菊粉与特医食品 太匹配

2018-08-28 15:20:05来源: 中国食品报网

   菊粉,几乎存在于所有的植物中,菊苣和菊芋是其中最适合作为生产菊粉的原料,它们来源丰富,且菊粉占其块茎干质量的70%以上。利用微生物所产菊粉内切酶酶解菊粉,也可大量生产菊粉低聚糖,产物仅为低聚果糖和少量果糖。

  菊粉及其次级酶解产物低聚果糖对人体的健康作用相似,均无法被人体消化吸收,提供的热能仅为1%,是一种天然的膳食纤维,可以促进肠道益生菌群的增殖并抑制病原菌的生长,起到益生元的作用,可以放心食用。

  在食品工业中,菊粉能够改善食品质构、提高流变学性质和营养特性,已逐步成为一种新型的天然食品配料,并成功应用于乳制品、糖果、饮料、保健食品和棉织品等产品中。而在优良的原料理化特性之外,特有的益生元功效及对人体有利的免疫功能,使其在特殊医学用途配方食品(FSMP,以下简称“特医食品”)中有着良好的应用前景。

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  菊粉 特有的理化性质源于特殊的结构

  菊粉是D-果糖分子以β-1,2-糖苷键链接成的果聚糖,末端常含有一个葡萄糖基,聚合度(DP)范围为2—60,平均聚合度10,聚合度范围2—9之间时称为低聚果糖。

  菊粉特殊的结构赋予了其特有的理化性质。干燥的菊粉为白色无定形粉末。通常短链菊粉比长链菊粉易溶于水,菊粉的溶解度会随着温度的升高而明显加大,普通菊粉在10℃的溶解度约为6%,在90℃时约为33%。短链菊粉含有较多的单糖和双糖,甜度大约相当于蔗糖的30%—50%,普通菊粉略带甜味,约为蔗糖甜度的10%,长链菊粉几乎没有甜味。当菊粉溶液浓度达到10%—30%时,开始形成凝胶,浓度达到40%—50%即可以形成十分坚实的凝胶,凝胶黏度随温度的升高而降低。长链的菊粉溶解度相对较小,在水中形成不易察觉的微晶体,这些微晶体之间相互作用可形成一种平滑的乳脂状的结构,口感与脂肪类似。菊粉吸湿性强,具有结合自由水的能力,可以降低水分活度,这一点可充分利用到食品加工中延缓水分的蒸发,防止产品变味,延长食品货架期和保质期。

  菊粉 一种日益受到重视的益生元

  目前,菊粉和低聚果糖作为一种重要的益生元日益受到人们的重视。

  研究表明,人体摄食菊粉通过两种方式抑制有害菌的生长,一方面,每天摄食菊粉能使结肠中的双歧杆菌增殖8—10倍,增殖的双歧杆菌通过与病原菌竞争营养物质达到抑制其生长的效果;另一方面,菊粉经肠道菌群发酵后产生的乳酸、乙酸、丙酸和丁酸等短链脂肪酸可降低肠道pH,从而抑制有害菌生长。作为一种可溶性膳食纤维,菊粉可促进肠道蠕动、增加大便的含水量及改变大便的形态,从而缩短了粪便在结肠的停留时间,促进了排泄和排便次数,对预防便秘、腹泻起到有利的作用。

  特医食品的目标人群是病人,该类人群属于轻度运动量者并且包括很多卧床类病人,进食普通的食物存在障碍,平时的运动能力受限,易产生便秘,可以在配方中添加具有改善便秘和腹泻的菊粉作为膳食纤维原料来源。

  一些研究发现,菊粉的代谢产物丁酸可促进肠上皮细胞增生,维持肠道黏膜完整性,基于菊粉所具有的以上特性,使得在特医食品中添加菊粉作为膳食纤维类配料,对特定人群有着巨大的意义。

  近年来研究发现,菊粉在肠道内经有益菌发酵后产生的短链脂肪酸可以降低肠道pH值l—2个单位,提高多种矿物质的可溶性并且可以降解矿物质,使得Ca2+、Mg2+、Zn2+、Cu2+、Fe2+等金属离子得到有效的吸收而促进被动扩散,使更多的金属离子顺利快速地进入肠细胞。菊粉经发酵产生的短链脂肪酸可刺激结肠黏膜生长,从而促进上皮细胞的增殖并扩大吸收面积,使得矿物质的运输通道增多。此外,菊粉的发酵产物可促进B族维生素合成,提高机体的营养状况和免疫力。

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  全营养配方食品和特定全营养配方食品都可以作为单一营养源满足目标人群的营养需求,这两类配方食品中含有人体所需要的全部种类的维生素和矿物质。由于菊粉在促进维生素和矿物质的吸收和合成方面有着一定的功能,对于特定人群对该类食品的吸收利用有着很大的作用。当机体摄入在小肠不能消化吸收的菊粉和低聚果糖等碳水化合物后,这些碳水化合物能进入大肠,通过代谢产物改变肠道内环境来增加大肠对钙的吸收。研究表明,乙酸和丙酸可以提高人远端结肠钙的吸收能力,且丙酸的作用大于乙酸的作用,这也间接表明,菊粉和低聚果糖可以通过结肠菌群发酵产生乙酸和丙酸等短链脂肪酸来促进人体对钙的吸收。2012年我国居民平均钙摄入量为366.1毫克/天,其中城市为412.4毫克/天,农村为321.4毫克/天,与2002年相比略有下降。《中国居民膳食营养素参考摄入量》(2013版)针对1岁以上人群钙的推荐摄入量为800—1000毫克/天。以上数据显示,钙缺乏在我国居民中的现状突出,补充菊粉可以促进钙的吸收起到促进骨骼健康的功效,可以在特医食品中作为膳食纤维的一种原料进行添加。

  菊粉在人体口腔、胃及小肠中基本不分解和吸收,只有在结肠部位可以被益生菌发酵水解成单糖,因而对血糖水平和胰岛素含量没有影响。最近研究表明,菊粉经结肠菌群发酵后产生的丙酸盐对抑制糖异生有很好的效果,从而减少了血浆脂肪酸水平,增强了胰岛素抗性。有学者认为,菊粉黏度高,可以影响肠黏膜对葡萄糖的吸收。LUO J等认为,菊粉发酵产生的短链脂肪酸可以促进肝糖元的合成,同时,菊粉作为可溶性膳食纤维可以延缓碳水化合物的消化吸收,从而减轻餐后高血糖。20世纪初人们开始认识到,菊粉可以作为糖尿病人的一种食品,供糖尿病病人放心食用,同时,添加菊粉后的食品可以在保持原有风味的基础上,向低糖和高膳食纤维类转化,有利于人体健康,易被消费者接受,这使得菊粉在糖尿病全营养配方食品中拥有广阔的应用前景。

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  菊粉在肠道发酵形成的乳酸盐、乙酸盐和丙酸盐等短链脂肪酸可以作为肝脏代谢的调节剂,因为乙酸盐是胆固醇合成的前体物质之一,丙酸盐是胆固醇生物合成反应的抑制剂,肠道菌群发酵菊粉后促使人体内丙酸盐和乙酸盐的比率升高,从而起到降低人体胆固醇水平的作用。有研究发现摄入菊粉可有效降低高密度脂蛋白含量和低密度脂蛋白含量。《中国居民营养与慢性病状况报告》(2015版)显示,2012年中国18岁以上居民血脂异常患病率为40.4%,其中城市为39.9%,农村为40.8%。如此庞大的血脂异常慢性病人群,使得改善人群血脂状况的诉求也非常迫切。

  《中国居民营养与慢性病状况报告》(2015版)显示,无论成人还是儿童少年,超重肥胖率均呈现上升趋势,其中7—17岁儿童青少年超重肥胖率增长幅度最为显著。

  作为可溶性膳食纤维,菊粉可在胃中吸水膨胀成高黏度胶体,延长胃排空时间,使人不易产生饥饿感,减少食物摄入量;在小肠内与脂肪和蛋白质等物质形成复合物,抑制此类物质的吸收,起到减肥的功效。它通过促进矿物质和维生素的吸收,使人保持健康,体力充沛,可以适当的增加运动量来控制体质量。另外,摄取菊粉后通过缓释作用控制血糖的升高,减少胰岛素分泌量,从而减少葡萄糖的产生,起到控制体质量的作用。

  菊粉 一种天然的功能性食品配料

  菊粉是存在于多种蔬菜和水果中的一种天然成分,许多欧美国家认为它对人体没有危害,将其归为天然食品配料。

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  大鼠亚急性毒性试验表明,每天每千克体质量摄入平均聚合度为3.5的低聚果糖4.5g,持续6周是安全的。小鼠和大鼠的急性毒理试验表明,平均聚合度为3.5的低聚果糖半数致死量>9克/千克体质量。致突变试验证明低聚果糖无潜在的基因毒性。大鼠慢性毒性试验和致癌试验表明,低聚果糖没有潜在的致癌性。

  人体试验中仅有的副作用是过量摄食后,菊粉在肠道内发酵产生的二氧化碳、氢和甲烷等气体,会导致胀气和腹泻。研究发现,一次性摄食过多的聚合度为3—5的短链菊粉可引起腹泻,但连续进食多次可使人体产生耐受性,而长链菊粉通常在结肠后部被发酵,一般不引起胀气。

  由于目前没有国际标准,各国对菊粉的用量规定存在着较大的差异。2003年美国FDA确认菊粉为“公认安全物质”,推荐最大日摄入量为15—20克,日有效摄入量为5克,从而使菊粉作为膳食纤维广泛应用于食品、生物、化工、饲料等领域。当前美国人的每日膳食中含菊粉约为1—4克,欧洲人的每日膳食中含菊粉约3—11克。有观点认为菊粉的适宜摄入量为3—8克/天;也有的认为菊粉摄入量可以达到15克/天,在日常生活中,低剂量摄入菊粉对人体是有益的。我国原卫生部公告2009年第5号规定菊粉的摄入量不超过15克/天。Imperial Sensus公司资助的项目 GRAS Notice No. GRN000118在总结中指出,菊粉没有任何潜在的毒性,成年人每天摄入40—70克菊粉没有明显的副作用。人体每天摄入5克菊粉或低聚果糖,肠道菌群中双歧杆菌的数量明显增加,且对健康无不良影响。

  菊粉 一种非常适合中老年人的膳食纤维

  根据国家标准GB 29922—2013《特殊医学用途配方食品通则》的规定,特殊医学用途配方食品中可以添加一些膳食纤维类的营养强化剂,如低聚糖、多聚糖等。膳食纤维作为可选择性成分指标,上限为0.7克/100千焦。《中国居民膳食营养素参考摄入量》(2013版)中推荐膳食纤维的适宜摄入量为25克/天,没有区分人群年龄阶段;美国医学研究所推荐摄入量为21—38克/天。

  特殊医学用途配方食品中常用膳食纤维原料包括两类:一是阿拉伯胶、抗性淀粉、大豆多糖和燕麦纤维等水溶性膳食纤维。该类膳食纤维遇水膨胀,可延长食物在胃内停留时间,减缓葡萄糖在小肠内的吸收;为肠道益生菌提供养分;为结肠黏膜提供能量物质,避免肠黏膜萎缩;吸附有毒物质如胆酸及胆固醇等。二是大豆纤维等不溶性膳食纤维,可以软化粪便、增加粪便体积,具有刺激肠蠕动、缩短食糜在肠道内的通过时间,从而起到改善便秘的作用。

  这些原料都具有膳食纤维的一般功效,但在其他功效方面的特点不太明显。随着人们对健康的重视,我国对菊粉的开发利用也广泛重视起来,菊粉是非常适合中老年人的一种膳食纤维,尤其对于咀嚼能力有限、肠道功能减退的老年人。无论是针对中老年人群的全营养配方食品、糖尿病全营养配方食品还是肿瘤全营养配方食品等,都是运用菊粉的一个理想系统。因此,菊粉在特医食品中有着良好的应用前景。

  链 接

  目前在我国食品安全标准体系中,有3个关于特殊医学用途配方食品方面的标准,分别是GB25596—2010《特殊医学用途婴儿配方食品通则》、GB29922—2013《特殊医学用途配方食品通则》和GB29923—2013《特殊医学用途配方食品良好生产规范》,均属于强制性国家标准。

  特殊医学用途配方食品的定义是:为了满足进食受限、消化吸收障碍、代谢紊乱或特定疾病状态人群对营养素或膳食的特殊需要,专门加工配制而成的配方食品。该类产品必须在医生或临床营养师指导下,单独食用或与其他食品配合食用。但此类食品不是药品,不能替代药物的治疗作用,产品也不得声称对疾病的预防和治疗功能。“特医食品”适用于1岁以上的有特殊医学营养需求人群,分为三类:全营养配方食品,指可作为单一营养来源满足目标人群营养需求的特殊医学用途配方食品;特定全营养配方食品,指可作为单一营养来源能够满足目标人群在特定疾病或医学状况下营养需求的特殊医学用途配方食品;非全营养配方食品,指可满足目标人群部分营养需求的特殊医学用途配方食品,不适用于作为单一营养来源。其中,特定全营养配方食品包括13类种类:糖尿病全营养配方食品,呼吸系统疾病全营养配方食品,肾病全营养配方食品,肿瘤全营养配方食品,肝病全营养配方食品,肌肉衰减综合症全营养配方食品,创伤、感染、手术及其他应激状态全营养配方食品,炎性肠病全营养配方食品,食物蛋白过敏全营养配方食品,难治性癫痫全营养配方食品,胃肠道吸收障碍、胰腺炎全营养配方食品,脂肪酸代谢异常全营养配方食品,肥胖、减脂手术全营养配方食品。

 

  中国疾病预防控制中心营养与健康所 张春红 霍军生 黄 建

 

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