低聚果糖——改善腸道菌群，緩解便秘

低聚果糖（fructooligosaccharides，FOS） 屬於低聚糖的一種，作為天然成分，存在於洋蔥、大蒜、菊苣等食物中。1950年被科學家發現後被命名為蔗果三糖（kestose）族低聚糖。1990年被證實FOS可被雙歧桿菌發酵。20世紀90年代後日本首次成功進行了FOS的工業化生產。隨著腸道菌群對健康影響認識的加深，低聚糖的研究越來越引起科學家的興趣。

一、結構和理化性質

1、化學結構

低聚果糖（FOS）又稱寡果糖或蔗果低聚糖，是以蔗糖分子（葡萄糖-果糖）為單位，在果糖單體上透過β（2→1）糖苷鍵再連線1～3個果糖單體結合成的低聚糖，主要是由蔗果三糖（簡稱GF2）、蔗果四糖（簡稱GF3）和蔗果五糖（簡稱GF4）所組成的混合物。通常FOS聚合度DP＝2～9，而聚合度高的DP＝10～60個稱為菊粉。

2、理化性質

低聚果糖幹品為白色或微黃色粉末，易溶於水，呈現為無色或淡黃色、透明黏稠液體。FOS的甜度為蔗糖的30％～60％，味道較蔗糖清爽、純淨，且保水性高於蔗糖。FOS的熱值很低，平均為7。8kJ／g，不到一般碳水化合物的一半。作為非還原糖， FOS不會產生美拉德反應。在pH＞3、加熱至130℃時，FOS性質都很穩定；處於pH＜3的酸性環境中時，低溫下穩定，高溫易分解。

二、、生物學作用

1、改善腸道菌群

3個補充FOS的人體干預試驗表明， FOS能夠被結腸中雙歧桿菌、乳酸菌等利用發酵，從而顯著刺激結腸益生菌的生產，改善腸道微生態環境。FOS被髮酵產生的短鏈脂肪酸是其擁有潤腸通便、增強腸道免疫、預防結腸炎等作用的重要物質基礎。

2、緩解便秘

FOS屬於小分子質量的水溶性膳食纖維，能吸收水分使糞便變稀；並且其被腸道菌群發酵產生的短鏈脂肪酸，降低了結腸pH值，可刺激結腸運動，從而促進了排便。Moore等人（2003）研究了FOS對健康嬰兒胃腸道的影響。結果發現嬰兒對新增3g／d低聚果糖的穀物飲食具有良好的耐受性，排便次數平均每日為1。99次，比新增麥芽糊精的對照組次數更多，糞便性狀更柔軟，且無腹瀉（diarrhea）發生。我國張雯（2003）研究了14～20g／d的FOS對30例小兒便秘者的作用，改善便秘的有效率達到70％，與對照組有顯著差異。

3、調節血脂作用

有人體試驗的報道，FOS還具有輔助降血脂作用。該作用被認為是由於改善了腸道菌群的結果。中國曲丹（2010）、Genta等（2009）分別報道了FOS攝入一定時間後，可顯著降低原發性高血壓人群、2型糖尿病人和肥胖及絕經前婦女的總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇的水平。有文獻報道菊粉型果聚糖對於甘油三酯迴圈的影響是一致的，食用菊粉型果聚糖可顯著降低血清甘油三酯。

三、吸收和代謝

FOS幾乎不能被蔗糖酶和麥芽糖酶分解，因此在人體胃和小腸內幾乎不能被消化和吸收，而是直接進入到結腸內被腸道菌群發酵。所以有較低的能量值，也是膳食纖維的組成部分。FOS發酵後主要代謝產物有乳酸和揮發性的短鏈脂肪酸，包括丁酸、乙酸、丙酸等，還產生H2和CO2。部分短鏈脂肪酸被結腸上皮細胞攝取利用，其餘的進入肝臟和外周組織，代謝產生CO2和水，經呼氣、尿液、汗腺等排出體外。人體試驗表明，當FOS攝入量≤15g／d時，幾乎全部在結腸內發酵。因此當大於此攝入量時，將有部分透過糞便排出體外。

四、過量危害和毒性

人們很少觀察到FOS對機體的毒副作用。人群調查（Yamamota and Yonekubo，1993） 和人體攝入劑量研究（Hata and Nakajima，1985；Briet et al．，1995）資料表明，嬰兒每日可耐受4。2g的FOS；男性一次攝入量≤17g，女性一次攝入量≤14g時未發生腹瀉；當攝入量達到每日40g時，受試者開始出現腸鳴音、胃腸氣脹、腹部絞痛或腹瀉。

五、特定建議值和可耐受最高攝入量

1、各國使用情況

美國FDA於2000年將FOS列入GRAS名單（一般認為安全物質），並分別制定了在乳製品、飲料、糖果糕點及肉製品等中的新增量，最高可達15。4％。歐盟給出的食譜中允許新增量的最高量為15％。日本則允許FOS用於保健食品中，含量則高達37。5％。我國則允許FOS用於嬰幼兒和孕產婦奶粉中，總量不超過6。45％；已批准的保健食品中FOS的使用量範圍為4～30g／d。

2、特定建議值

FOS的功能主要包括三個方面：改善腸道菌群、緩解便秘和降血脂功能。各研究對於低聚糖的劑量設計是多樣的，由每日的1～25g。各國對FOS也只規定了允許的新增量，均沒有給出推薦量。

3、可耐受最高攝入量

目前關於FOS的UL研究很少，無法提出FOS的最高安全用量：由於FOS基本不被人體腸道吸收，容易產生不耐受的腸道症狀。有研究報道健康成人攝入量≤15g／d時不會發生任何不耐受症狀。但尚未查到中長期的人群補充干預的文獻資料支援。

動物的亞急性、生殖毒性、亞慢性、慢性毒理實驗結果表明，FOS在達到每天每公斤體重2664mg時，沒有發現致突變、致畸、致癌、生殖毒性和生長髮育的異常。按照人體60kg體重、不確定數10計算，相當於人每日攝入16。0g的FOS。

六、主要食物來源

FOS尤其是高分子質量的菊粉自然存在於菊科、石蒜科、百合科、禾本科等植物的根、塊莖和果實等部位。主要食物包括：黑麥、小麥、大麥、燕麥和洋蔥、韭菜、蘆筍、大蒜、菊苣、萵苣、洋姜、番茄等蔬菜，以及香蕉等水果。其中洋蔥中FOS的含量最高，佔乾重的25％～40％。大蒜和菊苣中FOS的含量分別佔其乾重的25％～35％和15％～20％。下表總結了天然食物中各種FOS的總含量。

常見食物中總低聚果糖（FOS）的含量【mg/（100g可食部】