益生元在当前食品功能性的时代都是食品行业热宠的对象,从发达国家到发展中国家呈现出一副交替相接的热闹局面。如近年来我国开展的“国家公众营养改善项目”已把益生元作为重点产品进行推广。该文主要叙述了益生元的概念及提取方法和发展趋势。 益生元是指能够选择性地刺激特定肠道菌的生长、活性而有益于宿主健康的非消化性食物成分,这是1995年国际“益生元之父”—Dr.Glenn Gibson对益生元进行的定义。Gibson等在2004年又给出了最新的定义:“益生元是一种可被选择性发酵且专一性地改变肠道中对宿主健康有益菌群的组成和活性的配料(ingredient) 常称双歧因子”。 益生元在当前食品功能性的时代都是食品行业热宠的对象,从发达国家到发展中国家呈现出一副交替相接的热闹局面。如近年来我国开展的“国家公众营养改善项目”已把益生元作为重点产品进行推广。益生元是食品行业中的通用名称,其实它包括多种产品。目前国际上认可较多的益生元主要包括菊粉(Inulin)、低聚乳果糖(LACT)、低聚木糖(XOS)、低聚异麦芽糖(IMO)、低聚半乳糖(GOS)、低聚果糖(FOS)、大豆低聚糖(SOS)、棉子糖、水苏糖等,有些微藻类也可作为益生元如节旋藻、螺旋藻等,天然植物中的中草药、蔬菜、野生植物等提取物也能作为益生元使用。 益生元的提取方法 低聚糖类益生元的提取制备方法一般可分为5类:(1)超滤法提取低聚糖; (2) 通过微生物酶以及微生物酶的转移反应制取;(3)微生物发酵法生产;(4)碱水解或酸转化法(5)微波辅助提取法。在上述方法中,可以从天然物中直接提取的益生元如棉子糖从甜菜汁废糖蜜中回收分离提取,从植物泽兰中提取水苏糖,从去除大豆蛋白后的大豆乳清中提取大豆低聚糖等。 超滤法 由于超滤法是一种膜分离技术,通常采用的超滤膜能够从水和其他液体中分离开很小的胶体以及大分子。将超滤膜用于低聚糖这种生物活性物质的分离,具有不损害活性、分离效率高、能耗低、设备简单、可连续生产、无污染等优点。高文宏等对大豆低聚糖超滤法提取进行了系统的研究发现未经前处理的大豆乳清直接进行超滤时,大豆低聚糖的截留率高,超滤速度慢,因此,必须对大豆乳清进行前处理。 酶解法 通过微生物酶水解后分离提取和通过微生物酶的转移反应制取这两种方法是目前提取低聚糖益生元应用最广泛的方法,通过结合酶类水解后经过浓缩分离后进而得到含量很高的低聚糖益生元。 微生物发酵法 该方法利用某些低聚糖的难发酵性,由于微生物对底物利用具有选择性,采用菌种筛选的方法筛选出能够利用蔗糖的微生物菌群,通过控制合适的发酵条件来利用掉低聚糖中的蔗糖,这种方法投资成本较小,并且这种低聚糖分离方法有很广阔的应用前景。 碱或酸水解转化法 这种方法通过对多糖等大分子碳水化合物在酸或碱性条件下分解其糖苷键形成小分子低聚糖或蔗糖、单糖,该方法生产的低聚糖也是提取低聚糖益生元较为重要的一种方法,但是酸解或碱解的不彻底会造成原料的浪费或导致低聚糖结构改变。 微波辅助提取法 微波辅助提取技术主要是利用微波加热的特殊性质,细胞内的极性分子吸收微波能后产生撕裂和相互摩擦引起发热,使胞内温度迅速升高,连续高温使其内部压力急剧升高,导致细胞破裂,促进溶剂进入和胞内成分流出,提高提取效率。刘峥等以碱液为提取剂,微波提取大豆低聚糖,其有效成分含量提高,经实验得出微波提取的最佳条件为:微波功率500W,提取时间6min,碱液浓度为百分之二。酶法制取功能性低聚糖(益生元)实例(见表1) 表1 有益生元功能的低聚糖的制法低聚糖原料 制取方法 酶的来源异麦芽糖 淀粉米曲霉,地衣芽孢杆菌,大麦,大豆,甘薯,黑曲霉异潘糖 普鲁糖 用普鲁兰酶酶解普鲁兰得异潘糖,回收率约70% 黑曲霉利用α-淀粉酶,β-淀粉将淀粉水解成麦芽糖,经α-葡萄糖苷酶的转移反应生成异麦芽糖, 异麦芽三糖, 潘糖等分枝低聚糖, 得率50%潘糖 普鲁糖 用嗜热放线菌淀粉酶水解普鲁兰得潘糖,回收率70% 嗜热放线菌低聚果糖 蔗糖 用转化酶,果糖基转移酶作用蔗糖得蔗果低聚糖,转化率50-60%糖青霉,黑曲霉,担子菌低聚木糖 木聚 用木聚糖酶作用于木聚糖得到木二糖、木三糖等低聚木糖黑曲霉,细菌,米曲霉低聚乳糖 乳糖 用β-半乳糖苷酶和乳糖基转移酶作用于乳糖得到低聚半乳糖,转化率约60% 酵母,米曲霉乳果糖 乳糖、蔗糖 用果糖基转移酶,β-半乳糖苷酶共同作用生成 黑曲霉,米曲霉 图1 典型益生元—异麦芽糖的制取工艺流程图 典型益生元—异麦芽糖的制取工艺流程图(见图1) 益生元的展望 目前,对益生元的研究主要集中在以下几个方面:(1)新型益生元物质的寻找开发;(2)益生元提高机体免疫作用的机制;(3)寡糖对双歧杆菌等有益菌的促进作用及作用机制的研究;(4)与其他促生长物质的联合使用效果的研究;(5)改进现有的生产工艺,降低生产成本。然而多大剂量的益生元才最有效,需要从分子、细胞、动物和临床的不同水平进行研究。糖类益生元与其他促益生菌生长的物质相比有着不可替代的优点,它无药物残留,细菌不会产生抗药性,无污染,耐高温,性质稳定,加工储运过程中损失少,是一种天然的食品添加剂。如今不断开发出的益生元新产品,如蕈菌,由于蕈菌含有几丁质、半纤维素、α-葡聚糖、β-葡聚糖、甘露糖、木聚糖和半乳聚糖等碳水化合物,是一种非常有发展潜力的益生元新来源。而燕麦中β-葡聚糖是一种能显著促进人类肠道健康的重要膳食纤维,具有作为新一代益生元应用的潜力。 益生元符合现代人的健康消费观念,因此有着广阔的开发前景。各种病理学调查指出。今后世界性的肠道疾病将会增加,这已经开始引起了人们的忧虑。同时今后的人口结构趋于老龄化,在饮食保健方面的要求越来越高。肠道菌群的介入,将是关系到人类健康极为重要的因素。因此,益生元作为优良促菌物质,开发意义重大。
文章来源:《饮食保健》 网址: http://www.ysbjbjb.cn/qikandaodu/2020/1222/640.html
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