【正文】 于糖的研究最早可以追溯到1891年EmilFischer對（+）一Glucose的右旋構(gòu)型的證明，之后以對糖酵解和糖異作用的研究為代表的生物化學(xué)發(fā)展階段是糖化學(xué)研究的鼎盛時期。但在此的幾十年間，一方面，先是在蛋白質(zhì)研究后，在核酸研究方面的巨大突破和迅速進展吸引了人們的注意力；另一方面，由于糖類本身在結(jié)構(gòu)方面的復(fù)雜性和特殊性，使得對其進行分離、分析和合成都極端困難，研究手段上的落后制約了糖類研究快速發(fā)展，最終使對糖的研究仍局限于糖類的代謝以及其結(jié)構(gòu)功能上，遠遠地落后于蛋白質(zhì)和核酸。并且使人們形成了一種錯誤認識，即糖在生物體中的作用只是作為結(jié)構(gòu)材料（如植物體的纖維素，動物體的幾丁質(zhì)等）和儲能物質(zhì)，并不參與對生命活動的調(diào)控。但近年來發(fā)現(xiàn)體內(nèi)糖基化幾乎對于所有蛋白質(zhì)的活性以及各種物物過程中都是必需的，同時也發(fā)現(xiàn)許多天然生命活動中的地位。而從70年代以來，在糖類分離和結(jié)構(gòu)分析等方面取得的重大突破也使糖類研究在近30年來得以快速發(fā)展，并由此誕生了一個新的分支學(xué)科——糖生物學(xué)（glycobiology）。低聚糖作為糖生物學(xué)中重要的研究對象，通過對其進行的多個方面的研究，人們已經(jīng)對低聚糖的作用與意義有了初步的認識。根據(jù)糖類物質(zhì)的水解情況可以將其分類為單糖、低聚糖和多糖，單糖是不能再被水解成更小分子的糖，而單糖通過還原性末端的羥基與其它單糖的羥基形成糖苷鍵，就進而構(gòu)成了有直鏈或支鏈結(jié)構(gòu)的低聚糖或多糖。1996年國家公布的《功能性低聚糖通用技術(shù)規(guī)則行業(yè)標準》中，規(guī)定的功能性低糖的定義為：（1）功能性低聚糖是由2—10個相同或不同的單糖聚合而成；（2）具有糖類某些共同的特性，可直接代替蔗糖，作為甜食配料，但不被人體胃酸、胃酶降解，不在小腸吸收，可到達大腸；（3）具有促進人體雙歧桿菌的增值等生理特性。1986年由美國能源部資助，美國佐治亞大學(xué)建立了復(fù)合糖研究中心（CCRC），專門進行低聚糖結(jié)構(gòu)的收集工作，到目前為止已記錄了49，897個不同結(jié)構(gòu)的低聚糖。低聚糖這種在結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜多樣性一方面使在研究方法上對低聚糖的分離、分析、合成都有極端的困難；另一方面，也解釋了低聚糖在生命活動中的功能多樣性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，并暗示低聚糖可能是生物體中另一類攜帶有生物信息的載體，在其豐富的結(jié)構(gòu)中隱藏著一個巨大的信息庫，為生命活動提供有限的其因轉(zhuǎn)譯外的多產(chǎn)性。 二、功能性低聚糖的發(fā)展狀況 低聚糖在國外風靡了幾年以后，很快就被引人國內(nèi)，在發(fā)酵行業(yè)掀起了一股不大不小的浪潮。近年來不少企業(yè)紛紛上馬，生產(chǎn)能力3萬噸／年左右，總設(shè)計能力超過5萬噸／年。我國目前一些飲料、奶制品生產(chǎn)廠家正在使用低聚糖作為其產(chǎn)品的原輔料，生產(chǎn)出酸奶、飲料等，獲得了較好的經(jīng)濟效益。但是對低聚糖的宣傳上還不夠普及，絕大多數(shù)的老百姓對低聚糖了解的甚少。 低聚糖之所以被普遍看好，緣于它優(yōu)異的生理功能，它是“雙歧因子”，具有雙歧桿菌增殖功能?？梢哉f消費者對“雙歧因子”的認知程度直接影響著低聚糖類產(chǎn)品的銷售。據(jù)介紹，日本認識“雙歧因子”生理功能的人數(shù)占國民總數(shù)的70％以上，而我國不到1％。 業(yè)內(nèi)人士普遍認為，這并不是沒有市場，因為僅有1億人口的日本能銷售11000噸，12億人口的中國市場應(yīng)該更大，尤其是在人們普遍重視保健的今天，低聚糖是有市場優(yōu)勢的。但只有消費者對低聚糖的功能、特性以及對腸內(nèi)細菌、雙歧桿菌和功能性低聚糖三者關(guān)系認識提高后，才會根據(jù)需要積極選購低聚糖產(chǎn)品及添加低聚糖的功能食品。因此企業(yè)必須在增加生產(chǎn)的同時，采取多種形式開展普及“雙歧因子”功能的知識。否則不斷增多的生產(chǎn)企業(yè)只能在這塊局限的市場中競爭，直接限制和阻礙這個很有前途的產(chǎn)品的發(fā)展。目前出現(xiàn)的低價傾銷現(xiàn)象就說明了這一點。 也有專家指出，對低聚糖生理功能片面夸大宣傳的趨勢也很值得警惕。低聚糖是一類物質(zhì)的名稱，其品種繁多。而不同品種其物化性能、生理功能亦有所差異，并不是所有的低聚糖都具有增殖雙歧桿菌的作用。因而，不能夠一提低聚糖就說是雙歧因子的低聚糖，況且各個品種的增殖作用也不盡相同。有的每日一小湯匙（3－8克）已夠，有的則需要數(shù)十克。另外，原料來源、生產(chǎn)方法或所用菌株的不同，都會對雙歧桿菌的增殖效果有很大影響，因而應(yīng)正確宣傳低聚精的功能，才有利于整個行業(yè)的發(fā)展。 據(jù)介紹，目前我國已有兩個品種開始工業(yè)化生產(chǎn)，即低聚異麥芽糖和低聚果糖，其中低聚糖異麥芽糖約占全國產(chǎn)量的90％。因此生產(chǎn)企業(yè)還應(yīng)在產(chǎn)品的健康開發(fā)方面加大力度，積極推廣在更廣闊領(lǐng)域的應(yīng)用?？蒲袉挝粦?yīng)針對應(yīng)用研究下些功夫，生產(chǎn)企業(yè)也不應(yīng)坐等機遇，要主動出擊，積極與相關(guān)行業(yè)聯(lián)合發(fā)展，拓展低聚糖應(yīng)用的市場。 1996年報道，主要在日本和歐洲國家，北美、韓國有少量，我國不包在內(nèi)。因為1996年以前，國內(nèi)有關(guān)科教單位對功能性低聚糖如低聚異麥芽糖、低聚果糖、低聚甘露糖、低聚木糖的研究工作已開展若干年，但實現(xiàn)工業(yè)化則是這一年剛剛開始。第一個全新建設(shè)的用淀粉原料酶法轉(zhuǎn)化低聚異麥糖生產(chǎn)線，1996年在山東保齡寶生物技術(shù)有限公司試車成功。港臺地區(qū)則有永豐經(jīng)綸公司，蔗糖原料用酶法轉(zhuǎn)化小批量生產(chǎn)低聚果糖。經(jīng)過“九五”的發(fā)展，我國功能性低聚糖已形成一定規(guī)模，上市的商品有低聚糖麥芽糖、低聚果糖、低聚半乳糖、大豆低聚糖、水蘇糖等。2000年功能性低聚糖總產(chǎn)量約3萬噸，主要品種是低聚異麥芽糖，同年，國家批準了低聚糖異麥芽糖的行業(yè)標準和功能性低聚糖的能用技術(shù)標準，為規(guī)范行業(yè)發(fā)展發(fā)揮了重要作用。目前有一定生產(chǎn)規(guī)模，生產(chǎn)低級聚異麥芽糖的有山東禹城、濱州、沂水、定陶，河南孟州，浙江杭洲，新疆烏魯木齊等；低聚果糖有云南昆明，江蘇張家港，廣東江門等；低聚木糖、水蘇糖也于期試產(chǎn)。 三、典型功能性低聚糖 低聚糖（oligosaccharides）廣泛存在于各種天然食物中，如水果、牛奶、蜂蜜、蔬菜等。在過去十幾年中，低聚糖作為低熱值甜味劑被廣泛應(yīng)用，日本、歐洲應(yīng)用較普遍。1991年日本政府為“特殊健康用途的食品（FOUHU）”立法，低聚果糖、低聚半乳糖、大豆低聚糖和帕拉金糖被列其中，同年有450種產(chǎn)品使用了低聚糖。到1996年FOUHU又批準了58種食品，有34種低聚糖被列為功能性食品添加劑，有乳酮糖、乳果糖、低聚木糖、異麥芽糖。低聚糖的主要作用是使腸道內(nèi)雙歧桿菌增殖，保持良好的腸道環(huán)境，同時低聚糖又是一種膳食纖維。日本食品專家指出：低聚糖是功能性食品基料中最有發(fā)展前途的產(chǎn)品。日本是生產(chǎn)低聚糖最主要的國家，而低聚糖的使用則遍布世界各地，低聚糖的種類和生產(chǎn)目前全世界約有低聚糖產(chǎn)品十余種。除乳酮糖外，1991年低聚糖的產(chǎn)量約3．5萬噸，1995年則超過6．5萬噸。資料表明1995年乳酮糖的產(chǎn)量已超過了2萬噸，新的專利產(chǎn)品正不斷出現(xiàn)，而且有一半生產(chǎn)低聚糖的公司正在開發(fā)新的產(chǎn)品。 除大豆低聚糖和乳酮糖外，其它低聚糖都采用酶法生產(chǎn)，多是由簡單的乳糖、蔗糖等雙糖為底物，由轉(zhuǎn)移酶催化合成，或是多糖限制性水解制得，如淀粉、菊粉、木聚糖，其生成的產(chǎn)物是單糖和不同鏈長的低聚糖，可用膜分離、色譜分離的方法除去低分子糖達到純化的目的。 （Galato－oligos。charides）母乳喂養(yǎng)的嬰兒腸道中雙歧桿菌數(shù)目最多，這歸功于人奶中的低聚半乳糖，因此，低聚半乳糖做為雙歧桿菌的增殖因子引起人們的關(guān)注。低聚半乳糖是以高濃度乳糖做底物，在具有半乳精基轉(zhuǎn)移活性的口半乳糖苷酶（EC3．2．l．23）的作用下，首先將乳糖水解成半乳糖和葡萄糖，然后再將半乳糖轉(zhuǎn)移到乳糖的半乳糖基上，制得的低聚半乳糖是在乳糖中的半乳精基一側(cè)結(jié)合1一4個分子的半乳糖的混合物。目前世界上主要生產(chǎn)公司有日本的YaKnitHosha、Nissin制糖公司、SnowBrand奶制品。SnowBrand奶制品生產(chǎn)的低聚半乳糖只用在自己的嬰兒配方奶粉中，不向外出售；此外，Borculo乳清制品已在荷蘭生產(chǎn)和銷售低聚半乳糖，日本Unitika已獲準生產(chǎn)，并即將面市。 （Lactulose）與低聚半乳糖一樣也以乳糖為原料。乳糖經(jīng)堿石灰處理后得乳酮糖，乳糖是由半乳糖和葡萄糖組成的，而乳酮糖則是有半乳糖與果糖以β（1一4）糖苷鍵合形成的雙糖。乳酮糖在小腸內(nèi)不被消化吸收，到達大腸被雙歧桿菌利用，具有較高的增殖活性，因此乳酮糖被列為低熱值甜味劑和功能性食品添加劑。乳酮糖除用做食品添加劑外，還在醫(yī)藥上用于治療便秘和靜脈系統(tǒng)的腦病。德國Slvay是世界上最大的乳酮糖制造廠家，每年約生產(chǎn)1萬噸乳酮糖，90％用于藥品，如：Duphalac，Bifiteral、Chronulac、Cephulac。日本Morinaga奶制品是另一主要生產(chǎn)廠家，其產(chǎn)品主要用于食品添加劑，并每年向歐洲出口3000噸乳酮糖；在比利時還設(shè)立了經(jīng)銷機構(gòu)。德國的MeleiGmbH采用Morinaga的技術(shù)生產(chǎn)乳酮糖。意大利的InalcoSPA也生產(chǎn)乳酮糖。在北美生產(chǎn)乳酮糖的公司有Canlac公司（加拿大）和SignaSA（墨西哥）、CIC聯(lián)合公司和AlutFoods公司（加拿大）；Canlac產(chǎn)品的市場主要是加拿大、美國和塞浦路斯。 3．乳果糖（Lactosucrose）乳果糖是以乳糖為原料生產(chǎn)的第2個雙歧因子低聚糖。它以乳糖和蔗糖門(1：1）為原料，在β呋喃果糖苷酶（．26）催化作用下，將蔗糖分解的果糖基轉(zhuǎn)移至乳糖還原性末端C1位羥基上，生成半乳糖基蔗糖即乳果糖。日本生產(chǎn)乳糖的分司有Ensuiko精糖公司、HyashibaraShin公司、生物制藥有限公司。近年來，乳果糖的產(chǎn)量不斷增加。1992年Ensuiko公司年產(chǎn)500噸，1994年產(chǎn)量增加三倍，超過1600噸。 4．低聚果糖（Fructo－dlgosacchatdts）從產(chǎn)量上看，低聚果糖是低聚糖家族中重要的成員。低聚果糖生產(chǎn)方法有2種，最終產(chǎn)物也略有不同。第一種方法以蔗糖做底物，采用β一呋喃果糖苷酶轉(zhuǎn)果糖基作用，在蔗糖分子的β（1—2）糖昔鍵上與l－3個果糖分子結(jié)合，形成的蔗果三糖（GF2）、蔗果四糖（GF3）、蔗果五糖（GF4），屬于果糖和蔗糖構(gòu)成的直鏈雜低聚精；產(chǎn)物中還有果糖、葡萄糖和反應(yīng)不完全的底物蔗糖。采用色譜法除去單糖和雙糖可制得高純度的低聚果糖。MeijiSeikaKaisha是日本生產(chǎn)低聚果糖的最大公司，產(chǎn)品的商品名為“Meioligo”。Meiji還與法國的BesninSac合資（Beghin－Me切生產(chǎn)低聚果糖，商品名為“Actilight”。此外，CheilFoodsandChemicals公司（南韓）也生產(chǎn)低聚果糖。 用于生產(chǎn)低聚果糖的第二種方法是控制菊粉的水解度，水解生成的產(chǎn)物與酶反應(yīng)產(chǎn)物類似，但在葡萄糖末端不全是以β（l—2）糖昔鍵與果糖相連。水解生成的低聚果糖的鏈比酶反應(yīng)的鏈長。布魯塞爾的BelgianORAFTI公司從菊苣中提取菊粉生產(chǎn)低取聚果糖，商品名為“Raflilose”；產(chǎn)品有不同純度，有粉末和糖漿?！癛aftilose”牌產(chǎn)品中低聚果糖鏈長度從2－9。從菊苣中提取的菊粉中，含有低聚果糖和一些多聚糖。ORAFTI公司的菊粉產(chǎn)品名為“Rafliline”，是含有＞50個果糖基的多聚精。比利時的Cosucra公司也生產(chǎn)類似產(chǎn)品，商品名為“Fibruline”。這些長鏈的多聚糖現(xiàn)已用作脂肪的替代物。 5．帕拉金糖（Palatinose）低聚糖，帕拉金糖也叫異麥芽酮糖。是麥芽酮糖合成酶（ECS．4．99．11）作用于蔗糖生成的。帕拉金糖是二糖，甜度比蔗糖低，不會引起齲齒，可被小腸消化吸收，因此，不是雙歧桿菌增殖因子。然而帕拉金糖分子內(nèi)脫水縮合形成帕拉金低聚糖，則不被人胃腸消化吸收而達到大腸，促進雙歧桿菌的增殖。帕拉金低聚糖由日本的Mitsui制糖公司生產(chǎn)。 6．葡萄糖基蔗糖（ClycosylSucrose）葡萄糖基蔗糖又叫偶合糖，是以麥芽糖和蔗糖為原料，通過環(huán)狀糊精合成酶（EC2．4．1．19）合成的三糖。葡萄糖基蔗糖的甜度是蔗糖的一半，與其他低聚精一樣可以作為甜味劑的替代物，可以預(yù)防齲齒，可被腸道酶水解，因而減少了腸道內(nèi)雙歧桿菌對其的利用率，然而在食品中葡萄糖基蔗糖的另一重要特性是可以防止結(jié)晶和褐變反應(yīng)發(fā)生及極強的保水性能。目前主要生產(chǎn)公司是日本的HayashibanaShit公司。 7．低聚麥芽糖（Malto－oligosaccharides）低聚麥芽糖在小腸內(nèi)被水解吸收，因而達不到結(jié)腸，不能被結(jié)腸內(nèi)的雙歧桿菌利用。NaKaKuKi在他的一篇關(guān)于低聚麥芽糖的文獻中提出，使用高麥芽糖漿，人體內(nèi)殘余的低聚麥芽糖可以抑制腸道內(nèi)有害菌如產(chǎn)氣莢膜梭狀芽抱桿和腸道內(nèi)細菌的生長，因此，低聚麥芽糖對改善腸道內(nèi)菌群結(jié)構(gòu)極有益。 低聚麥芽糖是葡萄糖基以α（l2）糖苷鍵連接，是在解枝酶如支鏈淀粉酶（EC．3．4．1．41）、異淀粉酶（EC3．2．1．68）及各種。淀粉酶的作用下水解淀粉生產(chǎn)的不同鏈長低聚麥芽糖，這些a一淀粉酶具有不同的反應(yīng)特性，因此可以生產(chǎn)出不同鏈長和不同低聚麥芽糖含量的糖漿。NikonShikuhinKaKo是日本生產(chǎn)低聚麥芽糖的最大廠家。 8．低聚異麥芽糖（Isomalto－oligosaccharides）是所有低聚糖產(chǎn)品中產(chǎn)量最大的一種，低聚異麥芽糖也是以淀粉為原料生產(chǎn)的。低聚異麥芽糖是αD一葡萄糖基以α(16）糖苷鍵結(jié)合，是雙歧桿菌的增殖因子。在低聚異麥芽糖的混合物中即合葡萄糖基以α（16）糖音鏈結(jié)合的低聚糖，又含葡萄基以α（14）糖苷鍵結(jié)合的低聚糖，如潘糖。低聚異麥芽糖的酶法合成反應(yīng)分兩步，第一步是a淀粉酶（EC3．2．1．l）將淀粉液化，第二步由β一淀粉酶（EC3．2．1．2）將酶化的淀粉水解成麥芽糖，a葡萄糖著酶（ES．2．1．20）再將其轉(zhuǎn)化成低聚異麥芽糖。 9．龍膽低聚糖〔Gentlo－oligosaccharides）是由若干個葡萄糖基以β(1一6）糖著鍵鏈合的化合物，是以葡萄糖漿為原料，在葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶的作用下合成的。龍膽低聚糖在人的胃及小腸不被利用，因此可被雙歧桿菌和乳桿菌利用。NihonShokuhinKaKo公司是生產(chǎn)該糖的唯一公司商品么為“Gentose目前年產(chǎn)量只有300400噸。 10．大豆低聚糖（Soybeanoligosaccharides）與其他低聚糖不同，大豆低聚糖是直接從原料中提取的。大豆分離蛋白和濃縮蛋白的付產(chǎn)物大豆乳清中含有大豆低聚糖。大豆低聚精是由水蘇糖、棉子糖、蔗糖和少量