益生元
益生元的生理功能和应用
摘要：
益生元包括一些低聚糖、微藻及天然植物等，具有改善肠道微生态，调节免疫功能的作用。文中介绍了益生元的生理功能及其应用研究进展。可以预见，益生元在食品工业、饲料工业等行业中将发挥越来越重要的作用。
关键词：益生元；功能；应用
目录
前言 (4)
1益生元的作用机理和生理功能 (4)
1.1作用机理 (4)
1.2生理功能 (4)
1.2改善肠道内环境、维持正常菌群优势地位 (4)
1.2免疫作用 (4)
2 益生元应用
2.1 早餐谷物 (5)
2.2 婴幼儿食品 (5)
2.3 保健食品 (5)
2.4 饲料工业 (6)
结束语 (7)
参考文献 (8)
前言
Gibson 等1995 年将益生元概括为一种非消化性的食品添加剂, 通过选择
性促进一种或几种有益菌的生长, 对宿主产生有益的影响, 从而增加宿主健康。益生元一般应符合下列条件: 1) 在消化道上部不能被消化酶消化; 2) 能刺激定植于肠道的一种或几种有益菌的生长或活化其代谢; 3)使肠道菌群向有利于宿主健康的方向转化; 4) 能诱导有利于宿主健康的肠道局部免疫或全身免疫反应。但是现在人们对益生元的概念并不统一,狭义的认为低聚糖类物质为益生元, 广义的认为低聚糖、多糖、肽类、蛋白质、维生素、类脂( 包括醚和酯) 、氨基酸都可看作是益生元。现在人们主要集中在低聚糖的研究上。
低聚糖( Oligosaccharides) 也称寡糖, 指20 个以下的单糖分子通过糖苷键连接起来的, 一般指带有分支的糖类的总称。它包括功能性低聚糖和普通低聚糖, 其中只有功能性低聚糖不被机体消化, 有些功能性低聚糖能选择性的促进双歧杆菌的生长, 又称为双歧因子。作为益生元的低聚糖主要有异麦芽三糖、低聚果糖、半乳寡聚糖、甘露寡聚糖、大豆寡聚糖、龙胆寡聚糖、木寡聚糖等。我国近几年对益生元的研究不仅限于低聚糖, 还从植物蛋白和中草药中筛选出了益生元, 并取得了许多成果。试验表明, 青春双歧杆菌、短小双歧杆菌、婴儿双歧杆菌对所有的低聚糖类均能利用;两叉双歧杆菌仅对低聚乳糖类利用较好; 产气杆菌对多种低聚乳糖利用较好; 念珠真杆菌对乳糖和乳酮糖可充分利用; 芽孢杆菌对异麦芽低聚糖、果糖、麦芽低聚糖及阿斯巴糖等都能利用。
1益生元的作用机理和生理功能
1.1作用机理
1.2生理功能
1.2改善肠道内环境、维持正常菌群优势地位
研究表明病原菌( 大肠杆菌、沙门氏菌、梭状芽孢杆菌等) 的细胞表面或绒毛上具有类几丁质结构,它能识别动物肠壁细胞的特异性糖类受体, 并与之结合
在肠壁上发育繁殖, 导致疾病发生。选择适当的低聚糖, 如一种由特异性酵母菌株细胞壁提取的甘露低聚糖与病原菌在肠壁上的受体非常相似, 与病原菌细胞膜表面的类几丁质结构有很强的结合力, 可竞争性的与病原菌结合, 使病原菌无法结合到动物的肠壁上, 也得不到生长所需的养分而失去致病能力。由于寡糖不被消化道分解, 能携带病原菌随粪便排出肠道。某些寡糖能清洗已附着的致病菌, 如甘露低聚糖能使吸附在肠道上具有甘露低聚糖受体的大肠杆菌从上皮细胞脱落下来。肠道有益菌能利用低聚糖类迅速生长繁殖, 维持优势菌的地位。有益菌产生的有机酸、细菌素、过氧化氢等物质具有抑制病原微生物生长的作用, 从而发挥有益菌的生物拮抗、免疫调节、营养等作用。另外低聚糖被双歧杆菌等发酵产生的大量短链脂肪酸能刺激肠道蠕动, 增加粪便湿度并保持一定的渗透压, 从而防止便秘的发生。有益菌维持优势地位能减少有毒物质的产生, 短链脂肪酸能直接被肝脏利用, 因而能减轻肝脏的负担。
1.2免疫作用
1974 年科学家首次发现某些细菌的细胞壁, 具有明显的免疫促进作用, 后来研究发现主要是细胞壁内低聚糖成分的作用。如酵母的细胞壁成分, 由- 葡聚糖、甘露寡聚糖、糖蛋白和几丁质等组成, 占细胞壁干物质85 % 左右。- 葡聚糖是酵母细胞壁多糖, 约占细胞重12 %~ 14 % 。体内网状内皮系统在葡聚糖的刺激下,产生大量对机体免疫起关键作用的巨噬细胞, 而巨噬细胞通过吞噬作用吸收、破坏和清除体内的病原微生物。最新的研究表明, 酵母等有益菌细胞壁可增强机体的体液免疫和细胞免疫功能, 从而具有对恶性肿瘤、细菌和病毒的抵抗力。AdrewPatuet 研究表明, 葡聚糖在免疫上有如下功能: 1)
刺激动物体内淋巴细胞的产生; 2) 活化体内的巨噬细胞; 3) 增加机体产生自然杀伤细胞( NK) 的能力; 4) 诱使动物对念珠球菌产生非特异性免疫, 提高存活率。研究人员普遍认为, 低聚糖在免疫系统还起以下作用: 1) 起免疫佐剂的作用, 它能提高疫苗的免疫应答能力, 如低聚糖与疫苗一起使用,低聚糖能延缓疫苗的吸收时间并提高其效果; 2)低聚糖被动物摄食后可刺激肝脏, 使肝脏分泌一种特殊的蛋白质, 这些蛋白质能与低聚糖结合成低聚糖蛋白质, 从而影响动物的免疫系统。
2 益生元应用
2.1 早餐谷物
早餐谷物一般是指如燕麦片、脆米片等。由于早餐是人体一天活动的营养之源，早餐谷物应是碳水化合物、纤维素和维生素的重要来源，如在早餐谷物中添加生元如低聚果糖或菊糖，就能进一步强化其营养价值和保健功能。[11]
2.2 婴幼儿食品
益生元所具有的“双歧因子”生理功能，赋予双歧酸乳酪更多的保健性，赋予肠道营养品以调整肠胃的功能，并使婴儿配方食品的成分更趋近人乳，有助于建立起婴儿肠道内的双歧杆菌群。经研究证实，母乳喂养婴儿是最好的哺养方法，而以母乳喂养婴儿的肠道细菌高达90%为双歧杆菌。如果因为不能进行母乳喂养而必须依靠人工喂养时，就应选用添加双歧杆菌的乳粉，以预防人工喂养婴儿易患腹泻等疾病，从而起到保护婴儿健康的作用。益生元如低聚果糖、水苏糖、异构化乳糖、二蔗酮糖等都是一些性能稳定、便于使用的配料，只要将之适量加入婴幼儿食品，便可制得有益于人体的益生元食品。以日本的森永乳业为例，他们很早就推出了强化异构化乳糖、二蔗酮糖的乳粉。
2.3 保健食品
由于低聚糖类益生元多具有纯正清爽的甜味，具有优良的生理活性和保健功能，且保湿性好，易于加工，可广泛应用于饮料、糖果、糕点、面包、点心及各种保健食品中，例如在果酱生产过程中低聚半乳糖不会在蒸煮过程中分解，对添加后的最终产品甜度能很好控制。而微藻类益生元诸如小球藻、螺旋藻等食用微藻具有丰富的蛋白质、各种维生素、生物多糖、多不饱和脂肪酸、叶绿素等，故具有优异的营养保健功能，可添加于各种保健食品及药品中，也可利用微藻为原料生产维生素、食用色素等食品添加剂或从中摄取藻蓝素、叶绿素、虾青素、类胡萝卜素等食用色素。近年来，还从微藻中研究开发了EPA、DNA 等多不饱和脂肪酸及多糖等保健功能的食品添加剂。
2.4 饲料工业
由于益生元能被动物的双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌群利用，在肠道占优势后起整肠作用，同时，有益菌群的代谢还可促进饲料消化，达到促进生长和增重的作用，并刺激肠道免疫器官生长，[12]故益生元可作为功能添加剂应用于饲料工业。
结束语：
目前对益生元的研究主要集中在以下几个方面: 1) 低聚糖对双歧杆菌等有益菌的促进作用及作用机理的研究; 2) 益生元提高机体免疫作用的机理; 3) 新益生元物质的寻找开发; 4) 改进现有的生产工艺, 降低生产成本; 5) 与其他促生长物质的联合使用效果的研究。益生元与其他促生长物质如抗生素和益生素相比有着不可替代的优点, 它无药物残留, 细菌不会产生抗药性, 无污染, 耐高温,性质稳定, 加工储运过程中损失少, 是一种天然的食品添加剂。益生元符合现代人的健康消费观念, 因此有着广阔的开发前景。