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益生元将更多应用于食品领域

益生元作为一种膳食补充剂,可通过选择性地刺激结肠中的一种或少数几种细菌的生长或活性而对宿主产生有益影响,从而增进宿主健康。益生元主要存在于母乳、蜂蜜及大豆、洋葱、大蒜等30000多种植物中,包括低聚果糖、低聚半乳糖、菊粉、聚葡萄糖、低聚异麦芽糖等,未来将进入更广阔的应用领域。

益生元作为一种膳食补充剂,可通过选择性地刺激结肠中的一种或少数几种细菌的生长或活性而对宿主产生有益影响,从而增进宿主健康。益生元主要存在于母乳、蜂蜜及大豆、洋葱、大蒜等30000多种植物中,包括低聚果糖、低聚半乳糖、菊粉、聚葡萄糖、低聚异麦芽糖等,未来将进入更广阔的应用领域。

益生元应用日益广泛

近几年,无论国际还是国内食品市场,益生元作为食品添加剂的重要组成部分,应用日益广泛。随着功能食品、功能饮料、功能乳品、营养品的快速发展,益生元的市场容量也在急剧扩张。同时益生元还应用于保健食品、医药、饲料等方面。对于功能食品而言早已是大势所趋,随着人们物质生活的不断提高,功能性食品越来越受到人们的青睐。

根据不同类型益生元的产品特点、市场规模、市场份额、增长率及未来发展趋势,目前主要包括下列几种类型。

低聚果糖是低聚糖的一种,FOS是Fructooligosaccharide的简称,低聚果糖分为蔗-果型低聚果糖和果-果型低聚果糖,其中蔗-果型低聚果糖主要由在蔗糖(F)的果糖残基上通过β(2→1)糖苷键连接1—4个果糖基(F)所形成的蔗果三糖(GF2)、蔗果四糖(GF3)、蔗果五糖(GF4)和蔗果六糖(GF5)的混合物。

低聚果糖是公认的典型益生元,也是一种水溶性膳食纤维,天然存在于自然界多种植物中。由于其显著的健康功效、良好的加工性能和卓越的口感,广泛应用于保健食品、婴幼儿配方食品、乳制品、饮料、烘焙食品中。

低聚半乳糖(GOS)是一种具有天然属性的功能性低聚糖,其分子结构一般是在半乳糖或葡萄糖分子上连接1—7个半乳糖基,即Gal-(Gal)n-Glc/Gal(n为0-6)。低聚半乳糖又称为“半乳寡糖”,是一种益生元,人体不能吸收,但可以促进大肠内益生菌的生长及活跃度。

菊粉是自然界中天然存在的果聚糖,由不同链长的果糖聚合而成。它存在于多种植物体内,目前工业化生产的菊粉主要来源植物为菊芋和菊苣。菊粉具有天然水溶性膳食纤维和益生元的双重功效,对人体具有调节肠胃功能、促进矿物质、改善脂质代谢,控制体重、促进体内维生素合成等多种生理功效,是一种来自植物的天然健康食品配料。天然菊粉经水解等过程,还可派生出低聚果糖等一系列健康配料。

聚葡萄糖是一种水溶性的膳食纤维,为白色或类白色固体颗粒,进入人体消化系统后,产生特殊的生理代谢功能,从而防治便秘及脂肪沉积。

自然界中低聚异麦芽糖极少以游离状态存在,但作为支链淀粉或多糖的组成部分,在某些发酵食品如酱油、黄酒或酶法葡萄糖浆中有少量存在。工业上以淀粉为原料生产低聚异麦芽糖需要一种酶,此酶为α-葡萄糖苷酶,又名葡萄糖基转移酶,简称α-糖苷酶。它能切开麦芽糖和麦芽低聚糖分子结构中α-1,6糖苷键,并能将游离出来的一个葡萄糖残基转移到另一个葡萄糖分子或麦芽糖或麦芽三糖等分子中的α-1,6位上,形成异麦芽糖、异麦芽三糖、异麦芽四糖、异麦芽五糖和潘糖等。

抗性糊精是由淀粉加工而成,是将焙烤糊精的难消化成分用工业技术提取处理并精炼而成的一种低热量葡聚糖,属低分子水溶性膳食纤维。抗性糊精和通常的淀粉酵素分解物有所不同,除了淀粉原本拥有的α-1,4、α-1,6葡萄糖苷之外,还拥有α-1,2、α-1,3键合的葡萄糖苷结构及很发达的分支构造α-1,4、α-1,6葡萄糖苷。

益生元促进肠道健康

益生元可以在体内促进肠道有益菌的生长和繁殖,形成微生态竞争优势,优化肠道微生态平衡,进而提高免疫力,以保持机体健康。同时,又能够改善肠道微生态,例如低聚糖类物质能够促进肠道有益菌双歧杆菌及乳酸杆菌的大量增殖,同时有益菌代谢产生的短链脂肪酸和一些抗菌物质可直接抑制外源性致病菌和肠腐败菌如拟杆菌属、梭菌属和大肠埃希菌类的生长繁殖。

迄今已鉴定的益生元大多可以促进双歧杆菌增殖,其作用机制是益生元选择性刺激肠道中众多菌群中的双歧杆菌的增殖。这可能是由于双歧杆菌利用这类基质生长的效率比其他微生物相对更高,并且能耐受短链脂肪酸和发酵所引起的酸化微环境的原因。分析长双歧杆菌基因组揭示了专门对各种不同碳水化合物进行分解代谢的大量蛋白质序列,无疑有助于提高在肠道环境中的竞争力。

益生元可诱导肠道中双歧杆菌菌群增大10—100倍,益生元的双歧因子效果同双歧杆菌群原来大小成反比关系,这种影响比益生元剂量的影响还要大。

低聚糖类益生元经微生物发酵后可降低肠道pH值,提高矿物质溶解性,从而促进大肠中钙、镁等矿物质的吸收。研究发现,通过补充FOS可增加大鼠对钙、镁的吸收,股骨中钙的含量增加,并且防止食粪癖的发生,尤其提高FOS对镁吸收的刺激性效应。GOS的摄入不仅可有效促进肠道对钙的吸收,还可以降低肠道对钠的吸收,同时升高钾的吸收率。

双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌群利用益生元的营养会促进自身的生长和增殖,从而刺激巨噬细胞产生活性,被激活的巨噬细胞将分泌抗菌素,又会促进淋巴细胞分裂增殖,使肠道免疫器官生长,从而提高机体免疫力。

日常饮食中经常食用益生元将有利于人体营养与健康,可以在早餐谷物如,燕麦片、脆米片中添加低聚果糖,还可以食用富含低聚糖的饮料、糖果、糕点及保健食品,对于不能进行母乳喂养而必须依靠人工喂养的婴儿,为了帮助其健全肠道屏障功能,可以选择添加了低聚果糖、低聚半乳糖的婴幼儿乳品。

益生元市场呈良好增长趋势

益生元在各类食品中已被广泛应用,如酸乳、乳饮料、果汁饮料、焙烤食品、谷物早餐、婴儿食品等。随着益生元促进肠道健康的功能已获得越来越多的科学数据支持,益生元的市场正在呈现良好的增长趋势。

益生元易溶于水,低聚糖类益生元可调节饮料的渗透压,促进营养物质和水分的吸收,因此在各种饮料中应用比较广泛。在酸性饮料中,低聚糖能够清理肠道,排除毒素。在日本低聚异麦芽糖被称为“美丽因子”,被添加到美容、减肥饮料中,需求量不断增大。

当前,由于奶粉是婴幼儿的主要食品来源,多数婴幼儿奶粉厂家将婴幼儿生长需要的DHA、维生素、益生菌以及补铁补钙产品加入婴幼儿奶粉中,形成婴幼儿配方奶粉。益生元如低聚果糖,低聚半乳糖和菊粉作为益生元添加在婴幼儿营养品中。

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地控制。

全球市场,益生元主要生产商包括奥福来提、泰莱、FrieslandCampina、日本明治、百龙创园和保龄宝生物等公司。就2020年第一季度公布的财报来看,新冠肺炎疫情对食品配料公司的影响很小,大部分公司的业绩小幅度下滑,少部分公司的收入还略有增长。因此,疫情导致原材料价格下滑,使得2020年益生元产品价格下滑,但其产量依然保持正向增长。

中国市场,益生元主要生产商包括百龙创园、量子高科、保龄宝生物等公司。

益生元作为一个新领域,对于人类的营养与健康具有十分重要的意义。随着对肠内微生物研究的深入,益生元在食品工业、饲料工业及至制药业等行业中将发挥着越来越重要的作用。

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