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功能性低聚糖对双歧杆菌的增殖作用研究现状及前景
  作者:李金敏等 山东宝来利来生物工程股份有限公司 摘自:中国饲料工业信息网 日期:2013-03-29  

  摘要:本文就几种功能性低聚糖的生理功能及其在双歧杆菌的增殖方面的应用现状及发展前景作一系统综述。旨在为畜牧生产提供理论依据及参考。

  关键词:功能性低聚糖;双歧杆菌;增殖

  低聚糖(oligosaccharides)别名寡糖类或少糖类,是指由2-10个相同的或不同的单糖单位,通过糖苷键聚合而成的直链或分支的一类低度聚合糖的总称,其相对分子量约为300-2000,包括普通和功能性低聚糖两类。普通低聚糖主要指蔗糖、乳糖、麦芽糖等,它们可被动物机体消化吸收,但不能作为肠道内有益菌如双歧杆菌的增殖因子;而功能性低聚糖主要指低聚木糖、低聚果糖、低聚异麦芽糖、低聚半乳糖、低聚龙胆糖等,动物体内没有代谢这些糖的酶,因此它们不能被消化吸收而直接进入肠道被双歧杆菌利用,成为双歧杆菌的增殖因子[1]。众所周知双歧杆菌是一种对于维持动物肠道健康非常重要的微生物,研究发现哺乳动物幼畜肠道中双歧杆菌菌群的建立主要依赖于乳汁中的低聚糖成分,国内外已有许多类似的研究表明功能性低聚糖对双歧杆起到借鉴作用。

  1.1低聚木糖对双歧杆菌的增殖作用

  低聚木糖是通过木聚糖酶水解富含木聚糖的植物(玉米芯、棉籽糖、麦麸等),分离精制而得的一类非消化性低聚糖[2] 。由2-7个木糖分子以β-1,4糖苷键结合而成,甜味纯正,理化性质稳定,耐热、耐酸,在pH为2.5-8.5时加热1 h,低聚木糖几乎不分解[3]。低聚木糖对双歧杆菌具有高选择性增殖效果,长、青春、婴儿双歧杆菌均可利用低聚木糖,但大肠杆菌等致病菌却不能利用低聚木糖[4]。低聚木糖增殖益生菌的机制主要通过为益生菌提供碳源和刺激益生菌两方面来实现的[5]。Yuan X等通过大鼠体内试验结果表明,低聚木糖在肠道内对双歧杆菌具有高选择性增殖效果,此外还可以延长双歧杆菌在肠道的存活时间[6]。徐勇等研究发现培养基中低聚木糖浓度在5.0-10g/L的范围内增加其初始浓度,可提高双歧杆菌的菌体浓度和增殖速率[7]。低聚木糖在低聚糖类中对双歧杆菌增殖作用效果最强,功效性是其他聚合糖类的20倍。鉴于低聚木糖的这一独特生物学作用,早在1993年就被开发成功能性食品,目前全球已有约60家公司在大约奶粉、果汁等100种功能性食品中添加低聚木糖。

  1.2低聚果糖对双歧杆菌的增殖作用

  低聚果糖(fructooligosaccharide,FOS)是以蔗糖为原料通过果糖转移酶的作用在蔗糖残基上结合1-3个分子果糖而获得的低聚混合物,低聚果糖的甜度是蔗糖的30-50%,低温环境中处于PH3-4时性质稳定。具有调节动物机体生理功能和提高机体免疫力的作用,研究发现低聚果糖是动物机体内超强的双歧杆菌增殖因子[8]。Kolida S等通过体外试验表明低聚果糖对双歧杆菌具有增殖效果[9]。Butel MJ研究也表明口服低聚果糖可以刺激动物机体肠道内双歧杆菌的增殖,同时抑制病原菌的繁殖[10]。项明洁等的体外和体内试验结果也表明低聚果糖对双歧杆菌具有增殖效果,对人体肠道菌群具有一定的调节作用[11]。目前、低聚果糖在生产双歧因子饲料、促进濒危动物大熊猫等珍稀动物由野外微生态平衡转为人工繁衍微生态失衡后的调节作用中已经卓有成效,而且随着市场的进一步拓展,其需求量也会逐渐增大。

  1.3低聚水苏糖对双歧杆菌的增殖作用

  低聚水苏糖是自然界中存在的一种四糖,广泛分布于豆科植物中。白色粉末状,甜度为蔗糖的22%,溶于水,具有良好的热稳定性。水苏糖对双歧杆菌的增殖效果优于低聚异麦芽糖和低聚果糖,且有效量低,且能以40倍递增的速度增殖双歧杆菌,如与其它益生质合用效果更加明显[12]。舒国伟等研究表明培养基中添加水苏糖前期能加速两歧双歧杆菌BB01的生长,且0.8和1.0%的添加量对该菌具有一定的促生长作用[13],双歧杆菌通过发酵水苏糖产生大量的短链脂肪酸,进而刺激肠道蠕动,增加粪便湿度,进而缓解便秘[14]。目前已有企业利用低聚水苏糖的这一独特的生理作用 将其添加到啤酒、红酒、乳品等食品中,制成具有特殊功能的保健品。

  1.4大豆低聚糖对双歧杆菌的增殖作用

  大豆低聚糖是由2-10个相同或不同的单糖由糖苷键结合而成一种不被动物机体利用,但能对机体有特别生理功能的功能性低聚糖。广泛分布于植物中,尤以豆科植物含量居多。甜度为蔗糖的70%,酸性条件下热稳定性好。大豆低聚糖主要成分是水苏糖、棉籽糖和蔗糖。大豆低聚糖具有促进双歧杆菌增殖,抑制病原菌生长作用。徐超斗等通过体外和体内研究表明大豆低聚糖能够选择性的促进肠道双歧杆菌的生长。对其他菌群生长无明显影响[15]。高英等研究也表明在雏鸡日粮中添加大豆低聚糖0.5g.kg-1,可促进肠道乳酸菌和双歧杆菌的生长繁殖,同时抑制腐败菌生长繁殖,降低粪便氨味[16]。另有研究也证实大豆低聚糖对双歧杆菌的促生长作用大于促肠杆菌生长,且其中的水苏糖是起作用的主要成分[17]。大豆低聚糖作为生产大豆蛋白等大豆食品的副产品,既提高了豆类种植业及豆类食品加工业的总附加值,又无毒副作用、无残留,在饲料安全日益严峻的今天,大豆低聚糖的应用将具有更加广阔的前景。

  1.5低聚半乳糖对双歧杆菌的增殖作用

  低聚半乳糖( Galacto-OligoSaccharidcs,GOS)是一种具有天然属性的低聚糖,微量存在于动物乳汁中。是一种低分子量的水溶性膳食纤维,对热和酸具有很强的耐受性。除了自身的一些独特的生理功能之外,非消化性的低聚半乳糖对双歧杆菌也具有良好的选择性增殖作用,同时可抑制其它厌氧菌和需氧菌的生长繁殖[18]。李艳莉等采用传统的体外培养和体内试验法,以调节肠道有益菌群为目的,试验结果表明低聚半乳糖可以有效的发挥对肠道双歧杆菌的增殖作用[19],鉴于低聚半乳糖具有可以调节肠道双歧杆菌等益生菌的作用,已被誉为母乳益生元,被应用于高端婴幼儿配方奶粉和一些缓解和预防老年便秘的保健品中。

  1.6低聚异麦芽糖对双歧杆菌的增殖作用

  低聚异麦芽糖又称分枝低聚糖,是指葡萄糖之间至少有一个糖苷键结合而成的单糖数在2-5不等的一类低聚糖。甜度为30-50,具有较好的保水性和对双歧杆菌的增殖作用,研究发现健康成人连续7天每天摄入20g低聚异麦芽糖,其肠道内双歧杆菌所占比例将由14.8增加至24.5%。

  前景展望:

  双歧杆菌等益生菌的独特生理功能已经逐渐被认识,但由于其对酸抵抗力极低,食用进入机体经过胃酸的作用绝大部分失活,同时由于其对氧敏感,生产工艺要求苛刻,因此给生产带来极大的困难,而功能性低聚糖作为双歧杆菌增殖因子,食用后可促进动物机体肠道内固有双歧杆菌的生长繁殖,而且还还具有加工中不易被波坏,易于保存等优点,可以有效规避外用双歧杆菌过程中的种种弊端,随着科技的飞速发展,对功能性低聚糖与双歧杆菌的研究也逐渐深入,功能性低聚糖在双歧杆菌等益生菌上的应用范围也必将拥有加广阔的前景。

  参考文献:

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