膳食纤维——低聚木糖的研究现状及应用前景展望

张茜

低聚木糖作为膳食纤维的界定

随着人们对饮食、营养的不断重视，膳食纤维越来越引起人们的关注，但是对于膳食纤维的定义目前尚无一致的说法。

2007年7月欧洲食品安全局提出，膳食纤维广义上包括所有非消化性碳水化合物，如非淀粉多糖（NSP）、抗性淀粉、抗性低聚糖（具有3个或以上单体链节和多糖）及其它与膳食纤维多糖，尤其是木质素相关的非消化性微量组分。

根据2009年6月国际食品法典委员会的定义，膳食纤维是指具有10个或以上单体链节的碳水化合物（是否包括3至9个单体链节的碳水化合物由国家管理当局决定），不能够被人体小肠内生物酶水解，且属于以下范畴：天然存在于消费食物中的可食用碳水化合物，由食物原料经物理、酶或化学法获得的碳水化合物，对健康表现出有益的生理作用的人造碳水化合物的聚合物。

在欧盟对膳食纤维的定义中，“纤维”是指具有3个或以上单体链节的碳水化合物的聚合物，在人体小肠中既不被消化也不被吸收，且包含的范畴同国际食品法典委员会。

国际食品规范委员会对膳食纤维的定义，是指聚合度≥10的碳水化合物多聚体，并且不在小肠内消化和吸收的可食用食物组分。膳食纤维具有以下1条或多条性质：天然存在于食物中的可食用的碳水化合物多聚体，可通过物理、酶解或化学方法获得醛基（CHO），并被科学证明的生理健康效应；合成的同时也必须具有被科学证明的生理健康效应。

中国营养学会对膳食纤维的定义是，膳食纤维一般指不易被消化酶消化的多糖类食物成分，主要来自于植物的细胞壁，包含纤维素、半纤维素、树脂、果胶及木质素等。根据膳食纤维水溶性不同，将其分为2个基本类型，即：水溶性纤维（SDF）与不溶性纤维（IDF）。水溶性纤维包括树脂、果胶和一些半纤维，不溶性纤维包括纤维素、木质素和一些半纤维。

低聚木糖由2～7个D一木糖以β-1，4-木糖苷键结合而成（如图1所示），是功能性低聚糖家族中的一个重要成员。它的甜度比蔗糖和葡萄糖均低，与麦芽糖相似，约为蔗糖的40%。低聚木糖对pH值及热的稳定性较好，即使是在酸性条件（pH2.5～7）下加热也基本不分解，适合用于酸奶、乳酸菌饮料和碳酸饮料等酸性饮料中。低聚木糖的生产原料是木聚糖，木聚糖是植物细胞中主要的半纤维素成分，占植物细胞干重的35%，是一种丰富的生物质资源，是自然界中除纤维素之外含量最丰富的多糖。根据欧盟和欧洲食品安全局的定义，低聚木糖是广义上的膳食纤维。而中国膳食纤维的范畴仅限于纤维含量高的食物，膳食纤维的范围有待于进一步扩大。

低聚木糖的生理功能及生产技术

低聚木糖极难被消化吸收，肠道内残存率高，具有极好的双歧杆菌增殖性，其选择利用性高于其它功能性低聚糖。目前已研究确认的低聚木糖的生理功能主要包括以下几个方面：（1）提供较低的能量，满足喜食甜品又担心发胖者的要求，还可供糖尿病人、肥胖病人和高血压病人食用；（2）活化肠道内双歧杆菌并促进其增殖，抑制病原菌，防止腹泻；（3）防止便秘；（4）降低血清中胆固醇含量、血压、生成营养物质、增强机体免疫力和抵抗肿瘤；（5）不会引起龋齿，有利于口腔健康；（6）清除肠内毒素。低聚木糖具有的独特生理功能决定了它的应用，主要是利用其能赋予肠道内双歧杆菌选择增殖活性的效果。其次，由于其稳定性强，口感好，越来越广泛地被应用于食品中。

如今低聚木糖大规模生产的原料为玉米芯，选择玉米芯的主要原因在于其中半纤维素含量较高，可达30%以上。而这种天然植物中的半纤维素主要由木聚糖组成，因此半纤维素含量的高低直接决定了低聚木糖的得率。

从食品角度看，作为一种大量使用的功能性基料，必须考虑到低聚糖的生产成本，目前生物降解是工业上较多采用的方法。研究发现，自然界中很多霉菌细菌等都能产生木聚糖酶。工业上一般采用内切型木聚糖酶进行木聚糖的酶解，然后经分离提纯可制得低聚木糖。酶解制备的关键是低聚木糖酶具有合理的酶系，即酶系中内切木聚糖酶的活力尽可能高而木糖苷酶活力尽可能低。可通过采用合适的产酶诱导物及一定的调控手段定向合成高活力的内切木聚糖酶，或利用某种简单、经济、实用的方法从木聚糖酶系中除去大部分的木糖苷酶。低聚木糖生产工艺流程见图2。

低聚木糖的市场现状及应用前景

低聚木糖是近年来发展迅速的一种功能性甜味剂，已被我国国家公众营养与发展中心批准为营养健康倡导产品。我国于2007年12月1日起施行了新的《新资源食品管理办法》，根据《新资源食品管理办法》中的定义，新资源食品是指在我国无食用习惯的动物、植物和微生物；从动物、植物、微生物中分离的在我国无食用习惯的食品原料；在食品加工过程中使用的微生物新品种和因采用新工艺生产导致原有成分或者结构发生改变的食品原料。2002年低聚木糖被国家卫生部批准为新资源食品，近年来随着以添加低聚木糖为主的功能食品、保健食品的不断增多，低聚木糖的市场占有率逐步提高。

2014年山东龙力生物科技股份有限公司发布公告称龙力低聚木糖已通过美国FDA GRAS和FDA NDI认证，可添加到美国各类普通食品和保健食品中。通过美国FDA GRAS认证意味着低聚木糖的应用领域更加广泛，可添加到普通食品中。以普通食品为载体，添加具有功能因子的低聚木糖，符合营养健康消费理念，对食品质量及品牌提升也有带动作用。例如将低聚木糖添加到乳品中调节肠道菌群结构及平衡、提高机体免疫力；应用在水果汁、乳饮料、碳酸饮料，使产品具有营养与保健的双重价值，能满足不同消费人群的需要；应用到各种糖果、甜点、烘焙中，使得添加低聚木糖的产品和同类产品相比具有更多的市场差异化等等。

随着社会的进步、居民生活水平的提高，追求健康已成为百姓生活的主要目标。健康生活的首要方式就是健康饮食，对于营养，现在人们不再单纯关注是否添加的问题，而更多的是讨论如何均衡补充营养、如何做到膳食更加合理。低聚木糖能促进体内双歧杆菌等有益菌的增殖，抑制有害菌的生成，起到润肠通便、调节体内微生态平衡、促进人体对营养成分的吸收等健康作用，其独特的生理功能必将被更广泛地应用于食品、保健品等行业。endprint