大降低产品热值在低糖食品中，低聚果糖较难引起血糖升高；在酒类产品中添加低聚果糖，可以防止酒中内溶物沉淀，改善澄明度，提高酒的风味，使洒的口感更醇厚、更清爽；在果味饮料和茶饮料中添加低聚果糖，可以使产品口味更细腻柔和、更清爽。
4.6作为美容因子：
添加于美容食品、护肤品中，可以增强产品美容、护肤作用；
4.7 其它应用
如在焙烧食品中增加低聚果糖，可以增进产品的色泽，改进脆性，有利于膨化。
国内对低聚果糖的研究、开发、生产才刚刚起步。当前，利用低聚果糖开发的各类食品在市场深受消费者的欢迎。低聚果糖具有超强培殖人体双歧杆菌的作用，是人体有益的营养物质，对于调节机体平衡，恢复胃肠道功能，促进新陈代谢预防各种疾病．维护人体健康有着极为重要的作用，是21世纪人类健康最具有代表性的典型严品。随着双歧因子这类新型功能性食品的出现，将会有力地带动医药、食品．保健等相关行业的发展，对提高人民的生活水平和促进国民经济的发展具有现实和深远意义。
5 展望
综上所诉，双歧因子作为一种保健因子，日益受到人们的重视，有关的研究资料也很多。但要使其更好地发挥作用，还有许多工作要做，如促生长机理的进一步探讨，更为物美价廉的双歧因子的寻找，特别是许多理论都应通过体内试验来证实。

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