大豆低聚糖簡介

天然產(chǎn)物的提取工藝——大豆低聚糖簡介摘要大豆低聚糖(SoybeanOligosaccharides)是大豆可溶性寡糖的總稱，主要成分是蔗糖(Sucrose)、棉子糖(Raffinose)、水蘇糖(Stschyose)及少量的毛蕊花糖(Verbascose)。這類低聚糖廣泛存在于各種植物中，以豆科植物的含量居多，除大豆外，豇豆、扁豆、豌豆、綠豆和花生等油料中均存在。大豆含有大約25%?30%的糖類，其中10%左右是低聚糖(是指其分子結(jié)構(gòu)由2?10個(gè)單糖分子以糖苷鍵相連接而形成的糖類總稱，分子量為300?2000，它是界于單糖和多糖之間)大豆低聚糖是低聚糖的一種，它具有低聚糖的功性能，如促進(jìn)雙歧桿菌的增值，減少有毒發(fā)酵產(chǎn)物及有害細(xì)菌酶的產(chǎn)生，抑制病原俊和腹瀉，防止便秘，保護(hù)肝臟，降低血清膽固醇，降低血壓，增強(qiáng)免疫力、抗腫瘤，低能量或無能量，對(duì)人體安全等特性。關(guān)鍵詞：大豆低聚糖理化特性生理功能提取應(yīng)用發(fā)展-XX.前言大豆低聚糖是大豆籽粒中可溶性糖類的總稱,是一種功能性甜味劑,能替代蔗糖應(yīng)用在功能性食品或低能量食品中。在成熟大豆中含量最高約占全大豆總量的10%,主要由水蘇糖、棉籽糖和蔗糖組成。此外,大豆低聚糖中還含有葡萄糖、果糖、半乳糖肌醇甲醚、右旋肌醇甲醚等,不能被胃酸及酶降解,它是一種功能性低聚糖。大豆低聚糖主要來源于工業(yè)上生產(chǎn)大豆分離蛋白(SPL)和大豆?jié)饪s蛋白(SPC)的副產(chǎn)物乳清中。我國盛產(chǎn)大豆,大豆產(chǎn)量全世界排名第3,全國現(xiàn)有30多家規(guī)模較大的生產(chǎn)大豆蛋白的廠家,生產(chǎn)1t大豆分離蛋白就要排放10t大豆乳清,而大豆低聚糖存在于大豆乳清中,因此大豆低聚糖的資源十分豐富。日本對(duì)大豆低聚糖的開發(fā)和應(yīng)用位居世界的前列,其開發(fā)的大豆低聚糖的產(chǎn)品在1988年已推向市場(chǎng),廣泛應(yīng)用于飲料、酸奶、水產(chǎn)制品、果醬、糕點(diǎn)和面包等食品中。到目前為止,大豆低聚糖還是美國FDA唯一認(rèn)可應(yīng)用于食品中的功能性低聚糖。我國對(duì)大豆低聚糖的研究尚屬起步階段,本文中綜述了大豆低聚糖的生理功能以及大豆低聚糖在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用以及研究進(jìn)展。1．大豆低聚糖的結(jié)構(gòu)含量及分布大豆中含有10%的可溶性碳水化合物,主要指大豆低聚糖。大豆低聚糖主要由水蘇糖、棉子糖和蔗糖所組成其中蔗糖占4.2%?5.7%,水蘇糖占2.7%?4.7%,棉子糖占1.1%?1.3%，此外，還含有少量其他糖類，如葡萄糖、果糖、松醇、毛蕊花糖和半乳糖松醇等。2．大豆低聚糖的理化特性2.1甜度大豆低聚糖甜度0.22，大豆低聚糖漿甜度為0.7與葡萄糖（甜度0.6）相近。2.2粘度大豆低聚糖粘度高于蔗糖和高果糖漿，低于麥芽糖漿，和其它糖一樣，隨溫度升高，粘度降低。滲透壓蔗糖溶液滲透壓很高，主要用于食品保存，大豆低聚糖溶液的滲透壓略高于蔗糖溶液，低于55%高果糖漿。冰點(diǎn)下降濃度10%?40%大豆低聚糖溶液冰點(diǎn)下降與蔗糖相同。2.5溫度穩(wěn)定性大豆低聚糖漿加熱到160°C時(shí)所含水蘇糖與棉子糖破壞較少，短時(shí)間加熱比較穩(wěn)定，140C以下不會(huì)分解，在酸性（PH值5?6）條件下加熱到120C穩(wěn)定當(dāng)PH值3加熱到120C仍殘存70%，當(dāng)PH值4時(shí)加熱到120C穩(wěn)定。2.6相對(duì)濕度大豆低聚糖的保溫、吸濕性比蔗糖小，但優(yōu)于果葡糖漿。在較高相對(duì)濕度80%環(huán)境下，大豆低聚糖漿吸濕平衡濕度為58%，吸濕性高于蔗糖，低于高果糖漿。在低相對(duì)濕度30%下，失水高于蔗糖，低于高果糖漿。水分活度大豆低聚糖漿濃度為50%?70%時(shí)，其水分活度接近蔗糖，25C下濃度72%的大豆低聚糖漿水分活度為70%，不易生霉，可用于清涼飲料和焙烤食品，也可用于降低水分活性、抑制微生物繁殖，還可達(dá)到保鮮、保濕的效果。色素形成大豆低聚糖10%溶液與015%甘氨酸混合后加熱到100C維持90min,于720?420nm下測(cè)定美拉德反應(yīng)呈色的光密度變化,經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定在pH4?5酸性條件下呈色程度很小，而在堿性條件（pH7?8）下，則色素迅速加深，高于蔗糖，低于高果糖漿。因此，大豆低聚糖可應(yīng)用于焙烤食品中代替蔗糖，使焙烤食品保持令人愿意接受的顏色。3．大豆低聚糖的生理功能促進(jìn)雙歧桿菌的增值及減少害細(xì)菌酶的產(chǎn)生大豆低聚糖可促進(jìn)雙歧桿菌生長繁殖,改善腸內(nèi)菌群結(jié)構(gòu)由于人體腸道內(nèi)缺乏半乳糖苷酶，使水蘇糖和棉子糖不能被人體消化酶分解，雖然人體不能直接利用大豆低聚糖，然而它可以被腸道內(nèi)的雙歧桿菌充分利用。雙歧桿菌是人體腸道內(nèi)的有益菌種，屬于嫌氣性的革蘭氏陽性菌，雙歧桿菌的細(xì)胞壁可粘附于腸黏膜的上皮細(xì)胞，阻止致病菌的入侵，它同時(shí)可以抑制有害菌的生長。降血壓和降血脂作用有人體實(shí)驗(yàn)表明，高血壓患者食用適量大豆低聚糖后,舒張壓均有不同程度的降低,其作用機(jī)理目前尚不明，可能是通過促進(jìn)雙歧桿菌的增殖來實(shí)現(xiàn)的。血清膽固醇、甘油三酯含量是高脂血癥的重要指標(biāo)。高密度脂蛋白能轉(zhuǎn)運(yùn)膽固醇,使膽固醇及甘油三酯含量降低。實(shí)驗(yàn)證明,大豆低聚糖具有明顯的降脂作用,可使血清膽固醇(TC)和甘油三酯(TG)含量分別降低38%和59%，高密度脂蛋白(HDL)升高45%。另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)證明，大豆低聚糖具有增加HDL,降低TC、TG,提高HDL-C/TC比值的作用，它對(duì)脂肪代謝的影響，對(duì)防治高脂血癥和心血管疾病有著重要意義。增強(qiáng)機(jī)體免疫功能在細(xì)胞免疫反應(yīng)中,淋巴細(xì)胞增生是一系列免疫應(yīng)答的基礎(chǔ)。胡剛等人的研究表明，大豆低聚糖可以直接作用于脾淋巴細(xì)胞和NK細(xì)胞,促進(jìn)脾淋巴細(xì)胞的轉(zhuǎn)化，提高NK細(xì)胞的殺傷活性。另外，大豆低聚糖還可以通過增殖雙歧桿菌來間接對(duì)腸道免疫細(xì)胞產(chǎn)生刺激,提高腸道免疫球蛋白A漿細(xì)胞的產(chǎn)生能力，誘導(dǎo)免疫反應(yīng)，增強(qiáng)機(jī)體免疫力。對(duì)肝臟的保護(hù)作用大豆低聚糖肝臟有保護(hù)作用可表現(xiàn)在以下幾方面。3.4.1抑制有害代謝物產(chǎn)生。腸道內(nèi)的腐生菌能產(chǎn)生大量的II引哚、硫化氫、胺和酚等代謝產(chǎn)物，這些產(chǎn)物在肝臟中用酸解毒，隨尿以葡糖醛酸鹽和硫酸鹽等形式排出，如果不能及時(shí)排出，將導(dǎo)致肝功能紊亂和循環(huán)系失常。雙歧桿菌在腸道內(nèi)能抑制腐生菌的生長和代謝，從而可抑制這些有害代謝物的產(chǎn)生。分解利用腸道內(nèi)有害物。因腐敗變質(zhì)或加工不當(dāng)?shù)氖澄镆材芤鹣囝愃频挠泻ξ镔|(zhì)在體內(nèi)積累，雙歧桿菌卻能利用這些物質(zhì)作營養(yǎng)源，在分解這些物質(zhì)和去除其毒害的同時(shí)，產(chǎn)生對(duì)人體有益的物質(zhì)，促進(jìn)人體的正常代謝。加快有毒物質(zhì)的排泄。長期攝入大豆低聚糖還能加快腸道內(nèi)有毒代謝產(chǎn)物的排出,避免了有毒代謝物質(zhì)被重新吸收進(jìn)入血液,再由肝臟進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化而增加的肝臟負(fù)擔(dān)。3.5抗癌和防癌作用大豆低聚糖通過促進(jìn)雙歧桿菌增殖,抑制有害菌生長而使有害物質(zhì)減少，促進(jìn)腸道蠕動(dòng),以利于有害物和致癌物盡快排出體外，還能夠分解破壞一些致癌物,這些功能均有預(yù)防腸癌的功效。另外,因?yàn)槟c道內(nèi)雙歧桿菌的大量增殖,其細(xì)胞壁成分及細(xì)胞外分泌物能夠增強(qiáng)免疫系統(tǒng)活性,激活巨噬細(xì)胞,使之產(chǎn)生多種具有殺腫瘤活性的效應(yīng)分子(IL—1,TNF—a,NO等),可使激活的巨噬細(xì)胞體外殺腫瘤能力增強(qiáng),實(shí)現(xiàn)其抗腫瘤作用。因此,大豆低聚糖可以通過誘導(dǎo)反應(yīng)來增強(qiáng)人體免疫機(jī)能,抑制癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移生長,起到抗病和防癌的作用。3.6抗氧化防衰老作用衰老的自由基學(xué)說已被國內(nèi)外學(xué)者所公認(rèn),自由基攻擊體內(nèi)不飽和脂肪酸啟動(dòng)脂質(zhì)過氧化，從而生成過氧化脂質(zhì)(LPO),超氧化物歧化酶(SOD)在消除自由基抗衰老過程中發(fā)揮著重要作用。大豆低聚糖能顯著降低大鼠血清和心腦LPO含量,提高大鼠血清、心肌和腦組織的活力,說明大豆低聚糖具有一定抗氧化防衰老作用。提取方法大豆低聚糖多是由生產(chǎn)大豆蛋白的乳清液中提取的,乳清液中含有各種低分子蛋白、多糖類、肽、低聚糖類等物質(zhì),其中碳水化合物約為62%,粗蛋白約為21%,灰分5%,其它12%,而碳水化合物中含量較高的是大豆低聚糖。從乳清液中提取大豆低聚糖主要分為兩種方法:超濾法，膜集成法。除此之外還有微生物發(fā)酵、微波法、酸沉淀法等方法。大豆低聚糖是以工業(yè)生產(chǎn)大豆分離蛋白質(zhì)是的副產(chǎn)物大豆乳清為原料，經(jīng)提取、分離制的其工藝流程為：大豆乳清f除蛋白亠離心除去殘余蛋白亠取上清液，進(jìn)彳丁超濾*脫色卡脫鹽卡濃縮f產(chǎn)品。目前,低聚糖(含大豆低聚糖)通過化學(xué)法轉(zhuǎn)變或合成、發(fā)酵提取等工藝生產(chǎn)韓國的SunaKim,WansooKim&InK.Hwangd等研究的最佳提取工藝：液料比是5：1,提取溫度是500°C,10%的乙醇溶液提取效果好于蒸餾水，純化工藝用超濾在VCR為5時(shí)，超濾效果最好。華中農(nóng)大的黃進(jìn)等研究了大豆異黃酮、皂苷和低聚糖的同步提取，得出了最佳的提取條件是：50%的乙醇溶液、1：27的料液比、在60C下浸提5h;在此條件下，3種活性物質(zhì)的提取率可分別達(dá)到:大豆異黃酮0.28%、大豆皂甙2.38%、豆低聚糖10.68%。黑龍江農(nóng)科院大豆所的趙貴興等對(duì)大豆低聚糖制備工藝進(jìn)行了研究確定了浸提、活性碳脫色和離子交換脫鹽等過程的較優(yōu)工藝參數(shù)，最后得70%的大豆糖漿;劉軍等進(jìn)行了大豆低聚糖、乳清蛋白的提取研究，利用分離技術(shù)，將乳清廢水中的低聚糖、乳清蛋白同時(shí)提取出來;蘭建麗對(duì)大豆聚糖的生產(chǎn)工藝技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述。堿法制取大豆低聚糖方面，用水作溶劑加入Na2CO3調(diào)pH在10?12時(shí)，從原料中提取低聚糖。金華麗等，得出最佳工藝條件:溫度60°C,提取時(shí)間為1.5h,堿性浸提液，糖液的精制工藝選用活性炭脫色和離子交換脫色相結(jié)合的方法。目前，我國生產(chǎn)的大豆低聚糖產(chǎn)品中，功行低聚糖的含量較低30%?40%。利用米曲霉產(chǎn)生的0-D-吠喃果糖貳酶將大低聚糖中蔗糖水解為葡萄糖和果糖，并將果糖轉(zhuǎn)移到蔗糖分子的果糖殘基上通過0—1,2—糖貳鍵連接1~2個(gè)果糖基，形成蔗果三糖或果糖，實(shí)現(xiàn)低聚糖酶法改性但此方法不適合工業(yè)生產(chǎn)。馬鶯研究了制取大豆低聚糖的同時(shí)，通過酶改將其中非功能性蔗糖轉(zhuǎn)化為功能性低聚糖，增加大豆低聚糖中功能因子的含量。提高大豆低聚糖的功能性。徐忠等對(duì)脫色的工藝條件進(jìn)行研究，得出最佳工藝條件：活性炭用量1.5%,pH值3.5，脫色溫度50C，時(shí)間為40min。大豆低聚糖的應(yīng)用代替活雙歧桿菌制劑的優(yōu)越性腸內(nèi)菌群的生態(tài)與人體健康、疾病和衰老密切相關(guān),攝入雙歧桿菌制劑對(duì)人體有益。但雙歧桿菌制劑價(jià)格較貴,并且不一定適合所有人群,攝入雙歧桿菌低聚糖可避免上述弊端。它對(duì)溫度、水、酸和氧都較穩(wěn)定,不易變質(zhì)，并且具有腸內(nèi)菌代謝生成的短鏈脂肪酸的生理功能。在食品中的應(yīng)用開發(fā)大豆低聚糖是功能食品的重要基料,具有低甜度,良好的保濕性,很強(qiáng)的耐熱性,耐酸穩(wěn)定性特點(diǎn),可以廣泛應(yīng)用于飲料、糖果、餅干、面包、調(diào)味品、酒類、掛面及冷飲食品中。大豆低聚糖具有延緩面粉老化的功能,可延緩面制品例如面包等的貨架期；也可做為功能因子或食品添加劑,生產(chǎn)各種口服液、制劑膠囊,成為高檔保健食品。在日本大豆低聚糖產(chǎn)品于1989年2月上市，糖漿狀產(chǎn)品價(jià)格高達(dá)700日元/kg,當(dāng)年銷售大豆低聚糖飲8000萬瓶;而以大豆低聚糖為原輔材料的各類食品有530種之多。1996市場(chǎng)銷售額超過400億日元到目前為止,大豆低聚糖還是美國FDA唯一認(rèn)可應(yīng)用于食品中的功能性低聚糖;并且它是作為膳食補(bǔ)劑、藥品及功能食品中的一種成分在市場(chǎng)上銷售。在歐洲,大豆低聚糖被歐共體批準(zhǔn)為!功能性食品飲料而不是一種食品添加劑,可以不經(jīng)審批加入到食品配方中,已在普通食品中得到廣泛應(yīng)用。在農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)中的應(yīng)用與開發(fā)研制和開發(fā)有關(guān)植物需要的生長調(diào)節(jié)劑和生產(chǎn)抗生物質(zhì)的誘變劑。在飼料中添加功能性低聚糖可以控制沙門菌的感染,提高動(dòng)物的體增重、飼料轉(zhuǎn)化率和機(jī)體免疫能力。水蘇糖應(yīng)用于飼料配方已成為新型飼料開發(fā)的方向之一,它可以提高動(dòng)物的抗病能力,如提高雞的育成率和產(chǎn)肉率,提高豬的產(chǎn)仔率,促進(jìn)魚的生長和減少死亡率等。結(jié)論我國大豆資源豐富,而大豆低聚糖具有許多重要的生理保健功能。但目前我國大豆低聚糖在生產(chǎn)開發(fā)上還只是處于起步階段。產(chǎn)品得率不高,生產(chǎn)成本比較高,尚未形成規(guī)模化工業(yè)化生產(chǎn),而日本早在上世紀(jì)90年代初就形成工業(yè)化生產(chǎn)此外,美國和西歐的一些國家進(jìn)行了酶法生產(chǎn)大豆低聚糖的研究,而我國尚未有這方面的研究報(bào)道。大豆低聚糖作為一種很有發(fā)展前途的功能性低聚糖類,它難消化且低熱值,不會(huì)導(dǎo)致肥胖癥,同時(shí)是雙歧桿菌良好的增殖物質(zhì),具有一系列對(duì)人體有益的生理功能。它可以廣泛應(yīng)用于食品、飲料生產(chǎn),在醫(yī)藥、飼料添加劑方面也有廣泛的應(yīng)用前景。因此可以說,大豆低聚糖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有很重要的意義，且該產(chǎn)業(yè)擁有廣闊的發(fā)展前景。參考文獻(xiàn)宋國安?大豆低聚糖的生產(chǎn)方法及開發(fā)前景[J].糧食科技與經(jīng)濟(jì),2001(5):47-48.沈蓓英.大豆低聚糖及其應(yīng)用[J].中國油脂,1994,19(6):49-51.馮志彪.大豆低聚糖及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J].山西食品工業(yè),1998(4):5-7.TrugoLC,FarahA,CabralL.Oligosaccharidedistribu-tioninBraziliansoybeancultivars[J].Food-Chemistry,王曉,張孝范?保健功能因子大豆低聚糖及其開發(fā)[J].西部糧油科技,1999(1):31-33.李文治，楊連生，黃強(qiáng).大豆低聚糖研究進(jìn)展[J].糧食與油脂,2002(7):50-51.李曉東，馬鶯，任運(yùn)宏，崔旭海.國產(chǎn)大豆低聚糖在點(diǎn)心、面包中的應(yīng)用研究[J],東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2006.4:180~183.高宏文，