随着全球经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，人们的健康状况显着改善。然而，由于生活环境周边空气、水资源污染日益严重，饮食结构不合理，如脂肪摄入过多、膳食纤维严重缺乏等，导致高血压、高血脂、肥胖、超重、脂肪肝等疾病流行。增加。面对各种恶性疾病发病率逐年上升，在生活水平普遍提高的今天，人们更加关注自己的健康。功能性益生元和膳食纤维以其促进有益菌生长繁殖、纠正肠道微生态失衡的能力而闻名。近年来，由于益生元和膳食纤维对肠道健康的显着作用，成为功能食品研发领域的宠儿。以益生元和膳食纤维强化的食品、药品和保健品已进入市场，且行业规模不断扩大。也进一步推动了功能食品行业的不断发展。
01
益生元
益生元的概念是由GR提出的。吉布森等人。 （1995）提出，它是指不易消化、通过选择性地刺激一种或几种细菌的生长和活性而对宿主产生有益作用的食品成分，从而改善宿主的健康。益生元主要是低聚异麦芽糖、低聚果糖、低聚半乳糖等低聚糖。由于益生元不能被人体分解、吸收和利用，通过消化道到达结肠后，有一部分可以被结肠群分解利用，从而促进结肠菌群生长，改善肠道微生态，促进脂质、蛋白质和矿物质代谢具有重要意义。
1.1 益生元的理化性质和生理功能
1.1.1物理化学性质
大多数低聚糖益生元具有良好的水溶性、低粘度、清爽的口感和低甜度。与蔗糖相比，低聚果糖的甜度约为蔗糖的40%60%，低聚异麦芽糖约为40%50%，低聚半乳糖约为25%。益生元具有良好的酸稳定性和热稳定性，储存稳定性好，无不良质地和风味，可替代蔗糖用于食品和保健品领域。
1.1.2 生理功能
益生元的生理功能主要是通过促进肠道内有益菌的繁殖、优化菌群平衡来达到与益生菌相同的功能。
(1)改善肠道菌群功能
大肠是人体最大的细菌库。人体95%以上的细菌集中在大肠中。细菌含量可达1012cfu/g以上，代谢活性很强。人体实验表明，各种低聚糖能极大地促进大肠内双歧杆菌的增殖。以低聚果糖为例，Mitsuoka（1987）对23名老年患者（50-90岁）进行了试验。在饮食中添加15 克低聚果糖Neosugar G，持续两周。每天收集粪便进行细菌学检测。结果显示，食用低聚果糖后，粪便中的双歧杆菌比测试前增加了10倍。
(2)低甜度、低热量
低聚果糖的甜度仅为蔗糖的1/3。在人体内不被-淀粉酶、蔗糖转化酶、麦芽糖酶分解。它不能被人体用作能量来源，也不会升高血糖水平，因此非常适合糖尿病患者和肥胖者使用。
(3)改善脂质代谢，降低血脂和胆固醇
动物和人体实验表明，食用低聚果糖对血糖、血压、降低血清胆固醇、提高HDL/LDL比值有一定的作用。双歧杆菌能产生胆汁酸水解酶，释放出结合胆汁酸，游离胆汁酸可抑制病原菌的生长。在pH 6.0时，胆汁酸可与胆固醇结合形成沉淀，随粪便排出体外。双歧杆菌和低聚果糖本身也能吸收胆固醇并随粪便排出，从而有效调节血脂。另外，双歧杆菌发酵低聚果糖产生的丙酸可以抑制与胆固醇生成相关的酶的活性，抑制胆固醇的合成。
(4)产生有机酸，降低肠道pH值，抑制腐败，预防便秘
低聚果糖、低聚异麦芽糖、低聚乳糖等各种难消化或不易消化的低聚糖，食用后直接到达大肠，被大肠菌发酵并用作能量来源，并被双歧杆菌、乳酸菌等有益菌发酵。这类碳水化合物能产生有机酸，能降低肠道pH值，有效抑制肠道腐败产物的产生，促进肠道蠕动以促进排便。
（5）提高免疫力，抑制和预防肿瘤
大量动物试验结果表明，双歧杆菌在肠道内增殖，可以起到抗癌作用。这种抗癌作用归功于双歧杆菌的细胞、细胞壁成分和细胞外分泌物增强人体免疫力。例如，喂食双歧杆菌定植单因子的无菌小鼠比未经治疗的无菌小鼠寿命更长。低聚果糖具有调节肠道通便的功能。它能抑制肠道腐败菌，显着减少腐败产物并及时排出，从而减少结直肠癌的发生。
(6)促进钙等矿物质元素的吸收
食用功能性益生元可以促进钙、镁、锌、铁等矿物质元素的吸收。许多研究证实它可以促进儿童的生长，预防和治疗老年人的骨质流失。给小鼠喂食含有10%低聚果糖的饲料。实验表明，低聚果糖能促进钙、铁、镁、锌的吸收，并能防止雌激素缺乏引起的骨质流失。 Niness（1999）报道，青少年志愿者的测试结果表明，当青少年每天吃15g低聚果糖时，钙吸收增加26%，当青少年每天吃40g菊粉时，钙吸收可增加58%。
1.2 益生元的应用
益生元不仅具有预防龋齿、促进肠道有益菌增殖等生理功能，还具有甜味温和、耐酸耐热、粘度低、保湿性好、防止淀粉等一系列良好的理化特性。耐老化、水分活度低等优点，使其广泛应用于保健品、饮料和食品中。概括起来，主要有以下几个方面：
(1)餐桌甜味剂：小包装的低聚异麦芽糖可直接添加到冷热饮料和咖啡中。作为家庭保健糖，它可以以粉末或液体形式直接添加到饮料和食品中。
(2)饮料：益生元性质稳定，适合添加到各种饮料中。它们既保持了饮料的独特风格，又具有一定的保健功能。可添加到碳酸饮料、豆奶饮料、果蔬饮料、茶饮料、营养饮料等多种饮料中。
(3)乳制品：益生元已广泛应用于乳制品中。从常温牛奶到婴儿奶粉，不同阶段都添加了不同的益生元。复合益生元将低聚糖果和低聚半乳糖结合在一起，应用于婴儿奶粉中，可以协同改善婴儿的肠道健康。达能的Activia牌酸奶含有低聚果糖，日本的EcoLife牌乳酸菌饮料则添加含有低聚异麦芽糖。
(4)烘焙食品：益生元具有良好的保湿和抗菌性能。作为甜味剂，添加到糕点或零食的甜味馅料中，不仅能提供柔和的甜味，还能延长产品的保质期。可添加到各种面包、蛋糕、饼干、糕点、月饼及各种蛋糕馅料中。
(5)糖果：低聚糖益生元具有良好的耐热性，在糖煮温度下保持稳定。因此，用它们制作糖果时在工艺上没有特殊要求。益生元中低聚异麦芽糖的加工特性与传统麦芽糖浆的加工特性非常相似。也是目前性价比最高的益生元品类。可以完全替代麦芽糖浆在糖果和植脂末中的应用，可以显着降低麦芽糖浆在糖果和其他传统食品中的成本。糖分含量达到了富含膳食纤维的说法，符合现在的消费趋势。
1.3 在葡萄酒行业的应用
利用低聚果糖和低聚异麦芽糖的甜味特性，可以替代蔗糖作为酒精的糖源。利用其不发酵的特性，添加到黑米酒、黄酒、浓酒等发酵酒中进行陈酿，制成营养甜酒和保健品。例如，汾酒竹叶青就专门添加了低聚果糖。
1.4 其他领域的应用
饲喂动物添加低聚异麦芽糖的饲料，可以通过改善肠道微生态环境来改善动物的健康状况，在提高饲料利用率和增重率的同时，提高动物的抗病能力。与常用兽用保健品相比，具有无残留、无污染、无毒副作用等优点。
02
功能性膳食纤维——聚葡萄糖
膳食纤维是食物中不能被人体消化酶消化的成分的总和。具有优良的保健功能。近年来被誉为继糖、蛋白质、脂肪、矿物质、维生素之后的第七种营养素和活性成分。它有“生命的绿洲”之称。聚葡萄糖是一种水溶性膳食纤维。它是由天然存在的葡萄糖、少量山梨醇、柠檬酸经高温熔融缩合而成。由随机交联的葡萄糖组成的多糖。
2.1 聚葡萄糖的理化性质及生理功能
2.1.1 聚葡萄糖的理化性质
聚葡萄糖易溶于水，25时溶解度为80%。聚葡萄糖非常稳定。它在200C左右的高温下仍然非常稳定，不与酸和碱发生反应。聚葡萄糖具有良好的保湿性能，可延长烘焙食品的保质期。另外，聚葡萄糖的粘度与蔗糖相似，耐受性高（90g/天），加工性能优于传统膳食纤维。
2.1.2 聚葡萄糖的生理特性
(1)低能量、无龋齿
聚葡萄糖的热量约为1kcal/g，不能被口腔中的有害微生物利用，因此不会引起龋齿。
(2)非胰岛素依赖型
聚葡萄糖能提高外周组织对胰岛素的敏感性，减少对胰岛素的需要量，抑制胰岛素分泌，阻碍糖的吸收。聚葡萄糖本身不被吸收，从而达到降低血糖水平，有效预防糖尿病的目的。
(3) 增殖双歧因子及肠道调节作用
研究证明，1%和2%浓度的聚葡萄糖对肠道双歧杆菌有明显的刺激作用。它作用于多种双歧杆菌。除了对青春双歧杆菌、两歧双歧杆菌和长双歧杆菌有增殖作用外，它对婴儿双歧杆菌也有增殖作用(Hollie M.等，2004)。聚葡萄糖可改善排便功能，且无腹胀、腹泻等不良反应。有助于增加肠道内有益菌的数量，减少有害菌的数量，降低粪便的pH值。
(4)降低甘油三酯和胆固醇
聚葡萄糖可以阻止或减少甘油三酯和胆固醇进入淋巴管的量。同时，聚葡萄糖进入肠道后被肠道微生物降解的产物可以抑制胆固醇的合成，并能吸附胆固醇的代谢产物胆汁酸，并将其排出体外，从而降低体内胆固醇含量。阻碍人体对胆固醇的吸收。它还可以防止胆结石的形成（S Ogata 等，1997）。用聚葡萄糖制成的巧克力对降低血清甘油三酯有显着效果。与乳糖醇联合使用时，这种效果会更强（Yoshiharu S，2005）。
(5) 帮助控制和减肥
一方面，聚葡萄糖可以抑制食欲，减少食物摄入，带走人体多余的脂肪和能量（King NA等，2005）。另一方面，聚葡萄糖还能在胃肠壁上形成一层薄膜，将某些食物中的脂肪包裹起来，限制消化道对脂肪的吸收，并促进脂质的排泄，从而减少脂肪堆积，预防肥胖（Ogata Shinichi 等人，1999 年；Shimomura 等人，2005 年）。
(6)促进钙吸收
Hara H 等人的研究。 (2000) 表明摄入聚葡萄糖（50g/kg，21d）可以增加钙吸收和骨矿化。 Hitoshi Mineo 等人的研究。 (2001)研究表明，随着聚葡萄糖浓度的增加，小鼠空肠、回肠、盲肠和大肠的钙吸收呈增加趋势。
(7)提高免疫力
可溶性纤维吸收大量水分，稀释肠道内有害物质的浓度，促进其排出体外。研究证明，可溶性纤维对癌症特别是结肠癌有一定的预防和治疗作用，并具有排毒、美容的功效(Rautonen nina等，2005)。
2.2 聚葡萄糖在食品中的应用
聚葡萄糖作为填充剂、防冻剂、低温保护剂、抗衰老剂、膳食纤维、益生元成分、防腐保存、增加渗透压等添加到食品中，不仅提供了必要的体积，而且给出了现实的质地。和口味，同时也确保了高质量的纤维来源。想要低热量摄入、保持健康的正常人都可以吃，糖尿病患者等特殊人群也可以吃。
(一)乳制品
聚葡萄糖具有在低pH条件下稳定性好、无甜味且味道中性、高粘度、防止蔗糖重结晶和淀粉再老化等优异性能。因此，它可以用于低脂和脱脂乳制品中，不仅可以改善乳制品。口感，还可以提高乳制品在保质期内的稳定性。例如伊利的“固力多”和“免益天”，旺旺的益鲜多，日本三得利的“Bikkle”酸奶饮料，日本养乐多的Joie益生菌奶等，都添加了多肽。添加膳食纤维的葡萄糖可增加饱腹感并改善肠道健康。
(2) 糖果
是无糖糖果的良好原料，耐受性良好。高水溶性和高粘度保证了硬糖和软糖的良好咀嚼性；可以防止结晶，特别是使用糖醇的糖果；非致龋性，适用于牙齿健康糖果。添加聚葡萄糖的蔗糖糖果可以强化纤维/益生元/减少蔗糖，还可以降低热量或降低总血糖产值，如国内养生堂专门推出的生长快乐益生元Q片、日本UHA优哈味中的聚葡萄糖含量糖果（高纤低糖）等功能性糖果大于30%，多芬无糖巧克力和好时无糖巧克力中也添加聚葡萄糖。
(3) 饮料
膳食纤维饮料不仅能解渴、补充水分，还能提供人体所需的膳食纤维，并能增强无糖或低糖饮料的口感。同时，聚葡萄糖良好的保健功能使其更适合中老年人、糖尿病患者和肥胖人群饮用。它可以松弛肠道，预防便秘，降低胆固醇，调节血脂和血糖，有助于控制减肥。
在欧美、日本等国家很受欢迎。例如，日本可口可乐公司生产的含膳食纤维的矿泉水，西欧和美国的高纤维橙汁和高纤维茶，韩国乐多欧优热带果纤维饮料，国内开发的高纤维果汁等。汇源的、三元乳业的高纤奶等等。
(4)烘焙食品
聚葡萄糖非常耐热，在烘焙生产过程中完美地结合了各种优异的性能。作为有效的蔗糖替代品，它可以延缓淀粉老化，保持水分，并提供良好的质地和口感。特别适合加工低糖产品。低脂肪和高纤维烘焙食品。例如，奥利奥无糖夹心饼干特别添加了聚葡萄糖，其纤维含量达到12.5%，Fibrelle推出的将聚葡萄糖、低聚果糖和菊粉结合在一起的富含纤维的烘焙甜味剂用于烘焙产品中，完全替代蔗糖。在欧美烘焙市场，纤维强化产品已成为食品中的常态。
03
总结
全球功能食品60%以上的功能声称可归因于功能性益生元、膳食纤维等功能性糖的健康作用，如消化道健康、口腔健康、体重控制、心血管健康等。膳食纤维作为一种健康功能成分，具有低热量、低血糖反应、防龋齿、调节肠道等作用。功能性益生元和膳食纤维与抗生素和益生元相比具有不可替代的优势。无药物残留，细菌不会产生耐药性，无污染，耐高温，性能稳定。它是一种符合现代人健康消费理念的天然食品添加剂，因此具有广阔的发展前景。专家预测，健康产业将成为21世纪新的万亿产业，而益生元、膳食纤维等功能性食品配料将是健康产业的基石。
参考：
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