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1 中国发酵工业协会 尤 新教授 2009.2 尤 新教授 2009.2 低聚糖 低聚糖功能及安全性
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2 我国社会健康状况 高血压患病率 18.8% 人数 1.6 亿 (2008 年 2 亿 ) 。 糖尿病患病率 2.6% ,大城市 6.4% ,糖尿病协会 报告为 4000 ~ 5000 万人。 成人超重率 22.8% ,总人数 2 亿,肥胖率 7.1% 6000 多万人,儿童肥胖率 8.1% ;超重和肥胖 病人合计 2.6 亿人。 血脂异常患病率 18.6% 达 1.6 亿人 60 岁以上老人有 1.34 亿( 1996 年为 1 亿),65 岁以上的 2000 年 8400 万人 ,
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3 功能食品是食品工业新的增长点 采用功能食品的形式, 预防和控制多种退 行性疾病的发生和发展,这是全世界医 药、食品、营养界关注的热点。包括各 种营养食品、保健食品、膳食补充剂, 特别是一些以普通食品和饮料为载体, 添加具有防病抗病功能配料的食品,是 当今国内外食品工业新的增长点。
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4 国内外广泛采用的功能配料 传统物: 1, 膳食纤维、益生菌、益生元 2, 脂肪和食糖替代品。 新兴品:天然提取物、食品抗氧化剂。 包括类胡罗卜素和多酚黄酮基础性免疫、 防病抗病的添加剂
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5 功 能 性 低 聚 定 义 功 能 性 低 聚 定 义功 能 性 低 聚 定 义 功 能 性 低 聚 定 义 2 ~ 10 个相同或不同的单糖,以糖苷键聚合而成 1 、功能性低聚糖 functional oligosaccharide 由 2 ~ 10 个相同或不同的单糖,以糖苷键聚合而成。 不被人体胃酸、胃酶降解。不 在小肠吸收,可到达大肠部。 2 、具有糖类某些共同的特性,可直接代替糖料, 作为甜食品配料。但不被人体胃酸、胃酶降解。不 在小肠吸收,可到达大肠部。 促进人体双岐杆菌的增殖 3 、具有促进人体双岐杆菌的增殖等生理功能。 ( 中华人民共和国轻工行业标准 -- 功能性低聚糖通用技术规则 )
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6 一、功能性低聚糖国外发展动向
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7 1 、日 本 日本是国际上开发最早的国家, 1985 年 低聚异麦芽糖、 1983 年 低聚果糖、 1988 年 低聚半乳糖等,均已作功能食品 上市。 1991 年设立特定健康食品,批准作调整肠道功能的 配料。 1992 年厚生省公布的第六版食品添加物公定书,只 将糖醇(山梨醇、甘露醇等)、变性淀粉列入食品添加剂 产品目录,而低聚糖未被列入。 2004 年生产低聚糖约 3 万 吨,年销售额 100 多亿日元。 日本所批准的 322 种 “ 特定保健用食品 ” 中, 主要功能分类 及使用原料中: 2003 年前用于改善肠道功能的有低聚乳 果糖 25 种,低聚果糖 1 种,低聚半乳糖 9 种,大豆低聚糖 7 种,低聚木糖 5 种,,低聚异麦芽糖 3 种,棉子糖 1 种。但 近年至 500 多种时只新增乳果糖 3 种, 低聚木糖 1 种。大量的 是难消化糊精和纤维类为配料。
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8 调整肠道功能特定健康食品市场 调整肠道功能特定健康食品市场 ( 亿日元 ) 1997 年 1999 年 2001 年 2005 年 低聚糖 104 91 56 100 乳酸菌 979 1863 3171 4479 食品纤维 119 116 128 140 小计 1,202 2,070 3,355 4,719
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9 日本 2004 年低聚糖销售量 (吨) 及销售额 (百万日元) 产品名称消费量(吨)单价 (日元) 销售额 (百万日元) 低聚半乳糖 6000500300000 乳酮糖 28001000280000 低聚木糖 6502500162500 乳果糖 2000800160000 低聚果糖 4000390156000 低聚异麦芽糖 11000140154000 大豆低聚糖 100070070000 低聚糖合计 2913013852500
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10 日本 2007 年功能配料主要低聚糖市场 低聚果糖 55% 浆状 3000 吨 9.5 百万美元 3.3-3.5 美元 /kg 低聚半乳糖 55% 浆状 4500 19.1 4.46-5.36 乳酮糖 40% 浆状 2000 9.3 4.91-6.25 乳果糖 50% 浆状 2800 17 6.25-8.92 低聚异麦芽糖 50% 浆状 10000 12 1.25-1.79 低聚木糖 35% 700 11.9 17.9 -22.3 大豆低聚糖 20% 浆状 100 0.6 6.25-7.14 棉籽糖 230 2.9 13.4- 17.9 菊粉 100 0.6 6.25-8.93 合计 23430 82.9 日元比价 117.84 2010 年销售量预计 23640 吨, 基本无增长
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11 日本 2007 年新功能糖品种市场 L- 阿拉伯糖 20 吨 销售 1.5 百万美元 脱乙酰壳聚糖 50 0.8 岩藻多糖 20 10.2 氨基葡萄糖 500 12.7 不消化糊精 1000 5.9
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12 2 、欧 洲 欧盟指导性文件 EC95/2 指出:菊粉和低聚果糖不 属添加剂,欧盟标准委员会 1995 年的会议,确认低 聚果糖是食品配料。 欧盟 2001 年批准为婴儿配方食品配 料 1986 年欧洲开始使用菊粉作食品配料,几乎所有欧 洲国家对菊粉和低聚果糖都没有具体的限制,也没 有每日允许摄入量( ADI) 标准。 丹麦和挪威分别在 1995 和 1998 年将低聚果糖作为膳 食纤维在食品标签上标注; 瑞典也在 1999 年做了相同的决定; 芬兰食品管理局 1998 年推荐将菊粉和低聚果糖纳入 膳食纤维类;英国也于 2000 年采取了同样的标注方 法。
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13 欧洲低聚糖功能食品 Orafti 公司的 FYOS , 1994 年 5 月进入市场,是一种低聚果 糖饮料,其配料为低聚果糖、脱脂乳糖、蔗糖、果汁、香精。 2006 年 12 月, 于全俄配料展上, 由 Orafti 菊粉和低聚果糖混合 物 Beneo Synergyl, 用于奶制品、谷类制品, 因能提高品质口 感、调整肠道功能、增加钙吸率 20% ,被俄罗斯在 44 个外国 品种中,评选出, 授于最新国外功能配料 奖。 法国 Lorex 菊粉低聚果糖制品,有 2 万吨规模。达能公司开发 的 Danone Active 是用低聚果糖加入了酸奶, 强调其益生元对 人体的保健作用 荷兰 Borculo 公司用乳糖经 β- 半乳糖酶制得低聚半乳糖。用于 乳品、婴儿食品,糖果、饮料。商品低聚半乳糖浆的成分是: 半乳低聚糖 58 ~ 65 %、乳糖 21 ~ 28 %、葡萄糖 20 ~ 23 %、 半乳糖 1 ~ 4 %。
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14 美国低聚糖 3 、 美国低聚糖 美国 FDA 于 2000 年 11 月 22 日公告,确认 FOS 为 GRAS ,并 制定了添加量 ( 部分见下表 ) 。 原味酸奶 2 %,营养棒 4.6 %~ 13.6 %,婴儿食品 0.1 %~ 3.6 %,饮料 1.2 %,饼干 3.6 %,蛋糕 1.6 %~ 3.6 %,糖果 5.0 %, 牛奶 0.4 %,硬糖 6.7 %,冰淇淋 1.5 %,果酱、果冻 0.9 %, 松饼 3.6 %,即食谷物食品 3.3 %~ 15.4 %,汤 0.4 %。 Lifeway 公司推出加有 FOS 的酸奶克非尔,称作 ” 超级骨骼健 康 ” 饮品 Cagill 推出的 Oligg0fiber, 是一种菊粉制剂
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15 2007 年美、西欧菊粉和低聚果糖市场 2007 年 2012 年预计 增长率 吨 百万美元 吨 % 美国菊粉和低聚果糖 75500 190 121594 10 西欧菊粉和低聚果糖 80900 150 142600 12
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16 低聚糖是国际公认安全的食品配料 澳大利亚新西兰食品立法机构 (FSANZ) 在 1995 年 7 月修正了澳大利亚食品标准,允许菊粉和低聚果糖 作为膳食纤维在食品标签上标注。 国际粮农和卫生组织食品添加剂法规委员会也未把 低聚糖列入添加剂名单。 国家发改委先后下达中华人民共和国轻工行业标准 1, 功能性低聚糖通用技术规则 2,QB/T2491-2000 低聚异麦芽糖, 3,QB/T2581-2003 低聚果糖国家行业标准。
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17 低 聚 糖 3 、我 国 低 聚 糖 1996 年在禹城建全国笫一个低聚异麦芽糖厂。 1997 年于昆明第一家低 聚果糖厂。目前国内市场有商品的低聚糖品种及原料 1 ,由单一的糖构成的低聚糖 低聚异麦芽糖 原料淀粉 低聚果糖 蔗糖、菊芋、菊苣 低聚木糖 玉米芯、麦草 低聚半乳糖 乳清 低聚甘露糖 魔芋 海藻糖 淀粉、酵母 2 ,多种单糖组成的低聚糖 棉籽糖 是半乳糖、果糖和葡萄糖三个不同的糖组成,是低聚三糖 ; 原料 棉籽、甜菜糖蜜 水苏糖 由半乳二糖、葡萄糖、果糖四个单糖组成,是低聚四糖 ; 原料根 茎作物 大豆低聚糖 主要成份是水苏糖、棉籽糖和蔗糖的混合物 ; 原料大豆 3 ,菊粉 是菊苣或菊芋提取的高聚合度低聚果糖
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18 二、低 聚 糖 的 功 能
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19 能溶于水 不消化性糖类 1 、低甜度、低热量, 能溶于水 不消化性糖类 品名原料相对甜度有效成分% 低聚异麦芽 糖 淀粉 0.4 ~ 0.5 90 以上 低聚果糖蔗糖0.6 低聚半乳糖乳糖 0.25 ~ 0.4 50 以上 低聚木糖玉米芯等 0.40.40.40.4
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20 2 、促进肠道双歧杆菌的增殖 低聚果糖,对肠道中双歧杆菌、肠杆菌等有益菌数 量, 会显著增加达 12 倍以上,产气夹膜梭菌等有害菌 数量, 显著减少,30 倍以上。 低聚异麦芽糖,接活化双歧杆菌,厌氧培养 37 ℃ 。 结果,刚接种时活菌数 3.9×10 5 , 3 天后活菌数达 2×10 9 。 低聚木糖 小鼠灌胃 14 天后双岐杆菌增加 402%, 有害 菌减少 22.6%
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21 3 、促进钙吸收作用 欧州 Orafti 经多年研究证实, 低聚果糖不仅能促进钙 吸收. 而且能提高骨矿物质密度, 减轻骨质酥松症的危 险。 日本对低聚半乳糖对促进钙吸收作用,经过大鼠试 验结果指出,大鼠大腿骨钙吸收率从 148 增至 156 , 钙保留量每天从 21.6 毫克增至 24 毫克 。
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22 4 、防 龋 齿 高纯低聚糖不被造成龋齿的链球菌利用,不被口腔 酶液分解,有防龋功能, 但商品低聚糖有效物只有 50 %时,即还残留有葡萄 糖,麦芽糖,蔗糖等糖类,不能作防龋食品配料使 用。但低聚木糖例外. 因商品中残留不纯物是木糖, 耐 酸耐热, 在 pH2.8-8 范围内 100 度加热 1 小时不分解。
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23 5 、 缓解便秘 常用品种每天服用有效剂量 低聚异麦芽糖 15-20g 低聚果糖 8-9g, 低聚木糖 0.7-1g
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24 发 展 低 聚 糖 优 越 性发 展 低 聚 糖 优 越 性发 展 低 聚 糖 优 越 性发 展 低 聚 糖 优 越 性 1 、有食糖替代品 ─ 糖醇的功能, 具有一定甜度, 和某些糖类的属 性; 2 、又有纤维素促进肠道有益菌的繁殖抑制有害菌兹长的功能。 且有比纤维素更好的口感。 3 、比糖醇和膳食纤维,原料来源更广阔, 在价格上具有竞争优 势, 因此有更广阔的发展前景。
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25 三、功能性低聚糖的安全性
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26 低聚糖的安全性 低聚糖性质类似于纤维素的隋性物质,不和机体产生反应。 作为食品安全性有保证。国内评估的低聚异麦芽糖的安全剂 量为:最大无作用剂量为 2g/kg 体重 ;LD50 半致死剂量 44g/kg 体重。其他主要品种均通过保健品的安全性评价 美国 FDA 先后批淮为 GRAS 的有: 2000 年低聚果糖及海藻 糖 ;2002 年菊粉 ;2005 年异麦芽酮糖 ;2008 年低聚半乳糖。 严格质量管 理 按 HACCP 危害分析和关键控制 点进行质量监控。 国内骨干低聚糖企业,均为现代化高新技术企业, 严格质量管 理。从原料来源、辅助材料、生产工艺过程各工序(糖化转 化、净化、成型、包装)均按 HACCP 危害分析和关键控制 点进行质量监控。
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27 ( 一 ) 低聚糖比活菌制剂更安全 1, 安全性评价低聚糖和益生菌的安全性评估 要求不同 益生菌乳酸菌和双岐杆菌,是有生命的活菌 制剂, 技术成夲高;低聚糖是由食物原料加工 具有生理活性的单糖低聚物, 稳定性好。 活菌制剂必需经三阶段毒理学评价,不仅要 通过体外和动物试验,还需经人体临床试验 评估。最后还应有一段安全应用试验 ; 低聚糖的安全性评估,因系类同纤维的惰性 物质,相对简单些。
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28 2, 生产条件 从生产角度考虑,厌氧菌生产技术比好氧兼氧的 要求高得多,一次性投入大。工艺控制和纯化难 度大。在发酵过程如有杂菌污染或共生有害菌, 很难以分离。 低聚糖生产投入小,好控制, 好管理
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29 3, 商品化要求 活菌制剂不仅要有活菌数量指标,还必须有配套的检测 和监督技术。因活菌制剂特别是厌氧菌,在货架上经一 段时间,活力要下降,有一个货架期问题 。特别是含活 菌食品, 包装难以保绝对无氧,打开包装后,不及时食用 活力必然下降。 活菌进入消化系统, 会被人体胃酸和酶破坏,在肠道内能 否存活,和原有菌不相排斥,能否共存等问题。 低聚糖则无以上顾虑
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30 ( 二 ) 低聚糖安全有效剂量 无作用剂量有效剂量 因低聚糖有润肠通便作用,过多摄入会导致腹泻。所以每日 摄入量不能按无作用剂量使用, 应按有效剂量使用。几乎差 8- 10 倍。 一般有效剂量:低聚异麦芽糖为 15-20g; 低聚果糖 8-10g; 低聚 木糖 0.7-1.4g 。 ( 因个体不同有差异,且服用过久有适应性 ) 用低聚糖制取的调整肠道功能的商品,应标示含量,附有警 示句 “ 过多会导致腹泻 ” 。
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31 低聚糖发展今后努力方向 综上所述,国内外低聚糖, 除日本相对停滞,其他地区正逢勃 发展中。但也应看到新的功能糖类在不断出现,其他防病抗 病的功能配料日新月异,因此要居安思危,今后应: 1 、原料资源综合利用和多样化, 开发非食用原料来源 ; 2 、功能和品种多样化, 开发多功能低聚糖,如阿拉伯木聚糖、 阿魏酰低聚糖,防止同质化竞争,开拓功能糖发展新天地; 3 、自主创新、资源节约、环境友好、降低成本、保证产品质 量和安全,拓展新的用途和市场,为人类的健康造福。
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