低聚果糖促进钙离子吸收的研究

杨海军 原创 | 2013-04-24 10:52 | 收藏 | 投票
关键字:低聚果糖 
低聚果糖促进钙离子吸收的研究
李国庆,刘辉,李发财,杨海军
(保龄宝生物股份有限公司,山东德州251200
摘要:首先介绍了低聚果糖促进钙离子吸收的实验,接着简要分析了这一现象的原理,最后展示了几种应用了低聚果糖的补钙产品。
关键词:低聚果糖;保健食品;补钙;钙吸收
Fructo-oligosaccharides stimulate the absorption of calcium
LI Guo-qing, Liu Hui, LI Fa-caiYANG Hai-jun
(Shandong Baoling Bao Biology Co., Ltd., Dezhou 251200, China)
Abstract: This article introduces the experiments on fruto-oligosaccharides (FOS), followed by a brief analysis of the mechanism of FOS to increase the calcium absorption. At last, it exhibits some calcium supplement foods which contain the FOS.
Key words: fructo-oligosaccharidehealth foodscalcium supplementcalcium absorption.
 
 
钙是人体必不可少的元素,是身体的构造者。血液中必须保持一定的钙,心脏和脑才能维持正常的生理功能[1]。我国各年龄段的人群均有不同程度的缺钙现象,远低于500mg这一每日建议摄入量[2]目前,补钙类保健食品市场持续升温,年销售额达到上百亿,已成为整个保健食品市场的一大支柱。
困扰补钙产品的一大难题即人体对钙离子极低的吸收率,普通食物中钙吸收率只有30%左右[3]。目前多数补钙产品都添加大量钙离子,以期通过高含量提高人体净吸收量。但过量的补充会带来副作用,目前补钙类保健食品的设计思路开始转向如何提高钙离子的吸收率。
可以预见,促进钙离子吸收的物质有着极其广阔的市场前景,维生素D[4]在补钙产品中的大量应用就是一个很好的例子。但随着研究证实日晒可防止VD的缺乏,单纯添加VD的补钙产品已不能吸引消费者的眼光,各大企业对此类可促钙离子吸收的物质有着迫切的需求。而越来越多的研究证实,低聚果糖这一活性益生元,可以有效促进生物体对钙离子的吸收[5]。综合其所具有的调节肠道、类膳食纤维等生理功效,低聚果糖日益得到补钙类保健食品企业的青睐。
1 低聚果糖特性简介
低聚果糖(FructooligosaccharidesFOS)在自然界中天然存在,可以从食物,比如洋葱、小麦、大麦、香蕉、番茄、大蒜和洋蓟中分离得到。低聚果糖可以通过向蔗糖中添加黑曲霉果糖基转移酶(β-果糖基转移酶)人工合成出来。短链低聚果糖包含有以下3种成分:蔗果三糖(1-kestose 1-kestotriose GF2)、蔗果四糖(nystose, 1,1-kestotetraose, GF3)、蔗果五糖(1F- h-fructofuranosylnystose, 1,1,1-kestopentaose, GF3)。这些低聚果糖包含有24个果糖分子,它们以β(2-1)糖苷键相连,在果糖分子链的还原端则存在一个D-葡萄糖分子以α(1-2)糖苷键与其相连,最终在末端形成一个蔗糖基(结构如图1[6]scFOS为非还原性糖,不发生美拉德反应。
1 低聚果糖分子结构:a、蔗果三糖,b、蔗果四糖,c、蔗果五糖
低聚果糖是一种活性益生元,能选择性刺激肠道有益菌的增殖,抑制肠道有害菌的生长,从而维持肠道菌群平衡,保持肠道健康[7]。另外,低聚果糖还具有膳食纤维功效,大量进食可有效保持肠道通畅,降低结肠癌致病风险。低聚果糖具有高耐受性,人体最高可每日进食20g而不引起不适[8]。人体摄入低聚果糖后不会引起血糖水平波动,因此可作为糖尿病和肥胖患者用甜味剂。低聚果糖不会被口腔突变链球菌分解利用,具有良好的抗龋齿功效。此外,低聚果糖还具有改善脂质代谢,降低胆固醇和降血脂功效。
研究证实,低聚果糖能提高生物体对矿物质元素的吸收率[9],特别是钙、镁、磷等微量元素。这些研究结果为低聚果糖在微量元素补充剂中的应用提供了理论基础。
2 低聚果糖对钙离子吸收的影响
2.1 低聚果糖提高钙离子吸收率
日本是最早意识到低聚糖功效的国家,也是最早开始功能性低聚糖研究的国家。早在1994年,Atsutane Ohta[10]就设计实验验证了低聚糖对钙离子吸收的影响。他们选择6周左右的雄性Sprague-Dawley小鼠,在2555%相对湿度的环境下进行实验。实验小鼠被随机分为两组,分别按对照组和实验组的食谱进行喂食。其中,对照组食谱包含所有小鼠生长发育所需的成分,而实验组食谱中用低聚果糖替代了等量的蔗糖,两种食谱具体信息如表1
1 食谱成分表
成分
对照组
实验组
 
g/kg
酪蛋白
250
250
玉米淀粉
495
495
玉米油
60
60
AIN-76混合维生素
10
10
AIN-76混合矿物质
35
35
纤维素
50
50
蔗糖
100
50
低聚果糖
50
 
mmol/kg
103
103
16.9
16.8
实验开始时,两组小鼠初始体重相差无几。但整个实验过程中,实验组小鼠食物进食量要小于对照组小鼠(9.7%P<0.05),因此其摄入的钙、镁离子也要少于实验组小鼠(8.5%~10.1%P<0.05)。
实验结束后统计两组小鼠钙离子的吸收率,即钙离子吸收量(总摄入量-总排泄量)占钙离子总摄入量的比率。最终结果表明,实验组小鼠对钙离子的吸收要优于(26%P<0.05)对照组小鼠。另外,对比对照组,实验组小鼠对镁离子的吸收也有显著提高。
为详细对比几种益生元和膳食纤维对钙离子吸收的影响,Connie[11]设计实验,分别验证了几种益生元(膳食纤维)对矿物质吸收的影响。实验选择4周左右雄性Sprague-Dawley小鼠为实验对象。实验所设计的食谱中,除必要的营养成分外,分别添加不同的益生元。实验也加入空白对照,即只加入必要成分,不添加任何益生元或膳食纤维。几种益生元具体信息见表2
2 食谱中添加益生元和膳食纤维表
分组
益生元/膳食纤维
溶解性
粘度
RS 60
PROMITOR抗性淀粉
不溶
 
RS 75
PROMITOR抗性淀粉
不溶
 
SCF
PROMITOR玉米纤维
可溶
1.4
SFD
纤维糊精
可溶
2.1
Pul
支链淀粉
可溶
24.3
PDX
STA-LITE III聚葡萄糖
可溶
1.5
Inulin
菊粉
可溶
1.6
Inulin/FOS
菊粉+低聚果糖
可溶
1.5
实验结束后统计几种益生元或低聚果糖对几种矿物质(钙、镁、锌、铁)吸收的影响。统计数据表明,加入菊粉和低聚果糖的实验组小鼠对钙离子的吸收要明显优于其他组小鼠,也明显优于只加入菊粉的实验组小鼠。
上述实验结果都表明,摄入低聚果糖能提高生物体对钙离子的吸收。近年来,这一现象引起了越来越多的关注,一些人体临床实验也得以陆续开展。有理由相信,低聚果糖在补钙类产品中必将有更广泛的应用。
2.2低聚果糖提高骨密度
为研究低聚果糖对骨骼密度的影响,Marlena[3]设计实验研究这一课题。实验采用7周龄的雄性Sprague-Dawley小鼠为研究对象,随机分组,分别喂食不同的食谱,具体信息如表3
3 食谱配方表
 
对照组(/g)
实验组1(/g)
实验组2(/g)
实验组3(/g)
奶粉
500
500
500
500
蔗糖
100
DP2-81
100
DP>232
100
菊粉+ DP2-8
100
混合维生素
100
100
100
100
混合矿物质
100
100
100
100
纤维素
100
100
100
100
玉米油
100
100
100
100
混合氨基酸
80.4
80.4
80.4
80.4
淀粉
919.6
919.6
919.6
919.6
2000
2000
2000
2000
1:聚合度为2~8的低聚果糖。
2:聚合度较大的低聚果糖。
实验结束后,分析几种食谱喂养的小鼠骨矿物质密度(BMD)和骨矿物质含量(BMC)的变化,最终结果表明,摄入低聚果糖能显著提高小鼠脊椎骨及股骨的骨密度及矿物质含量。其中,聚合度高的低聚果糖(DP>23)促进效率要优于聚合度低的低聚果糖(DP2~8)。
2.3低聚果糖促进钙吸收的机理
低聚果糖促进钙吸收已得到广泛认可,但其促进机理目前仍无定论。已有研究证实这一促进效应主要发生于结肠和盲肠处[12]。也有研究人员提出了几个解释这一现象的推理,但并无一个推理得到较为一致的认可。目前几个认可度较高的推理主要包括以下3:
低聚果糖在大肠中促进双歧杆菌的增殖,使其分解为短链脂肪酸。这会减低肠道微生态的pH,促进钙离子的溶解,进而促进钙离子的吸收。
短链脂肪酸对肠道粘膜有一定的促进作用,刺激其更多的钙离子通过肠道粘膜进入体内循环,从而促进了钙离子的吸收。
低聚果糖(及其分解产生的短链脂肪酸)能提高携钙多肽D9K的含量,从而使更多的钙离子被携带进入血液循环。
3 添加低聚果糖的补钙类产品
低聚果糖促进钙离子吸收已被研究人员所认可,目前市场上也出现了此类产品。产品主要以添加低聚果糖为卖点,宣称益生元的同时也标示出其促进钙离子吸收的特点,在消费者中得到了很不错的反响。下文中列出了较受欢迎的两款产品。
2 DHC钙补充剂
2中产品为日本生产的钙补充剂,其产品主要配料为白云石、乳糖、低聚果糖、酪蛋白磷酸肽、维生素D3等。该产品在产品宣传中重点突出低聚果糖、酪蛋白磷酸肽和维生素D3共同作用,促进钙离子的吸收。
 
3 日本SAVAS钙片
上图中为日本生产的SAVAS钙片。该产品配料为蔗糖、白云石、低聚果糖、糊精、纤维素、硬脂酸钙、支链淀粉、酸味剂和维生素D。此产品为酸奶风味,口感优良。低聚果糖与维生素D共同作用,促进钙离子的吸收。
目前此类产品主要投放于日本市场,这跟日本消费群体对低聚果糖的高认可度不无关系。但可以预见,随着消费者对低聚果糖认可度的不断提升,以及研究的不断深入,低聚果糖在补钙类产品中的应用必定会更为广泛。
4 结论
人体内钙离子含量与骨骼密度息息相关。步入老年之后,随着钙离子的不断流失,骨骼密度也随之降低,因此极易患上骨质疏松症状。有统计表明,全球约有2亿骨质疏松患者,而中国患者数量居于世界首位。随着社会老龄化的进程,骨质疏松发病率有不断上升的趋势。预计到2050年,中国患病人数将达到2.21亿,届时亚洲患者将占世界总数一半以上,其中中国又占绝大多数。提高钙离子的摄入、吸收量对保持骨骼健康有着重要的意义。
实验研究表明,摄入低聚果糖后,小鼠对钙离子的吸收效率显著提高,而骨骼密度及骨矿物质含量也有明显增加。一些人体临床实验正在陆续开展,研究人体摄入低聚果糖对钙离子吸收的影响。
目前市场上补钙类产品同质化极为严重,绝大多数产品设计思路只是简单的提高产品中钙离子的含量。但这并不能提高人体对钙离子的吸收率,未带来实质性的功效变化,从而影响了补钙类产品的消费信心。因此,提高钙离子的吸收率才是补钙产品的重心所在。低聚果糖以其优良的促钙离子吸收特性,且具有活性益生元和膳食纤维功效,必将在补钙类食品中有着更为广泛的应用。
 
参考文献
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个人简介
杨海军系原中国管理科学研究院学术委员会特约研究员、中华人民共和国社会和劳动保障部认定的国家级高级策划师,原中华亚健康研究协会专家委员会委员,慧聪食品工业网特聘专家,中国科普作家协会会员、《发酵科技通讯》杂志编委…
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