◎ 尚晉伊，劉麗萍

（清華大學(xué)附屬中學(xué)西安學(xué)校，陜西　咸陽(yáng)　712000）

益生元又叫雙歧因子，是指一些無(wú)法被宿主吸收，但卻可以有選擇地促進(jìn)其體內(nèi)雙歧桿菌等有益菌的代謝和增殖，從而改善宿主健康的有機(jī)物質(zhì)。

益生元概念由G.R.Gibso于1995年首次提出[1]，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究及實(shí)踐應(yīng)用，益生元的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值得到了充分挖掘。以膳食補(bǔ)充劑的形式進(jìn)入到機(jī)體內(nèi)，可以對(duì)機(jī)體微生態(tài)平衡起到良好的調(diào)節(jié)作用，相較于益生菌調(diào)節(jié)方式，益生元有著更加理想的應(yīng)用效果，被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到食品、保健、飼料等行業(yè)。

1　益生元種類及制備

在研究益生元營(yíng)養(yǎng)及應(yīng)用現(xiàn)狀之前，應(yīng)先了解益生元種類及制備方法，以此來(lái)掌握其物化特性，便于對(duì)其作用機(jī)理有更清楚的認(rèn)識(shí)。益生元主要種類及常見(jiàn)制備方法見(jiàn)表1。

表1　益生元種類及保健作用表

1.1　益生元種類

益生元并不是一種物質(zhì)，而是一類物質(zhì)的總稱，主要分為低聚糖類和微藻類兩大類別。常見(jiàn)的低聚糖類益生元包括低聚果糖、低聚麥芽糖、低聚半乳糖、低聚木糖、菊粉、水蘇糖等多種，這類益生元通常有著較低的黏度和甜度，口感更佳，并且水溶性良好，受酸環(huán)境和熱環(huán)境影響較弱，不易與礦物質(zhì)結(jié)合，易于保存。常見(jiàn)的微藻類益生元有節(jié)旋藻、螺旋藻以及植物提取物等，在土壤、沼澤、淡水、溫泉，甚至是高鹽堿地湖泊等極端環(huán)境中均有所分布。此類益生元蛋白質(zhì)豐富、易于消化，能夠?yàn)闄C(jī)體補(bǔ)充提供大量礦物質(zhì)、微量元素、酶和天然色素，同時(shí)不含飽和脂肪酸，膽固醇含量也較低，在保健方面有著理想的應(yīng)用效果。

1.2　益生元制備方法

益生元可通過(guò)多種方法制備獲取，包括天然物提取、化學(xué)合成、微生物發(fā)酵、酶水解和轉(zhuǎn)化等，當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中最為常用的制備方法為酶水解和轉(zhuǎn)化。具體制備過(guò)程可分為3步：①對(duì)酶進(jìn)行發(fā)酵。②采用酶法合成低聚糖。③通過(guò)分離精制得到益生元。在制備過(guò)程中，為提高益生元產(chǎn)量，一般采取基因工程改造方法來(lái)增強(qiáng)酶的活性，如朱桂蘭等人利用酶法生產(chǎn)低聚乳果糖；Crittenden，R.G等人利用酶法生產(chǎn)出具有雙歧因子功能的果膠低聚糖益生元[2]。酶法制備益生元有著多方面優(yōu)點(diǎn)，不僅反應(yīng)條件比較溫和，而且產(chǎn)物均一性良好，同時(shí)對(duì)環(huán)境影響較小，得到越來(lái)越多人的認(rèn)可和歡迎，是益生元制備的主要研究方向，研究重點(diǎn)主要尋找高效廉價(jià)的酶，以及反應(yīng)體系的改進(jìn)和優(yōu)化。

2　益生元生理代謝功能

益生元對(duì)人體生理代謝功能起到調(diào)節(jié)和改善作用，可以有效提升機(jī)體健康水平，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，具體體現(xiàn)在以下幾方面，見(jiàn)表2。

表2　不同類型益生元功能表

2.1　改善腸道微生態(tài)

益生元可以有效促進(jìn)腸道內(nèi)雙歧桿菌的繁殖和生長(zhǎng)，進(jìn)而改善腸道微生態(tài)環(huán)境。如果機(jī)體患有腸胃道疾病，體內(nèi)雙歧桿菌總量較少，則益生元效果會(huì)更強(qiáng)。當(dāng)前，益生元的使用量并沒(méi)有明確的規(guī)定，如果是作用在人體身上，通常將其用量控制在4～20 g/d效果最佳。Roberfroid等的研究也指出，當(dāng)人體每天攝入4 g抗性淀粉或者低聚果糖時(shí)，體內(nèi)雙歧桿菌數(shù)量將會(huì)顯著增多[3]。

2.2　促進(jìn)礦物質(zhì)吸收

益生元進(jìn)入機(jī)體腸道內(nèi)后，會(huì)因發(fā)酵而生成有機(jī)酸，此時(shí)腸道內(nèi)酸堿度降低，腸上皮細(xì)胞主動(dòng)運(yùn)輸和被動(dòng)運(yùn)輸作用增強(qiáng)，在促進(jìn)礦物質(zhì)吸收方面作用顯著。Ohta等利用小白鼠進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)喂食低聚果糖含量為10%的飼料，發(fā)現(xiàn)小白鼠腸胃對(duì)鈣、鐵、鋅、鎂等礦物質(zhì)吸收能力明顯提升[4]，同時(shí)還可以增強(qiáng)小白鼠骨密度，避免骨質(zhì)丟失問(wèn)題的出現(xiàn)。Tahiri等學(xué)術(shù)報(bào)告表示，女性在青春期和更年期食用低聚果糖益生元時(shí)，可以有效促進(jìn)鈣及鎂的吸收[5]。

2.3　調(diào)節(jié)脂類代謝

大量試驗(yàn)表明，無(wú)論是動(dòng)物還是人類，在攝入一定量低聚糖益生元后，都可以對(duì)脂機(jī)體脂類代謝起到調(diào)節(jié)作用。王素敏通過(guò)向大鼠投食含有大豆低聚糖的飼料，發(fā)現(xiàn)大鼠血脂明顯降低[6]，血清中的甘油三酯、膽固醇、高密度脂蛋白水平均有所下降。Dacidson等研究表明，如果人體體內(nèi)膽固醇含量超出正常指標(biāo)，患有輕度病癥，按照每天18 g的用量食用抗性淀粉，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，可以明顯降低其體內(nèi)的低密度脂蛋白膽固醇及血清總膽固醇含量[7]，并且患者其他各項(xiàng)機(jī)體指標(biāo)均表現(xiàn)正常，無(wú)不良反應(yīng)出現(xiàn)。

2.4　增強(qiáng)機(jī)體免疫力

益生元作用在機(jī)體中，不僅可以促進(jìn)益生菌繁殖，而且還具有較強(qiáng)的免疫刺激作用，可以增強(qiáng)巨噬細(xì)胞活性使其產(chǎn)生抗菌素，進(jìn)而刺激淋巴細(xì)胞不斷分裂繁殖。當(dāng)人體攝入益生菌后，免疫力會(huì)因?yàn)榱馨徒M織的增強(qiáng)而提升。李小寧通過(guò)實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了通過(guò)喂食小鼠含有魔芋甘露低聚糖的飼料，可以顯著增強(qiáng)其細(xì)胞免疫力，并且巨噬細(xì)胞活性得到了提高；而喂食含有地黃低聚糖的飼料，可促進(jìn)免疫抑制小鼠的B淋巴細(xì)胞恢復(fù)產(chǎn)生抗體的能力，小鼠的骨髓粒單細(xì)胞免疫功能也得到了顯著提升。Franeis等研究顯示，機(jī)體免疫功能會(huì)因?yàn)榈途酃且嫔臄z入而得提升，結(jié)腸癌發(fā)病率有所下降。同時(shí)，益生元作用腸道所生成的乳酸、短鏈脂肪酸等多種有機(jī)酸，也可以對(duì)癌變細(xì)胞的免疫能力起到顯著刺激作用。

3　益生元應(yīng)用現(xiàn)狀

基于益生元的生理代謝功能以及較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，其已在生活生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，具體應(yīng)用領(lǐng)域主要包括以下幾方面。

3.1　應(yīng)用于早餐谷物

在一日三餐中，早餐可以提供人體一天活動(dòng)所需營(yíng)養(yǎng)，而碳水化合物、維生素、纖維素等都是人體活動(dòng)所必需的物質(zhì)，所以早餐中應(yīng)含有這些營(yíng)養(yǎng)物，麥仁、燕麥片、脆米片等都屬于常見(jiàn)的早餐谷物，能夠?yàn)槿梭w活動(dòng)提供多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。如果在這些早餐谷物中添加適量低聚果糖、低聚糖等益生元，則可以有效提升其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，對(duì)人體健康起到促進(jìn)作用，具有良好的保健功能。

3.2　應(yīng)用于乳制品

益生元在乳制品中的應(yīng)用比較廣泛，純?nèi)橹破?、發(fā)酵酸乳、嬰幼兒奶粉、孕婦奶粉、青少年奶粉中，都可以見(jiàn)到益生元的身影。以純?nèi)橹破贰胗變耗谭?、青少年奶粉為例，?duì)益生元的具體應(yīng)用進(jìn)行分析。①在純質(zhì)乳品中，可以根據(jù)奶量的多少添加適量低聚木糖，一般將其比例控制在0.3%～0.5%，通過(guò)均質(zhì)和殺菌處理形成純?nèi)楫a(chǎn)品，在促進(jìn)礦物質(zhì)吸收及維生素吸收方面作用顯著[8]。②在嬰幼兒奶粉中應(yīng)用益生元，有著與母乳幾乎相同的功效，可以提高各種營(yíng)養(yǎng)吸收率，對(duì)促進(jìn)嬰幼兒智力和視力發(fā)育意義重大，同時(shí)還能增強(qiáng)其身體免疫力，有效避免疾病感染問(wèn)題。③青少年時(shí)期處于身體發(fā)育的關(guān)鍵階段，骨骼發(fā)育迅速，需要大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，尤其是鈣元素。通過(guò)食用添加益生元的奶粉，可以促進(jìn)青少年身體吸收各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，包括礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)、維生素等，并且還可以改善腸胃功能，起到了促消化、增食欲效果，同時(shí)還能防止齲齒和鉛中毒。

3.3　應(yīng)用于保健食品

低聚糖類益生元有著良好的保健效果，口感良好、易于加工、易于存儲(chǔ)，可添加到保健食品和藥品中，在飲料、餅干、糖果等保健食品中應(yīng)用廣泛。在飲料中的應(yīng)用，部分飲料中加入有低聚糖，可以繼續(xù)保留二氧化碳給人們帶來(lái)的爽快的感覺(jué)、刺激，而碳酸飲料加入礦物質(zhì)、維生素、低聚糖，將會(huì)改變?nèi)藗儗?duì)碳酸飲料不健康的認(rèn)識(shí)。在餅干中的應(yīng)用，主要是使用低聚糖取代蔗糖，既可以滿足營(yíng)養(yǎng)需求，又可以降低餅干含糖量及油脂含量，同時(shí)還可以保持餅干的良好口感。同時(shí)，未來(lái)的糖果工業(yè)發(fā)展逐漸向低脂肪、低糖、營(yíng)養(yǎng)、美味、健康的方向發(fā)展，益生元有著更好的應(yīng)用前景。

3.4　應(yīng)用于復(fù)合制劑

雙歧桿菌和低聚果糖一同使用，可以發(fā)揮出更加理想的生理代謝功能和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，同時(shí)低聚果糖有著口感良好、安全性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，所以通常以復(fù)合制劑的形式應(yīng)用，常見(jiàn)于嬰幼兒食品、乳制品、保健食品等產(chǎn)品中[9]。就歐美國(guó)家益生元的應(yīng)用情況來(lái)看，超市中復(fù)合制劑產(chǎn)品種類超過(guò)了1000種，益生元和益生菌配合使用的產(chǎn)品種類眾多。以美國(guó)Next Foods公司所生產(chǎn)的冷飲為例，便是采用了“雙歧桿菌+低聚果糖+維生素”的組合方式生產(chǎn)加工，可以充分發(fā)揮三者的協(xié)同效用，來(lái)改善人體腸胃功能，增強(qiáng)人體免疫力。而法國(guó)達(dá)能公司也采用了組成方式應(yīng)用益生元，旗下所屬Activa酸奶中添加有美樂(lè)果，配合雙歧桿菌一起使用，發(fā)揮兩者協(xié)同作用。近些年，我國(guó)關(guān)于益生元復(fù)合制劑的研究也取得了顯著成就，已在食品及飼料中得到了應(yīng)用。比如，將微藻類益生添加于各種保健食品及藥品中，利用微藻為原料生產(chǎn)維生素、食用色素等食品添加劑或從中攝取藻藍(lán)素、葉綠素、蝦青素、類胡蘿卜素等食用色素。近年來(lái)，還從微藻中研究開(kāi)發(fā)了EPA、DNA等多不飽和脂肪酸及多糖等保健功能的食品添加劑。

3.5　應(yīng)用于飼料業(yè)

養(yǎng)殖業(yè)中，使用抗生素時(shí)會(huì)殺死部分有益菌，還會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物機(jī)體免疫力下降及藥物殘留等許多不良反應(yīng)。而益生元可以作為抗生素替代物，促進(jìn)飼料消化，達(dá)到促進(jìn)生長(zhǎng)和增重的作用，并刺激腸道免疫器官生長(zhǎng)，可用作飼料添加劑。在飼料中，益生元可以作為綠色天然添加劑，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到雞飼料、豬飼料和水產(chǎn)飼料中去，異麥芽寡糖、果寡糖、甘露寡糖等，都是飼料中經(jīng)常添加的益生元，在提高養(yǎng)殖質(zhì)量方面發(fā)揮著重要作用。

4　結(jié)語(yǔ)

益生元符合當(dāng)代人健康消費(fèi)觀念，具有多方面優(yōu)點(diǎn)，對(duì)機(jī)體功能起到了改善作用，可以顯著提高健康水平，在多個(gè)領(lǐng)域中都有著廣闊的應(yīng)用前景，已經(jīng)成為了當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。要想充分挖掘并發(fā)揮益生元的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，就需要加大對(duì)益生元的研究力度，不僅需要對(duì)當(dāng)前制備工藝進(jìn)行優(yōu)化和改善，而且還應(yīng)該尋找開(kāi)發(fā)新型益生元物質(zhì)，以滿足人們?cè)陲嬍潮＝》矫嬖絹?lái)越高的要求。

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