低聚木糖益钙作用研究及在食品中的应用

    近年来，人类钙营养不足的问题受到广泛重视，无论是老人还是儿童，缺钙是全球性的营养问题。人体对钙的吸收，不仅与摄入量有关，更取决于机体对钙的吸收量的多少。吸收量取决于食物中钙的存在形式、存在量及其溶解度、饮食中抑制及促进吸收的因素，同时也与人的年龄有关。我国的膳食组成以植物性食物为主，其中植酸盐、纤维素、糖醛酸、藻酸钠和草酸含量较高，这些均会影响钙的吸收，因此人体对食物中钙的吸收率很低。所以，除了寻求良好的钙补充制剂外，提高现有膳食中钙的吸收利用率亦是解决缺钙的重要途径。     
    益生元物质因其非消化性，即能够被盲肠微生物选择性代谢的属性，具有改善人类健康状况的重要性，能够促进机体钙等矿物质的吸收。      
    低聚木糖是益生元物质的杰出代表，在2005年被我国卫生部批准为新资源食品，可应用于食品、保健品、医药、饲料、农业等领域。其由2~7个木糖分子以β-1,4糖苷键结合而成的功能性聚合糖，具有独特的功能特性。表现为：高选择性增殖双歧杆菌，功效是其它聚合糖类的10~20倍；不易被消化吸收而直接进入大肠内优先为双歧杆菌所利用，增殖人体有益菌,并抑制其它有害菌滋生、繁殖，其能量几乎为零，既不影响血糖浓度，也不增加血糖中胰岛素水平，并且不会形成脂肪沉淀，特别适合糖尿病、肥胖症、高血压等患者食用；酸、热稳定性好，pH=2.5~8.0范围内，加热至125℃基本不分解；有效摄入量少，其有效剂量为0.7~1.4g/d。     
    1.低聚木糖益钙功效研究     
    1.1 低聚木糖益钙作用研究数据     
    研究发现，低聚木糖能够有效的提高大鼠股骨干重及长度，及骨钙的含量，增加大鼠对钙的吸收作用并降低大鼠钙的流失。对大鼠喂养低钙饲料时，同时饮用2%浓度的低聚木糖水溶液，喂养三周：大鼠股骨干重增加11%~20%，股骨长度也有明显的增加（P<0.05），骨钙含量增加9%~32%；喂养普通饲料并同时饮用2%浓度的低聚木糖水溶液，大鼠骨钙含量增加5%~26%尤其在低钙条件下，其作用较强；对大鼠喂养低钙饲料并饮用2%低聚木糖水溶液，实验结束时，大鼠粪钙含量8.09mg，较相应对照组降低59.6%。但是，低聚木糖对大鼠血钙和尿钙含量的影响不明显。     
    日本早川幸男主编的《木寡糖新知识》一书中指出：将2%浓度的低聚木糖投喂大白鼠试验证明钙质吸收被促进。对于幼龄大白鼠，和对照组（作为糖质采用低聚木糖和等量的砂糖）相比，低聚木糖摄取其钙质吸收率上升为113%~133%，体内保留率也上升为111%~122%。     
    巴基斯坦农业大学国家食品科学与技术研究所曾将低聚木糖添加到酸奶中，评价其对大鼠矿物质吸收的作用。结果研究发现：在酸奶中添加3.5%的低聚木糖对大鼠的钙吸收有着良好的促进作用；喂养三周以后，大鼠对钙的吸收率和保留率都有了明显的增加；另外，添加3.5%低聚木糖的酸奶对大鼠铁和镁等矿物质的吸收和保留也有明显的增加。     
    1.2 低聚木糖益钙作用机理     
    低聚木糖作为良好的钙吸收促进因子，其作用机理可能包括以下几个方面：(1)胃肠道方面：低聚木糖不被机体的消化酶系所分解，而是直接经过小肠到达盲肠和结肠，被那里的双歧杆菌、乳酸菌等有益菌所利用，从而使得机体有益菌成功定殖，并大量快速的繁殖。机体内有益菌在利用低聚木糖为碳源生长繁殖的过程中，会产生乳酸、丙酸、醋酸等短链脂肪酸了。于是，伴随着短链脂肪酸浓度上升，结肠的pH也会降低，终盲肠内容物和盲肠壁的重量、矿物质的增溶作用都有增加。(2)肠隐窝方面：低聚木糖作用于机体后，能够使肠道隐窝高度、每个隐窝上皮细胞的数量、盲肠血流量的增加，终粘膜-浆膜钙量（钙被动扩散通道）也增加，从而促进机体对钙的吸收。（3）细胞方面：研究发现，低聚木糖能够促进机体内钙结合蛋白-D9k的表达，因此激活了钙扩散通道。但其具体的机理还需要进一步的研究。     
    2.低聚木糖在食品工业中的应用     
    2.1 开发改善肠道类功能性食品     
    人体胃肠道疾病通常包括消化性疾病、胃肠粘膜损伤、肠道菌群失衡、、腹泻等疾病。低聚木糖不被人体的消化酶系所分解，而是直接到达人体结肠部位，被那里的双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌所利用，成功的帮助人体有益菌群的繁殖，占据肠道粘膜空间，减少大肠杆菌等有害菌群的生长空间；同时，双歧杆菌等有益菌在生长繁殖的过程中产生醋酸、丙酸、丁酸等短链脂肪酸，从而降低结肠pH值，破坏有害菌的生长环境。通过这两道屏障来调节人体微生态的平衡，改善肠道菌群结构；改善大便性状，刺激肠道蠕动，防止；抑制有害菌的生长，防止细菌感染性腹泻。同时，健康的肠道有益于机体对营养物质的消化吸收，有助于免疫力的提高等。
    2.2 开发钙等矿物质营养素补充剂     
    营养素补充剂是指以补充维生素、矿物质当不提供能量为目的的产品，其作用是补充膳食供给的不足，预防营养缺乏和降低发生某些慢性退行性疾病的危险性。在我国，推荐成年人钙的摄入量为250~1000mg/d。市场上钙的配料分为无机钙和有机钙两大种类。基于低聚木糖促进机体钙吸收的作用，可将低聚木糖、钙以及维生素D进行复配，开发钙的补充剂。     
    2.3 开发抗龋齿类功能性食品     
    龋齿是一种极为普遍的慢性疾病，不仅破坏牙齿及咀嚼器官的完整性，还会引起牙龈、根周组织及颌骨产生炎症，给患者带来极大的痛苦。龋齿是由口腔细菌，主要是酸性突变链球菌繁殖引起的牙齿硬组织脱钙与有机分解，导致牙齿遭破坏、崩解的一种感染性疾病。低聚木糖不是突变两球菌的合适作用底物，因此食用低聚木糖不会引起牙齿表面pH的降低，从而不会引起龋齿。     
    低聚木糖与惰性的糖醇相结合作为食品的甜味剂，避免人体还原性糖类的食用，降低龋齿的概率。此外，还应该注意补充钙、维生素D、维生素A、蛋白质、磷酸盐等物质；低聚木糖、维生素A、维生素D促进钙的吸收及牙齿钙化，预防龋齿；钙和磷酸盐，增进牙齿硬度，预防龋齿；蛋白质，降低对龋齿的敏感性。