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1、功能性低聚糖的生理特性综述功能性低聚糖的生理特性综述报告人：贾丽丽报告人：贾丽丽指导老师：乐国伟指导老师：乐国伟 施用晖施用晖低聚糖简介低聚糖简介 低聚糖低聚糖(Oligosaccharides)(Oligosaccharides)又称寡糖，是指由又称寡糖，是指由2-102-10个个分子单糖通过糖苷键连接形成直链或支链的低度聚合糖。分子单糖通过糖苷键连接形成直链或支链的低度聚合糖。低聚糖主要分为普通低聚糖和功能性低聚糖两大类。低聚糖主要分为普通低聚糖和功能性低聚糖两大类。功能性低聚糖是指对人、动物、植物等具有特殊生理功能性低聚糖是指对人、动物、植物等具有特殊生理作用的低聚糖。它的甜度一般只有蔗
2、糖的作用的低聚糖。它的甜度一般只有蔗糖的30-50%30-50%，具有低，具有低热量、抗龋齿、防治糖尿病、改善肠道菌落结构等生理作热量、抗龋齿、防治糖尿病、改善肠道菌落结构等生理作用。由于功能性低聚糖特殊的生理作用，使其成为集营养、用。由于功能性低聚糖特殊的生理作用，使其成为集营养、保健、食疗于一体的新一代食效原料，是替代蔗糖的新型保健、食疗于一体的新一代食效原料，是替代蔗糖的新型功能性糖源，具有广泛的用途和应用前景。功能性糖源，具有广泛的用途和应用前景。低聚糖在动物体内的功能低聚糖在动物体内的功能功能性低聚糖的生理特性功能性低聚糖的生理特性直接生理功能直接生理功能促进双歧杆菌增殖促进双歧杆菌
3、增殖抑制肠道有害菌群增殖抑制肠道有害菌群增殖影响肠道内某些酶的活性影响肠道内某些酶的活性促进肠道内营养物质的吸收促进肠道内营养物质的吸收促进钙、镁、锌、铁等矿物元素吸收促进钙、镁、锌、铁等矿物元素吸收 双歧杆菌是肠道有益微生物的典型代表。人体内双歧杆双歧杆菌是肠道有益微生物的典型代表。人体内双歧杆菌含量的高低是健康与否的重要标志。菌含量的高低是健康与否的重要标志。功能性低聚糖由于其糖分子相互结合的位置特殊，人体功能性低聚糖由于其糖分子相互结合的位置特殊，人体胃肠道内没有代谢此类低聚糖的胃肠道内没有代谢此类低聚糖的-半乳糖苷酶系半乳糖苷酶系，当通过消，当通过消化道时不能被其中的酸和酶分解，而直接
4、进入大肠为双歧杆化道时不能被其中的酸和酶分解，而直接进入大肠为双歧杆菌利用，使双歧杆菌得以快速增殖。菌利用，使双歧杆菌得以快速增殖。双歧杆菌通过在肠道中双歧杆菌通过在肠道中磷壁酸与肠黏膜上皮细胞密切结合，与其他厌氧菌共同占据磷壁酸与肠黏膜上皮细胞密切结合，与其他厌氧菌共同占据肠黏膜表面，形成肠黏膜表面，形成生物学屏障生物学屏障，并通过细胞代谢物阻止致病，并通过细胞代谢物阻止致病菌、条件致病菌的定植和入侵，菌、条件致病菌的定植和入侵，调节和恢复肠道内微生态菌调节和恢复肠道内微生态菌群的平衡。群的平衡。在营养物质有限的情况下，双歧杆菌通过优势生长，可在营养物质有限的情况下，双歧杆菌通过优势生长，可
5、以竞争性地消耗致病菌的营养素；同时代谢产生有机酸等物以竞争性地消耗致病菌的营养素；同时代谢产生有机酸等物质，使肠道内的局部质，使肠道内的局部pHpH值降低并刺激肠道蠕动，从而抑制病值降低并刺激肠道蠕动，从而抑制病原微生物和腐败菌的生长繁殖，减少有毒物质的产生，达到原微生物和腐败菌的生长繁殖，减少有毒物质的产生，达到维持肠道正常菌群和改善胃肠道功能的目的。维持肠道正常菌群和改善胃肠道功能的目的。低聚糖促进双歧杆菌增殖低聚糖促进双歧杆菌增殖 肠道病原菌如大肠杆菌的细胞表面或绒毛上具有类几丁质肠道病原菌如大肠杆菌的细胞表面或绒毛上具有类几丁质结构，它能识别肠壁细胞的特异性受体与之结合，并在肠壁结构，
6、它能识别肠壁细胞的特异性受体与之结合，并在肠壁上繁殖，导致疾病发生。低聚糖与病原菌在肠壁上的受体非上繁殖，导致疾病发生。低聚糖与病原菌在肠壁上的受体非常相似，可竞争性地与病原菌结合，使病原菌无法结合到肠常相似，可竞争性地与病原菌结合，使病原菌无法结合到肠壁上，从而得不到生长所需的养分而失去致病能力。壁上，从而得不到生长所需的养分而失去致病能力。例如，有研究表明一些人乳低聚糖由于含有和肠道表皮例如，有研究表明一些人乳低聚糖由于含有和肠道表皮细胞表面受体类似的结构，通过竞争性抑制，细胞表面受体类似的结构，通过竞争性抑制，直接结合于病直接结合于病原微生物和毒素表面原微生物和毒素表面，阻止其与肠道上皮
7、细胞的结合。另一，阻止其与肠道上皮细胞的结合。另一些则些则结合到消化道粘膜上皮细胞的受体结合到消化道粘膜上皮细胞的受体上上，阻止病原微生物，阻止病原微生物或毒素与肠道上皮细胞的受体结合，从而防止感染的发生或毒素与肠道上皮细胞的受体结合，从而防止感染的发生。在人乳低聚糖的体外实验中显示，海藻低聚糖在对抗由内毒在人乳低聚糖的体外实验中显示，海藻低聚糖在对抗由内毒素性大肠杆菌所释放的耐热内毒素（素性大肠杆菌所释放的耐热内毒素（ST)ST)中，表现出了良好的中，表现出了良好的抑制功能。镶嵌于细胞膜上的跨膜鸟苷一磷酸抑制功能。镶嵌于细胞膜上的跨膜鸟苷一磷酸(GMP)(GMP)环化酶的环化酶的膜外部分包含
8、了一个膜外部分包含了一个STST毒素结合位点。而在其胞内部分则含毒素结合位点。而在其胞内部分则含有一个蛋白激酶活性区和一个有一个蛋白激酶活性区和一个GMPGMP环化酶活性区。环化酶活性区。STST毒素一旦毒素一旦与与GMPGMP环化酶的膜外受体部分结合，就会跨膜激活环化酶的膜外受体部分结合，就会跨膜激活GMPGMP环化酶环化酶膜内活性区，从而催化鸟苷三磷酸向环鸟苷酸膜内活性区，从而催化鸟苷三磷酸向环鸟苷酸(CGMP)(CGMP)的转化。的转化。低聚糖抑制肠道病原微生物增殖低聚糖抑制肠道病原微生物增殖CGMPCGMP具有抑制氯离子通道的功能。因而使得液体大量通过肠具有抑制氯离子通道的功能。因而使
9、得液体大量通过肠道内皮细胞微绒毛表面，涌入肠腔，并随排泄物排出体外，道内皮细胞微绒毛表面，涌入肠腔，并随排泄物排出体外，形成菌痢。在该实验中人乳低聚糖和处于结合状态的海藻低形成菌痢。在该实验中人乳低聚糖和处于结合状态的海藻低聚糖抑制了聚糖抑制了70708080的的GMPGMP环化酶活性，通过结合环化酶活性，通过结合STST受体抑制受体抑制大肠杆菌耐热内毒素所引起的细菌性痢疾。大肠杆菌耐热内毒素所引起的细菌性痢疾。低聚糖影响肠道中酶活性低聚糖影响肠道中酶活性 由于人体胃肠道内缺少一些使低聚糖代谢的酶，低聚糖由于人体胃肠道内缺少一些使低聚糖代谢的酶，低聚糖食用后难以在消化道中酶解，因而可抑制肠道内
10、与氨及有害食用后难以在消化道中酶解，因而可抑制肠道内与氨及有害物质生成有关的酶如物质生成有关的酶如-葡萄糖醛酸苷酶的活性，同时也可葡萄糖醛酸苷酶的活性，同时也可以影响与致癌物质相关的酶如偶氮还原酶的活性。以影响与致癌物质相关的酶如偶氮还原酶的活性。低聚糖促进肠道内营养物质的吸收低聚糖促进肠道内营养物质的吸收 低聚糖促进肠道内营养物质的吸收，主要是通过增殖双低聚糖促进肠道内营养物质的吸收，主要是通过增殖双歧杆菌来发挥作用。双歧杆菌可以促进维生素歧杆菌来发挥作用。双歧杆菌可以促进维生素B B1 1、维生素、维生素B B6 6和和叶酸等维生素的合成，促进乳制品中钙、镁子的吸收，使机叶酸等维生素的合成
11、，促进乳制品中钙、镁子的吸收，使机体营养得以迅速补充。还能通过抑制某些维生素分解菌来保体营养得以迅速补充。还能通过抑制某些维生素分解菌来保障维生素供应，如能抑制分解维生素障维生素供应，如能抑制分解维生素BlBl的解硫胺素芽胞杆菌的解硫胺素芽胞杆菌的生长来调节维生素的生长来调节维生素B1B1的供应；还可以有效缓解乳糖不耐受的供应；还可以有效缓解乳糖不耐受症状，使乳糖转化为乳酸，通过调节肠道症状，使乳糖转化为乳酸，通过调节肠道pHpH值和结肠发酵能值和结肠发酵能力来改善消化功能，提高各种营养素的利用率。力来改善消化功能，提高各种营养素的利用率。促进钙、镁、锌、铁等矿物元素的吸收促进钙、镁、锌、铁等
12、矿物元素的吸收食用功能性低聚糖之所以可促进钙、镁、锌、铁等矿物元素的吸收，很大程度上是依赖低聚糖被发酵生成了有机酸，导致肠道pH下降，使在通过小肠时形成的钙、磷酸盐、镁构成的复合物发生溶解而容易吸收。间接生理功能间接生理功能增强肌体抗氧化功能增强肌体抗氧化功能降血脂、降低胆固醇降血脂、降低胆固醇防治便秘防治便秘增强机体免疫力增强机体免疫力抑制、预防肿瘤抑制、预防肿瘤低聚糖的抗氧化功能低聚糖的抗氧化功能 在需氧生物体内都存在着氧自由基，正常情况下，氧自在需氧生物体内都存在着氧自由基，正常情况下，氧自由基在体内保持着稳定的动态平衡，但是一旦这个平衡被破由基在体内保持着稳定的动态平衡，但是一旦这个平
13、衡被破坏，很容易造成氧自由基的堆积。氧自由基的性质非常活泼，坏，很容易造成氧自由基的堆积。氧自由基的性质非常活泼，会损伤生物膜脂质、蛋白质、会损伤生物膜脂质、蛋白质、DNADNA等重要的生物大分子。它能等重要的生物大分子。它能够破坏免疫细胞的膜结构和功能，从而破坏免疫细胞的正常够破坏免疫细胞的膜结构和功能，从而破坏免疫细胞的正常免疫功能，因此只有利用抗氧化剂来清除清除体内过量的氧免疫功能，因此只有利用抗氧化剂来清除清除体内过量的氧自由基，保护细胞免受氧自由基损伤，提高机体的抗氧化能自由基，保护细胞免受氧自由基损伤，提高机体的抗氧化能力，才能提高机体的免疫力。力，才能提高机体的免疫力。目前有研究
14、表明，低聚糖具有增强机体的抗氧化能力的功目前有研究表明，低聚糖具有增强机体的抗氧化能力的功能。例如葡能。例如葡-半乳低聚糖可以通过对半乳低聚糖可以通过对DPPHDPPH自由基和羟自由基的自由基和羟自由基的清除来提高机体的抗氧化能力。陈建红等报道魔芋葡甘低聚清除来提高机体的抗氧化能力。陈建红等报道魔芋葡甘低聚糖能够有效地保护糖能够有效地保护DNADNA免受羟自由基的损伤，并且能降低肝脏免受羟自由基的损伤，并且能降低肝脏中中MDAMDA水平，提高肝脏和血浆水平，提高肝脏和血浆SODSOD、GSH-PXGSH-PX活性。活性。增强机体免疫力增强机体免疫力对体液免疫的影响对体液免疫的影响 大量动物试验
15、表明功能性低聚糖显示出促进抗体生成以大量动物试验表明功能性低聚糖显示出促进抗体生成以提高机体免疫能力的作用。低聚果糖可使狗乳中提高机体免疫能力的作用。低聚果糖可使狗乳中IgMIgM水平明水平明显升高。低聚壳聚糖可通过增加显升高。低聚壳聚糖可通过增加MHCIIMHCII和和B B细胞数量，提高抗细胞数量，提高抗体发挥免疫作用。此外，低聚果糖还能与细菌毒素、病毒和体发挥免疫作用。此外，低聚果糖还能与细菌毒素、病毒和真核细胞表面结合而成为外源抗原的助剂，能减缓抗原的吸真核细胞表面结合而成为外源抗原的助剂，能减缓抗原的吸收增加抗体效价，从而提高了机体的细胞和体液免疫功能。收增加抗体效价，从而提高了机体
16、的细胞和体液免疫功能。对细胞免疫的影响对细胞免疫的影响 功能性低聚糖可通过免疫细胞发挥免疫作用。巨噬细胞功能性低聚糖可通过免疫细胞发挥免疫作用。巨噬细胞吞噬并分解入侵机体的微生物。通过细胞表面的吞噬并分解入侵机体的微生物。通过细胞表面的MHC-MHC-类分类分子，将抗原传递给具有相同子，将抗原传递给具有相同MHC-MHC-类分子的类分子的T T辅助细胞，巨噬辅助细胞，巨噬细胞还分泌白介素细胞还分泌白介素-1-1，刺激，刺激T T辅助细胞，激活后的辅助细胞，激活后的T T细胞分泌细胞分泌IL-2IL-2。反向诱导。反向诱导T T细胞分泌细胞分泌干扰素，从而刺激干扰素，从而刺激B B细胞分化出细胞
17、分化出浆细胞和记忆细胞，并促进浆细胞和记忆细胞，并促进NKNK细胞增殖并增强它们的活性。细胞增殖并增强它们的活性。低聚糖可激活低聚糖可激活T T细胞和巨噬细胞，促进低聚糖可激活细胞和巨噬细胞，促进低聚糖可激活T T细胞和细胞和巨噬细胞，促进细胞因子分泌，影响相关免疫细胞，发挥重巨噬细胞，促进细胞因子分泌，影响相关免疫细胞，发挥重要的免疫功能。要的免疫功能。肠道局部免疫作用肠道局部免疫作用 双歧杆菌是人类肠道菌群的有益微生物，其细胞表面具双歧杆菌是人类肠道菌群的有益微生物，其细胞表面具有低聚糖的受体。功能性低聚糖本身由于难以被人和动物消有低聚糖的受体。功能性低聚糖本身由于难以被人和动物消化道的酶
18、系分解摄人人体后直达大肠，被双歧杆菌等有益化道的酶系分解摄人人体后直达大肠，被双歧杆菌等有益菌摄取，并促进这些有益菌增殖。而肠道有害的腐败菌群则菌摄取，并促进这些有益菌增殖。而肠道有害的腐败菌群则不能利用低聚糖这种选择性增殖作用使得肠道菌群得到优不能利用低聚糖这种选择性增殖作用使得肠道菌群得到优化从而改善肠道微环境。化从而改善肠道微环境。降血脂、降低胆固醇降血脂、降低胆固醇 高血脂症是指由于脂肪代谢或转运异常，使血浆中一高血脂症是指由于脂肪代谢或转运异常，使血浆中一种或几种脂质高于正常水平的现象，表现为体内血浆中不种或几种脂质高于正常水平的现象，表现为体内血浆中不同脂质异常堆积。研究发现，低聚
19、糖对机体的抗氧化作用同脂质异常堆积。研究发现，低聚糖对机体的抗氧化作用和降低机体的血脂水平之间存在一定关联，对低聚果糖和和降低机体的血脂水平之间存在一定关联，对低聚果糖和低聚异麦芽糖的动物和人体实验都表明，吃低聚异麦芽糖低聚异麦芽糖的动物和人体实验都表明，吃低聚异麦芽糖和低聚果糖对血糖、血压、降低血清胆固醇，提高和低聚果糖对血糖、血压、降低血清胆固醇，提高HDLHDLLDLLDL比例有一定的效果。比例有一定的效果。另外，双歧杆菌可产生胆酸水解酶，将结合胆酸游离，另外，双歧杆菌可产生胆酸水解酶，将结合胆酸游离，而游离胆酸可抑制病原菌的生长，在而游离胆酸可抑制病原菌的生长，在pH6.0pH6.0时
20、，胆汁酸可同时，胆汁酸可同胆固醇结合而生成沉淀，随大便排除体外。双歧杆菌和低胆固醇结合而生成沉淀，随大便排除体外。双歧杆菌和低聚糖本身也可吸收胆固醇而随大便排除，从而可有效调节聚糖本身也可吸收胆固醇而随大便排除，从而可有效调节血脂。低聚糖降低胆固醇的效果已从临床实验得到证明。血脂。低聚糖降低胆固醇的效果已从临床实验得到证明。防治便秘防治便秘 低聚糖具有通便润肠，防止便秘的作用。例如，付小林低聚糖具有通便润肠，防止便秘的作用。例如，付小林等人通过对便秘模型小鼠的研究发现，等人通过对便秘模型小鼠的研究发现，低聚果糖确实具有改低聚果糖确实具有改善便秘模型小鼠善便秘模型小鼠通便的作用。低聚果糖进入体内
21、后，由于机通便的作用。低聚果糖进入体内后，由于机体内不含有消化低聚果糖的酶，因而能够到达大肠，它是肠体内不含有消化低聚果糖的酶，因而能够到达大肠，它是肠内双歧杆菌的活化增殖因子，被双歧杆菌利用后，双歧杆菌内双歧杆菌的活化增殖因子，被双歧杆菌利用后，双歧杆菌繁殖生长成优势菌株后分泌醋酸、乳酸等，能使肠道繁殖生长成优势菌株后分泌醋酸、乳酸等，能使肠道pHpH降低，降低，促进肠道蠕动，同时可抑制氨、吲哚、氨类腐败物质的生成，促进肠道蠕动，同时可抑制氨、吲哚、氨类腐败物质的生成，改善肠道环境，还可能改变内容物的渗透压，增加粪便水分，改善肠道环境，还可能改变内容物的渗透压，增加粪便水分，从而防止便秘。从
22、而防止便秘。抑制、预防肿瘤抑制、预防肿瘤 临床研究发现结肠癌患者肠道中双歧杆菌数量低下，双临床研究发现结肠癌患者肠道中双歧杆菌数量低下，双歧杆菌量少可能同发癌有关，食用双歧杆菌和益生元对结肠歧杆菌量少可能同发癌有关，食用双歧杆菌和益生元对结肠癌的预防有一定作用，故有些双岐杆菌癌的预防有一定作用，故有些双岐杆菌(包括死细胞，代谢产包括死细胞，代谢产物物)具有很大的免疫刺激作用和抑癌作用，可活化巨噬细胞产具有很大的免疫刺激作用和抑癌作用，可活化巨噬细胞产生生IL-1IL-1，IL-6IL-6，INF-INF-等多种细胞毒性效应分子，并增强其等多种细胞毒性效应分子，并增强其杀癌、抑癌能力，刺激淋巴细
23、胞有丝分裂而增殖。体外实验杀癌、抑癌能力，刺激淋巴细胞有丝分裂而增殖。体外实验看出双歧杆菌看出双歧杆菌(长双歧、短双歧杆菌长双歧、短双歧杆菌)可促进结肠粘膜潘式盘可促进结肠粘膜潘式盘生产免疫蛋白生产免疫蛋白IgAIgA，分泌型，分泌型IgAIgA具有抗感染、抗食物过敏和吸具有抗感染、抗食物过敏和吸收致癌物的功能。用人工诱发结肠癌的鼠所作试验表明，饲收致癌物的功能。用人工诱发结肠癌的鼠所作试验表明，饲料中添加低聚果糖对肿瘤发展有抑制作用，推测同刺激免疫料中添加低聚果糖对肿瘤发展有抑制作用，推测同刺激免疫系统有关。食用益生元低聚糖也可以调节肠道细菌的酶活性，系统有关。食用益生元低聚糖也可以调节肠道
24、细菌的酶活性，腐败细菌产生的腐败细菌产生的B B一葡萄糖醛酸酶、偶氮还原酶、硝基还原酶一葡萄糖醛酸酶、偶氮还原酶、硝基还原酶等具有催化前致癌原转化成为致癌物的作用，通过促进肠道等具有催化前致癌原转化成为致癌物的作用，通过促进肠道双歧杆菌增殖，可有效降低这些酶的活性。低聚糖也能同一双歧杆菌增殖，可有效降低这些酶的活性。低聚糖也能同一定的毒素、病毒和细菌表面结合而作为一种免疫佐剂，可减定的毒素、病毒和细菌表面结合而作为一种免疫佐剂，可减缓对抗原的吸收，增强抗原的效价和人体体液免疫力，并且缓对抗原的吸收，增强抗原的效价和人体体液免疫力，并且低聚糖本身也是一种抗原，可刺激机体的免疫力增强，减少低聚糖本身也是一种抗原，可刺激机体的免疫力增强，减少癌变机率。癌变机率。总结总结 功能性低聚糖作为一种新型功能性糖源，促进肠道益生菌功能性低聚糖作为一种新型功能性糖源，促进肠道益生菌繁殖，不仅能直接破坏病原菌，而且通过增强机体的细胞和繁殖，不仅能直接破坏病原菌，而且通过增强机体的细胞和体液免疫功能，加强免疫监测，促使机体清除病原微生物。体液免疫功能，加强免疫监测，促使机体清除病原微生物。保障机体健康。随着科技的飞速发展对功能性低聚糖的研保障机体健康。随着科技的飞速发展对功能性低聚糖的研究日益深入。其应用前景也必将更加广阔。究日益深入。其应用前景也必将更加广阔。感谢您的关注！感谢您的关注！