異構化乳糖的功能及其在乳品工業中的應用

鄭海英，劉金杰

（大連禧馬國際貿易有限公司，大連，116001）

摘要：異構化乳糖作為益生元具有重要的生理功能，可以用于醫藥、食品等領域。本文綜述近年來關于異構化乳糖的研究文獻，闡述了異構化乳糖的性質、功能和在乳品工業中的應用。

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

異構化乳糖是由乳糖在在堿性條件下加熱發生異構化制得的，異構化乳糖中含有四種糖，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]發現的。后來發現乳酮糖對消化道中雙歧桿菌的生長具有明顯的增殖作用^[2]，從此開始了對乳酮糖的積極研究，并逐漸走向工業化生產。而作為主要成分是乳酮糖的異構化乳糖，其生理功能及作為食品添加劑的價值被日益重視，已廣泛用于便秘、肝性腦病的臨床治療。近年來在食品領域開發了多方面的應用。本文對異構化乳糖的功能及其在乳品工業中的應用進行了綜述。

1 異構化乳糖基本性質

異構化乳糖是以乳糖為原料制造的，是以乳酮糖為主要成分的混合糖液，稱為異構化乳糖液或乳果糖液，乳酮糖液。目前市售的異構化乳糖液乳酮糖含量在50%以上，水分約為30%，其他的成分是殘余的原料乳糖和一系列分解產物如果糖、半乳糖等。隨著近年來對高純度乳酮糖的異構化乳糖液及其結晶制品的需求，也有乳酮糖含量大于97%的異構化乳糖粉開始銷售。

乳酮糖是由半乳糖和果糖以1,4糖苷鍵集合的二糖，化學名為4-O-β-吡喃半乳糖基-D-果糖，分子式：C₁₂H₂₂O₁₁，分子量為342，乳糖與異構化乳糖為同分異構體，其結構式如下：

異構化乳糖液為淡黃色透明粘稠液體，味甜，其甜度約為蔗糖的48-62%左右，和砂糖一起使用可以增加甜度。結晶型的異構化乳糖粉為白色粉末，易溶于水。

異構化乳糖的穩定性好，耐高溫，耐酸，加工性能良好。因異構化乳糖天然的存在于加熱后乳制品中，一直以來都被人體所攝取，安全性高，另外大量的毒性試驗和臨床實驗都證明了異構化乳糖的安全性，但大量攝入會導致腹瀉。

2 異構化乳糖的功能

異構化乳糖在胃腸中不被消化，不能被人體消化酶分解，可以到達大腸，被雙歧桿菌等腸道有益菌利用，對雙歧桿菌的增殖有顯著效果，從而對腸道菌群起到改善作用，因此對人體產生有益作用，如減少腸道內有害物質的產生，預防和減輕便秘，加強免疫系統等。

2.1 促進雙歧桿菌增殖，改善腸道菌群

人體腸道內大約有一百萬億個細菌，可以劃分為一百多種，基本分為三個大類：有益菌、有害菌和中性菌。雙歧桿菌^[3]是眾所周知對機體有益的細菌（益生菌），可以積極合成維生素，輔助消化和吸收等，雙歧桿菌被確認是不會對身體有害的影響。各種研究表明在腸道內雙歧桿菌的增殖，在腸道內雙歧桿菌產生的醋酸和乳酸使pH值降低，可以抑制有害細菌，從而改善腸道菌群。

異構化乳糖于1957年被Petuely^[2]發現是雙歧桿菌的生長因子，之后開始了許多對異構化乳糖對促進雙歧桿菌的增殖的研究。Hoffman^[4]等人研究了乳酮糖在腸道內的代謝，發現只有雙歧桿菌、乳酸桿菌等革蘭氏陽性菌可以分解乳酮糖，產生乳酸和醋酸，連續2天服用異構化乳糖液（30ml/次），發現雙歧桿菌和乳酸桿菌明顯增殖，而大腸桿菌等有害菌適量減少，證明了異構化乳糖是一種雙歧桿菌的促進因子。Terada^[5]等人研究表明，每天攝入3克乳酮糖，連續服用4天后雙歧桿菌的在腸道菌群中的比例由8.3%增加到40.3%，有害的類桿菌由80.3%降到56.5%，連續服用7天期間雙歧桿菌的在腸道菌群中的比例為47.4%，類桿菌為45.6%，停止攝入乳酮糖后，雙歧桿菌的比例下降至7.9%，類桿菌增加至79.4%。該項研究表明在攝入異構化乳糖后可以明顯促進雙歧桿菌的增殖，抑制有害菌的繁殖，但停止攝入后雙歧桿菌的數量又會下降。Ballongue^[6]等研究表明，早晚各服用10g異構化乳糖，可以使糞便pH保持在5.8-6.9的范圍內，該pH值是雙歧桿菌的最佳生長范圍。Mizota^[7]等人報道人工喂養的嬰兒在攝入含有異構化乳糖的奶粉后，其體內的雙歧桿菌明顯增加，雙歧桿菌的增加可保護嬰兒免受腸道感染。另外有很多報道嬰兒配方奶粉中都加入了異構化乳糖^[8,9,10]作為益生元促進雙歧桿菌的增殖。

2.2 防治便秘

異構化乳糖在結腸內被雙歧桿菌產生的β-半乳糖苷酶分解，產生酸性產物，如乳酸、乙酸，使腸道內滲透液提高，pH降低，促進腸道蠕動，促進排便，增加大便次數^[11]。由于雙歧桿菌的增加，可以抑制腐爛和有害物質的產生^[12]，如各種強致癌物苯酚，甲酚，吲哚，甲基吲哚等，從而改善糞便性質。異構化乳糖液對人體具有明顯的通便功能，有大量報道^[13,14,15]和臨床證明口服異構化乳糖液（乳果糖口服液）可以治療功能性便秘^[16]，不僅效率高，且安全性高。目前異構化乳糖已被美國FDA批準用于治療便秘。

2.3促進人體對鈣、鎂的吸收

鈣(Ca)和鎂(Mg)是人體必需的礦物質，有報道異構化乳糖可以增加狗^[17]和大鼠^[18]對鈣、鎂的吸收,Heuvel^[19] 發現異構化乳糖（5g/10g）可以增加絕經后女性的鈣吸收率。Nobuo^[20]報道了對24位成人進行口服異構化乳糖對鈣鎂的吸收對比試驗，發現服用異構化乳糖4g/天的高劑量組對鈣鎂的吸收明顯增加。主要原因是由于異構化乳糖促進雙歧桿菌的生長，使腸道內pH值下降，從而促進了鈣、鎂的溶解，并增加了腸道對鈣、鎂的吸收^[21]。Mineo^[22]報道了由于雙歧桿菌增加，產生的短鏈脂肪酸可以促進鈣在腸粘膜的透過率。

2.4 增強機體免疫作用

異構化乳糖通過促進有益菌的生長和礦物質的吸收，發揮間接刺激免疫功能；同時異構化乳糖被分解后產生的酸性環境可以抑制有害菌的產生，從而減少有害物質和毒素的產生，降低體內毒素水平^[23]，酸性環境使腸道中的氨變成銨離子隨糞便排出體外，阻斷氨的肝腸循環，從而降低血氨，減輕了肝臟的解毒負擔^[24]，增強機體的抗感染免疫能力。另有報道^[25]有極少部分異構化乳糖可以被吸收以產生直接的免疫反應，而不僅僅是通過雙歧桿菌起間接免疫反應^[26]。

3 異構化乳糖在乳品工業中的應用

異構化乳糖具有重要的生理功能和藥理功能，自被確認為雙歧桿菌增殖因子后，日本、德國、美國等國外多家乳品和保健品企業就開發出一系列添加異構化乳糖的產品，如酸奶、嬰幼兒配方奶粉、乳酸菌飲料等。國內對異構化乳糖的應用比較少，主要還是以藥物為主，隨著近年來對其功能的深入研究，異構化乳糖因其優異的益生元功能在食品工業中有廣泛的應用前景，尤其在乳品工業中，可以結合益生菌共同使用，其耐酸性、耐熱性良好，比其他益生元有更廣的應用范圍。另外異構化乳糖對牙齒無侵蝕作用，還可以做為防齲齒和無熱量甜味劑應用與多種食品中。

參考文獻

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