水溶性膳食纖維—聚葡萄糖具有很多優(yōu)異的加工特性和對機體有益的生理功能，如低熱量、調節腸道功能、提高免疫力、促進(jìn)礦物質(zhì)吸收、降低血糖和控制體重等。由于具有高度的安全性和穩定的加工特性，聚葡萄糖已被廣泛的應用于飲料、乳品、焙烤、糖果等各種食品及保健品中。
       膳食纖維是人體不可缺少的第七營(yíng)養素。自20世紀60年代Trowell首次列出現代“文明病”的特征，并提出膳食纖維在對抗“文明病”方面的重要作用以來(lái)，膳食纖維的研究和開(kāi)發(fā)便迅即受到世界各國的高度重視，營(yíng)養學(xué)界、臨床醫學(xué)界和食品科學(xué)界相繼投入很大的精力進(jìn)行研究，在全球范圍內掀起了研究膳食纖維的熱潮。
       聚葡萄糖是一種低熱量、無(wú)糖、低血糖指數的特殊碳水化合物，具有水溶性膳食纖維和益生元的特點(diǎn)。它是由天然存在的葡萄糖、和少量山梨醇、檸檬酸經(jīng)高溫熔融縮聚而成，是隨機交聯(lián)的葡萄糖組成的多糖。聚葡萄糖作為一種作用和性能最好的膳食纖維之一，近年來(lái)得到快速發(fā)展，在50多個(gè)國家被批準使用，在眾多食品、飲料、保健食品中得到越來(lái)越廣泛的應用。
1 聚葡萄糖的生理功能研究現狀
1.1低能量
聚葡萄糖是隨機聚合的產(chǎn)物，糖甙鍵種類(lèi)多，分子結構復雜，難以被人體或動(dòng)物消化利用，因此具有較低的熱量。大量動(dòng)物或人體試驗均證實(shí)聚葡萄糖具有較低的熱量值，大約為1kCal/g左右。
       在模擬人體條件下或人體試驗也證實(shí)了聚葡萄糖具有較低的能量值。如White等采用α淀粉酶、支鏈淀粉酶、淀粉糖甙酶結合在模擬人體內的條件下對聚葡萄糖進(jìn)行酶解，測量產(chǎn)生的葡萄糖數量，推算出聚葡萄糖在體內的消化率為22% ～25% ，熱量值約為1 kcal/g。Lotfi等評價(jià)了7名健康志愿者每天攝入30g聚葡萄糖的短期（服用聚葡萄糖4天)和長(cháng)期階段(服用聚葡萄糖26天)的能量值。其能量值通過(guò)¹⁴C標記的聚葡萄糖在早餐時(shí)服用10克測定。在短期和長(cháng)期服用階段48h內分別有31%和29%出現在呼吸作用中，有4%出現在尿中，在排出的氣體中有1%，糞便中的脂肪酸中占有1%，細菌3-4%，在短期和長(cháng)期階段大便中分別含有33%和32%，49%左右出現在大腸內¹⁴C標記的醋酸中。經(jīng)過(guò)計算，當呼吸作用中的¹⁴CO₂和聚葡萄糖產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸被計算在內時(shí)，聚葡萄糖的能量值在短期和長(cháng)期服用階段分別為4.0kJ/g(0.96kcal/g)和6.1kJ/g(1.5kcal/g)。測定聚葡萄糖能量值的方法雖有所不同，但結果都在1 kcal/g左右，證明其確為難消化性糖類(lèi)。
1.2 調節腸道功能、防止便秘的發(fā)生
       由于聚葡萄糖具有很好的持水性，未消化的聚葡萄糖增加了腸道的蠕動(dòng)和糞便的排出。同時(shí)在大腸內部分聚葡萄糖可以被雙歧桿菌等有益菌發(fā)酵利用，產(chǎn)生大量的短鏈脂肪酸而降低腸道的pH值，刺激腸道的蠕動(dòng)，增加糞便的濕潤度并保持一定的滲透壓，從而雙向調節腸道內環(huán)境而防止便秘的發(fā)生。一項對120名健康成年人的研究表明，在攝入聚葡萄糖大約兩天后，大多數受試者的糞便軟化并使糞便易于排出。隨著(zhù)聚葡萄糖攝入量的增加，排便的頻率和難易程度得到改善，糞便的濕重和干重相應的增加。說(shuō)明即使每日攝入4g的聚葡萄糖也能夠明顯改善排便狀況。與不服用聚葡萄糖時(shí)相比，人體短期服用聚葡萄糖（服用4天）和長(cháng)期服用（服用26天）對改善腸道功能均有明顯的效果，如糞便的重量由對照的122 g/d增加到短期階段的164 g/d和長(cháng)期階段的158g/d，糞便中的水分也相應的由93 g/d增加到129 g/d和119 g/d，說(shuō)明聚葡萄糖對改善排便功能有良好的作用。
1.3 調節腸道菌群平衡的益生元功能
益生元是“不被消化的食物成分，可以選擇性的結腸中的一種或少數幾種細菌的生長(cháng)或活性而對宿主產(chǎn)生有益影響，從而增加宿主健康”。
       許多研究表明，聚葡萄糖是有效的益生元，被攝入人體后，在胃腸道的上半部分并不被消化，只是到了胃腸道的下半部分才有部分被發(fā)酵，促進(jìn)了腸道有益菌（雙歧桿菌、乳桿菌）的增殖，并抑制有害菌如梭狀芽孢桿菌和擬桿菌的生長(cháng)。聚葡萄糖被有益菌發(fā)酵產(chǎn)生短鏈脂肪酸如醋酸、丁酸等，降低了腸道pH值，可以幫助抵抗感染，并降低癌癥的危險性。
1.3.1 促進(jìn)腸道有益菌的生長(cháng)，調整腸道菌群平衡，抑制有害菌的生長(cháng)
在人體腸道模擬器三級連續培養系統中，濃度為1%和2%的聚葡萄糖即可對腸道雙歧桿菌有顯著(zhù)的刺激作用。它所作用的雙歧桿菌范圍較廣，除了對青春雙歧桿菌、兩叉雙歧桿菌、長(cháng)雙歧桿菌等有增殖作用外，還對嬰兒雙歧桿菌有增殖作用。而人體臨床試驗研究表明，人體攝入聚葡萄糖后糞便中厭氧微生物顯著(zhù)改變，雙歧桿菌和乳桿菌增加，而擬細菌減少。服用聚葡萄糖4、8、12g后大腸中雙歧桿菌分別增加了大約3倍、7倍和10倍，乳桿菌分別增加了大約4倍、4倍和7倍，而擬桿菌（脆弱擬桿菌、普通擬桿菌、中間型擬桿菌）平均減少了大約了54.6%、80.8%、82.7%。
1.3.2 產(chǎn)生短鏈脂肪酸，降低腸道pH值
       動(dòng)物試驗、人體模擬或臨床試驗均表明聚葡萄糖在腸道內可以被部分發(fā)酵產(chǎn)生短鏈脂肪酸，從而降低腸道的pH值。在大鼠食物中添加5%、10%和20%聚葡萄糖與添加不溶性膳食纖維纖維素相比，均能夠顯著(zhù)的降低大腸pH。在模擬大腸的體外試驗中證實(shí)了可可糖中添加2%的聚葡萄糖可顯著(zhù)的增加總短鏈脂肪酸和丁酸的濃度，分別從103增加到468mM(P<0.01)和12增加到22 mM (P<0.01)。人體臨床試驗研究表明，聚葡萄糖即使在每日4克的低劑量水平也會(huì )在有益菌發(fā)酵過(guò)程中使產(chǎn)生的短鏈脂肪酸如乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、異戊酸等增加，當攝入量為8g/d或12g/d時(shí)，醋酸和丁酸的增加量非常顯著(zhù)，醋酸的濃度分別由4.12mg/g增加到4.7、5.12mg/g，而丁酸的濃度由對照的0.94 mg/g分別增加到1.31mg/g、1.41mg/g。糞便pH分別有攝入前的7.00、6.93減低到攝入后的6.71和6.37，而對照組沒(méi)有明顯變化。醋酸和丙酸經(jīng)吸收后進(jìn)入血液循環(huán)，在肝臟及其外部組織中被代謝；而丁酸是最重要的發(fā)酵產(chǎn)物，能夠作為腸道細胞的能量來(lái)源，對上皮細胞的正常發(fā)育也十分重要。而腸道pH值的降低能夠抑制腸內毒素的產(chǎn)生，如吲哚和p-甲酚等，有利于預防或防止便秘及腸憩室病的發(fā)生，從而減少了腸癌的發(fā)生率。
1. 4 清除體內有毒物質(zhì)，降低腸道癌癥發(fā)生的風(fēng)險，提高機體免疫力
       聚葡萄糖能夠抑制有毒物質(zhì)在腸道的吸收，并通過(guò)糞便的形式將其排出體外，降低有毒物質(zhì)在體內的積累。如環(huán)境中存在的二噁英類(lèi)物質(zhì)是一種毒性很強難以分解的有機氯化合物，可通過(guò)食物被攝入到人體內，極易被吸收并蓄積，會(huì )引起肝臟代謝障礙、免疫性障礙及導致遺傳毒性、致癌和致畸。通過(guò)投給大白鼠二噁英類(lèi)物質(zhì)，并喂食高野豆腐、聚葡萄糖等，研究結果表明聚葡萄糖能有效地促進(jìn)二惡英類(lèi)從糞便中排泄，有效地抑制其在肝臟中的蓄積。八周食餌組的肝臟蓄積率比較低，說(shuō)明長(cháng)期攝取聚葡萄糖能更有效的控制二噁英類(lèi)在肝臟中的蓄積。
       聚葡萄糖已被證實(shí)能夠改善腸道微生物組成和活性，從而具有降低腸癌的風(fēng)險。Mäkivuokko等聯(lián)合應用兩種不同的體外體系，即四階段的結腸發(fā)酵模擬器和反應人類(lèi)腸道上皮功能的細胞培養模型，來(lái)研究水溶性膳食纖維聚葡萄糖對結腸癌發(fā)生的影響。在Caco-2細胞（一種人類(lèi)結腸癌細胞系）觀(guān)察到COX-2的表達呈劑量反應性降低。COX-2表達降低與聚葡萄糖在結腸發(fā)酵的密切相關(guān)性進(jìn)一步表明聚葡萄糖具有抗癌作用。Fava等利用豬的模型證實(shí)聚葡萄糖在結腸里能緩慢而持續的發(fā)酵，并且能夠顯著(zhù)的改變發(fā)酵的終產(chǎn)物，尤其是在大腸末端。還證實(shí)了聚葡萄糖具有降低黏膜環(huán)氧酶COX-2表達的趨勢，因此可能降低了大腸末端形成腸癌發(fā)生條件的風(fēng)險。Ishizuka等利用大鼠模型，觀(guān)察到聚葡萄糖顯著(zhù)降低了致癌劑1,2-二甲基肼誘導的異常隱窩灶（ACF）的形成。該作用在直腸尤其明顯，抑制率高達65%。作者由此得出結論，認為攝入聚葡萄糖能預防結直腸癌的發(fā)生。
1.5促進(jìn)礦物元素的吸收
       許多研究表明，攝取非消化性糖類(lèi)物質(zhì)可以促進(jìn)大鼠對鈣的吸收，這些物質(zhì)包括各種各樣的糖醇、低聚糖、以及多糖類(lèi)物質(zhì)，因此非消化性糖類(lèi)物質(zhì)可能對人體鈣的吸收和保留起到有益的作用。而聚葡萄糖作為一種非消化性多糖也具有促進(jìn)鈣吸收的作用，如Hara等研究了用聚葡萄糖喂養正常的和全胃切除的大鼠時(shí)對鈣吸收和骨礦化的影響，并與另一種膳食纖維瓜爾豆膠水解物（GGH）的作用進(jìn)行了比較。結果表明，對于全胃切除和正常的大鼠用聚葡萄糖喂養時(shí) (50 g/kg,21d)均可增加對鈣的吸收和骨的礦化，但是用GGH喂養的正常大鼠沒(méi)有這種作用。推測其促進(jìn)Ca吸收主要是小腸的作用，而與大腸無(wú)關(guān)。Mineo等研究表明，隨著(zhù)聚葡萄糖的濃度在0-100mmol/L增加時(shí)，大鼠空腸、回腸、盲腸、大腸的鈣吸收作用呈遞增趨勢。當聚葡萄糖的濃度大于100mmol/L時(shí)大鼠空腸、回腸、盲腸和結腸對鈣的吸收顯著(zhù)提高。
1.6 改善脂質(zhì)代謝，降低甘油三酯和膽固醇
膽固醇是一種脂溶性物質(zhì)，和蛋白質(zhì)結合成脂蛋白微粒在血液中運行，人體血液中膽固醇含量高會(huì )導致動(dòng)脈硬化和高血壓的發(fā)生。動(dòng)物試驗表明，聚葡萄糖可阻止或降低甘油三酯和膽固醇向腸系膜淋巴的運輸作用，從而減少了大鼠對甘油三酯和膽固醇的吸收。Saku等研究了61名健康志愿者每天服用15g聚葡萄糖對血清脂質(zhì)、脂蛋白和載脂蛋白的影響，結果表明聚葡萄糖能夠有選擇性的降低高密度脂蛋白水平HDL及其主要蛋白質(zhì)A-I和 A-II代謝。
將聚葡萄糖添加到食品中同樣具有降低甘油三酯和膽固醇的作用。如人體一次食用46g用聚葡萄糖（15% w/w）和乳糖醇制出的無(wú)糖巧克力對血清甘油三酯的升高幾乎沒(méi)有影響，而食用含糖的巧克力30min到150min時(shí)間內，血清甘油三酯會(huì )緩慢的升高。
1.7 降低血糖反應
富含各種糖和淀粉等高生血糖碳水化合物的膳食，越來(lái)越與肥胖癥和早期2型糖尿病等健康問(wèn)題相關(guān)。聚葡萄糖難被吸收，血糖指數很低（相對于葡萄糖的4%- 7%），攝人后不易使血糖升高，不刺激胰島素的分泌，非常適于糖尿病患者食用。聚葡萄糖還能用于取代各種食品中高血糖指數的碳水化合物，降低了最終產(chǎn)品的總體血糖負荷。臨床實(shí)驗表明，人體攝入12g聚葡萄糖和50g葡萄糖后血糖指數為89%（對照為攝取50g葡萄糖后的血糖指數為100%），說(shuō)明聚葡萄糖是非胰島素依賴(lài)性，也表明聚葡萄糖可以延緩葡萄糖在小腸內的吸收，可能由于聚葡萄糖的填充和增加小腸的粘度而延遲了胃排空的時(shí)間所引起的。
1.8 增加飽腹感，有助于減輕肥胖
全球患肥胖癥的人數正在不斷上升，而低熱量的膳食是體重控制的有效手段。聚葡萄糖具有較低的熱量值，能使人在攝入較少熱量的情況下、達到增進(jìn)飽腹感的效果。一方面用聚葡萄糖生產(chǎn)的低熱量食品能增進(jìn)飽腹感，從而使消費者避免感到長(cháng)久饑餓。聚葡萄糖還可以抑制食欲，減少進(jìn)食量，并從人體內帶走多余的脂肪和能量。另一方面聚葡萄糖還可在胃腸壁上形成一層薄膜，纏裹部分食物中的脂肪，限制消化道內脂肪的吸收，促進(jìn)脂類(lèi)物質(zhì)的排泄，從而達到減少脂肪堆積，控制體重的功效。
2 聚葡萄糖的安全性
通過(guò)動(dòng)物和人體試驗證實(shí)，聚葡萄糖具有高度的安全性。FDA和FAO/WHO均已批準聚葡萄糖為安全的食品添加劑。目前，中國、日本、澳大利亞等45個(gè)國家已批準使用聚葡萄糖。另外，日本的厚生省已確認聚葡萄糖是一種食品，我國已將其列入國家食品添加劑。食品中添加聚葡萄糖作為通便劑的平均最大無(wú)作用量為90g/d。
3 聚葡萄糖的特性及應用
       聚葡萄糖理化性質(zhì)：是以葡萄糖為主要聚合體，檸檬酸為催化劑，山梨醇為增塑劑，經(jīng)熱聚合而形成的一種水溶性高分子化合物。聚葡萄糖作為一種新型的膳食纖維和增稠劑、膨脹劑、配方助劑、填充劑等，主要應用于低能量、高纖維等功能性食品中。在纖維食品中，聚葡萄糖以其90%以上的水溶性膳食纖維含量成為一種主要的纖維來(lái)源；在低能量食品中，聚葡萄糖可以部分或者全部地替代糖和脂肪，在降低食品能量的同時(shí)，能保持食品原有的風(fēng)味和質(zhì)感，帶來(lái)令人滿(mǎn)意的口感享受。
3.1水溶性
       聚葡萄糖具有良好的水溶性，可以制備濃度高達80%的水溶液。它不溶于乙醇，但部分地溶于甘油和丙二醇。聚葡萄糖水溶液可以很容易由聚葡萄糖粉末制得，溶解速度取決于混合設備的速度、剪切力以及粉末加入水中時(shí)的狀態(tài)。在制備高濃度水溶液時(shí)，可將聚葡萄糖緩慢加入熱水中，同時(shí)進(jìn)行有效的機械攪拌以加速溶解。加入另一種物質(zhì)作為分散劑，也可起到同樣的效果。
3.2穩定性
       在實(shí)驗室中，聚葡萄糖在25℃、45℃和60℃裸露的條件下觀(guān)察，它可以穩定地保存90天以上。在密閉容器中和合適的貯存條件下，聚葡萄糖的保質(zhì)期可達2年。
3.3黏性
       與蔗糖一樣，聚葡萄糖水溶液是典型的牛頓液體。在相同條件下，聚葡萄糖水溶液的黏度比蔗糖稍高。20℃時(shí)，兩者的黏度之差為1000cP（1Pa•s）。
3.4濕潤性
       聚葡萄糖可以作為一種濕潤劑，防止或減緩含濕食品的不良變化，能使食品既不脫水也不吸水。在糖果和焙烤食品中，聚葡萄糖可以調節貯存過(guò)程中水分吸收或喪失的速度。但水分吸收和喪失的速度還受多種因素的影響，如食品的性質(zhì)、配方、包裝、貯存或食用時(shí)的環(huán)境條件等。
3 聚葡萄糖的應用
       聚葡萄糖具有低熱量、代糖、代脂的功能，在國外已成為一種用途廣泛的新型功能性食品添加劑．食品工業(yè)生產(chǎn)中用作脂肪代用品、優(yōu)質(zhì)代糖填充剎、防凍劑、水分保持劑、水溶性膳食纖維來(lái)源等一由于聚葡萄糖已被確認為安全無(wú)毒的食品添加劑．被廣泛用于糖類(lèi)、果醬、糕點(diǎn)、巧克力、冷凍甜點(diǎn)類(lèi)等食品生產(chǎn)各行業(yè)。
3.1 飲料行業(yè)
　　聚葡萄糖是強化纖維飲料的理想纖維來(lái)源，它具有的水溶性好，低pH值及加熱條件下的穩定性高，在貨架期內穩定，纖維無(wú)損失等的優(yōu)良特性，使其能廣泛應用于飲料產(chǎn)品，包括固體飲料，無(wú)不良口味、色澤和透明度均良好，并可增強無(wú)糖或低糖飲料的口感。
3.2 乳制品
聚葡萄糖在低pH值下穩定，用于酸奶，能提供清爽口感和纖維強化；用于乳飲料中，能直接強化纖維。用在低脂無(wú)脂產(chǎn)品中能防止析水，賦予良好的質(zhì)構和奶油口感。 
3.3 焙烤食品
可用于生產(chǎn)高纖維的面包、蛋糕和餅干等焙烤食品，強化焙烤食品的纖維概念。聚葡萄糖十分耐熱，作為蔗糖和油脂的替代品，能延緩淀粉老化，保持水分，提供良好的質(zhì)構和口感，特別適于加工低糖、低脂的焙烤食品。
3.4 保健品或藥品
因聚葡萄糖具有較低的熱量值（1Kal/g），可用于生產(chǎn)低能量，瘦身、減肥的保健食品或功能性飲料，針對愛(ài)美人士或年輕女性。
3.5 糖果
無(wú)糖糖果的良好配料，耐受性好。高水溶性和高黏度，保證硬糖和橡皮糖的良好咀嚼性；能防止結晶，特別是使用糖醇的糖果；非致齲性，適用于健齒糖果。添加聚葡萄糖的蔗糖糖果，起到強化纖維/益生元/降低蔗糖的作用，也可降低熱量或降低總血糖生成值。
3.6 其他應用
還可用于巧克力、冰淇淋/冷凍甜點(diǎn)、果醬和果陷、肉制品等食品中，具有改善食品質(zhì)構，起到營(yíng)養強化的功能。 

（作者：龐明利 保齡寶生物股份有限公司配料市場(chǎng)部）