金 曉，蘇日古嘎，張園園

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018）

功能性低聚糖或糖醇包括單糖、雙糖、低聚糖和大多數(shù)糖醇，它們具有共同的結(jié)晶性質(zhì)，易溶于水，且不被人和單胃動(dòng)物小腸中的水解酶分解，進(jìn)入大腸內(nèi)調(diào)節(jié)腸道菌群，促進(jìn)乳酸菌、雙歧桿菌等益生菌的增殖。大鼠上，功能性低聚糖或糖醇被盲腸微生物體利用，產(chǎn)生大量的短鏈脂肪酸，降低腸腔內(nèi)的pH 值，使腸腔內(nèi)環(huán)境酸化，抑制有害菌的繁殖，因而改善腸道功能。短鏈脂肪酸作為功能性低聚糖或糖醇在大鼠盲腸內(nèi)的代謝產(chǎn)物不僅會(huì)改善腸上皮細(xì)胞對(duì)腸腔內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收， 還會(huì)使腸腔內(nèi)滲透壓升高，引起管腔內(nèi)水分增加，增加腸道蠕動(dòng)，改善便秘［1-4］。 近30 年的研究結(jié)果顯示，常見(jiàn)的功能性低聚糖或糖醇， 包括雙糖二果糖酸酐、低聚果糖、低聚木糖、低聚甘露糖和低聚半乳糖、麥芽糖醇、甘露糖醇、山梨糖醇、赤蘚糖醇和木糖醇等， 可作為低熱量甜味劑， 具有改善腸道功能、提高腸道健康水平及促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的作用［5-7］。 筆者綜述了功能性低聚糖或糖醇促進(jìn)大鼠腸道內(nèi)礦物質(zhì)吸收的研究進(jìn)展， 并探討了對(duì)其促進(jìn)礦物質(zhì)吸收的作用機(jī)理。

1 功能性低聚糖或糖醇

功能性低聚糖或糖醇是指不被小腸內(nèi)源酶水解的低聚糖或糖醇， 它們?cè)谛∧c內(nèi)可部分被消化或不被消化，隨后進(jìn)入大腸被大腸微生物利用。低聚糖是一種碳水化合物，其分子中含有2～10 個(gè)單糖基，通過(guò)糖苷鍵連接。功能性低聚糖或糖醇作為一類有益于人或動(dòng)物健康的食品及飼料添加劑，因其熱量低，在腸道內(nèi)被大腸微生物體利用，產(chǎn)生短鏈脂肪酸和氣體，降低腸腔內(nèi)的pH 值，抑制有害菌的增殖，改善腸道環(huán)境等功能，在科學(xué)研究中得到了廣泛的應(yīng)用。

2 功能性低聚糖或糖醇促進(jìn)礦物質(zhì)吸收的作用

2.1 促進(jìn)小腸對(duì)礦物質(zhì)的吸收作用

提高機(jī)體的礦物質(zhì)生物利用率是功能性低聚糖或糖醇的重要特性。有研究表明，日糧中添加乳糖能夠提高大鼠小腸中鎂的吸收率［8］。 山梨糖醇的攝入可增加大鼠回腸中鈣的吸收［9］。 有研究報(bào)道，通過(guò)利用45Ca 示蹤技術(shù)，發(fā)現(xiàn)麥芽糖醇能促進(jìn)大鼠的鈣吸收。 麥芽糖醇在大鼠小腸內(nèi)引起的高滲透壓有助于增加鈣吸收［10］。已有研究表明，二果糖酸酐Ⅲ或二果糖酸酐Ⅳ可增加大鼠腸道黏膜屏障的通透性，影響空腸、回腸、盲腸和結(jié)腸的黏膜上皮細(xì)胞的緊密連接， 通過(guò)細(xì)胞旁途徑增加腸上皮細(xì)胞對(duì)鈣、鎂、鋅的吸收，從而促進(jìn)鈣、鎂和鋅在小腸和大腸的吸收［11］。

2.2 促進(jìn)大腸對(duì)礦物質(zhì)的吸收作用

過(guò)去近30 年內(nèi)，關(guān)于功能性低聚糖或糖醇作用于礦物質(zhì)吸收的研究結(jié)果大部分來(lái)自日本研究者在大鼠上進(jìn)行的研究， 涉及的體內(nèi)具有重要生理功能的礦物質(zhì)包括鈣、磷、鎂、鋅和鐵等。鈣和磷是關(guān)系骨礦化和骨骼健康的最重要礦物質(zhì)元素。有報(bào)道稱，攝入由蔗糖和乳糖合成的乳糖蔗糖，增加了大鼠鈣的表觀吸收率和骨骼中沉積［12］。 在日糧中添加果寡糖，可提高礦物質(zhì)的吸收率，同時(shí)可以抵消日糧中的植酸對(duì)小鼠的不良影響［13］。 在富含谷類和豆類的食物中， 磷主要以植酸磷的形式存在，很難被動(dòng)物機(jī)體利用。而日糧中添加功能性低聚糖或糖醇， 可提高機(jī)體對(duì)日糧中植酸磷的利用率［14］。 在早些年人們認(rèn)為食物或飼料中的高劑量纖維通過(guò)結(jié)合礦物質(zhì)陽(yáng)離子和維生素， 減少礦物質(zhì)的吸收，降低其生物利用率［15］。 然而，近些年的研究結(jié)果證明， 食物或飼料中的功能性低聚糖和糖醇可以改善機(jī)體對(duì)礦物質(zhì)的吸收和滯留。Xiao 等［16］發(fā)現(xiàn)，日糧中添加低聚果糖可增加大鼠對(duì)鈣和鎂的吸收。 Chonan 等［17］發(fā)現(xiàn)，生長(zhǎng)期大鼠喂食5%或10%低聚半乳糖日糧，可提高鈣的表觀吸收率和鈣平衡。 日糧中添加乳果糖則被報(bào)道可使大鼠的鈣吸收率從26%增加到37%。 其他在小腸內(nèi)消化受限的單糖、低聚糖或糖醇，如L-阿拉伯糖、D-阿拉伯糖、棉子糖或木糖醇等也有增加礦物質(zhì)吸收的作用［18］。 日糧中添加甘露糖醇可增加生長(zhǎng)期大鼠鈣吸收及股骨和脛骨中的鈣沉積［19］。日糧中添加低聚半乳糖可提高大鼠鈣和鎂的吸收率和滯留率，以及股骨和脛骨的破骨強(qiáng)度，增加股骨遠(yuǎn)端、 骨小梁體積骨密度和脛骨近端體積骨密度［20］。 生長(zhǎng)期大鼠飼喂低聚半乳糖9 d 后，可提高鈣、鎂和鐵的表觀吸收率［21］。尤其是當(dāng)?shù)途郯肴樘桥c乳酸菌發(fā)酵的乳制品相結(jié)合飼喂時(shí)， 這種效果更為強(qiáng)烈［22］。另外，日糧中添加低聚果糖也可提高大鼠對(duì)鈣、鎂、鐵、鋅和銅等礦物質(zhì)的吸收率［23-26］。日糧中添加二果糖酸酐Ⅲ通過(guò)擴(kuò)大盲腸黏膜組織增加鐵的吸收率［11］。 日糧中添加糖醇包括麥芽糖醇、 木糖醇或甘露糖醇也被報(bào)道能提高大鼠鈣和鎂的吸收率， 增加大鼠骨骼中礦物質(zhì)含量和骨強(qiáng)度［27-33］。 在上述研究中，功能性低聚糖或糖醇提高礦物質(zhì)生物利用率的有益作用與其在大腸中的發(fā)酵特性有直接關(guān)系。 盲腸是大鼠吸收鈣最多的腸道。 大鼠盲腸中鈣通過(guò)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)被吸收量是十二指腸和結(jié)腸的幾倍［34］。在正常條件下，盲腸黏膜吸收由不溶性礦物復(fù)合物解離的游離礦物質(zhì)離子，而這些礦物復(fù)合物的溶解主要依賴腸腔內(nèi)的pH值［35-36］。 日糧中的功能性低聚糖或糖醇全部或部分到達(dá)盲腸， 被盲腸微生物發(fā)酵， 產(chǎn)生短鏈脂肪酸，引起大鼠盲腸pH 值下降。有研究結(jié)果表明，菊粉和低聚果糖可提高礦物質(zhì)吸收水平， 其效果與盲腸內(nèi)的短鏈脂肪酸形成和降低的pH 值有關(guān)［37］。盲腸pH 值的下降可促進(jìn)礦物復(fù)合物的溶解，增加礦物陽(yáng)離子的濃度［38-39］。 Raschka 等［40］報(bào)道，酸化的大鼠盲腸內(nèi)環(huán)境可增加可溶性礦物質(zhì)和礦物質(zhì)離子的濃度， 從而促進(jìn)其在盲腸內(nèi)的吸收。 在仔豬、大鼠和雞的試驗(yàn)中均有相似的結(jié)果證明，日糧中添加功能性低聚糖或糖醇可引起盲腸或結(jié)腸的肥大，為礦物質(zhì)提供了更大的吸收面積，從而提高礦物質(zhì)的吸收率［12，33，41-43］。 另外，短鏈脂肪酸也可通過(guò)刺激腸上皮細(xì)胞并增加其吸收能力， 以及通過(guò)增加腸壁血流量，增加水分和電解質(zhì)吸收率，間接影響腸道礦物質(zhì)的吸收［44］。短鏈脂肪酸，尤其是功能性低聚糖或糖醇在大腸中發(fā)酵產(chǎn)生的丁酸，可直接增加對(duì)腸上皮細(xì)胞的能量供應(yīng)， 調(diào)節(jié)礦物質(zhì)離子和氫離子的電解質(zhì)交換， 從而促進(jìn)大鼠大腸上皮細(xì)胞對(duì)礦物質(zhì)的吸收［45］。

3 影響功能性低聚糖或糖醇促進(jìn)礦物質(zhì)吸收的因素

功能性低聚糖或糖醇的攝入可提高腸道礦物質(zhì)吸收率、增加骨礦物質(zhì)沉積，這與功能性低聚糖或糖醇在日糧中添加劑量、種類、日糧中的礦物質(zhì)添加水平以及動(dòng)物的礦物質(zhì)缺乏程度等因素有關(guān)［46］。當(dāng)在大鼠日糧中的礦物質(zhì)添加水平較高時(shí)，功能性低聚糖或糖醇促進(jìn)礦物質(zhì)吸收的有益功能更為有效［36］。如，缺鐵的大鼠日糧中添加低聚半乳糖與FeCl3時(shí)，可增加大鼠血紅蛋白（Hb）的合成，且日糧中FeCl3添加水平與紅細(xì)胞平均血紅蛋白濃度在一定范圍內(nèi)呈正相關(guān)關(guān)系［47］。 胃切除的大鼠日糧中添加血紅素鐵不能預(yù)防貧血， 但與低聚果糖結(jié)合添加時(shí)，可增加鐵的吸收并預(yù)防貧血［48］。近年來(lái)， 有關(guān)功能性低聚糖或糖醇的研究主要集中在缺乏礦物質(zhì)的或有礦物質(zhì)吸收障礙的動(dòng)物或人身上。 Ohta 等［49-50］證實(shí)，日糧中添加低聚果糖可分別提高缺鎂大鼠和缺鐵貧血大鼠的鈣、 鎂和鐵的吸收率。 此外，有研究報(bào)道，在胃切除的動(dòng)物模型上，日糧中添加低聚半乳糖、低聚果糖、雙糖二果糖酸酐、 聚葡萄糖等均可提高鈣和鐵的生物利用率并預(yù)防貧血［48，51-54］。 卵巢切除會(huì)導(dǎo)致骨礦物質(zhì)流失和骨質(zhì)減少。 有研究表明，日糧中的低聚半乳糖、低聚果糖、雙糖二果糖酸酐、麥芽糖醇和聚葡萄糖均增加了卵巢切除大鼠的鈣、鎂和鐵等礦 物 質(zhì) 吸 收，并 阻 止 了 骨 礦 物 質(zhì) 的 流 失［42，46，55-56］。功能性低聚糖或糖醇對(duì)礦物質(zhì)吸收和滯留的影響可能也與功能性低聚糖或糖醇攝入期的長(zhǎng)短有關(guān)。一些研究結(jié)果表明，大鼠攝入功能性低聚糖11 d 后能夠促進(jìn)鈣的吸收，但這一作用25 d 后不再持續(xù)［57］。

4 小結(jié)

日糧中添加功能性低聚糖或糖醇可提高礦物質(zhì)的吸收率。 功能性低聚糖或糖醇不受小腸消化酶的分解，進(jìn)入盲腸后被微生物發(fā)酵，產(chǎn)生短鏈脂肪酸，降低腸腔內(nèi)pH 值，促進(jìn)腸黏膜上皮細(xì)胞的增殖，從而提高礦物質(zhì)在盲腸中的吸收率。未來(lái)的研究需要評(píng)估功能性低聚糖或糖醇作為低熱量食品或飼料添加劑的長(zhǎng)期攝入對(duì)礦物生物利用率的影響。