韓瑨，吳正鈞，高彩霞，吳江

（1.乳業(yè)生物技術國家重點實驗室，上海200436；2.上海乳業(yè)生物工程技術研究中心，上海200436；3.光明乳業(yè)研究院，光明乳業(yè)股份有限公司，上海200436）

功能性多糖飲料的研究進展

韓瑨1，吳正鈞2，高彩霞3，吳江3

（1.乳業(yè)生物技術國家重點實驗室，上海200436；2.上海乳業(yè)生物工程技術研究中心，上海200436；3.光明乳業(yè)研究院，光明乳業(yè)股份有限公司，上海200436）

多糖（polysaccharide）是一類由多個相同或不同類型單糖縮合而成的高分子碳水化合物，富含功能性多糖的飲料具有調(diào)節(jié)免疫、抗氧化、抗腫瘤等益生作用。本文總結(jié)了最近20年功能性多糖飲料的研究進展，并對其發(fā)展趨勢進行了展望。

功能性多糖飲料；調(diào)節(jié)免疫；抗氧化；抗腫瘤

隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，消費者在要求飲料美味可口、營養(yǎng)豐富的同時，更希望它們具有一定的益生功能來促進人體健康和提高生活質(zhì)量。特定的市場訴求注定了功能性飲料火爆的市場前景。據(jù)統(tǒng)計，僅2003年一年全球功能性飲料銷售額已達260億美元，占世界功能性食品銷售額的59%。而事實上，國內(nèi)對于功能性飲料的探索已由20世紀80年代開始。碳酸型運動飲料“佳得樂”、能量型飲料“紅牛”、涼茶飲料“王老吉”、營養(yǎng)素飲料“脈動”，這些家喻戶曉的明星產(chǎn)品見證了中國功能性飲料市場的崛起與成熟。功能性飲料的保健效果主要取決于飲料中含有的活性成分，如含有多糖的飲料在免疫調(diào)節(jié)方面對人體有積極作用[1]，而添加了咖啡因的飲料則可暫時性地為機體祛除疲勞、興奮神經(jīng)[2]。多糖廣泛分布于高等植物、地衣、海藻、動物和微生物中，以不同來源的功能性多糖為保健因子的飲料如雨后春筍般不斷地推陳出新。本文主要從多糖來源的層面對國內(nèi)功能性多糖飲料的相關研究進行概述。

1 植物來源

植物來源的多糖主要包括膳食纖維、淀粉、果膠質(zhì)、樹膠、果聚糖等[3]，其廣泛存在于植物的根、莖、葉、皮、花果、種子等不同部位[4]，通過特定的提取方法（熱水浸提法、水提醇沉法[5]、稀酸稀堿提取法[6]、酶法[7]等），這類由相同或不同單糖以α-或β-糖苷鍵組成的高分子聚合物從植物中被提取出來，并在臨床上被證實具有免疫調(diào)節(jié)[8]、抗腫瘤[9]、降血糖[10]、抗衰老[7]等益生作用，因此，越來越多有關植物多糖的功能性飲料被深入研究，其中部分報道如表1所示。

表1 部分有關植物來源的功能性多糖飲料的報道Table 1 Partial reports of plant derived functional polysaccharide beverages

膳食纖維（Dietary Fiber，DF）是一類不易被人體消化利用、由特殊糖苷鍵接連而成的低聚糖，因其在通便、降脂、減肥等方面的積極作用[42]而受到消費者的普遍青睞，與糖、蛋白質(zhì)、脂肪等傳統(tǒng)六大營養(yǎng)素并列被食品界稱為“第七營養(yǎng)素”。目前，有關制備DF飲料的研究主要集中于果蔬、麥麩、米糠、大豆等植物來源。

眾所周知，蘋果皮中DF含量較高，并伴有均衡的營養(yǎng)成分，以蘋果皮渣為原料制備DF其得率可達60%以上。王麗等通過正交試驗和單因子實驗的方法，對飲料中蘋果皮、檸檬酸、穩(wěn)定劑、抗氧化劑、葡萄糖的用量進行了探討，確定了蘋果皮DF飲料的最佳工藝配方[43]。李宏高等研制出的山路菜、蘋果復合DF飲料，為此類產(chǎn)品中功能成分的多樣性作出了嘗試[44]。郭健等發(fā)現(xiàn)，以小麥麩皮為原料提取的DF與脫脂乳混合后，接入乳酸菌發(fā)酵，經(jīng)調(diào)配、均質(zhì)，可制成一種新型的功能性麥麩乳酸活菌飲料[45]。章中的研究表明，擠壓法可顯著提高麥麩中水溶性膳食纖維（Soluble Dietary Fiber，SDF）的利率，進而以一定比例與橙汁等調(diào)配成營養(yǎng)與美味兼?zhèn)涑戎嬃蟍46]。為了改善米糠纖維較粗而引起的口感和營養(yǎng)吸收方面的問題，鄭煜焱等利用纖維素酶將米糠預先水解成可溶性片段，再與牛乳混合后經(jīng)由乳酸菌發(fā)酵研制出富含米糠DF的凝固型酸奶產(chǎn)品[47]。玉米DF的來源相對廣泛，因此相關飲料的報道比較全面，從乳飲料[48]、活性乳酸飲料[49]到果汁飲料[50]的制備工藝與配方均有較詳實的論述。酒糟是釀造行業(yè)的主要副產(chǎn)物，其中含有大量釀酒發(fā)酵過程中微生物無法利用的纖維物質(zhì)，王金華等通過乙醇沉淀與木瓜蛋白酶酶解相結(jié)合的方法提取啤酒糟中的SDF，提取物與脫脂乳混合后由嗜熱鏈球菌與保加利亞乳桿菌共同發(fā)酵制成功能性乳酸發(fā)酵纖維飲料[51]，而吳忠會等則是將白酒糟DF直接與發(fā)酵乳混合調(diào)配來研制相應的酸乳飲料的[52]，這些都為酒糟的深層開發(fā)利用提供了新的途徑。與其他DF飲料相比，柿子DF飲料有兩大特點：一、來源不同：主要來自果肉部分；二、制備工藝不同：制備時須經(jīng)脫澀工藝來除去果實中大量的單寧類物質(zhì)[53-55]。另外，大豆[56]、魔芋[57-58]、香蕉[59]、雪蓮果[60]、檸檬[61]、杏[62]、甘蔗[63]、葡萄[64]等均可作為DF的天然來源應用于相關功能性飲料的制備。

2 真菌來源

研究表明，真菌來源的多糖通常由β-糖苷鍵將單糖連接而成，此類多糖普遍具有生物反應調(diào)節(jié)物的特征，可作為天然的免疫增強劑和免疫激活劑應用于醫(yī)藥和保健食品領域。目前，在保健飲料中被廣泛應用的真菌多糖主要有香菇多糖、銀耳多糖、靈芝多糖等。現(xiàn)代醫(yī)學證實，靈芝多糖是其發(fā)揮滋補強壯、扶正固本功效的有效成分[65]，據(jù)測定，一款靈芝原汁飲品中的多糖含量可達456 mg/L[66]，另有研究認為靈芝多糖的穩(wěn)定性對靈芝-松茸功能飲料的功效與貨價期至關重要[67]，靈芝飲品的出現(xiàn)為此類名貴保健中藥材的低端需求群體提供了消費的市場。金針菇是藥食兩用真菌，富含大量糖蛋白和賴氨酸，被稱為兒童“增智菇”，李平作等利用金針菇自身酶系與熱浸提法相結(jié)合來破壞菌絲體的細胞結(jié)構，可顯著提高菌絲體中多糖與氨基酸的收率，制備成本降低的同時提高了多糖飲料的質(zhì)量[68]，劉潔等則運用水提醇沉的方法制備金針菇多糖，并確定了制備多糖保健飲料最優(yōu)工藝條件[69]，這些研究為金針菇深加工技術提供了思路。以超聲波破壁、微波破壁等方法從香菇的不同部位（子實體、香菇柄）中抽提出來的香菇多糖被證實有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗感染等臨床效果[1]，可直接調(diào)配成具有香菇獨特風味的多糖飲料[70-71]，也可輔以特定果汁（梨汁、楊桃汁）制得集營養(yǎng)、風味與保健于一體的功能性復合飲料[72-73]，從而提高了香菇的生產(chǎn)效益與產(chǎn)品附加值。銀耳多糖的特性與大豆多糖類似，在酸性條件下具有獨特的蛋白質(zhì)穩(wěn)定性，其浸提液可作為一種現(xiàn)有人工合成穩(wěn)定劑和增稠劑的替代品應用于調(diào)配型乳飲料[74]或發(fā)酵型乳酸菌飲料[75]中。冬蟲夏草是麥角菌科真菌寄生昆蟲幼蟲上的子座及幼蟲尸體的復合體，其多糖的抗癌作用已得到臨床證實與廣泛認同[76]，武忠偉等對蟲草深層培養(yǎng)的產(chǎn)糖條件進行了優(yōu)化，優(yōu)選條件下的多糖產(chǎn)量可達6 g/L，同時確定了蟲草的最佳飲料配方為：發(fā)酵液：水＝70∶30、蔗糖7%、檸檬酸0.1%、穩(wěn)定劑0.15%，所制得的飲料呈亮紅色、透明、清香無異味、口感渾然一體[77]。此外，以巴楚蘑菇多糖[78]、猴頭菌多糖[79]、金頂側(cè)耳多糖[80]、普魯蘭多糖[81]、真姬菇多糖[82]等為研究對象的報道為多糖飲料產(chǎn)品的多樣化提供了理論參考。

3 細菌來源

細菌來源的多糖主要以微生物胞外多糖（Exopolysaccharide，EPS）的形式存在，這是微生物在生長代謝過程中分泌到細胞壁外的一類糖類化合物，根據(jù)存在的形式的差異可分為莢膜多糖和粘液多糖。出于食用安全性的考慮以及相關法律法規(guī)的限制，目前應用于飲料產(chǎn)品中的細菌性多糖僅限于包括乳酸菌在內(nèi)的少數(shù)微生物，而乳酸菌EPS的抗腫瘤、降血脂等益生作用已獲得廣泛的認同（如圖1所示）[83]。

圖1 乳酸菌胞外多糖（EPS）的健康促進作用示意圖Fig.1 Schematic representation of the possible health-promoting properties of exopolysaccharides produced by lactic acid bacteria.

由于乳酸菌EPS產(chǎn)量較低，如別嗜熱鏈球菌（230 mg EPS/L～270 mg EPS/L），保加利亞乳桿菌（58 mg EPS/L～540 mg EPS/L）[84]，因此，此類多糖目前只能保留于發(fā)酵乳產(chǎn)品中，很少被提取出來調(diào)制成其他形式的多糖飲料，而其相應的健康促進功能最大化只能通過提高乳酸菌代謝產(chǎn)糖效率來實現(xiàn)。吳榮榮等發(fā)現(xiàn)，保加利亞乳桿菌Y5在培養(yǎng)溫度40℃條件下發(fā)酵果糖、魚蛋白胨為主要營養(yǎng)成分且初始pH為6.0的培養(yǎng)基16 h，其EPS水平可達1 g/L以上，產(chǎn)糖水平提高的同時菌株的存活性與發(fā)酵乳的穩(wěn)定性也得到了相應提升[85]。相同的結(jié)果出現(xiàn)在戊糖乳桿菌發(fā)酵乳中[86]。

4 展望

多糖（polysaccharide）是一類由多個相同或不同類型單糖失水縮合而成的高分子碳水化合物，其廣泛分布于高等植物、地衣、海藻、動物和微生物中，不但具有免疫調(diào)節(jié)、降血糖等生物活性，同時還兼有增加穩(wěn)定性[20，87-88]、促進澄清[21]等加工性能，因此被越來越多地應用于多糖類保健飲料中。

不同來源的多糖應用于飲料時所涉及的主要工藝流程如圖2所示。

圖2 制備多糖飲料的主要工藝流程Fig.2 The main processes of preparing polysaccharide beverage

不難看出，植物與真菌來源的多糖應用相對單一，往往需經(jīng)不同方法提取（熱水浸提、水提醇沉等）獲得后，再經(jīng)勾兌才能制成相應的多糖飲料，而細菌多糖的應用顯得更靈活多變，既可通過離心、醇沉等簡易分離手段從產(chǎn)糖發(fā)酵液中方便獲得多糖后再深加工成相應飲料，亦可直接保留于發(fā)酵培養(yǎng)基中發(fā)揮特定的益生功效與加工性能；其次，鑒于微生物合成代謝的高效性以及所需培養(yǎng)基的廣泛性，獲得細菌多糖的時間和物料成本均遠低于其他來源的多糖。盡管細菌性多糖優(yōu)點眾多，但目前應用于飲料的細菌性多糖種類較少，加之較低的胞外多糖產(chǎn)率成為此類多糖飲料大規(guī)模生產(chǎn)的最大瓶頸。

細菌來源多糖在飲料中應用率低的現(xiàn)狀，說明其尚有潛在資源與空間可被發(fā)掘，未來可通過以下幾種途徑來增加此類多糖飲料產(chǎn)品的多樣性與功能性。一、篩選與應用新型高產(chǎn)多糖的菌株。如近幾年剛被納入中華人民共和國《可用于食品的菌種名單》的腸膜明串珠菌腸膜亞種，便是典型的右旋糖苷（dextran，多糖的一種）[89]高產(chǎn)菌株，研究表明，dextran具有增粘效果佳、穩(wěn)定性高、乳化水體系以及持水性強等加工特性[90]，而隨著研究工作的日益深入，更多有關dextran生物活性的報道將加快明串珠菌多糖在功能性多糖飲料領域的應用。二、從產(chǎn)糖基料pH、底物濃度、發(fā)酵溫度等方面對現(xiàn)有菌株產(chǎn)糖條件的進一步優(yōu)化有助于獲得更高的多糖產(chǎn)量。三、利用分子生物學技術將菌株的多糖合成基因進行改造，進而通過同源或異源表達來達到改善多糖理化特性、提高多糖活性和產(chǎn)量以及改造多糖結(jié)構的目的。

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Progress in the Research and Development of Functional Polysaccharide Beverages

HAN Jin1，WU Zheng-jun2，GAO Cai-xia3，WU Jiang3
（1.State Key Laboratory of Dairy Biotechnology，Shanghai 200436，China；2.Shanghai Engineering Research Center of Dairy Biotechnology，Shanghai 200436，China；3.Dairy Research Institute，Bright Dairy&Foods Co.，Ltd.，Shanghai 200436，China）

Polysaccharide is a type of high-molecular carbohydrate composed of single or several different monosaccharide（s）.Beverages rich in functional polysaccharide with claimed health-promoting benefits such as immune regulation，anti-oxidation and anti-tumor are popular in the market.In this article，the progress in the research and development of functional polysaccharide beverage in last 2 decades was reviewed and the future perspective is also predicted.

functional polysaccharide beverage；immune regulation；anti-oxidation；anti-tumor

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.08.031

國家“十二五”科技支撐計劃課題（2012BAD28B07）；國家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金（2013GB2C000153）

韓瑨（1980—），男（漢），工程師，碩士，研究方向：乳品科學。

2013-11-06