菊糖的生理功能和在食品中应用的研究进展

熊政委，董 全，2，*

（1.西南大学食品科学学院，重庆 400715；

2.西南大学国家食品科学与工程实验教学示范中心，重庆 400715)

菊糖的生理功能和在食品中应用的研究进展

熊政委1，董 全1，2，*

（1.西南大学食品科学学院，重庆 400715；

2.西南大学国家食品科学与工程实验教学示范中心，重庆 400715)

菊糖是一种天然碳水化合物，对人体有特殊的生理功能。主要介绍了最近几年新发现的菊糖的一些生理功能，如降低粪臭素、影响下丘脑神经元、保护脏器氧化，以及菊糖过敏症等等。本文还介绍了菊糖在食品中的一些前沿应用，如改善公猪肉质品感官品质、抗氧化性、刺激微生物生长、与食品中其他物质相互作用等等。菊糖作为一种新的食品配料，广泛的应用于食品工业中。

菊糖，生理功能，应用

菊糖（Inulin），又名菊粉、土木香粉，是由D－果糖经β（1→2）糖苷键连接而成的链状多糖，末端常含有一个葡萄糖基。菊糖的分子式表示为GFn，其中，G代表终端葡萄糖单位，F代表果糖分子，n代表果糖的单位数。菊糖的聚合度为2～60，平均分子量在5500u左右。菊糖是水溶性很好的膳食纤维，可作为功能性配料和双歧杆菌增殖因子，广泛应用于功能性食品、药品和保健品中。

1 生理作用

菊糖有很多生理作用，比如：改善肠道、防止肥胖、增强免疫、降血脂降胆固醇、促进矿物质的吸收。本文还介绍一些新发现的生理作用，比如：降低粪臭素以及有毒蛋白发酵代谢产物、影响下丘脑神经元，对于增强免疫力与某些物质存在协同效应，保护脏器氧化损伤等。

1.1 降低肠道中有害微生物生长

菊糖不能被人体消化酶水解，当它们到达结肠时，能被结肠的双歧杆菌发酵，这样的发酵导致粪便中微生物的增加、pH下降，并产生大量的发酵产品，其中产生的短链脂肪酸能够影响全身脂肪的代谢。菊糖还能增加粪便量和粪便排水量，改善排便的习惯，但是与其他膳食纤维相比它们有不同的特点，菊糖影响胃肠功能，不是因为它们的物理性质，而是因为它们的理化特性。菊糖对肠道的作用还存在协同效应，在结肠，它们迅速被发酵产生短链脂肪酸，这是菊糖对全身系统影响的原因之一。菊糖型果聚糖在大肠发酵是一个选择性吸收过程，双歧杆菌（可能有一些其他属）优先刺激增长，从而导致肠道菌群组成的显着变化，能够增加一些潜在的促进健康的细菌，减少潜在的有害细菌的数量。Gunaranjan等[1]在用菊糖喂养大鼠实验中发现，用菊糖喂养大鼠后，能够显著的增加结肠双歧杆菌和卟啉单胞菌属，降低乳酸菌的菌落总数；在菊糖喂养的老鼠中发现高浓度的短链脂肪酸（如醋酸、丁酸和丙酸）、乳酸和琥珀酸；而且菊糖的摄入改变结肠粘蛋白MUC－3基因的表达，刺激了每个隐窝杯状细胞的增加使结肠隐窝深度增加，观察发现短链脂肪酸的浓度和结肠粘蛋白的MUC－3表达之间有显著正相关关系，在日常膳食中添加菊糖能够改变肠道微生物的组成，发酵的最终产物可能会改变结肠粘蛋白的基因表达以及小鼠的结肠的形态。Vhile等[2]做了不同的菊糖喂养公猪的实验，分为阴性对照组和阳性对照组，阴性对照组为基础日粮，阳性对照组分别为基础日粮+4.1%菊糖、基础日粮+8.1%菊糖、基础日粮+9%菊糖和基础日粮+12.2%菊糖，喂养一个星期后屠宰，发现随着菊糖摄入量的增加，大肠和粪便中的粪臭素也随着减少（p＜0.01），同样脂肪组织中的粪臭素的水平也有减少的趋势（p=0.06），摄入菊糖水平的不断提高，导致产气荚膜梭菌在结肠和直肠的含量降低（p＜0.05），同样也会使结肠中的肠杆菌的含量下降（p=0.05），此外在粪便中短链脂肪酸（p＜0.05）、醋酸（p＜0.05）以及戊酸（p＜0.01）的含量随着菊糖摄入量增加而增加，粪臭素的减少可能与荚膜梭菌的减少，中短链脂肪酸增加有关。Vicky等[3]发现，菊糖发酵代谢的产物能够刺激糖化菌发酵，并且能够减少潜在的有毒蛋白发酵代谢产物二甲基三硫和乙苯。

1.2 减肥作用

如今肥胖呈现越来越流行的趋势，食品科研人员希望开发能够有助于控制体重的产品，菊糖提供了一个很好的机会。菊糖属于膳食纤维，在人体的消化道中很难被分解，只在结肠中被有益生菌发酵，产生短链脂肪酸，产生少量的热量，菊糖及低聚果糖的热值一般在2.0kcal/g。由于菊糖能在胃中吸水膨胀形成高粘度的胶体，使人不易产生饥饿感，还能延长胃的排空时间，所以能够预防肥胖。而且最近研究发现菊糖还能够影响下丘脑神经元，也与控制体重有关。Jelena等[4]发现，在同一种动物中，在高脂膳食中添加低聚糖（菊糖），不但能够对新陈代谢产生有益的影响，而且还能够造成下丘脑神经元活动的显著变化。Yang等[5]还发现连续摄入绿茶中的儿茶酸并搭配菊糖3周以上，有利于减轻体重。

1.3 非龋齿性

Kaur等[6]发现菊糖具有非龋齿性，因为它们不能被变形链球菌利用形成酸和葡聚糖，这些酸和葡聚糖是形成龋齿的主要原因。

1.4 增强免疫作用

菊糖可以调节免疫系统，包括相关的淋巴组织，Schley等[7]发现益生元的发酵使肠道菌群的变化可能导致免疫的变化，主要是通过乳酸细菌或细菌产物（细胞壁或细胞质组成部分）与免疫细胞在肠道中直接接触；纤维发酵所产生的短链脂肪酸；或者是粘蛋白产物的变化引起，有初步的数据显示，益生元的发酵可以调节肠道相关淋巴样组织的免疫功能、二级淋巴组织及外围环流。而最近还发现，菊糖与某些物质还存在协同作用。Cerezuela等[8]发现菊糖和灭活的枯草芽孢杆菌，作为合成素具有协同效应，能够加强金头鲷一些先天免疫功能。同样边连全等[9]也研究了枯草芽孢杆菌－菊糖合生元对断奶仔猪生长性能及体液免疫功能的影响，实验将试猪分为了4组：对照组（灌胃培养基）、菊糖组（培养基+3.5mg/mL菊糖）、枯草芽孢杆菌组（培养基+1.25×108cfu/mL枯草芽孢杆菌）、合生元组（培养基+3.5mg/mL菊糖+1.25× 108cfu/mL枯草芽孢杆菌），结果表明，枯草芽孢杆菌组和合生元组的平均日增重显著高于对照组和菊糖（p＜0.05），料重比和腹泻率显著低于对照组和菊糖组（p＜0.05），各处理组血清免疫球蛋白G（IgG）含量均显著高于对照组（p＜0.05），合生元组IgG含量显著高于菊糖组和枯草芽孢杆菌组（p＜0.05），枯草芽孢杆菌组和合生元组血清免疫球蛋白A（IgA）含量显著高于对照组和菊糖组（p＜0.05），合生元组补体C3、C4水平显著高于对照组（p＜0.05），所以由此可得知，枯草芽孢杆菌－菊糖合生元可提高断奶仔猪的生长性能与体液免疫功能。

1.5 促进矿物质的吸收

在日常的膳食纤维中，由于植酸含量较高，往往会减弱矿物质的吸收。而菊糖往往与此相反，可以促进钙和镁的金属离子的吸收，主要有3个方面的原因：a.菊糖发酵所产生的酸降低了结肠的pH，增加了金属离子溶解度并促进了更多金属离子被动扩散进入肠细胞。b.菊糖和矿物质能形成菊糖－矿物质复合物，此复合物被肠道菌群发酵降解，释放出矿物元素，使它们更有容易被肠道吸收。c.大肠有益菌发酵菊糖产生短链脂肪酸，可以刺激结肠黏膜细胞的生长，提高肠粘膜的吸收力。菊糖还能够促进矿质元素在骨骼中的吸收，防止骨质疏松。Lopez等[10]用含有10%菊糖日粮饲养小鼠发现Mg、Ca、Fe、Cu表观消化率分别提高了50%、20%、23%、45%，但Zn表观消化率不变。Lee Cole等[11]对大鼠进行了，4周喂养实验，发现菊糖能够长期的提高Ga和Mg的吸收率，并且对Mg的吸收率的影响要比Ga更强。Tako等[12]发现菊糖能够改善鸡缺铁的状态。

1.6 保护脏器氧化损伤

最近研究发现，菊糖在保护脏器氧化损伤方面的有一定作用，鲁政等[13]发现酒精能较显著地引起小鼠肾脏和脑组织的氧化损伤但对心脏和睾丸的氧化损伤较小，牛蒡菊糖和菊芋菊糖对上述器官的氧化损伤具有一定的保护作用。

1.7 果糖不耐症和菊糖过敏

Piotr等[14]发现菊糖也有可能对身体带来可能的危害，主要是果糖不耐症和比较罕见的过敏症，此外，在某些条件下，菊糖可能导致有害细菌的生长，还可能与一些自身免疫病潜在相关。

2 菊糖在食品工业中最新的应用

菊糖在工业上目前已有的应用有：作为脂肪替代品，菊糖在奶油、冰淇淋等食品中常作为脂肪替代品。菊糖具有代替脂肪的功能是基于其特有的持水性，使产品具有类似脂肪的润滑口感；菊糖是膳食纤维的一种，易溶于水，而不像其他纤维产生沉淀问题，也不会吸收大量的水分影响食品风味，所以，常作为食品配料；由于菊糖具有特殊的凝胶能力和抗老化性，所以菊糖可作为一种新的食品质构改良剂。以菊糖为原料，也能够通过酸解或酶制备高果糖浆。除此以外，现在还发现菊糖的一些新用途。

2.1 改善公猪肉质品感官品质

为了防止“公猪异味”（主要由睾丸类固醇引起雄烯酮、粪臭素、吲哚），很多发达国家采用公猪阉割法，但是出于动物福利的原因，欧共体宣布：到2018年全面禁止阉割公猪。向饲料中添加菊糖，能够降低猪肉中粪臭素水平以及改善猪肉的感官品质。Zammerini等[15]发现向饲料中添加9%的菊糖饲养公猪2周，能够有效的降低背膘的粪臭素浓度和煮熟的脂肪异味。所以，向饲料中添加菊糖可以有效的解决公猪肉制品的异味问题。

2.2 抗氧化性

菊糖具有一定抗氧化作用，添加到食品中能降低食品的氧化程度。Ramon等[16]发现，菊糖添加的鸡肉产品中，能够增加肉制品的红色，它能够降低脂质过氧化的程度。杨振等[17]研究了菊糖对菜籽油的抗氧化作用，发现其抗氧化效果随着菊糖添加量的增大而增强。分别将0.05%菊糖与0.05%VC、0.05%菊糖与0.05%柠檬酸加入菜籽油中，进行抗氧化性实验，结果表明菊糖与VC、菊糖与柠檬酸的协同抗氧化性较强。曹泽虹等[18]测定了牛蒡菊糖对4种自由基的清除率，其结果为：羟自由基91.05%、DPPH自由基92.22%、超氧阴离子自由基89.00%、烷基自由基80.95%，与VC的抗氧化性能指标相当，说明其具有较高的抗氧化特性。

2.3 改善食品品质

菊糖添加到乳制品、牛奶中能够刺激微生物的生长，Pinheiro等[19]发现菊糖添加到乳制品中，能够刺激鼠李糖乳杆菌与嗜热链球菌的生长以及提高发酵最终产品的水平。菊糖添加到食品中能够改善食品品质，Huang等[20]研究发现，在香肠中添加菊糖，其品质和口感均超过添加小麦或者燕麦的香肠。Rinaldoni等[21]研究发现，将菊糖添加到酸奶中，随着菊糖含量的增加，乳脂状和粘状也随之增强，菊糖添加到酸奶中的最高可接受性是50g/L（p＜0.01）。

2.4 菊糖与其他物质还存在相互影响

菊糖与其他一些物质一起添加到食品中还存在着相互影响的效应。例如在牛奶中添加菊糖和蜂蜜就存在相互作用，Milka等[22]研究发现，向牛奶中添加1%的菊糖和4%的蜂蜜，能够降低发酵时间，同时能够在存储期里显著的降低脱水收缩作用（p＜0.05）。而在乳制品中，添加菊糖、蔗糖、柠檬酸也存在着相互作用，Arcia等[23]发现，在乳制品中添加短链和长链的菊糖，采用响应面法分析，获得各个成分的添加量，5.5g/100g的菊糖、10g/100g的蔗糖和60mg/kg的柠檬酸是好的搭配，并且发现，添加菊糖的低脂肪样品具有更强的柠檬酸味、更大的厚度和更强的乳脂状。

3 展望

菊糖己被世界上多个国家批准为食品的营养增补剂。日本厚生省批准菊糖为特定保健食品，应用于多种食品中。美国食品和药物管理局批准菊糖为公认的安全级食品配料。欧洲则把它作为控制胆固醇水平的功能性甜味剂广泛应用。我国菊糖的生产也已广泛应用在医药保健、食品行业。

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Research progress in the physiological functions and applications in food of inulin

XIONG Zheng-wei1，DONG Quan1，2，*
（1.College of Food Science，Southwest University，Chongqing 400715，China；
2.National Representative Center of Experimental Teaching of Food Science and Engineering，Southwest University，Chongqing 400715，China）

Inulin is a product of natural carbohydrate.It has special physiological functions for the human body. Some newly-discovered physiological functions of inulins in the recent years were introduced，such as reducing skatole，influencing the hypothalamic neurons，protecting organs form oxidating，and inulin allergy. Meanwhile the lastest applications in food industry，such as improving the sensory quality of boar products，antioxidant activity，stimulating the growth of microorganisms and the interaction with other food substances were also introduced.As a new food ingredient，inulin has been widely used in the food industry.

inulin；physiological function；application

TS251.6

A

1002－0306（2012）20－0351－04

2012－07－12 *通讯联系人

熊政委（1989－），男，硕士研究生，研究方向：食品安全与质量控制。

国家“863”计划项目（2011AA100805－2）。