功能性寡糖及其对肠道健康的调控作用

寡糖一般由2 ~10 个单糖通过糖苷键聚合形成，分为普通寡糖和功能性寡糖。功能性寡糖不被胃酸及消化酶水解，不易被机体消化而直接进入大肠，在肠道中能够选择性促进乳酸菌、双歧杆菌等有益菌增殖，抑制有害菌生长，维持人体肠道健康，已作为膳食纤维和益生元被添加到食品中。

在结肠中功能性寡糖可被内源性细菌发酵，形成乳酸和短链脂肪酸等产物，改善肠道环境。半乳糖寡糖、木寡糖、果寡糖、异麦芽寡糖、大豆寡糖、壳寡糖、褐藻寡糖、甘露寡糖等是最常见的功能性寡糖。

1、半乳糖寡糖

半乳糖寡糖是在乳糖的半乳糖基一侧由糖苷键连接半乳糖形成的杂合低聚糖，其构成单糖为半乳糖和葡萄糖，以半乳糖为主。天然半乳糖寡糖存在于动物乳汁中。

半乳糖寡糖具有极佳的保水力和酸热稳定性，有利于B族维生素、烟酸和叶酸的生成，还能够促进有毒代谢产物的排出，利于肠道对钙、镁和钾等矿物元素的吸收，防止骨质疏松，因而半乳糖寡糖已经成为一种非常优质的食品和饮料加工业的食品添加剂。

2、木寡糖

木寡糖由β-1，4 糖苷键连接 2 ~6 个木糖形成，是以二糖、三糖为主的直链糖。牛奶、蜂蜜、部分果蔬中含有少量低聚木糖。

木寡糖主要存在于植物细胞的细胞壁中，由木聚糖水解得到，不同物质中木聚糖含量、性质存在一定差异，主要存在于蔗渣、玉米芯、秸秆、麦麸中，这些木质纤维素类物质是提取木寡糖的优良原料。木寡糖还可利用富含纤维素的天然植物经水解、分离提纯后得到。

木寡糖具有良好的酸热稳定性，酸性条件下可降低水分活度，改善食品品质风味。相比于其他功能性寡糖，其具有独特的双歧杆菌增殖功能，难被机体吸收且有效用量小。

3、果寡糖

果寡糖是由1~3个果糖基经β-1，2 糖苷键与蔗糖分子上的果糖基连接形成的，较多存在于小麦、菊苣、菊芋、香蕉、洋葱、大蒜等天然植物中。通过蔗糖或菊粉为原料制备可得到蔗糖低聚果糖和菊苣低聚果糖。

果寡糖可作为营养强化剂使用，具有超强双歧因子和水溶性膳食纤维双重生理学特性。其热值低，口感清爽，耐碱、耐高温，在中性 pH 值中较稳定，在酸性条件下受热易分解。

果寡糖因其较好的赋型性、水溶性、保水性，能改善肠道微生态系统，防止便秘，抑制致病菌，在食品领域中的应用前景广阔。此外，果寡糖还具有防霉性能，能防止饲料变质，延长饲料贮存期。

4、异麦芽寡糖

异麦芽寡糖是通过 α-1，6 糖苷键连接葡萄糖的一种淀粉糖，淀粉及含淀粉的粮食为生产异麦芽寡糖的常用原料。

异麦芽寡糖具有改善肠道微生态环境、减少大肠杆菌、增殖双歧杆菌等功效，其保水性好、耐酸耐热、水分活度低、能防止淀粉类食品老化等特点扩大了其在食品中的应用。

5、大豆寡糖

大豆中可溶性糖总称为大豆寡糖，主要含聚合度为 3~4的蔗糖、棉子糖和水苏糖等。工业上一般以脱脂大豆为原料，在提取蛋白质后所剩下的乳清中提取。

大豆寡糖具有良好的耐酸性、耐热性，不易发霉。因其具有抗淀粉老化的特性而被应用到饲料中，以延长保质期，同时促进饲料消化吸收。

6、壳寡糖

壳寡糖是由2~4个氨基葡萄糖经β-1，4-糖苷键连接形成的水溶性低聚糖，一般含2~20个单糖，可由甲壳素脱乙酰后的壳聚糖经降解后获得，是目前发现的天然糖中唯一大量存在碱性氨基的寡糖。

壳寡糖安全无毒、生物相容性好，应用范围广。在植物生长、果蔬保鲜、改善食品风味、提高机体免疫力方面具有明显功效。

7、褐藻寡糖

褐藻寡糖是褐藻酸钠降解产生的由甘露糖醛酸（M）和古洛糖醛酸（G）构成的一类阴离子寡糖。褐藻酸钠为水溶性多糖，又称褐藻胶，存在于褐藻类植物细胞壁中。

褐藻寡糖安全无毒、稳定性好，具有促进植物生长、抗逆性、抗氧化等多种生物活性，还具有抗肿瘤、抗病毒、保护神经、促进双歧杆菌生长等生理药理功能。

功能性寡糖对肠道健康的调控作用

近年来，人们对功能性寡糖促进肠道健康开展了大量研究，结果发现功能性寡糖能在保持肠道内微生态平衡的基础上促进肠道内有益菌的生长、促进短链脂肪酸的产生、改善肠道组织结构、增加肠道对营养物质的吸收、加强肠粘膜屏障、缓解肠道炎症和提高肠道免疫能力。

1、调节肠道菌群

功能性寡糖可直接进入肠道，被肠道内的有益菌利用，促进有益菌的增长，减少有害物质的产生，改善肠道内环境。

低聚木糖对大肠杆菌等有害菌的增长有抑制效果，而对双歧杆菌和乳杆菌等有益菌的增长起积极作用，也有研究表明功能性寡糖对仔猪、小鼠、鱼等动物肠道内的有益菌的生长有促进作用，能调节肠道菌群，促进机体的生长发育。

功能性寡糖对菌群紊乱的肠道也有一定的修复作用，对小鼠连续灌胃壳寡糖14 d 后用高通量测序技术进行肠道菌群检测，发现壳寡糖能促进乳酸菌生长而抑制大肠杆菌的生长，并能增加肠道菌群的多样性，在抗生素破坏肠道微生态平衡之后，壳寡糖可对其进行恢复，对肠道菌群紊乱有明显的改善作用。

另有实验表明褐藻糖胶寡糖可在降低厚壁菌门丰度的同时增加拟杆菌门的丰度，从而逆转肠道菌群失调。

2、促进短链脂肪酸的产生

短链脂肪酸能促进肠道吸收，维持肠道的正常功能，通过促进有益菌的生长来参与免疫系统的调节，预防肥胖及并发症，调节脂肪组织、骨骼肌和肝组织功能等。

有学者研究了人肠道微生物对不同分子量褐藻聚糖硫酸酯的降解情况，发现人肠道微生物能利用降解后的寡糖产生短链脂肪酸，促进肠道健康。

3、促进矿物元素吸收

研究发现低聚果糖在大肠内被发酵成 L-乳酸，能溶解钙、铁、镁等矿物质，促进肠道吸收，且低聚果糖能使钙的吸收率达到 70.18%。此研究表明肠道对矿物质的吸收与肠道有益菌代谢产生短链脂肪酸使肠道内pH 下降，增加金属离子的可溶性有关。

在肉仔鸡饲料中添加壳寡糖发现肉仔鸡的胸肌和腿肌中 Ca、Zn、Fe 和Mn元素的含量显著提高，其机制可能与消化道黏膜通透性增加，紧密结合蛋白结构发生变化，开放跨膜通道或借助氢键和盐键形成笼形分子来吸附金属离子有关。

此外，动物实验结果显示，低聚果糖和低聚半乳糖均能促进肠道对钙、镁、铁等矿物质的吸收。

4、改善肠道组织结构以及加强肠粘膜屏障

研究发现，甘露寡糖能改善金鲷的肠道功能，增加肠道面积和绒毛长度与密度，影响肠道微生物物种的丰富度和多样性。

壳寡糖、低聚果糖、褐藻寡糖均可调节肠道屏障完整性。肠黏膜屏障是机体黏膜屏障系统最重要的组成部分，它能吸收营养物质以及阻止肠道内的有害物质进入机体内环境，这种屏障是由紧密连接组成的良好系统进行调节的。紧密连接是由闭合蛋白和封闭蛋白以及紧密连接蛋白组成的多蛋白复合物。

果寡糖能显著降低小肠粘膜中活性最强的血浆二胺氧化酶（DAO）活性和代谢产物D-乳酸的含量，增加与肠道上皮完整性紧密相关的连接蛋白、闭合蛋白和封闭蛋白mRNA的表达量，从而起到保护黏膜屏障的效果。

纤维寡糖能提高上皮细胞跨膜电阻和降低上皮细胞对荧光素异硫氰酸酯-葡聚糖的通透性，还能促进肠道内有益菌的增加，并产生丙酸、丁酸等代谢产物保护肠道屏障。同时益生菌和寡糖的共同作用还能有效地修复肠上皮细胞损伤。

5、提高消化酶活性

研究表明新琼寡糖可以促进乳杆菌的生长，能对唾液淀粉酶起稳定作用和激活作用，对消化不良类的疾病具有治疗作用，壳寡糖和褐藻酸钠寡糖能明显提高大菱鲆肠道脂肪酶、淀粉酶和蛋白酶的活性，提高饲料的消化率。

6、改善肠道炎症

研究发现，壳寡糖能抑制核转录因子NF-κB（nuclear transcription factor-κB，NF-κB）的表达来有效改善 TNBS/乙醇法诱导的溃疡性结肠炎（ulcerativecolitis, UC）小鼠的肠道炎症反应。

此外，壳寡糖可降低经口服脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）诱导的仔猪中炎症细胞因子的浓度，通过抑制核转录因子 NF-κB 的传导途径和钙敏感受体的激活改善肠道炎症。

甘露寡糖可调节炎症细胞因子和免疫球蛋白的产生，从而减轻热应激引起的肉鸡肠道炎症反应。功能性寡糖可通过提高双歧杆菌和乳杆菌的数量，降低大肠杆菌和肠球菌的数量，提高短链脂肪酸的产量来减轻溃疡性结肠炎的症状。

7、提高肠道免疫反应

低聚寡糖是一种天然活性物质，可以激活体液和细胞免疫系统，从而提高机体的免疫功能。益生菌可以通过调节肠道菌群来抑制肠上皮细胞与微生物相互作用引起的免疫失调，同时益生菌能产生免疫保护反应，其机制与受体识别调节免疫反应而激发机体的非特异性免疫应答有关。

参考文献：

[1] 夏青，梁馨元，张琳依，等.功能性寡糖调控肠道健康的研究进展[J].食品工业科技，2021， 42（21）：428−434. doi:10.13386/j.issn1002-0306.2020100019

[2] 张梦婷，李兆新，段蕊，等. 功能性寡糖的生物学效应与制备技术研究进展[J]. 食品研究与开发，2022，43（8）：209-215.

作者简介：

小泥沙，食品科技工作者，食品科学硕士，现就职于国内某大型药物研发公司，从事营养食品的开发与研究。