孙常文，周清涛，王超，庞明利，杨海军

（保龄宝生物股份有限公司，山东禹城251200）

摘要：从化学角度分析，功能糖其实是指功能性低聚糖、功能性膳食纤维、功能性糖醇等几种具有特殊生理功效的物质的统称。以下是对功能性低聚糖代表产品低聚半乳糖的概述及功效原理分析。

关键词：低聚半乳糖；功效原理

Galactooligosaccharide Overview and Principle of functional effects analysis

Abstract: From a purely chemical point of view, functional sugar actually refers to the functional oligosaccharides, functional dietary fiber, sugar alcohols, such as several functional with special physiological effects of substances collectively. This article is the principle of effectiveness analysis galactooligosaccharide

Key words: Galactooligosaccharide; effect principle.

前言

我们知道功能性低聚糖有很多种类，包括：低聚果糖、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖、低聚木糖等。

功能性低聚糖（functional oligosaccharides）从法规《功能性低聚糖通用技术规则》上的定义是：是由2～10个相同的或不同的单糖，以糖苷键聚合而成的（可以是直链，也可以是支链）。具有糖类的特性，可直接作为食品配料，但是不被人体消化道酶和胃酸降解，不被（或难被）小肠吸收,同时具有促进人体双歧杆菌增殖等生理功能。

低聚半乳糖(Galactooligosaccharides，GOS)是以乳糖为原料，经β-半乳糖苷酶作用而得，是在乳糖分子中的半乳糖基上连接半乳糖分子的寡糖类混合物。其特点是：低聚半乳糖拥有极强的耐热性、耐酸性并且能够同时对人体内的两种有益菌（双歧杆菌和乳酸杆菌系列）进行有效的增殖，是很优秀的双歧因子（也是唯一一款可以同时对人体中八种有益菌进行增殖的双歧因子）。由于其和人体中的低聚糖成分相同，目前已经和低聚果糖一起以复合益生元的形式广泛的应用于婴幼儿配方食品行业中。

一、低聚半乳糖生理功能和理化性质

由于人体内没有水解低聚糖的酶，所以没有办法消化他们，这样功能糖就很少对人体产生热量和能量，但是他们有一种极其重要的作用那就是进入人体后在肠道内可以选择性的增殖肠道中的有益菌群（双歧杆菌等），对人体发挥各种功能性作用，他们还有一些其他的对人体有益的功能比如：不引起人体内血糖的升高、低能量物质、预防龋齿、有助于肠道健康、治疗便秘、促进维生素和矿物质等营养物质的吸收、降低血清胆固醇、增强机体免疫力、抵抗肿瘤、利于减肥、预防肠道癌等功能。

低聚半乳糖在物理化学性质上对酸热稳定性较高，在pH为3.0，160℃，加热15min也不降解。因此，酸性食品的加工过程中非常适宜用低聚半乳糖。它不易发生美拉德反应，而且热量值只有8KJ/g，大约是蔗糖的一半，是开发低热值食品配料的最佳选择。目前市场上低糖低热食品已经是一种主流的食品开发趋势了。功能性低聚糖类产品低能力值的特性符合目前的这种食品开发趋势。可以将其作为低糖类甜味剂用来开发低糖食品。

二、低聚半乳糖生理功能功效原理分析

2．1低聚半乳糖在口腔健康中起作用的原理

口腔中主要的有害微生物的是变异链球菌，该菌能分泌葡萄糖转移酶，使口腔中的葡萄糖转化为葡聚糖，葡聚糖能够附着于牙齿表面形成牙垢，导致龋齿的产生。低聚半乳糖不会被唾液中的消化酶分解，变异链球菌无法利用其生长发育，还可以抑制葡萄糖转移酶的作用，从而起到预防龋齿的作用。研究发现，低聚半乳糖具有抗龋齿的功效，可以保护口腔健康 。

2.2低聚半乳糖在肠道健康中起作用的原理

功能糖能够使双歧杆菌、乳杆菌等有益菌增殖，使产气荚膜梭菌、肠球菌、拟杆菌等有害菌的生长受到抑制，长期服用会使有益菌成为肠道优势菌群，从而发挥其调节肠道功能的作用，所以低聚半乳糖具有调节胃肠道菌群的功能。摄取功能性糖后，肠内双歧杆菌数量明显增加，PH下降，肠道维持酸性环境。由于酸性环境不适合有害菌的生长繁殖，低聚半乳糖通过这种间接作用可抑制病菌的繁殖，减少梭状芽孢杆菌等腐败菌的数量。

腐败菌在氨基酸的分解过程中会产生出氨、胺、硫化氢、吲哚、酚等有害物质，是引起人体健康受到危害的诸多原因之一。功能糖可有效促进双歧杆菌繁殖，双歧杆菌不但不会产生有害物质，而且其代谢后产生的醋酸、乳酸等有机酸，可降低肠道pH，提高内源性溶菌酶活性，起到抑制大肠杆菌及梭状菌等致病菌或腐败菌繁殖的作用。另外，双歧杆菌能使氧化还原电势（Eh）下降，有利于铁、钙和维生素的吸收，并能产生维生素B1、B2、B6、B12、烟酸、叶酸等 ^[1]。

2.3低聚半乳糖在体重控制中起作用的原理

低聚半乳糖既是益生元同时又是膳食纤维的一种，膳食纤维有助于控制体重的机理推断有以下研究：Heaton^[2]指出纤维作为一种生理障碍物来干扰能量摄人至少通过3种机制完成：1)纤维取代饮食中可利用的能量和营养素；2)纤维增加咀嚼动作，这能够限制食物的摄人量并促进唾液和胃液的分泌，由此引起胃膨胀，增加饱腹感；3)纤维降低小肠的吸收效率。

低聚半乳糖作为膳食纤维能够影响能量的摄人。Rolls^[3]指出如果人类消费重量不变的食物，则低能量食物(如高纤维)的摄人能够促进体重的减少。因此，高纤维食品能降低人体吸收的能量。膳食纤维促进饱腹感。摄人相等重量的低能量或高纤维食品能增加饱腹感。膳食纤维的膨胀性和粘性是也影响饱腹感最重要的因素。

2.4低聚半乳糖在心血管健康功效中起作用的原理

肠道是人体最大的“带毒器官”，也是最大的排毒器官，如果毒素不能及时排出，就会在结肠部位被重新吸收进入血液，危害机体健康，低聚半乳糖形成的肠道内酸性环境，会促进肠道蠕动，促进肠道有害物质的排出。其不仅可通过增加有益菌的数量来抑制有害菌，减少毒素的产生，还能利用自有的保水特性来预防便秘，并可在肠道壁上形成一道屏障，阻止毒素被吸收进入血液，从根本上清除体内毒素，保持心血管健康。而且低聚半乳糖具有非胰岛素依赖性，不会使血糖升高，适合于高血糖人群和糖尿病人食用。

2.5低聚半乳糖在增强免疫力功效中起作用的原理

由于低聚半乳糖在人体肠胃道内不被消化吸收而直接进入大肠，被双歧杆菌所利用。所以其是功能糖的一种。双歧杆菌、乳杆菌等细菌组成了肠道菌群的膜菌群。所谓膜菌群就是因为这些菌群紧附在肠黏膜的表面。而大肠杆菌、梭状芽胞杆菌等细菌主要分布在肠腔中，这些细菌可称为腔细菌。膜菌群通过占位保护产生细菌素、有机酸、过氧化氢等物质来阻挡或抑制致病菌侵袭肠黏膜、淋巴结等^[4]。肠道菌群作为抗原刺激，可促进免疫系统的发育与功能的成熟，肠道菌群产生的毒性产物具有广谱免疫原性，刺激免疫系统、使机体获得对许多致病菌及其毒性产物的抵抗能力^[5]。

肠道菌群在肠道免疫中起着非常重要的作用。肠道菌群的生态平衡是维持正常消化功能和防止疾病发生的一个重要因素，当外界环境变化时，肠道内的条件性病原菌就会引发消化道疾病，此时黏膜屏障的功能就会受损，肠腔内细菌可达到肠系膜淋巴结，并可能进一步侵犯远处脏器。

梁庆红等^[6]研究发现肠道菌群失调后，小鼠脾脏溶血空斑数减少、巨噬细胞吞噬率降低、T淋巴细胞数量及IL-2的含量减低、脾脏的重量减轻，说明肠菌群失调不仅可以降低机体特异性免疫功能，也可降低非特异性免疫功能。免疫功能下降可导致机体的二重感染、医源性感染或新的感染，这些不良后果又可加重菌群紊乱，形成恶性循环。

Tada等^[7]研究发现肠道正常菌群数量减少后，小鼠骨髓和外周血中粒细胞减少，无菌小鼠骨髓粒细胞、外周血和肝脏中的粒细胞也较正常小鼠减少，证明肠道正常菌群在维持骨髓造血功能和外周血中的粒细胞水平方面发挥着重要作用。

低聚半乳糖在促进肠道有益菌群增殖时，产生的发酵产物主要是H2、CO2、短链脂肪酸、支链脂肪酸、胺类等。其中，短链脂肪酸（乙酸、丙酸、丁酸等）是碳水化合物发酵的终产物，是结肠细胞、肝细胞以及周围组织的能量来源，而且它们作为葡萄糖代谢和脂肪代谢的调节因子发挥着一定的作用。短链脂肪酸还可以促进纳、镁等矿物质的吸收^[8]。

三、功能糖能够带给不同人群的健康益处

低聚半乳糖作为功能性物质已经广泛应用到各个食品的细分行业中作为功能配方比如饮料，乳品，保健食品，休闲食品等均加入功能糖的各类食品中。低聚半乳糖也能够提供给不同人群带来相应的健康益处。

3.1孕妇群体:女性妊娠期内，激素分泌旺盛，膨大的子宫压迫肠道，影响肠道的蠕动，整个神经系统均会出现不同程度的紊乱，导致排便机制失常。再加上现代女性一般运动量小，饮食过于精细，因此，其肠道微生态环境极易失衡，便秘发生率极高。

长期服用低聚半乳糖等益生元物质，可改变肠内微生态环境恶化状况，使肠道内以双歧杆菌为首的有益菌增殖并提高活性，恢复肠内微生态平衡，改善便秘症状。

3.2儿童群体：其肠内菌群逐渐走向成人化模式。这时宜补充低聚半乳糖等益生元，尽早建立以双歧杆菌为主要菌群的肠内菌群，使之有利于增加机体免疫力。

3.3女士群体:微生态学研究表明：肠道有害物质是加快皮肤衰老的真正原因。婴幼儿肠道内的有益菌占绝对优势，有害菌极少，只占肠道总菌量的5%以下。这是婴儿皮肤不粗糙、不生粉刺、润滑而有弹性的重要原因之一。但随着年龄的增加以及生活习惯、生活环境的变化，肠道中有益菌逐步减少，而各种有害菌不断增加，有害物质增加，皮肤会逐渐失去弹性和光泽，变得晦暗粗糙。低聚半乳糖具有迅速增殖肠道有益菌，抑制有害菌，恢复肠道菌群平衡的作用，可以还原完美肌肤。

3.4电脑族：长期使用电脑的群体在饮食方面容易暴饮暴食、偏食和厌食，必须补充营养丰富的食物。此时若适当补充益生元制剂，可巩固胃肠道功能。

3.5职场斗士：精神压力比较大，交际应酬多，饮食不均衡，极易造成肠道菌群失调，适量补充益生元产品，可预防胃肠疾病。

3.6老年人群体：肠道内有益菌数量减少，消化系统和内分泌系统功能的减弱，形成大量肠内垃圾，造成肠内环境污染严重。可适量服用益生元，防止老年病及癌症的发生。

人体肠道生活着大量的细菌，各种菌互相依存共同生活，随着年龄的增长，老年人体内有益菌逐渐减少，菌群平衡遭到破坏，便秘随之发生并不断加重，然而，益生元作为有益菌的食物，可以大大促进有益菌的增殖，维持肠道菌群平衡，缓解便秘的发生

四、消费者健康保健需求引致的广阔市场空间

随着人们生活节奏的加快及生活品质的提升，亚健康人群逐渐增多，而肠道不健康、便秘及体内有益菌群不足等问题是导致身体衰败的重要元凶。低聚半乳糖作为一种独特的保健食品，由于其具有超强增殖双歧杆菌的特殊功效，是缓解健康问题的重要途径。

参考文献：

[1] Cummings JH,Macfarlane Gt.Role of intestinal bacteria in nutrient metabolism[J].J Parenter Enteral Nutr,1997,21(6):357-365.

[2]Heaton KW．Food fibre as an obstacle to energy intake[J]．LaIncet．

1973．2：1418～21．

[3]R0lls BJ．The role of  energy density in the overconsumption of fat[J]．Nutr．2000，130：268S～71．

[4] Kelly D,Conway S.Commensal gut bacteria:mechanism of immune modulation[J].Aminov R Trends Immunol,2005,26(6):326-333.

[5] Kelly D,Conway S.Bacterial modulation of mucosal innate immunity[J].Mol

[6] 梁庆红,张琳,段恕诚,等.肠道菌群失调对小鼠免疫和造血功能状态的影响[J].中华儿科杂志,2004,42(9):708-711.

[7] Tada T, Yamamura S, Kuwano Y, etal. Level of myelopoiesis in the bone marrow is influenced by intestinal flora[J].Cell Immunol,1996,173:155-161.

[8] Delzemme NM,Roberfroid MB.Physiological effects of nondigestible oligosaccharides[J].Lebensm Wiss Technol,1994,27:1-6.