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国内功能性低聚糖的研发现状与前景分析
发布时间:2010/7/14  阅读次数:10456  字体大小: 【】 【】【


  1996年报道,世界各国低聚糖产量约8.5万吨,主要在日本和欧洲国家,北美、韩国有少量,我国不包在内。因为1996年以前,国内有关科教单位对功能性低聚糖如低聚异麦芽糖、低聚果糖、低聚甘露糖、低聚木糖的研究工作已开展若干年,但实现工业化则是这一年刚刚开始。第一个全新建设的用淀粉原料酶法转化低聚异麦糖生产线,1996年在山东保龄宝生物技术有限公司试车成功。港台地区则有永丰经纶公司,蔗糖原料用酶法转化小批量生产低聚果糖。经过“九五”的发展,我国功能性低聚糖已形成一定规模,上市的商品有低聚糖麦芽糖、低聚果糖、低聚半乳糖、大豆低聚糖、水苏糖等。2000年功能性低聚糖总产量约3万吨,主要品种是低聚异麦芽糖,同年,国家批准了低聚糖异麦芽糖的行业标准和功能性低聚糖的能用技术标准,为规范行业发展发挥了重要作用。目前有一定生产规模,生产低级聚异麦芽糖的有山东禹城、滨州、沂水、定陶,河南孟州,浙江杭洲,新疆乌鲁木齐等;低聚果糖有云南昆明,江苏张家港,广东江门等;低聚木糖、水苏糖也于期试产。

  三、典型功能性低聚糖

  低聚糖(oligosaccharides)广泛存在于各种天然食物中,如水果、牛奶、蜂蜜、蔬菜等。在过去十几年中,低聚糖作为低热值甜味剂被广泛应用,日本、欧洲应用较普遍。1991年日本政府为“特殊健康用途的食品(FOUHU)”立法,低聚果糖、低聚半乳糖、大豆低聚糖和帕拉金糖被列其中,同年有450种产品使用了低聚糖。到1996年FOUHU又批准了58种食品,有34种低聚糖被列为功能性食品添加剂,有乳酮糖、乳果糖、低聚木糖、异麦芽糖。低聚糖的主要作用是使肠道内双歧杆菌增殖,保持良好的肠道环境,同时低聚糖又是一种膳食纤维。日本食品专家指出:低聚糖是功能性食品基料中最有发展前途的产品。日本是生产低聚糖最主要的国家,而低聚糖的使用则遍布世界各地,低聚糖的种类和生产目前全世界约有低聚糖产品十余种。除乳酮糖外,1991年低聚糖的产量约3.5万吨,1995年则超过6.5万吨。资料表明1995年乳酮糖的产量已超过了2万吨,新的专利产品正不断出现,而且有一半生产低聚糖的公司正在开发新的产品。

  除大豆低聚糖和乳酮糖外,其它低聚糖都采用酶法生产,多是由简单的乳糖、蔗糖等双糖为底物,由转移酶催化合成,或是多糖限制性水解制得,如淀粉、菊粉、木聚糖,其生成的产物是单糖和不同链长的低聚糖,可用膜分离、色谱分离的方法除去低分子糖达到纯化的目的。

  l.低聚半乳糖(Galato-oligos。charides)母乳喂养的婴儿肠道中双歧杆菌数目最多,这归功于人奶中的低聚半乳糖,因此,低聚半乳糖做为双歧杆菌的增殖因子引起人们的关注。低聚半乳糖是以高浓度乳糖做底物,在具有半乳精基转移活性的口半乳糖苷酶(EC3.2.l.23)的作用下,首先将乳糖水解成半乳糖和葡萄糖,然后再将半乳糖转移到乳糖的半乳糖基上,制得的低聚半乳糖是在乳糖中的半乳精基一侧结合1一4个分子的半乳糖的混合物。目前世界上主要生产公司有日本的YaKnitHosha、Nissin制糖公司、SnowBrand奶制品。SnowBrand奶制品生产的低聚半乳糖只用在自己的婴儿配方奶粉中,不向外出售;此外,Borculo乳清制品已在荷兰生产和销售低聚半乳糖,日本Unitika已获准生产,并即将面市。                2.乳酮糖(Lactulose)与低聚半乳糖一样也以乳糖为原料。乳糖经碱石灰处理后得乳酮糖,乳糖是由半乳糖和葡萄糖组成的,而乳酮糖则是有半乳糖与果糖以β-(1一4)糖苷键合形成的双糖。乳酮糖在小肠内不被消化吸收,到达大肠被双歧杆菌利用,具有较高的增殖活性,因此乳酮糖被列为低热值甜味剂和功能性食品添加剂。乳酮糖除用做食品添加剂外,还在医药上用于治疗便秘和静脉系统的脑病。德国Slvay是世界上最大的乳酮糖制造厂家,每年约生产1万吨乳酮糖,90%用于药品,如:Duphalac,Bifiteral、Chronulac、Cephulac。日本Morinaga奶制品是另一主要生产厂家,其产品主要用于食品添加剂,并每年向欧洲出口3000吨乳酮糖;在比利时还设立了经销机构。德国的MeleiGmbH采用Morinaga的技术生产乳酮糖。意大利的InalcoSPA也生产乳酮糖。在北美生产乳酮糖的公司有Canlac公司(加拿大)和SignaSA(墨西哥)、CIC联合公司和AlutFoods公司(加拿大);Canlac产品的市场主要是加拿大、美国和塞浦路斯。

  3.乳果糖(Lactosucrose)乳果糖是以乳糖为原料生产的第2个双歧因子低聚糖。它以乳糖和蔗糖门(1:1)为原料,在β-呋喃果糖苷酶(ES3.2.26)催化作用下,将蔗糖分解的果糖基转移至乳糖还原性末端C1位羟基上,生成半乳糖基蔗糖即乳果糖。日本生产乳糖的分司有Ensuiko精糖公司、HyashibaraShin公司、生物制药有限公司。近年来,乳果糖的产量不断增加。1992年Ensuiko公司年产500吨,1994年产量增加三倍,超过1600吨。

  4.低聚果糖(Fructo-dlgosacchatdts)从产量上看,低聚果糖是低聚糖家族中重要的成员。低聚果糖生产方法有2种,最终产物也略有不同。第一种方法以蔗糖做底物,采用β一呋喃果糖苷酶转果糖基作用,在蔗糖分子的β(1—2)糖昔键上与l-3个果糖分子结合,形成的蔗果三糖(GF2)、蔗果四糖(GF3)、蔗果五糖(GF4),属于果糖和蔗糖构成的直链杂低聚精;产物中还有果糖、葡萄糖和反应不完全的底物蔗糖。采用色谱法除去单糖和双糖可制得高纯度的低聚果糖。MeijiSeikaKaisha是日本生产低聚果糖的最大公司,产品的商品名为“Meioligo”。Meiji还与法国的BesninSac合资(Beghin-Me切生产低聚果糖,商品名为“Actilight”。此外,CheilFoodsandChemicals公司(南韩)也生产低聚果糖。

  用于生产低聚果糖的第二种方法是控制菊粉的水解度,水解生成的产物与酶反应产物类似,但在葡萄糖末端不全是以β(l—2)糖昔键与果糖相连。水解生成的低聚果糖的链比酶反应的链长。布鲁塞尔的BelgianORAFTI公司从菊苣中提取菊粉生产低取聚果糖,商品名为“Raflilose”;产品有不同纯度,有粉末和糖浆。“Raftilose”牌产品中低聚果糖链长度从2-9。从菊苣中提取的菊粉中,含有低聚果糖和一些多聚糖。ORAFTI公司的菊粉产品名为“Rafliline”,是含有>50个果糖基的多聚精。比利时的Cosucra公司也生产类似产品,商品名为“Fibruline”。这些长链的多聚糖现已用作脂肪的替代物。

  5.帕拉金糖(Palatinose)低聚糖,帕拉金糖也叫异麦芽酮糖。是麦芽酮糖合成酶(ECS.4.99.11)作用于蔗糖生成的。帕拉金糖是二糖,甜度比蔗糖低,不会引起龋齿,可被小肠消化吸收,因此,不是双歧杆菌增殖因子。然而帕拉金糖分子内脱水缩合形成帕拉金低聚糖,则不被人胃肠消化吸收而达到大肠,促进双歧杆菌的增殖。帕拉金低聚糖由日本的Mitsui制糖公司生产。

  6.葡萄糖基蔗糖(ClycosylSucrose)葡萄糖基蔗糖又叫偶合糖,是以麦芽糖和蔗糖为原料,通过环状糊精合成酶(EC2.4.1.19)合成的三糖。葡萄糖基蔗糖的甜度是蔗糖的一半,与其他低聚精一样可以作为甜味剂的替代物,可以预防龋齿,可被肠道酶水解,因而减少了肠道内双歧杆菌对其的利用率,然而在食品中葡萄糖基蔗糖的另一重要特性是可以防止结晶和褐变反应发生及极强的保水性能。目前主要生产公司是日本的HayashibanaShit公司。

     7.低聚麦芽糖(Malto-oligosaccharides)低聚麦芽糖在小肠内被水解吸收,因而达不到结肠,不能被结肠内的双歧杆菌利用。NaKaKuKi在他的一篇关于低聚麦芽糖的文献中提出,使用高麦芽糖浆,人体内残余的低聚麦芽糖可以抑制肠道内有害菌如产气荚膜梭状芽抱杆和肠道内细菌的生长,因此,低聚麦芽糖对改善肠道内菌群结构极有益。

  低聚麦芽糖是葡萄糖基以α(l-2)糖苷键连接,是在解枝酶如支链淀粉酶(EC.3.4.1.41)、异淀粉酶(EC3.2.1.68)及各种。淀粉酶的作用下水解淀粉生产的不同链长低聚麦芽糖,这些a一淀粉酶具有不同的反应特性,因此可以生产出不同链长和不同低聚麦芽糖含量的糖浆。NikonShikuhinKaKo是日本生产低聚麦芽糖的最大厂家。

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