34612-38-9/麥芽四糖的應(yīng)用

概述^[1]

低聚糖集營養(yǎng)、保健、食療于一體，廣泛應(yīng)用于食品、保健品、飲料、醫(yī)藥、飼料添加劑等領(lǐng)域，被譽為“未來型”新一代功效食品。目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的低聚糖主要來源于淀粉，通常稱為麥芽低聚糖。麥芽四糖是由 α-1，4 糖苷鍵連接的葡萄糖四聚體，是一種新型的麥芽低聚糖。

麥芽四糖的特性^[1]

1 麥芽四糖的性質(zhì)

麥芽四糖外觀呈無色、透明、粘稠狀液體，口感微甜、無任何不良異味，也無可見雜質(zhì)。它具有保濕性好、吸濕性低、增稠作用強，有一定的耐酸和耐熱性，冰點作用小，易形成光澤皮膜等特點，因此具有良好的使用性。另外，麥芽四糖還具有防止食品中蛋白質(zhì)變性及保持速凍食品新鮮度等功能。日本學(xué)者Nakakuki 稱其為最有希望的麥芽低聚糖，因其具有獨特的抗菌活性，同時，它還是很好的保健品，可作為“功能性食品”的原料，主要添加到家禽、家畜、魚等飼料中，還可使用于養(yǎng)蜂、養(yǎng)蠶等。

2 麥芽四糖淀粉酶的性質(zhì)

1971 年 Robyt 和 Ackerman 發(fā)現(xiàn)了麥芽四糖酶。麥芽四糖淀粉酶是一種外切型淀粉酶，該酶作用于直鏈淀粉分子時，從非還原性末端開始，順序切割第 4 個 α-1，4 糖苷鍵，生成麥芽四糖。如果底物是由奇數(shù)個葡萄糖單位構(gòu)成，還可生成麥芽三糖或葡萄糖；如果底物是由偶數(shù)個葡萄糖單位構(gòu)成，并且不是 4的整數(shù)倍，還可生成麥芽糖。

該酶水解支鏈淀粉時的作用是不同的，在遇到分枝點 α-1，6 鍵時作用受阻，不能進(jìn)一步水解，殘留下一定量的低聚糊精。然而絕大多數(shù)淀粉中都含有 75%~85%的支鏈淀粉，所以要想提高麥芽四糖的產(chǎn)率，必須同時使用能切開支鏈淀粉中 α-1，6 糖苷鍵的切枝酶。該酶水解支鏈淀粉時，可使整個支鏈切下，成為相對分子質(zhì)量比較小的直鏈糊精，更有利于隨后麥芽四糖淀粉酶的水解作用。精致的麥芽四糖淀粉酶很難獲得，且價格昂貴。而粗酶需要經(jīng)過分離純化才能使用，麥芽四糖粗酶的純化過去多采用硫酸銨沉淀法和不連續(xù)聚丙烯酰胺凝膠電泳法。

麥芽四糖的應(yīng)用^[2]

1 促進(jìn)枯草芽孢桿菌產(chǎn) α- 淀粉酶

有機碳源是微生物生長代謝所必需的能量來源，嚴(yán)格制約著微生物代謝途徑和調(diào)控，是決定發(fā)酵產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。研究發(fā)現(xiàn)葡萄糖、麥芽糖、木糖等單糖能夠促進(jìn)枯草芽孢桿菌（B。 subtilis）菌體快速生長，但是卻不利于 α- 淀粉酶產(chǎn)生。而淀粉、糖原等多糖發(fā)酵微生物生長比較緩慢，但是有利于 α- 淀粉酶產(chǎn)生。目前，工業(yè)上主要采用淀粉水解至較高程度的產(chǎn)物（糖漿）作為枯草芽孢桿菌發(fā)酵產(chǎn) α- 淀粉酶的碳源。研究中發(fā)現(xiàn)糖漿中淀粉的水解程度與 α- 淀粉酶產(chǎn)生水平有很大關(guān)系。

2 在食品行業(yè)中的應(yīng)用

麥芽四糖由于其良好的流動性、無色、無異臭味、微甜等特點，在食品行業(yè)被廣泛應(yīng)用，并且用量比例很高時，也不會掩蓋產(chǎn)品原有食品的風(fēng)味和香味，是一種優(yōu)良的添加劑。麥芽四糖易溶于水，黏性適度，增稠性、膠黏性、抑制糖結(jié)晶和穩(wěn)定泡沫的效果好，具有優(yōu)良的乳化性能，有促進(jìn)產(chǎn)品成型和調(diào)整產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)的作用，可用于糖果、糕點、飲料、冷飲中，能防止晶體析出、抑制淀粉老化、增加粘稠感、提高食品的感官品質(zhì)。其吸潮性低，不易結(jié)團，成模性也好，既能防止產(chǎn)品變形又可改善外觀。

麥芽四糖具有較好的耐酸鹽和耐熱性，并且不易褐變，在人體內(nèi)的消化吸收非常好，可作為兒童病人及運動員的食品原料。人體長期食用，能有效抑制腸道中產(chǎn)氣腐敗菌和胡蘿卜軟腐歐文氏病原菌的增殖，具有凈化腸道、增進(jìn)健康的作用。因此，近年來麥芽四糖在食品行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，是理想的食品基礎(chǔ)原料。

3 在經(jīng)腸營養(yǎng)劑方面的應(yīng)用

近年來，隨著物質(zhì)文化水平的提高，人們對于營養(yǎng)的重要性也更加重視。經(jīng)腸營養(yǎng)劑是專門為消化吸收機能低下和低營養(yǎng)狀態(tài)的人群設(shè)計的一種營養(yǎng)品。因該營養(yǎng)物質(zhì)是以經(jīng)口、經(jīng)管營養(yǎng)為主的營養(yǎng)劑，以補助營養(yǎng)為目的，可刺激食欲和調(diào)節(jié)胃腸道功能，并且安全易行，受到廣泛的應(yīng)用。然而經(jīng)腸營養(yǎng)劑中的糖質(zhì)以前多采用葡萄糖、蔗糖、麥芽糖等單糖或雙糖，但由于這些糖質(zhì)使用時滲透壓很高，很容易引起滲透壓性腹瀉，所以都會同時加入調(diào)節(jié)滲透壓的糊精。研究發(fā)現(xiàn)，麥芽四糖由于其分支結(jié)構(gòu)少，并且屬于直鏈狀的低聚糖，低滲透壓，能夠以高效率分解、代謝，所以可以作為營養(yǎng)劑有效的糖質(zhì)和能量來源。

制備方法^[1]

1 單酶法制備麥芽四糖

主要采用麥芽四糖淀粉酶分解淀粉得到。由于該酶具有的獨特分子結(jié)構(gòu)性質(zhì)，淀粉需經(jīng)預(yù)處理，使其DE 值控制在 8~12，添加麥芽四糖酶量應(yīng)控制在 0。02%，最適反應(yīng)溫度為 58 ℃，最適反應(yīng) pH 值為 6。8~7。0，最適反應(yīng)時間 6~7 h，得麥芽四糖粗水解液。粗水解液再經(jīng)滅酶、冷卻澄清、過濾、真空濃縮、噴霧干燥，成固體成品。該方法簡單易行，且成本不高，被廣泛應(yīng)用。

2 普魯蘭酶協(xié)同作用制備麥芽四糖

普魯蘭酶是一種支鏈淀粉酶，它對支鏈淀粉和糖原等支點的 α-1，6 糖苷鍵具有很強的水解作用，生產(chǎn)低聚異麥芽糖時，大多以玉米和木薯淀粉為原料，淀粉經(jīng)液化、糖化或再轉(zhuǎn)苷，再經(jīng)過濾、離子交換等處理得到具有一定濃度的糖漿或糖粉。利用酶法生產(chǎn)麥芽四糖，應(yīng)適當(dāng)加入普魯蘭酶作為協(xié)同酶。因為加入普魯蘭酶之后大多數(shù)淀粉糖的過濾速度都減慢了，但糖漿透射比增大，有利于提高糖的品質(zhì)。

鑒定分析^[1]

關(guān)于低聚糖的分析實例，近來國內(nèi)已有不少文獻(xiàn)報導(dǎo)。陳洪用 HPLC 法測定了飴糖中的低聚糖，發(fā)現(xiàn)飴糖中的低聚糖以麥芽糖為主，含量為 25%~39%，另外還含少量的葡萄糖、麥芽三糖和麥芽四糖。蔣世瓊、張忠蘭等報導(dǎo)了蔗果低聚糖合成液的高效液相色譜分析法。王清等報導(dǎo)了高效液相色譜法測定異麥芽低聚糖的組分。羅發(fā)興等對氨基鍵合柱和離子交換柱兩種液相色譜柱分析低聚糖的結(jié)果鑒定進(jìn)行了比較研究。利用高效液相色譜法測定麥芽四糖含量已經(jīng)成為了新趨勢。其原理主要是溶于流動相中的各組分經(jīng)過固定相時，試樣組分基本上按分子大小受到不同阻滯而先后流出色譜柱，從而實現(xiàn)分離目的。該方法樣品預(yù)處理簡單，分離度比較高，重現(xiàn)性好，分析時間也較短，明顯提高了檢測效率，并且該方法準(zhǔn)確性和重復(fù)性也非常好。而采用傳統(tǒng)的鑒定方法，耗時長，過程復(fù)雜，水解條件不易控制。

主要參考資料

[1]唐玉，孫俊良，梁新紅，李元召，張永帥。麥芽四糖研究新進(jìn)展[J]。河南科技學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)，2013，41(04):14-16+21。