2019年度食品安全國家標準立項計劃(征求意見稿)中提到擬啟動《食品營養(yǎng)強化劑酵母β-葡聚糖》標準的制定工作，擬承擔單位為上海市食品添加劑和配料行業(yè)協(xié)會，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部食物與營養(yǎng)發(fā)展研究所。本文圍繞β-葡聚糖的結(jié)構(gòu)性質(zhì)、生理功能、應用領域、不同來源進行了詳細的綜述，并且梳理了與β-葡聚糖相關的國際、國內(nèi)標準、法規(guī)及政策動態(tài)，旨在為全面、科學地展開標準制定工作提供參考。

-、 β-葡聚糖概況

1、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

葡聚糖是由葡萄糖單體聚合而成的高分子多糖，是自然界中最為常見的多糖鏈，分為α型和β型，其中α型多為機體的能量來源，不具備生物學活性。β-葡聚糖是半纖維素，約含有70％的β-(1,4)鍵和30％的13-(1,3)鍵。由于分子聚合程度和β-(1,3)糖苷鍵含量的不同，分為水溶性和非水溶性兩種，水溶性β-葡聚糖占50％-70％，其中β-(1,4)糖苷鍵與β-(1,3)糖苷鍵總比例為2.3：1，較非水溶性的這-比例低。高純度的β-葡聚糖呈現(xiàn)白色，無味，水溶液粘稠，對高溫、弱酸、弱堿都比較穩(wěn)定，在很多有機溶劑(如乙醇、丙酮、正丁醇)中不溶解，其中少量β-葡聚糖與蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白。此外，β-葡聚糖具有凝膠性、較高的持水力和持油力，可作為乳化劑、增稠劑、穩(wěn)定劑等應用到食品生產(chǎn)加工領域。國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，β-葡聚糖活性的大小與使用量、在溶液中的溶解性情況和粘度、分子量及結(jié)構(gòu)等有著密切關系。

2、提取工藝

β-葡聚糖的提取方法主要包括微波法、凍融法、超聲波法、乙醇-酶和熱水二步法和發(fā)酵法。提取過程中要考慮β-葡聚糖的得率及產(chǎn)品純度，并且應該考慮保持其原有的結(jié)構(gòu)，這樣才能保證β-葡聚糖的生物活性。微波法提取時，加熱使細胞內(nèi)溫度迅速升高，水汽化產(chǎn)生的強大壓力將細胞膜和壁被沖破，形成極小的孔洞，進-步加熱細胞內(nèi)部和細胞壁水分含量均會減少，細胞收縮且表面出現(xiàn)裂痕。孔洞及裂痕使細胞外部的液體易進入細胞內(nèi)，溶解并釋放胞內(nèi)產(chǎn)物。利用凍融的方法可以提取β-葡聚糖，因為許多高分子，包括聚乙稀醇和黃原膠等在凍融后都可以形成凝膠。超聲波法是利用超聲產(chǎn)生的空化作用實現(xiàn)提取液的局部形成高溫高壓及機械擾動作用加快固液兩相之間的傳質(zhì)過程，從而節(jié)省提取時間且提高得率，更重要的是保留了活性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，繼而保留了其生物及其他活性。這種方法適合β-葡聚糖的提取，對于β-葡聚糖的開發(fā)利用具有很大的推動作用。乙醇-酶和熱水二步法是先將原料與-定濃度的乙醇溶液混合，加入蛋白酶及耐熱α-淀粉酶，去除所得到的上清液后，對殘渣進行干燥，然后利用熱水法提取β-葡聚糖。發(fā)酵法在β-葡聚糖的提取中鮮見報道。燕麥全粉及麩皮中均含有大量的活性成分β-葡聚糖，酵母菌的細胞壁中也含有豐富的β-葡聚糖，用此菌發(fā)酵燕麥麩皮培養(yǎng)液，該菌能夠大量繁殖生成酵母β-葡聚糖，而且菌種利用麩皮中的淀粉及蛋白質(zhì)等成分，這樣也提高了燕麥β-葡聚糖的純度及降低了提取過程中的成本。因此，發(fā)酵法提取β-葡聚糖是較好的方法。

3、生理功能

Degroot等人研究發(fā)現(xiàn)燕麥中提取出的β-葡聚糖能夠大幅度的降低腸胃吸收脂肪酸時的速度，這樣人體內(nèi)膽固醇的合成量相應的就會減少，這充分證明；β-葡聚糖具有降低膽固醇，預防心血管疾病的作用。Wood等人研究表明，燕麥β-葡聚糖的日攝入量在1.8以上時能顯著降低餐后人體的血糖升高幅度，且攝人量越大人體糖升高幅度的越小，并推測與β-葡聚糖形成高黏性環(huán)境有關，及延緩胃及腸道對葡萄糖的吸收，具有調(diào)節(jié)血糖水平，預防糖尿病的作用。燕麥β-葡聚糖的攝入量與腸癌發(fā)生率呈明顯的負相關。申瑞玲等人通過大量試驗研究，得出如下結(jié)論：燕麥β-葡聚糖能促進小鼠腸道及糞便中的有益菌增殖，并抑制有害菌的繁殖，從而改善腸道環(huán)境，具有益生元的功效。Estrada等人研究了燕麥β-葡聚糖對已感染E．Vermiformis菌的鼴鼠調(diào)節(jié)功能，發(fā)現(xiàn)口服和皮下注射均具有促進其淋巴細胞殖的功效，且其抵抗細菌侵襲的能力也在增強。

4、應用領域

酵母β-葡聚糖己被應用于食品、醫(yī)藥和飼料等領域。其中，β-葡聚糖在食品中的應用范圍逐步擴大，從快餐谷物食品配料到餅干、乳品、肉類等多種食品中，并有望得到進-步的應用。

將其加入冰琪淋和酸奶中，β-葡聚糖不僅可以作為脂肪替代物，還可以作為乳酸菌和雙歧桿菌等的發(fā)酵底物，對人體的腸道健康有益。宮艷艷等研究發(fā)現(xiàn)隨酵母β-葡聚糖用量的增加，冰淇淋硬化后的硬度增加。酵母β-葡聚糖的加入使產(chǎn)品具有較高的膨脹率。Konukalapl研究葡聚糖在低脂Cheddar干酪中的應用，結(jié)果顯示，隨脂肪替代量的增加，產(chǎn)品與低脂對照相比硬度、脆性、融流指數(shù)更低，干酪樣品彈性和內(nèi)聚性相近。

燕麥β-葡聚糖的高持水性和持油性，加入肉制品中后，可以提高產(chǎn)品的品質(zhì)。在低脂肪(蛋白質(zhì)含量不變)香腸中，卡拉膠和燕麥纖維均可以改變產(chǎn)品的-些特性，可作為脂肪類的替代品。酵母β-葡聚糖由于其特殊的結(jié)構(gòu)特性，在肉制品中使用具有增強肉制品持水能力、改善脆度、硬度等功能。王淼等通過研究發(fā)現(xiàn)，酵母β-葡聚糖在肉制品如火腿腸中可以替代其中脂肪以制備低脂火腿腸，克服降低脂肪導致的質(zhì)構(gòu)和感官下降。使用3~4％可以明顯改善肉制品的脆度、硬度、彈性、膠粘性、咀嚼性等質(zhì)構(gòu)、口感指標。

添加質(zhì)量分數(shù)為1—5％的燕麥纖維的面包及甜點心，成品的體積更大，產(chǎn)品質(zhì)量更好。Inglett等人從燕麥粉和燕麥麩皮中提取出名為燕麥精的纖維，即由β-葡聚糖和淀粉糊精組成的脂肪替代品。酵母β-葡聚糖在焙烤食品中可以作為脂肪替代物來降低蛋糕、面包等食品中的油脂。宮艷艷等研究了酵母β-葡聚糖作為脂肪替代品替代重油蛋糕配方中的部分脂肪。結(jié)果表明，蛋糕中的水分含量隨著蛋糕中脂肪含量的減少而增加。酵母β-葡聚糖的加入使重油蛋糕的彈性、膠著性和回復性均有所增加，同時改善了重油蛋糕的咀嚼性，加入20％脂肪替代品的蛋糕感官指標與傳統(tǒng)重油蛋糕較為接近。

在其它食品中的應用。酵母β-葡聚糖具有膳食纖維樣的功效，作為大分子可以改變流動性、乳化性等以用于各種食品中。Thammakiti將酵母β-葡聚糖作為乳化穩(wěn)定劑應用于蛋黃醬中，不但能有效保持蛋黃醬的乳化穩(wěn)定性，且能夠強化纖維素阻止脂類吸收的作用，促進膽固醇的排出，增加腸道蠕動。

此外酵母β-葡聚糖還是功能性食品的重要原料，具有增強免疫力、抗感染、抗輻射等功效，可以作為功能食品和膳食補充劑的原料應用于此類產(chǎn)品中。酵母β-葡聚糖不僅具有很好的生理功能，而且具有理想的應用功效，在食品領域可以作為脂肪替代、增稠劑、乳化劑等廣泛應用于各種食品中。作為新興的食品原料，它的更廣泛的應用價值還有待于進-步的研究和開發(fā)。

二、 β-葡聚糖的來源

1、酵母

β-葡聚糖存在與酵母細胞壁中，占細胞壁干重50％~60％。酵母細胞壁從內(nèi)向外分為三層，分別為葡聚糖層、蛋白層和甘露聚糖層。酵母的細胞壁占酵母細胞干重的25％~30％，其中除葡聚糖外甘露聚糖占31％左右，蛋白質(zhì)占11％~13％，脂類9％，以及1％~2％的幾丁質(zhì)。其中，β-葡聚糖和幾丁質(zhì)主要作用是維持細胞壁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而保持細胞正常的生理形態(tài)。酵母細胞壁中85％的葡聚糖是由β-(1,3)糖苷鍵連接，同時含有3％的β-(1,6)糖苷鍵，聚合度和分子量都相當高，具有很強的免疫活性。其結(jié)構(gòu)有別于-般糖類的線形分子結(jié)構(gòu)，而是-種獨特的三重超微螺旋結(jié)構(gòu)。

2、谷物

β-葡聚糖是禾谷類植物籽粒細胞壁中的-種非淀粉多糖，在各類谷物中都普遍存在，但含量差別較大(見表1)，其中大麥和燕麥中β-葡聚糖的含量較高。不同谷物來源的β-葡聚糖具有相同的通用分子結(jié)構(gòu)，但β-(1,4)/β-(1,3)鍵的比例，三糖，四糖比例，相對分子質(zhì)量以及類纖維片段的數(shù)量各不相同。在長鏈結(jié)構(gòu)中，單個的β-(1,3)鍵和2~3個的β-(1,4)糖苷鍵會相間出現(xiàn)。但現(xiàn)有的研究并未在β-葡聚糖分子中發(fā)現(xiàn)存在有2個或者更多相鄰的β-(1,3)鍵。

聲明：本文所用圖片、文字來源《中國食品添加劑》，版權(quán)歸原作者所有。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請與本網(wǎng)聯(lián)系

相關鏈接：葡聚糖，淀粉酶，乳酸菌，卡拉膠