摘要：随着消费者健康意识的不断增强，功能性食品倍受关注。益生元，作用一种功能性食品配料，成为新一代功能性食品的主要角色，目前已广泛应用于国内外各类食品中。为使食品企业和消费者更清楚地了解益生元，更科学客观地选择益生元，本文在国内外大量文献的基础上，对市场上常见的几种功能性低聚糖（如低聚异麦芽糖IMO、低聚果糖FOS、低聚半乳糖GOS、低聚木糖XOS）的益生元功效进行了比较分析。
关键词：功能性低聚糖 益生元 双歧杆菌 比较
益生元，是指可以选择性刺激肠道中已定植的有益菌群的繁殖或活性的一种膳食补充剂。成功的益生元应是在通过上消化道时，大部分不被消化而能被肠道菌群所发酵的。最重要的是它只是刺激有益菌群的生长，而不是有潜在致病性或腐败活性的有害细菌。市场上常见的低聚异麦芽糖（IMO）、低聚果糖（FOS）、低聚半乳糖（GOS）、低聚木糖（XOS）、低聚乳果糖（LACT）、大豆低聚糖（SOS）、菊粉（Inulin）等都属于益生元的范畴[1]。
这些低聚糖虽属益生元，但其结构、组成及糖苷键的差异是否会导致益生元效果的差别呢？纵观各种研究报道，多数是以空白组为对照而体现其益生元效果，鲜见以各种益生元效果相互比较的研究。由于研究基础（试验方法、研究对象、检测指标等）的不同，不同益生元的效果难以比较。通过众多文献搜索，获得了不同益生元相互比较的研究文献（含体外试验和临床研究），并进行归纳分析，得到较为客观、科学、准确的结论，为广大消费者和食品厂商提供一定的参考。
一、不同低聚糖的益生元效果比较分析
依据各种文献的试验方法，衡量益生元效果所采用的指标主要有：对有益菌（如双歧杆菌、乳酸杆菌）的增殖效果；对有害菌（如梭菌）的抑制和潜在致病菌（如大肠杆菌、肠球菌、拟杆菌等）的非增殖效果；被肠道菌群代谢后的产酸量和产气量。以下将采用这些指标，对不同低聚糖的益生元效果进行比较分析：
1、对有益菌——双歧杆菌的增殖效果
一般而言，肠内双歧杆菌共有8种，其中数量最多的5种是两歧双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、青春双歧杆菌、长双歧杆菌和短双歧杆菌。人体肠道内双歧杆菌的数量及菌群常受到年龄、饮食、疾病、药物等因素的影响。新生儿肠道中双歧杆菌占细菌总数的92%；随着年龄的增长，双歧杆菌的数量和种类也发生一定变化。儿童阶段主要是婴儿双歧杆菌、两歧双歧杆菌和长双歧杆菌，青壮年和老年人肠道中则主要是青春双歧杆菌和长双歧杆菌。
众多研究[1-8]已分别证实：低聚异麦芽糖、低聚果糖、低聚半乳糖、低聚木糖等有明显的双歧杆菌增殖作用。Rycroft[6]等的体外发酵研究表明，七种低聚糖都能明显增殖双歧杆菌的前提下，增殖程度上略有差异（见图1）。具体地说，肠内的5种双歧杆菌对不同低聚糖的可利用性和利用率也各有不同（见表1）。Claire等[7]的研究表明，低聚半乳糖和低聚异麦芽糖是能被各种双歧杆菌良好利用，且增殖率较高的益生元，但后者被长双歧杆菌和青春双歧杆菌的利用程度更高。而低聚木糖除了可被青春双歧杆菌、婴儿双歧杆菌和长双歧杆菌所利用外，其它双歧杆菌的可利用性都较差。因而，低聚半乳糖和低聚异麦芽糖是适合各年龄阶段人群食用的益生元。
|
图1 不同益生元对肠内双歧杆菌的增殖效果[6] |
表1 5种双歧杆菌对益生元的可利用性[5,7,9,12]
|
菌属 |
GOS |
IMO |
FOS |
XOS |
|
双歧杆菌属 |
青春双歧杆菌 |
√ |
√ |
√ |
√ |
|
婴儿双歧杆菌 |
√ |
√ |
√ |
√ |
|
长双歧杆菌 |
√ |
√ |
√ |
√ |
|
短双歧杆菌 |
√ |
√ |
√ |
|
|
两歧双歧杆菌 |
√ |
√ |
|
|
|
2、对有益菌——乳酸杆菌的增殖效果
经过体外试验[6]和临床研究[8]的比较试验发现，低聚异麦芽糖、低聚半乳糖、低聚果糖、低聚木糖、大豆低聚糖等对人体肠内乳酸杆菌均有明显的增殖作用（见表2）。其中，低聚半乳糖对乳酸杆菌的增殖最多、也最全面[9]。
|
表2 不同益生元对肠内乳酸杆菌的增殖效果[8]
|
|
乳酸杆菌浓度(lgCFU/g湿便, n=10) |
|
服前 |
服后 |
|
IMO组 |
8.11±0.98 |
8.44±0.98* |
|
FOS组 |
7.71±0.90 |
8.01±1.00* |
|
XOS组 |
7.96±1.02 |
8.28±0.91* |
|
SOS组 |
7.86±0.93 |
8.22±0.88* |
(*:与服用前相比p<0.05;益生元剂量为3g/天,连续服用14天) |
表3 4种乳杆菌对益生元的可利用性[9,12]
|
菌属 |
GOS |
IMO |
FOS |
XOS |
|
乳酸杆菌属 |
嗜酸乳杆菌 |
√ |
√ |
√ |
|
|
干酪乳杆菌 |
√ |
|
|
|
|
发酵乳杆菌 |
√ |
√ |
|
|
|
唾液乳杆菌 |
√ |
|
√ |
√ |
|
3、对有害菌(包括兼性菌)的抑制效果
人体肠内的有害菌主要指梭菌。此外，一些兼性菌在机体健康出现状况时，也会转化为不利于人体健康的有害菌如大肠杆菌、拟杆菌等。成功的益生元不仅要能够增殖有益菌，还要能抑制有害菌的增殖。
通过体外试验[5,6,10]和人体临床研究[2,4,8,10]等的证实：低聚异麦芽糖对有害菌梭菌有明显的抑制作用，对潜在致病菌（如肠杆菌、肠球菌）无增殖作用（见表4）。与低聚异麦芽糖一样，低聚半乳糖、低聚果糖、低聚木糖对有害菌及兼性菌也具有很好的抑制作用[6,9,12]（图2）。
|
图2不同益生元对梭菌的抑制效果[6] |
表4 低聚异麦芽糖IMO对有害菌的抑制作用
|
文献来源 |
IMO剂量 |
研究结论 |
|
Kanko,1993 |
10g/d |
梭菌比率由72.7%降至50% |
|
张庆蕴,1996 |
5% |
大肠杆菌、梭菌数量显著减少 |
|
付萍,1999 |
7.5g/d,7d |
梭菌数量的减少极为显著 |
|
Rycroft,2001 |
1% |
肠内的梭菌、拟杆菌显著减少 |
|
顾清,2003 |
15g/d |
梭菌被明显抑制 |
|
周景欣,2007 |
1% |
肠杆菌、肠球菌无明显增殖 |
|
周景欣,2007 |
3g/d,7-14d |
肠杆菌、肠球菌无明显增殖 |
|
4、被肠道菌群的代谢情况
益生元食后直达大肠，在结肠中被大肠菌群发较为能源而利用，并产生短链脂肪酸SCFA，主要是醋酸、丙酸和丁酸以及乳酸和气体。
（1）产酸量
肠道菌群代谢食物所生成的有机酸，一方面可以提供人体所需的能量，另一方面，可降低肠道pH值，形成不利于病原菌生存的环境，从而有效抑制肠道腐败，并提高对矿物元素的吸收率，促进肠道蠕动而有利于排便。一般乳酸杆菌只生成乳酸，而双歧杆菌主要产醋酸和少量乳酸。益生元被肠道菌群代谢后也会生成大量有机酸，使肠道pH值降低[6,8]。其中，以低聚半乳糖、乳果糖的产酸量最大，菊粉的产酸量最小。具体的先后次序为[6]：醋酸产量LACT、GOS、SOS>FOS、IMO、XOS> Inulin；乳酸产量GOS、SOS>XOS、IMO、LACT>FOS、Inulin；丙酸产量LACT、Inulin、XOS、FOS>SOS、GOS>IMO。
（2）产气量
人体肠道内有很多可以产气的细菌，除双歧杆菌和乳杆菌之外，几乎所有其他的菌群都能够产气。益生元被肠道菌群代谢后，可产生一定量的气体如CO2、H2、CH4等。当人体食用过量的益生元时，会出现不同程度的胀气和放屁现象。由于益生元糖苷键和组成的差别，会被不同类型的产气菌利用，产生的气体也会有差别。
Rycroft等[6]通过体外试验比较了不同益生元的总产气量，发现低聚异麦芽糖和低聚半乳糖是众多益生元中总产气量最少的；而菊粉是总产气量最大的一种（见图3）。另外，Oku等[11]就低聚果糖、低聚乳果糖、低聚异麦芽糖三种益生元的氢气产生量进行了临床验证，不论是10g/d还是20g/d的食用剂量，都是低聚果糖的产氢气量最大，而低聚异麦芽糖的产氢气量最少(见图5、6)。
图3不同益生元的产气量比较[6]
图4 FOS/GS/IMO(10g/d)的氢气产量[11] 图5 FOS/GS/IMO(20g/d)的氢气产量[11]
二、主要结论
综上所述，低聚异麦芽糖、低聚果糖、低聚半乳糖等在进入大肠后，都能被肠道菌群选择性地发酵（主要是被双歧杆菌与乳酸菌所利用，不被有害菌利用），因而都是十分优秀的益生元。它们的主要差异在于被肠道菌群利用程度不同，具体表现在对不同有益菌的增殖程度、有害菌受抑制程度、产酸量和产气量等方面的差异。在实际应用中，可针对这些低聚糖的差异特点，为不同的消费群体和食品种类选择最适宜的益生元品种，比如：
1、对于发酵型乳制品，可选择更能促进某菌种生长的益生元（参考表1、表3），帮助并协同该菌种最大化发挥对人体的健康作用。
2、对于婴幼儿及儿童群体，在婴幼儿配方奶粉及配方食品的开发过程中，可选择能全面增殖双歧杆菌，且增殖率较高的益生元，如低聚半乳糖、低聚异麦芽糖等。
3、对于中老年人群体，鉴于其便秘和肠道老化症状十分严重，可考虑选择能集益生元和膳食纤维效果于一体的低聚糖如低聚异麦芽糖、低聚果糖等，帮助中老年人恢复健康。
4、对于对肠胃胀气较为敏感的人群，可适当避开食用大豆低聚糖、低聚果糖等容易胀气的益生元，而选择产气量最少的低聚异麦芽糖、低聚半乳糖等。
总之，针对不同的食品种类和消费群体需求，都有对应的最适益生元。不能说“某种益生元是最好的益生元”，而只能说哪些是适用范围较广的益生元。因此，消费者在面对不同益生元时一定要理性选择。
参考文献：
[1]胡学智等译．益生元开发与应用．化学工业出版社（2007）
[2]Kaneko T, Kohmoto T. Effects of Isomaltooligosaccharides Intake on Defecation and Intestinal Environment in Healthy Volunteers[J].Journal of home economics of Japan,1993,44(4):245-254
[3]Kaneko T. Effects of Isomaltooligosaccharides with Different Degrees of Polymerization on Human Fecal Bifidobacteria[J].Biosci.Biotech.Biochem.,1994,58(12):2288-2290
[4]付萍，冉陆，赵熙．不同剂量异麦芽低聚糖调节人体肠道菌群的试验研究[J]．中国微生态学杂志，1999，(04)
[5]Shu Y T，Effect of High-content Isomaltooligosaccharides on the Growth of Bifidobacteria[J] .Thesis for Master of Science Department of Bioengineering ,Tatung University,2004
[6]Rycroft C.E, M.R. Jones, G.R.Gibson. A comparative in vitro evaluation of the fermentation properties of prebiotic oligosaccharides[J].Journal of Applied Microbiology, 2001, 91, 878-887
[7]Claire L.V, Gibson G.R. and Rastall R.A. Carbohydrate preference, acid tolerance and bile tolerance in five strains of Bifidobacterium[J]. Journal of Applied Microbiology , 2006 ,(100) :846–853
[8]周景欣，袁杰利．几种益生元制剂对肠道菌群作用效果的研究．大连医科大学硕士学位论文，2007
[9]凌关庭．保健食品原料手册[M]，化学工业出版社（2002）．第322页
[10]顾清，杨溢，江国虹．异麦芽低聚糖对肠道菌群的调节作用[J]．卫生研究，2003，32（1）：54-56
[11]Oku T, Nakamura S. Comparison of digestibility and breath hydrogen gas excretion of Fructooligosaccharide, galactosyl-sucrose, and isomalto-oligosaccharide in healthy human subjects. Eur J Clin Nutr.2003,9;57(9):1150-6
[12]郑建仙．功能性低聚糖[M]．化学工业出版社
最新评论
什么是低聚果糖？看...