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异构化乳糖的功能及其在乳品工业中的应用

异构化乳糖的功能及其在乳品工业中的应用

郑海英,刘金杰

(大连禧马国际贸易有限公司,大连,116001)

摘要:异构化乳糖作为益生元具有重要的生理功能,可以用于医药、食品等领域。本文综述近年来关于异构化乳糖的研究文献,阐述了异构化乳糖的性质、功能和在乳品工业中的应用。

Function of Lactulose and Its Application in Dairy Industry

(Dalian Humatt International Co,.Ltd. Zheng Haiying, Liu Jinjie)

Abstract: Lactulose as prebioticshas important physiological functions, can be used in medicine, food and otherfields. This paper reviews research literature on lactulose in recent years. Expoundsthe nature of lactulose, function and its application in dairy industry.

0 前言

异构化乳糖是由乳糖在在碱性条件下加热发生异构化制得的,异构化乳糖中含有四种糖,即:乳酮糖、乳糖、半乳糖、果糖。其中起功能作用的是乳酮糖(Lactulose),又叫乳果糖、乳士糖、半乳糖基果糖甙。乳酮糖最早于1929年由Montgomgry和Hudson[1]发现的。后来发现乳酮糖对消化道中双歧杆菌的生长具有明显的增殖作用[2],从此开始了对乳酮糖的积极研究,并逐渐走向工业化生产。而作为主要成分是乳酮糖的异构化乳糖,其生理功能及作为食品添加剂的价值被日益重视,已广泛用于便秘、肝性脑病的临床治疗。近年来在食品领域开发了多方面的应用。本文对异构化乳糖的功能及其在乳品工业中的应用进行了综述。

1 异构化乳糖基本性质

异构化乳糖是以乳糖为原料制造的,是以乳酮糖为主要成分的混合糖液,称为异构化乳糖液或乳果糖液,乳酮糖液。目前市售的异构化乳糖液乳酮糖含量在50%以上,水分约为30%,其他的成分是残余的原料乳糖和一系列分解产物如果糖、半乳糖等。随着近年来对高纯度乳酮糖的异构化乳糖液及其结晶制品的需求,也有乳酮糖含量大于97%的异构化乳糖粉开始销售。

乳酮糖是由半乳糖和果糖以1,4糖苷键集合的二糖,化学名为4-O-β-吡喃半乳糖基-D-果糖,分子式:C12H22O11,分子量为342,乳糖与异构化乳糖为同分异构体,其结构式如下:

异构化乳糖液为淡黄色透明粘稠液体,味甜,其甜度约为蔗糖的48-62%左右,和砂糖一起使用可以增加甜度。结晶型的异构化乳糖粉为白色粉末,易溶于水。

异构化乳糖的稳定性好,耐高温,耐酸,加工性能良好。因异构化乳糖天然的存在于加热后乳制品中,一直以来都被人体所摄取,安全性高,另外大量的毒性试验和临床实验都证明了异构化乳糖的安全性,但大量摄入会导致腹泻。

2 异构化乳糖的功能

异构化乳糖在胃肠中不被消化,不能被人体消化酶分解,可以到达大肠,被双歧杆菌等肠道有益菌利用,对双歧杆菌的增殖有显著效果,从而对肠道菌群起到改善作用,因此对人体产生有益作用,如减少肠道内有害物质的产生,预防和减轻便秘,加强免疫系统等。

2.1 促进双歧杆菌增殖,改善肠道菌群

人体肠道内大约有一百万亿个细菌,可以划分为一百多种,基本分为三个大类:有益菌、有害菌和中性菌。双歧杆菌[3]是众所周知对机体有益的细菌(益生菌),可以积极合成维生素,辅助消化和吸收等,双歧杆菌被确认是不会对身体有害的影响。各种研究表明在肠道内双歧杆菌的增殖,在肠道内双歧杆菌产生的醋酸和乳酸使pH值降低,可以抑制有害细菌,从而改善肠道菌群。

异构化乳糖于1957年被Petuely[2]发现是双歧杆菌的生长因子,之后开始了许多对异构化乳糖对促进双歧杆菌的增殖的研究。Hoffman[4]等人研究了乳酮糖在肠道内的代谢,发现只有双歧杆菌、乳酸杆菌等革兰氏阳性菌可以分解乳酮糖,产生乳酸和醋酸,连续2天服用异构化乳糖液(30ml/次),发现双歧杆菌和乳酸杆菌明显增殖,而大肠杆菌等有害菌适量减少,证明了异构化乳糖是一种双歧杆菌的促进因子。Terada[5]等人研究表明,每天摄入3克乳酮糖,连续服用4天后双歧杆菌的在肠道菌群中的比例由8.3%增加到40.3%,有害的类杆菌由80.3%降到56.5%,连续服用7天期间双歧杆菌的在肠道菌群中的比例为47.4%,类杆菌为45.6%,停止摄入乳酮糖后,双歧杆菌的比例下降至7.9%,类杆菌增加至79.4%。该项研究表明在摄入异构化乳糖后可以明显促进双歧杆菌的增殖,抑制有害菌的繁殖,但停止摄入后双歧杆菌的数量又会下降。Ballongue[6]等研究表明,早晚各服用10g异构化乳糖,可以使粪便pH保持在5.8-6.9的范围内,该pH值是双歧杆菌的最佳生长范围。Mizota[7]等人报道人工喂养的婴儿在摄入含有异构化乳糖的奶粉后,其体内的双歧杆菌明显增加,双歧杆菌的增加可保护婴儿免受肠道感染。另外有很多报道婴儿配方奶粉中都加入了异构化乳糖[8,9,10]作为益生元促进双歧杆菌的增殖。

2.2 防治便秘

异构化乳糖在结肠内被双歧杆菌产生的β-半乳糖苷酶分解,产生酸性产物,如乳酸、乙酸,使肠道内渗透液提高,pH降低,促进肠道蠕动,促进排便,增加大便次数[11]。由于双歧杆菌的增加,可以抑制腐烂和有害物质的产生[12],如各种强致癌物苯酚,甲酚,吲哚,甲基吲哚等,从而改善粪便性质。异构化乳糖液对人体具有明显的通便功能,有大量报道[13,14,15]和临床证明口服异构化乳糖液(乳果糖口服液)可以治疗功能性便秘[16],不仅效率高,且安全性高。目前异构化乳糖已被美国FDA批准用于治疗便秘。

2.3促进人体对钙、镁的吸收

钙(Ca)和镁(Mg)是人体必需的矿物质,有报道异构化乳糖可以增加狗[17]和大鼠[18]对钙、镁的吸收,Heuvel[19] 发现异构化乳糖(5g/10g)可以增加绝经后女性的钙吸收率。Nobuo[20]报道了对24位成人进行口服异构化乳糖对钙镁的吸收对比试验,发现服用异构化乳糖4g/天的高剂量组对钙镁的吸收明显增加。主要原因是由于异构化乳糖促进双歧杆菌的生长,使肠道内pH值下降,从而促进了钙、镁的溶解,并增加了肠道对钙、镁的吸收[21]。Mineo[22]报道了由于双歧杆菌增加,产生的短链脂肪酸可以促进钙在肠粘膜的透过率。

2.4 增强机体免疫作用

异构化乳糖通过促进有益菌的生长和矿物质的吸收,发挥间接刺激免疫功能;同时异构化乳糖被分解后产生的酸性环境可以抑制有害菌的产生,从而减少有害物质和毒素的产生,降低体内毒素水平[23],酸性环境使肠道中的氨变成铵离子随粪便排出体外,阻断氨的肝肠循环,从而降低血氨,减轻了肝脏的解毒负担[24],增强机体的抗感染免疫能力。另有报道[25]有极少部分异构化乳糖可以被吸收以产生直接的免疫反应,而不仅仅是通过双歧杆菌起间接免疫反应[26]

3 异构化乳糖在乳品工业中的应用

异构化乳糖具有重要的生理功能和药理功能,自被确认为双歧杆菌增殖因子后,日本、德国、美国等国外多家乳品和保健品企业就开发出一系列添加异构化乳糖的产品,如酸奶、婴幼儿配方奶粉、乳酸菌饮料等。国内对异构化乳糖的应用比较少,主要还是以药物为主,随着近年来对其功能的深入研究,异构化乳糖因其优异的益生元功能在食品工业中有广泛的应用前景,尤其在乳品工业中,可以结合益生菌共同使用,其耐酸性、耐热性良好,比其他益生元有更广的应用范围。另外异构化乳糖对牙齿无侵蚀作用,还可以做为防龋齿和无热量甜味剂应用与多种食品中。

参考文献

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