众文网1.功能性低聚糖的作用机制及其应用有哪些
功能性低聚糖的作用机制及其应用如下所述：（1） 功能性低聚糖能选择性促进双歧杆菌增殖多数益生元。
功能性低聚糖可 选择性刺激双歧杆菌的生长而不被其他细菌利用，主要原因是：1） 这些寡聚糖可作为双歧杆菌的选择性生长底物被双歧杆菌利用发酵。2） 双歧杆菌通过发酵生产酸及其他代谢产物，抑制其他细菌的生长。
3） 双歧杆菌产生生物素，又可促进其自身的生长。（2） 可应用于低能量食品。
由于其很难或不被机体消化吸收，所提供的能量很低或几乎没有，因此可应用于低能量食品，为糖尿病、肥胖和低血糖患者提供糖源。 （3） 益生元对宿主代谢的影响。
益生元可增加镁元素的吸收，减少其排出量，还可通过增加双歧杆菌的数量而发挥双歧杆菌的代谢调节作用。 （4） 预防龋齿。
由于大多数功能性寡聚糖不能被口腔内细菌分解而减少了细菌发酵产酸的作用，因此可预防龋齿，有利于保持口腔卫生。（5） 降低血氨作用。
口服乳果糖等双歧因子可增加双歧杆菌的数量，减少尿素细菌的数量，从而有效降低门静脉和体内血中内毒素水平，对治疗肝性脑病具有积极的意义。
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大豆低聚糖及其在食品中的应用 摘 要：大豆低聚糖是一种功能性低聚糖，具有优良理化性质和生理功效，开发利用大豆低聚糖对改善人们的膳食结构、提高人们的健康水平具有重要的意义。
关键词：大豆低聚糖；生理功能；应用 大豆富含营养成分，约40%的蛋白质、20%的脂肪和10%的大豆低聚糖，而国内现有豆类加工主要生产油脂和大豆蛋白，大豆低聚糖则溶于乳清，以废水形式排放，造成资源浪费及环境污染。近年来随着对低聚糖的研究，其优良理化性质和生理功效日益受到人们的重视。
低聚糖（Oligosaccharide）或称寡糖，是由2~10个单糖通过糖苷键连接形成直链或支链的低度聚合糖。大豆低聚糖（SBOS）是指大豆中或泛指豆科作物种子所含有的低聚糖总称。
大豆低聚糖广泛分布于植物中，尤其以豆科植物含量居多，除大豆外，豉豆、扁豆、豌豆、蚕豆、绿豆、花生等豆类作物中均存在。1 大豆低聚糖的组成〔1〕大豆低聚糖是大豆中所含的可溶性糖类，主要成分是水苏糖、棉子糖和蔗糖。
此外，大豆低聚糖尚含有少量的其他糖类如：葡萄糖、果糖、右旋肌醉甲醚、半乳糖肌醇甲醚等。表1所示具代表性的大豆低聚糖的糖组成（干重）。
2 大豆低聚糖的物理化学性质〔6〕2.1 甜度 大豆低聚糖甜味纯正，近似蔗糖，甜度为蔗糖70%~75%，几乎与葡萄糖相同，如果从大豆低聚糖中除去大部分蔗糖为精制大豆低聚糖，其甜度为蔗糖的22%。2.2 粘度 大豆低聚糖的粘度高于蔗糖和高果糖浆（含55%果糖的果葡糖浆），低于麦芽糖浆（含麦芽糖55%）。
2.3 渗透压 蔗糖溶液渗透压很高，主要用于食品保存。大豆低聚糖渗透压略高于蔗糖，低于55%高果糖浆。
2.4 冰点下降 浓度10%~40%大豆低聚糖的冰点下降与蔗糖相同。2.5 温度稳定性 大豆低聚糖浆加热到160℃所含水苏糖和棉子糖破坏甚少，短时间加热比较稳定，在140℃下不会分解。
在酸性条件下（pH5~6）加热到120℃稳定。当pH=3时，加热到120℃仍残存70%，当pH=4时加热到120℃较稳定。
所以，可广泛地应用于罐头食品。2.6 酸性条件下贮存稳定性 将大豆低聚糖浆调节pH=3，在20℃、37℃下存放120d观察，20℃下120d仍残留85%以上，37℃下120d后仍残留60%以上，所以，大豆低聚糖可有效地应用于酸性食品与饮料。
2.7 色素形成 大豆低聚糖10%溶液与0.5%甘氨酸混合后加热到100℃维持90min，于720~420nm下测定美拉德反应呈色的光密度变化，经试验确定在pH4~5酸性条件下呈色程度很小，而在碱性条件（pH7~8）下，则色素迅速加深，高于蔗糖低于高果糖浆。因此，大豆低聚糖可应用于焙烤食品中代替蔗糖，使焙烤食品保持令人愿意接受的颜色。
2.8 相对湿度 在较高相对湿度80%环境下，大豆低聚糖浆吸湿平衡湿度为58%，吸湿性高于蔗糖，低于高果糖浆。在低相对湿度30%下，失水高于蔗糖，低于高果糖浆。
2.9 水分活度 大豆低聚糖浆浓度在50%至70%时，其水分活度接近蔗糖。25℃下浓度76%大豆低聚糖浆，水分活度73%，所以它不易生霉。
2.10 保存性 大豆低聚糖浆在55℃下保存180d，不会析出结晶，在低温下可以长期保存。3 大豆低聚糖的生理功能〔2~4〕3.1 对肠内有害细菌的作用SBOS在肠道内被双歧杆菌吸收利用后，可分解生成乙酸和乳酸，从而降低了肠内的pH值和En（电位）。
同时，双歧杆菌还促进了淋巴细胞和微噬体的活性，进而抑制了肠道内有害菌群的繁殖和生长。此外，双歧杆菌还可通过磷脂酸与肠粘膜上皮细胞相互作用，紧密配合，与其它厌氧菌一起共同占据肠粘膜表面，形成了一个具有保护作用的生物膜屏障，结果阻止了有害菌群的入侵与定植。
如此起到了抑制肠内有害细菌的生长、改善肠内菌群与环境，增加肠道营养和保护肠道等作用。3.2 对肠内酶代谢活性的影响人体摄取适量SBOS后，肠道内β-葡萄糖醛酸酶和Azoledactasc等酶的代谢活性明显降低。
一般受试者每天食用10gSBOS，三周后，两种酶约降低50%左右。同时，随着肠内双歧杆菌的增加，肠内有害细菌和某些酶的活性随之降低，肠内的吲哚、甲酸、P-甲酚等腐败产物的含量也明显减少。
如此证明SBOS也可抑制肠内腐败物质的产生，改善肠环境，有利于人体健康。3.3 防治便秘通常，人体肠内如缺少双歧杆菌，就很容易产生便秘。
而人经常食用适量SBOS后，会促进肠道的蠕动，使便秘得到缓解。试验证明，健康人每天摄取3g SBOS，就会促进双歧杆菌的生长，起到防治便秘的作用。
由此可见，对于机体肠道内双歧杆菌数量本来就较少的老年人以及功能性便秘的患者，如坚持食用SBOS，将会有效地防治便秘。3.4 降血压作用人体试验中还发现，受试者食用适量SBOS后，其舒张血压均有不同程度降低的作用，但其作用机理目前尚不明了，有待进一步研究。
3.5 其它生理功能除上述生理功能之外，由于SBOS能促进双歧杆菌的增殖，故此它还具有促进机体内产生维生素B群、预防和治疗细菌性痢疾、提高机体免疫力、防止致癌物质的侵害和防癌等生理功能。4 大豆低聚糖的安全性〔1~3〕4.1 急性毒性试验 在一般条件下，喂养老鼠10g/kg体重，无不正常现象，未发生死亡和体重减轻。
LD50剂。
3.功能性低聚糖的生理功能
与一般（普通）的低聚糖相比，功能性低聚糖具有独特的生理功能：
1.促进双歧杆菌增殖
功能性低聚糖是肠道内有益菌的增殖因子，其中最明显的增殖对象是双歧杆菌。人体试验证明，某些功能性低聚糖，如异麦芽低聚糖，摄入人体后到大肠被双歧杆菌及某些乳酸菌利用，而肠道有害的产气荚膜杆菌和梭菌等腐败菌却不能利用，这是因为双歧杆菌细胞表面具有寡糖的受体，而许多寡糖是有效的双歧因子。
双歧杆菌是人类肠道菌群中唯一的一种既不产生内毒素又不产生外毒素，无致病性的具有许多生理功能的有益微生物。对人体有许多保健作用，如改善维生素代谢，防止肠功能紊乱，抑制肠道中有害菌和致病菌的生长，起到抗衰老、防癌及保护肝脏的作用等。
2.低能量或零能量
由于人体不具备分解、消化功能性低聚糖的酶系统，因此功能性低聚糖很难被人体消化吸收或根本不能吸收，也就不给人提供能量，并且某些低聚糖如低聚果糖、异麦芽低聚糖等有一定甜度，可作为食品基料在食品中应用，以满足那些喜爱甜食但又不能食用甜食的人（如糖尿病人、肥胖病患者等） 的需要。
3.低龋齿性
龋齿是我国儿童常见的一种口腔疾病之一，其发生与口腔微生物突变链球菌（St rep2tococcusmutans） 有关。研究发现，异麦芽低聚糖、低聚帕拉金糖等不能被突变链球菌利用，不会形成齿垢的不溶性葡聚糖。当它们与砂糖合用时，能强烈抑制非水溶性葡聚糖的合成和在牙齿上的附着，即不提供口腔微生物沉积、产酸、腐蚀的场所，从而阻止齿垢的形成，不会引起龋齿，可广泛应用于婴幼儿食品。
4.防止便秘
由于双歧杆菌发酵低聚糖产生大量的短链脂肪酸能刺激肠道蠕动，增加粪便的湿润度，并通过菌体的大量生长以保持一定的渗透压，从而防止便秘的发生。此外低聚糖属于水溶性膳食纤维，可促进小肠蠕动，也能预防和减轻便秘。
5.水溶性膳食纤维
由于低聚糖不能被人体消化吸收，属于低分子的水溶性膳食纤维，它的有些功能与膳食纤维相似但不具备膳食纤维的物理作用，如粘稠性、持水性和填充饱腹作用等。一般它有以下优点：每人每天仅需3 g 就可满足需要且不会引起腹泻，微甜、口感好、水溶性良好、性质稳定、易添加到食品中制成膳食纤维食品。
6.生成营养物质
功能性低聚糖可以促进双歧杆菌增殖，而双歧杆菌可在肠道内合成维生素B1 、B2 、B6 、B12 、烟酸、叶酸等营养物质。此外，由于双歧杆菌能抑制某些维生素的分解菌，从而使维生素的供应得到保障，如它可以抑制分解维生素B1 的解硫胺素的芽孢杆菌。
7.降低血清胆固醇
改善脂质代谢，降低血压。临床试验证实，摄入功能性低聚糖后可降低血清胆固醇水平，改善脂质代谢。研究表明，一个人的心脏舒张压高低与其粪便中双歧杆菌数占总数的比率呈明显负相关性，因此功能性低聚糖具有降低血压的生理功效。
8.增强机体免疫能力，抵抗肿瘤
动物试验表明，双歧杆菌在肠道内大量繁殖具有提高机体免疫功能和抗癌的作用。究其原因在于，双歧杆菌细胞、细胞壁成分和胞外分泌物可增强免疫细胞的活性，促使肠道免疫蛋白A ( IgA) 浆细胞的产生，从而杀灭侵入体内的细菌和病毒，消除体内“病变”细胞，防止疾病的发生及恶化。
9.其他
除上述功能外，试验发现某些功能性低聚糖还有预防和治疗乳糖消化不良、改善肠道对矿物元素吸收的作用。
4.功能性低聚糖的具体应用
功能性低聚糖作为新生理活性物质，在疾病诊断与防治、营养与保键、植物生长及抗病、畜牧养殖等方面的应用备受关注；在国际上已经发展成为一个利用基因工程、蛋白质工程、糖工程等现代生物技术手段，并涉及医学、化学等学科，应用于食品、医药、饲料、农业各领域的重要产业。
1.国家推动计划。“推进公众营养改善行动”被纳入《国民经济与社会发展第十一个五年规划纲要》后，2007年，由公众营养与发展中心新推出的公众营养改善项目、我国第一个针对微生态失衡而出台的项目——“食物中加OLIGO（益生元）”正式启动。
2.作为功能性保健品。90年代起，我国就开始将功能性低聚糖应用到保健品行业，其中的龙头品牌有立健等。由于功能性成分高，能充分体现异麦芽低聚糖的优势和充分利用其功能，这类应用使用人群非常广泛，尤其适用于有肠道问题的人群。
3.在畜牧、农业方面的应用。功能性低聚糖也广泛应用于畜牧业与农业，绿色安全，并能有效增产，是现代畜牧业与农业的发展增长点。
5.功能性低聚糖的生物学意义与应用价值有哪些
糖类、脂类、蛋白质和核酸是构成有机生物体的四大类化合物。
其中糖类是一类主要由C,H,O元素组成的化合物，在自然界中分布最广泛，含量最丰富，参与各种生理活动，有着复杂的化学结构和生物功能。现代生物学发展史中，对于糖类的研究最早可以追溯到1891年Emil Fischer对（+）- Glucose的右旋构型的证明，之后以对糖酵解和糖异生作用的研究为代表的生物化学发展阶段是糖化学研究的鼎盛时期。
但在此后的几十年间，一方面，先是在蛋白质研究，后在核酸研究方面的巨大突破和迅速进展吸引了人们的注意力；另一方面，由于糖类本身在结构方面的复杂性和特殊性，使得对其进行分离、分析和合成都极端困难，研究手段上的落后制约了糖类研究的快速发展，最终使对糖类的研究仍局限于糖类的代谢及其结构功能上，远远地落后于蛋白质和核酸的研究。 并且使人们形成了一种错误认识，即糖类在生物体中的作用只是作为结构材料（如植物体的纤维素，动物体的几丁质等）和贮能物质，并不参与对生命活动的调控。
但近年来发现，体内糖基化几乎对于所有蛋白质的活性及各种生物过程中都是必需的，同时也发现许多天然生命活动中的地位。 而从20世纪70年代以来，在糖类分离和结构分析等方面取得的重大突破，也使糖类研究在近30年来得以快速发展，并由此诞生了一个新的分支学科——糖生物学（ glycobiology）。
低聚糖作为糖生物学中重要的研究对象，通过对其进行的多个方面的研究，人们已经对低聚糖的作用与意义有了初步的认识。 （1）低聚糖的定义：根据糖类物质的水解情况可以将其分类为单糖、低聚糖和多糖，单糖是不能再被水解成更小分子的糖，而单糖通过还原性末端的羟基与其他单糖的羟基形成糖苷键，进而构成了有直链或支链结构的低聚糖或多糖。
1996年国家公布的《功能性低聚糖通用技术规则行业标准》中，规定的功能性低聚糖的定义为： ①功能性低聚糖是由2-10个相同或不同的单糖聚合而成。 ②具有糖类某些共同的特性，可直接代替蔗糖，作为甜食配料，但不被人体胃酸、胃酶降解，不在小肠吸收，可到达大肠。
③具有促进人体双歧杆菌的增殖等生理特性。 （2）低聚糖的分类：1986年由美国能源部资助，美国佐治亚大学建立了复合糖研究中心（ CCRC），专门进行低聚糖结构的收集工作，到目前为止已记录了49 897个不同结构的低聚糖。
低聚糖在结构上的复杂性、多样性，一方面使在研究方法上对低聚糖的分离、分析、合成都极端的困难；另一方面也解释了低聚糖在生命活动中的功能多样性的结构基础，并暗示低聚糖可能是生物体中另一类携带有生物信息的载体，在其丰富的结构中隐藏着一个巨大的信息库，为生命活动提供有限的基因转译外的多产性。 功能性低聚糖主要包括水苏糖、棉子糖、异麦芽酮糖、乳酮糖、低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖、低聚乳果糖、低聚异麦芽糖、低聚异麦芽酮糖和低聚龙胆糖等。
主要存在于人乳、大豆、棉子、桉树、甜菜、龙胆属植物根及淀粉的酶水解物中。比较重要的低聚糖存在于豆类食品中的棉子糖和水苏糖。
（3）低聚糖的保健作用 ①改善人体内微生态环境，有利于双歧杆菌和其他有益菌的增殖，经代谢产生有机酸使肠内pH值降低，抑制肠内沙门菌和腐败菌的生长，调节胃肠功能，抑制肠内腐败物质，改变大便性状，防治便秘，并增加维生素如维生素B1、维生素B2、维生素B6、维生素B12烟酸和叶酸的生物合成，供给人体营养需要，提高人体免疫功能。 ②低聚糖类似水溶性植物纤维，能改善血脂代谢，降低血液中胆固醇和三酰甘油的含量。
③低聚糖属非胰岛素所依赖，不会使血糖升高，适合于高血糖人群和糖尿病患者食用。 ④由于难被唾液酶和小肠消化酶水解，热能很低，很少转化为脂肪。
⑤不被龋齿菌形成基质，也没有凝结菌体作用，可防龋齿。 因此，低聚糖作为一种食物配料被广泛应用于乳制品、乳酸菌饮料、双歧杆菌酸奶、谷物食品和保健食品中，尤其是应用于婴幼儿和老年人的食品中。
6.功能性低聚糖的用途
功能性低聚糖均带有不同程度的甜味（除低聚龙胆糖外），一般甜度相当于蔗糖的30%~60%，可以作为食品的调味料。由于其特殊的生理功能，90年代开始，功能性低聚糖在我国也广泛应用于保健品行业。功能性低聚糖是对人、动物、植物等具有特殊生理作用的低聚糖。具有低热量、抗龋齿、防治糖尿病、改善肠道菌落结构等生理作用。
7.生物学研究生毕业指导教师推荐意见
研究生导师推荐意见一： 闵伟红，吉林省大安市人，中共党员。
2015年9月考入中国农业大学食品科学与营养工程学院攻读博士学位。 该生在攻读博士期间，认真学习"三个代表"和"十八"大精神，积极参加党组织和学校以及实验室的各项活动。
待人诚恳热情，实验认真，刻苦，努力。完成了申请博士学位所要求的全部课程，学习成绩优良，已修学分17，平均成绩81分。
在国内<食品科学>，<食品与发酵工业>等相关专业期刊上发表论文5篇。 闵伟红所承担的课题属于国际合作项目。
她以我国占积压稻谷中80%的早籼稻为原料，以传统自然发酵生产米粉为基础，首次进行了纯种乳酸菌发酵生产米粉的探索，并对乳酸菌改善米粉食用品质的机理，以及乳酸菌对淀粉改性和凝胶形成机理进行了研究。对乳酸菌发酵米粉的工艺进行了探讨，建立了评价淀粉凝胶类食品如粉皮、粉丝、米粉等食品"筋道感"的评价模型和方法。
从而奠定利用早籼米生产高品质米粉的理论基础。 该论文在研究乳酸菌发酵产物对米粉品质改善的结果和建立淀粉凝胶类食品筋道感模型上具有创新性。
对乳酸菌发酵米粉的工艺研究具有适用性。 论文作者能较全面地查阅国内外的文献，掌握该研究领域的动态，论文结果反映出作者具有较坚实的相关理论基础和熟练掌握先进的微生物学、物理化学和食品工程方面的实验技能，并且具有独立从事上述科研工作的能力。
我认为该博士论文已达到申请博士学位的要求，特同意其进行博士论文答辩，并推荐其申请博士学位。 研究生导师推荐意见二： 丁长河是2015级博士研究生，该同学1990于北京农业工程大学食品工程专业本科毕业，1998年无锡轻工大学食品科学与工程专业硕士毕业，该同学还曾经在全国第六大啤酒集团河南金星啤酒厂担任技术部负责人三年。
丁长河同学在校学习期间，拥护党的路线、方针和政策，积极参加学校和学院组织的各项活动。在日常研究工作和学习中能严格要求自己，坚持真理、勇于探索、诚恳热情、乐于助人、团结同学。
丁长河同学注重基础理论知识的学习和实验技能的提高，大量阅读了研究相关的书籍资料，知识面较宽。在学期间刻苦努力，成绩优良，取得总学分17学分，平均成绩85分。
研究工作期间已被国内核心期刊录用学术论文2篇。另有1篇论文已被国外SCI索引源杂志接收，正在修改中。
所从事研究的研究课题为国家"十五"科技攻关项目"功能性低聚糖"的子项目，项目编号为2015BA7080406。该项目前期研究在2015年6月被教育部鉴定为科技成果，在2015年9月该成果获山东省科技进步二等奖，丁长河同学是该课题主要完成者之一。
丁长河同学所完成的毕业论文"链霉菌高产木聚糖酶以及酶学性质的研究"，在查阅大量国内外文献的基础上，在国内首先筛选和鉴定了一株高产木聚糖酶的卷须链霉菌菌株，并研究了诱变和优化产酶条件对卷须链霉菌产酶的影响，液体发酵酶活国内最高。论文对卷须链霉菌木聚糖酶进行了纯化，得到电泳纯的低分子量木聚糖酶，进一步对纯酶的酶学性质进行了研究，这些研究为该酶的应用打下了基础。
另外，论文还对橄榄绿链霉菌的产酶条件进行了优化和中试实验，链霉菌木聚糖酶酶活国内外最高。 该研究论文与国民经济发展紧密结合，实验方案设计合理、数据准确，结论可靠， 研究结果具有重要的理论意义和实用价值，为木聚糖酶高产和工业化应用奠定了基础。
该论文主要涉及微生物学、生物物理学、生物化学、发酵工程等学科，表明丁长河同学已掌握较深厚的基础理论知识和系统的专业知识，具备了独立进行科研工作的能力。 论文中还有一些内容，如玉米芯水不溶木聚糖诱导高产木聚糖酶机理，200升中试发酵罐发酵产酶条件的优化等，由于时间和条件的限制，没有能够做得更为完善。
总之，我认为，丁长河同学的论文已达到博士学位论文水平的要求，现推荐参加博士学位论文答辩，建议答辩通过后授予博士学位。 研究生导师推荐意见三： 张燕是2015级硕士研究生，该同学于2015年9月考入合肥工业大学食品科学学院攻读学士学位，2015年9月考入中国农业大学食品科学与营养工程学院攻读硕士学位。
张燕同学在校学习期间，认真学习"三个代表"和"八荣八耻"，拥护党的路线、方针和政策，积极参加党组织和学校以及实验室的各项活动。在日常研究工作和学习中能严格要求自己，坚持真理、勇于探索、诚恳热情、乐于助人、团结同学。
完成了申请硕士学位所要求的全部课程，学习成绩优良，已修学分28，平均成绩85分。在国内《食品科学》，《食品科技》等相关专业期刊上发表论文2篇。
张燕同学所完成的毕业论文"发芽糙米的工艺优化与GABA富集"，在查阅大量国内外文献的基础上，利用响应面法（RSM）进行糙米发芽参数优化设计，得出糙米发芽的最佳工艺。同时发现用电生酸性水清洗糙米不仅能能明显抑制根的生长，抑制糙米发芽过程中。
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