韓瑨，吳正鈞，高彩霞，吳江

（1.乳業(yè)生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海200436；2.上海乳業(yè)生物工程技術(shù)研究中心，上海200436；3.光明乳業(yè)研究院，光明乳業(yè)股份有限公司，上海200436）

功能性多糖飲料的研究進(jìn)展

韓瑨1，吳正鈞2，高彩霞3，吳江3

（1.乳業(yè)生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海200436；2.上海乳業(yè)生物工程技術(shù)研究中心，上海200436；3.光明乳業(yè)研究院，光明乳業(yè)股份有限公司，上海200436）

多糖（polysaccharide）是一類由多個(gè)相同或不同類型單糖縮合而成的高分子碳水化合物，富含功能性多糖的飲料具有調(diào)節(jié)免疫、抗氧化、抗腫瘤等益生作用。本文總結(jié)了最近20年功能性多糖飲料的研究進(jìn)展，并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

功能性多糖飲料；調(diào)節(jié)免疫；抗氧化；抗腫瘤

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，消費(fèi)者在要求飲料美味可口、營(yíng)養(yǎng)豐富的同時(shí)，更希望它們具有一定的益生功能來(lái)促進(jìn)人體健康和提高生活質(zhì)量。特定的市場(chǎng)訴求注定了功能性飲料火爆的市場(chǎng)前景。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅2003年一年全球功能性飲料銷售額已達(dá)260億美元，占世界功能性食品銷售額的59%。而事實(shí)上，國(guó)內(nèi)對(duì)于功能性飲料的探索已由20世紀(jì)80年代開始。碳酸型運(yùn)動(dòng)飲料“佳得樂(lè)”、能量型飲料“紅牛”、涼茶飲料“王老吉”、營(yíng)養(yǎng)素飲料“脈動(dòng)”，這些家喻戶曉的明星產(chǎn)品見(jiàn)證了中國(guó)功能性飲料市場(chǎng)的崛起與成熟。功能性飲料的保健效果主要取決于飲料中含有的活性成分，如含有多糖的飲料在免疫調(diào)節(jié)方面對(duì)人體有積極作用[1]，而添加了咖啡因的飲料則可暫時(shí)性地為機(jī)體祛除疲勞、興奮神經(jīng)[2]。多糖廣泛分布于高等植物、地衣、海藻、動(dòng)物和微生物中，以不同來(lái)源的功能性多糖為保健因子的飲料如雨后春筍般不斷地推陳出新。本文主要從多糖來(lái)源的層面對(duì)國(guó)內(nèi)功能性多糖飲料的相關(guān)研究進(jìn)行概述。

1 植物來(lái)源

植物來(lái)源的多糖主要包括膳食纖維、淀粉、果膠質(zhì)、樹膠、果聚糖等[3]，其廣泛存在于植物的根、莖、葉、皮、花果、種子等不同部位[4]，通過(guò)特定的提取方法（熱水浸提法、水提醇沉法[5]、稀酸稀堿提取法[6]、酶法[7]等），這類由相同或不同單糖以α-或β-糖苷鍵組成的高分子聚合物從植物中被提取出來(lái)，并在臨床上被證實(shí)具有免疫調(diào)節(jié)[8]、抗腫瘤[9]、降血糖[10]、抗衰老[7]等益生作用，因此，越來(lái)越多有關(guān)植物多糖的功能性飲料被深入研究，其中部分報(bào)道如表1所示。

表1 部分有關(guān)植物來(lái)源的功能性多糖飲料的報(bào)道Table 1 Partial reports of plant derived functional polysaccharide beverages

膳食纖維（Dietary Fiber，DF）是一類不易被人體消化利用、由特殊糖苷鍵接連而成的低聚糖，因其在通便、降脂、減肥等方面的積極作用[42]而受到消費(fèi)者的普遍青睞，與糖、蛋白質(zhì)、脂肪等傳統(tǒng)六大營(yíng)養(yǎng)素并列被食品界稱為“第七營(yíng)養(yǎng)素”。目前，有關(guān)制備DF飲料的研究主要集中于果蔬、麥麩、米糠、大豆等植物來(lái)源。

眾所周知，蘋果皮中DF含量較高，并伴有均衡的營(yíng)養(yǎng)成分，以蘋果皮渣為原料制備DF其得率可達(dá)60%以上。王麗等通過(guò)正交試驗(yàn)和單因子實(shí)驗(yàn)的方法，對(duì)飲料中蘋果皮、檸檬酸、穩(wěn)定劑、抗氧化劑、葡萄糖的用量進(jìn)行了探討，確定了蘋果皮DF飲料的最佳工藝配方[43]。李宏高等研制出的山路菜、蘋果復(fù)合DF飲料，為此類產(chǎn)品中功能成分的多樣性作出了嘗試[44]。郭健等發(fā)現(xiàn)，以小麥麩皮為原料提取的DF與脫脂乳混合后，接入乳酸菌發(fā)酵，經(jīng)調(diào)配、均質(zhì)，可制成一種新型的功能性麥麩乳酸活菌飲料[45]。章中的研究表明，擠壓法可顯著提高麥麩中水溶性膳食纖維（Soluble Dietary Fiber，SDF）的利率，進(jìn)而以一定比例與橙汁等調(diào)配成營(yíng)養(yǎng)與美味兼?zhèn)涑戎嬃蟍46]。為了改善米糠纖維較粗而引起的口感和營(yíng)養(yǎng)吸收方面的問(wèn)題，鄭煜焱等利用纖維素酶將米糠預(yù)先水解成可溶性片段，再與牛乳混合后經(jīng)由乳酸菌發(fā)酵研制出富含米糠DF的凝固型酸奶產(chǎn)品[47]。玉米DF的來(lái)源相對(duì)廣泛，因此相關(guān)飲料的報(bào)道比較全面，從乳飲料[48]、活性乳酸飲料[49]到果汁飲料[50]的制備工藝與配方均有較詳實(shí)的論述。酒糟是釀造行業(yè)的主要副產(chǎn)物，其中含有大量釀酒發(fā)酵過(guò)程中微生物無(wú)法利用的纖維物質(zhì)，王金華等通過(guò)乙醇沉淀與木瓜蛋白酶酶解相結(jié)合的方法提取啤酒糟中的SDF，提取物與脫脂乳混合后由嗜熱鏈球菌與保加利亞乳桿菌共同發(fā)酵制成功能性乳酸發(fā)酵纖維飲料[51]，而吳忠會(huì)等則是將白酒糟DF直接與發(fā)酵乳混合調(diào)配來(lái)研制相應(yīng)的酸乳飲料的[52]，這些都為酒糟的深層開發(fā)利用提供了新的途徑。與其他DF飲料相比，柿子DF飲料有兩大特點(diǎn)：一、來(lái)源不同：主要來(lái)自果肉部分；二、制備工藝不同：制備時(shí)須經(jīng)脫澀工藝來(lái)除去果實(shí)中大量的單寧類物質(zhì)[53-55]。另外，大豆[56]、魔芋[57-58]、香蕉[59]、雪蓮果[60]、檸檬[61]、杏[62]、甘蔗[63]、葡萄[64]等均可作為DF的天然來(lái)源應(yīng)用于相關(guān)功能性飲料的制備。

2 真菌來(lái)源

研究表明，真菌來(lái)源的多糖通常由β-糖苷鍵將單糖連接而成，此類多糖普遍具有生物反應(yīng)調(diào)節(jié)物的特征，可作為天然的免疫增強(qiáng)劑和免疫激活劑應(yīng)用于醫(yī)藥和保健食品領(lǐng)域。目前，在保健飲料中被廣泛應(yīng)用的真菌多糖主要有香菇多糖、銀耳多糖、靈芝多糖等?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)證實(shí)，靈芝多糖是其發(fā)揮滋補(bǔ)強(qiáng)壯、扶正固本功效的有效成分[65]，據(jù)測(cè)定，一款靈芝原汁飲品中的多糖含量可達(dá)456 mg/L[66]，另有研究認(rèn)為靈芝多糖的穩(wěn)定性對(duì)靈芝-松茸功能飲料的功效與貨價(jià)期至關(guān)重要[67]，靈芝飲品的出現(xiàn)為此類名貴保健中藥材的低端需求群體提供了消費(fèi)的市場(chǎng)。金針菇是藥食兩用真菌，富含大量糖蛋白和賴氨酸，被稱為兒童“增智菇”，李平作等利用金針菇自身酶系與熱浸提法相結(jié)合來(lái)破壞菌絲體的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，可顯著提高菌絲體中多糖與氨基酸的收率，制備成本降低的同時(shí)提高了多糖飲料的質(zhì)量[68]，劉潔等則運(yùn)用水提醇沉的方法制備金針菇多糖，并確定了制備多糖保健飲料最優(yōu)工藝條件[69]，這些研究為金針菇深加工技術(shù)提供了思路。以超聲波破壁、微波破壁等方法從香菇的不同部位（子實(shí)體、香菇柄）中抽提出來(lái)的香菇多糖被證實(shí)有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗感染等臨床效果[1]，可直接調(diào)配成具有香菇獨(dú)特風(fēng)味的多糖飲料[70-71]，也可輔以特定果汁（梨汁、楊桃汁）制得集營(yíng)養(yǎng)、風(fēng)味與保健于一體的功能性復(fù)合飲料[72-73]，從而提高了香菇的生產(chǎn)效益與產(chǎn)品附加值。銀耳多糖的特性與大豆多糖類似，在酸性條件下具有獨(dú)特的蛋白質(zhì)穩(wěn)定性，其浸提液可作為一種現(xiàn)有人工合成穩(wěn)定劑和增稠劑的替代品應(yīng)用于調(diào)配型乳飲料[74]或發(fā)酵型乳酸菌飲料[75]中。冬蟲夏草是麥角菌科真菌寄生昆蟲幼蟲上的子座及幼蟲尸體的復(fù)合體，其多糖的抗癌作用已得到臨床證實(shí)與廣泛認(rèn)同[76]，武忠偉等對(duì)蟲草深層培養(yǎng)的產(chǎn)糖條件進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)選條件下的多糖產(chǎn)量可達(dá)6 g/L，同時(shí)確定了蟲草的最佳飲料配方為：發(fā)酵液：水＝70∶30、蔗糖7%、檸檬酸0.1%、穩(wěn)定劑0.15%，所制得的飲料呈亮紅色、透明、清香無(wú)異味、口感渾然一體[77]。此外，以巴楚蘑菇多糖[78]、猴頭菌多糖[79]、金頂側(cè)耳多糖[80]、普魯蘭多糖[81]、真姬菇多糖[82]等為研究對(duì)象的報(bào)道為多糖飲料產(chǎn)品的多樣化提供了理論參考。

3 細(xì)菌來(lái)源

細(xì)菌來(lái)源的多糖主要以微生物胞外多糖（Exopolysaccharide，EPS）的形式存在，這是微生物在生長(zhǎng)代謝過(guò)程中分泌到細(xì)胞壁外的一類糖類化合物，根據(jù)存在的形式的差異可分為莢膜多糖和粘液多糖。出于食用安全性的考慮以及相關(guān)法律法規(guī)的限制，目前應(yīng)用于飲料產(chǎn)品中的細(xì)菌性多糖僅限于包括乳酸菌在內(nèi)的少數(shù)微生物，而乳酸菌EPS的抗腫瘤、降血脂等益生作用已獲得廣泛的認(rèn)同（如圖1所示）[83]。

圖1 乳酸菌胞外多糖（EPS）的健康促進(jìn)作用示意圖Fig.1 Schematic representation of the possible health-promoting properties of exopolysaccharides produced by lactic acid bacteria.

由于乳酸菌EPS產(chǎn)量較低，如別嗜熱鏈球菌（230 mg EPS/L～270 mg EPS/L），保加利亞乳桿菌（58 mg EPS/L～540 mg EPS/L）[84]，因此，此類多糖目前只能保留于發(fā)酵乳產(chǎn)品中，很少被提取出來(lái)調(diào)制成其他形式的多糖飲料，而其相應(yīng)的健康促進(jìn)功能最大化只能通過(guò)提高乳酸菌代謝產(chǎn)糖效率來(lái)實(shí)現(xiàn)。吳榮榮等發(fā)現(xiàn)，保加利亞乳桿菌Y5在培養(yǎng)溫度40℃條件下發(fā)酵果糖、魚蛋白胨為主要營(yíng)養(yǎng)成分且初始pH為6.0的培養(yǎng)基16 h，其EPS水平可達(dá)1 g/L以上，產(chǎn)糖水平提高的同時(shí)菌株的存活性與發(fā)酵乳的穩(wěn)定性也得到了相應(yīng)提升[85]。相同的結(jié)果出現(xiàn)在戊糖乳桿菌發(fā)酵乳中[86]。

4 展望

多糖（polysaccharide）是一類由多個(gè)相同或不同類型單糖失水縮合而成的高分子碳水化合物，其廣泛分布于高等植物、地衣、海藻、動(dòng)物和微生物中，不但具有免疫調(diào)節(jié)、降血糖等生物活性，同時(shí)還兼有增加穩(wěn)定性[20，87-88]、促進(jìn)澄清[21]等加工性能，因此被越來(lái)越多地應(yīng)用于多糖類保健飲料中。

不同來(lái)源的多糖應(yīng)用于飲料時(shí)所涉及的主要工藝流程如圖2所示。

圖2 制備多糖飲料的主要工藝流程Fig.2 The main processes of preparing polysaccharide beverage

不難看出，植物與真菌來(lái)源的多糖應(yīng)用相對(duì)單一，往往需經(jīng)不同方法提?。崴帷⑺岽汲恋龋┇@得后，再經(jīng)勾兌才能制成相應(yīng)的多糖飲料，而細(xì)菌多糖的應(yīng)用顯得更靈活多變，既可通過(guò)離心、醇沉等簡(jiǎn)易分離手段從產(chǎn)糖發(fā)酵液中方便獲得多糖后再深加工成相應(yīng)飲料，亦可直接保留于發(fā)酵培養(yǎng)基中發(fā)揮特定的益生功效與加工性能；其次，鑒于微生物合成代謝的高效性以及所需培養(yǎng)基的廣泛性，獲得細(xì)菌多糖的時(shí)間和物料成本均遠(yuǎn)低于其他來(lái)源的多糖。盡管細(xì)菌性多糖優(yōu)點(diǎn)眾多，但目前應(yīng)用于飲料的細(xì)菌性多糖種類較少，加之較低的胞外多糖產(chǎn)率成為此類多糖飲料大規(guī)模生產(chǎn)的最大瓶頸。

細(xì)菌來(lái)源多糖在飲料中應(yīng)用率低的現(xiàn)狀，說(shuō)明其尚有潛在資源與空間可被發(fā)掘，未來(lái)可通過(guò)以下幾種途徑來(lái)增加此類多糖飲料產(chǎn)品的多樣性與功能性。一、篩選與應(yīng)用新型高產(chǎn)多糖的菌株。如近幾年剛被納入中華人民共和國(guó)《可用于食品的菌種名單》的腸膜明串珠菌腸膜亞種，便是典型的右旋糖苷（dextran，多糖的一種）[89]高產(chǎn)菌株，研究表明，dextran具有增粘效果佳、穩(wěn)定性高、乳化水體系以及持水性強(qiáng)等加工特性[90]，而隨著研究工作的日益深入，更多有關(guān)dextran生物活性的報(bào)道將加快明串珠菌多糖在功能性多糖飲料領(lǐng)域的應(yīng)用。二、從產(chǎn)糖基料pH、底物濃度、發(fā)酵溫度等方面對(duì)現(xiàn)有菌株產(chǎn)糖條件的進(jìn)一步優(yōu)化有助于獲得更高的多糖產(chǎn)量。三、利用分子生物學(xué)技術(shù)將菌株的多糖合成基因進(jìn)行改造，進(jìn)而通過(guò)同源或異源表達(dá)來(lái)達(dá)到改善多糖理化特性、提高多糖活性和產(chǎn)量以及改造多糖結(jié)構(gòu)的目的。

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Progress in the Research and Development of Functional Polysaccharide Beverages

HAN Jin1，WU Zheng-jun2，GAO Cai-xia3，WU Jiang3
（1.State Key Laboratory of Dairy Biotechnology，Shanghai 200436，China；2.Shanghai Engineering Research Center of Dairy Biotechnology，Shanghai 200436，China；3.Dairy Research Institute，Bright Dairy&Foods Co.，Ltd.，Shanghai 200436，China）

Polysaccharide is a type of high-molecular carbohydrate composed of single or several different monosaccharide（s）.Beverages rich in functional polysaccharide with claimed health-promoting benefits such as immune regulation，anti-oxidation and anti-tumor are popular in the market.In this article，the progress in the research and development of functional polysaccharide beverage in last 2 decades was reviewed and the future perspective is also predicted.

functional polysaccharide beverage；immune regulation；anti-oxidation；anti-tumor

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.08.031

國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃課題（2012BAD28B07）；國(guó)家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金（2013GB2C000153）

韓瑨（1980—），男（漢），工程師，碩士，研究方向：乳品科學(xué)。

2013-11-06