部分水解瓜尔胶的特性及其在肠内营养中的应用前景

□ 范高宁 泰州医药高新技术产业园区新药申报服务中心

1 背景

近年来，膳食纤维被认为是一种重要的营养补充物质，其中最有前途的一种是瓜尔胶，一种水溶性半乳甘露聚糖，它从瓜尔豆的胚乳中提取而来。瓜尔豆主要生长在印度和巴基斯坦，占世界瓜尔豆产量的90%[1]。瓜尔胶在食品生产过程中通常用作增稠剂和粘合剂，但它的高粘度限制了其作为膳食纤维的使用[2]。

部分水解瓜尔胶（PHGG）是一种天然的水溶性膳食纤维，是对瓜尔胶进行酶水解而获得的，具有粘度低的特点。本文概述其理化性质和在肠内营养中的潜在用途。

2 部分水解瓜尔胶特点

2.1 获取途径

天然瓜尔胶经酶解、热解、酸解、辐照、微波与超声波等多种工艺可转化为部分水解瓜尔胶[3]。在食品行业中，酶解是最好的水解途径，较少使用到危险化学品，可以在水解后进行酶失活。

在酶解过程中，甘露糖酶、果胶酶、纤维素酶等可以水解半乳甘露聚糖，切断甘露糖主链[3]。

2.2 结构特点

瓜尔胶的部分水解使得天然瓜尔胶分子量降低，PHGG 中甘露糖与半乳糖比例约为2 ∶1，分子量范围为1 000 ～100 000 Da，平均分子量约为20 000 Da[2]，其结构如图1。

2.3 物理性质

PHGG 溶于水后是一种透明的水溶液。具有溶解度高、粘度低、无色、无味、无臭等特点，由于部分酶解，它有轻微的甜味。

2.3.1 低粘度

PHGG 是一种丰富的膳食纤维来源，经美国公职分析化学家协会（AOAC）方法测定膳食纤维含量超75%。与天然瓜尔胶相比，它具有非常低的分子量和粘度值。瓜尔胶和PHGG的稠度指数分别为4.0和0.07[4]。PHGG 的低稠度使其能够应用在包括饮料在内的多种食品中，而不影响食品原有的质地和稠度。

2.3.2 良好的水溶性

PHGG 为水溶性，醇不溶性。它像天然瓜尔胶一样溶于冷水和热水。pH 值对PHGG 的溶解度无显著影响，即使在低pH 条件下，PHGG 也是稳定的。PHGG 在较宽的温度和pH 值范围内均表现为水溶性和低粘度，可在水体系中形成稳定的溶液，在贮存期间也表现出良好的稳定性[3]。

2.3.3 良好的相容性

PHGG 不与食品中的其他成分相互作用，在用于食品强化时保持稳定。不会引起蛋白质溶液的粘度变化、可溶性物质的沉淀和乳剂的不稳定性变化。并且不影响食品的色、味、臭，是膳食纤维强化食品的独特功能成分。

2.3.4 安全性，最大食用量

自1987 年以来，日本已经将该产品作为膳食纤维用于各种食品。1993年，美国实验生物学协会委托专家组评估了PHGG 在消费食品中的使用安全 性[5]，FDA 在1995 年5 月 接 受 了PHGG 的GRAS 认证申请，每天摄入高达20 g 的PHGG 是安全的[6]。在成年男性中，每天食用36 g PHGG，连续4 周，没有产生副作用。PHGG 每天摄入量在20 ～40 g 时，人体有很好的耐受性，没有副作用[7]。基于已有的科学证据，PHGG 作为肠内营养配方的成分使用是安全可靠的。

3 肠内营养应用前景

3.1 对肠道菌群的影响

9 名健康志愿者[8]每天摄入21 g的PHGG（每天3 次，每次7 g）连续14 天，观察PHGG 对粪便微生物、细菌代谢产物和pH 值的影响。在食用PHGG 期间，双歧杆菌的数量和百分比显著增加，乳酸菌数量也有所增加。粪便pH 值和粪便细菌代谢物如p—葡萄糖醛酸酶活性、腐败产物、氨含量均显著降低。

3.2 预防治疗肠内营养相关腹泻

肠内营养中断的主要原因是胃肠道副作用，尤其是腹泻。长期食用流质食物会造成肠道刷缘酶和粘膜细胞损伤，肠道吸收能力和吸收面积减少，从而引起腹泻[9]。

欧洲临床营养和代谢学会（ESPEN）专家达成《膳食纤维在临床实践中的作用和益处的共识建议》，提出重症患者应当摄入适量、适当的膳食纤维，以调节肠道菌群，促进营养吸收，发酵纤维对术后或危重患者腹泻有效（瓜尔胶和果胶优于其他纤维）[10]。

美国胃肠病学院（ACG）则在《2016 ACG 成人住院患者营养治疗临床指南》中提出，肠内营养治疗患者如发生腹泻，可使用可发酵、可溶性膳食纤维作为标准肠内营养配方的补充[11]。

PHGG 有助于降低肠内营养患者的腹泻发生率，延长结肠运输时间。PHGG 在进入体内后，经肠道菌群发酵产生大量短链脂肪酸，特别是丁酸盐，是结肠细胞的主要能量来源；此外，还具有其他有助于调节肠道正常功能的作用，如调节肠道内pH 值、促进结肠对水和钠的吸收、诱导分化、减少上皮细胞增殖、保持肠道屏障功能、促进肠道蠕动等[12]。而PHGG 本身在低pH 值、高温、酸性、高压、消化酶环境下稳定的特性使其能顺利到达肠道，且与食物成分几乎不发生相互作用，不影响其他营养元素的吸收[13]。

基于充足的临床研究证据，PHGG已获得ESPEN 专家工作组对术后及危重患者预防肠内营养引发腹泻的A 类推荐[14]。PHGG 不破坏乳状产品稳定性、不改变产品粘度、也不影响产品口感与颜色的性能使其在重症患者肠内营养干预产品领域应用良好。雀巢健康科学有限公司2019 年在国内推出的首款液体特殊医学用途配方食品佳膳佳立畅，也是国内首款添加PHGG的整蛋白型液体全营养配方产品。

3.3 肠易激综合症

肠易激综合症（IBS）是一种肠道疾病，会导致腹痛和排便习惯的改变（腹泻、便秘或交替节律），疼痛随着时间的推移而减轻，排便症状可能会持续或不连续地出现，且通常会持续很长时间，在不同程度上影响患者的工作和生活质量。

Parisi GC[15]等人进行了一项多中心随机开放试验，188 例IBS（肠易激综合症）患者服用高纤维膳食补充剂麦麸（30 g/ 日）或PHGG（5 g/ 日）治 疗12 周。麸皮和PHGG 组各94 例受试者，在治疗4 周后未改善症状的可进入另一组。两种治疗方式均能改善IBS的核心症状（腹痛和排便习惯），但PHGG 的耐受性更好，更多的受试者选择从麦麸组转入PHGG 组。

在一项随机双盲安慰剂对照临床试验中[16]，121 名IBS 患者，随机接受6 g 的PHGG 或安慰剂，进行18 周的临床研究（2 周导入，12 周治疗和4 周随访）。给药12 周后，与安慰剂组相比，PHGG 组的腹胀评分显著提高[（—4.1±13.4） 与（—1.2±11.9）]，P=0.03]，腹胀+ 气体评分显著提高[（—4.3±10.4）与（—1.12±10.5），P=0.035]。在最后一次给药后，这种效果至少持续了4 周。结果表明给予IBS 患者6 g/天的PHGG，可改善腹胀和胀气。

PHGG 可以减轻腹泻和便秘型肠易激综合症患者的症状，改善IBS 患者的生活质量，初步研究表明，纤维可能作为一种益生元，提高了在肠易激综合症中补充PHGG 的治疗效益。

3.4 便秘

自闭症谱系障碍（ASD）儿童存在肠道菌群失调问题，给13 名自闭症儿童每天补充6 g 的PHGG，评估在没有食物干预的情况下补充PHGG 对便秘型ASD 儿童的影响。结果显示补充PHGG 后可改善肠道菌群失调，便秘症状明显改善，显著增加每周排便频率[17]。

研究PHGG 对49 名符合罗马Ⅲ标准的慢性便秘患者的结肠运输时间（CTT）和对慢性便秘症状的影响[18]。患者每天接受5 mg 的PHGG，持续4 周。39 人（80%）完成了研究，显著缩短了结肠转运时间，由（57.28±39.25）h缩短至（45.63±37.27）h（P=0.026），慢转运患者的缩短更为显著，由（85.50±27.75）h缩短至（63.65±38.11）h，P=0.016。总体而言，每周完全自发排便次数明显增加（P ＜0.001），此外，用力排便次数减少（P ＜0.001），大便形态改善（P ＜0.001），并且泻药摄入减少和腹痛天数减少（P=0.001和P=0.027）。

将PHGG 与渗透性泻药乳果糖进行对比[19]，探讨PHGG 是否可以安全地治疗儿童便秘。纳入61 例受试 者，PHGG 组（31 例），乳 果 糖 组（30 例）。连续4 周分别给予乳果糖（1 mL/kg/天，分次给药），PHGG（4 ～6岁儿童：3 g/天；6 ～12 岁：4 g/天；12 ～16 岁：5 g/天）。结果：两组患者每周排便次数及大便稠度均有明显改善（P ＜0.05），两组患儿腹痛、大便不通畅率均明显下降（P ＜0.05）。对于便秘的治疗，PHGG 与乳果糖效果相同，可缓解排便不畅和与便秘相关的腹痛，并改善大便的稠度。此外，由于胀气和口感差，乳果糖的接受度不及PHGG。

PHGG 在软化和提高粪便产量以及增加粪便膨胀能力（粪便重量、排便次数和粪便排泄量）方面已被证明是有效的。

3.5 调节血糖和血脂

Kapoor MP 等人[20]调查了12 名健康受试者服用PHGG 是否会对高血糖、高脂血症和内分泌代谢激素产生有益影响。每餐食用6 g PHGG，持续12 个月，可显著降低餐后血糖、空腹和餐后胰岛素及三酰甘油水平（P=0.05）。低密度脂蛋白（LDL）有所降低，而高密度脂蛋白（HDL）显著升高（P ＜0.01）。血浆瘦素、高敏C 反应蛋白（hs—CRP）和空腹胰高血糖素样肽（GLP—1）水平也降低。其中6 例葡萄糖不耐受者中有3 例在补充3 个月的PHGG 后变成了正常的葡萄糖耐受者。这项初步研究表明，在饮食中加入PHGG 可通过影响循环代谢产物而改变代谢健康状况，循环代谢产物是导致血糖、高胰岛素血症和高脂血症的因素。

70 名受试者的空腹血糖和餐后血糖分别在71 ～118 mg/dL、141 ～194 mg/dL 范围内，进行双盲安慰剂对照研究。评估PHGG 对餐后血糖的影响。受试者随餐食用4 g PHGG 或安慰剂，相对于安慰剂，PHGG 组血糖曲线下面积和血糖峰值显著降低[21]。上述研究表明PHGG 对血糖和血脂水平具有调节作用。

4 结语与展望

部分水解瓜尔胶（PHGG）是一种天然的水溶性膳食纤维，具有粘度低、无色无味无臭特性，不与食品中其他组分相互作用，在较宽的温度和pH 值范围内均能形成稳定的水溶液。优良的理化性质使其可作为膳食纤维广泛应用于各类食品。

陈亭[22]等人阐述了可溶性膳食纤维对危重病人腹泻、便秘，炎症性肠病、IBS、慢性便秘病人的肠动力障碍具有改善作用，主要是通过在结肠中发酵产生丁酸、乙酸等短链脂肪酸来发挥改善肠动力的作用。

PHGG 作为可溶性膳食纤维，多项研究表明其能够预防、治疗肠内营养相关腹泻、肠易激综合症、便秘等疾病，其中PHGG 预防肠内营养引发的腹泻已获得ESPEN 专家工作组A 类推荐，国内已上市相应的特殊医学用途配方食品。

目前关于PHGG 对血糖和血脂的调节作用研究对象多为健康志愿者，相关结果有待在糖尿病患者、高血脂患者中得到进一步验证。随着对PHGG 的深入研究，可以预见其临床应用将更加明确，应用领域也更加广泛。