【背景及概述】[1][2]

低聚異麥芽糖（Isomalto oligosaccharides，IMO）又稱異麥芽寡糖、異麥芽低聚糖、 分支低聚糖。它是由葡萄糖以α-1,6糖苷鍵結(jié)合而成的，單糖數(shù)在2-5個不等的一類低聚糖，分子中除了α-1,6 糖苷鍵外，還有 α-1,4 及α-1,3糖苷鍵等，包括潘糖、異麥芽糖、異麥芽三糖以及異麥芽四糖及其他分枝低聚糖組成。IMO 具有許多生理學(xué)特性和保健功能，作為甜味劑、風(fēng)味劑、充填劑及飼料添加劑等，被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、飼料工業(yè)及醫(yī)療保健品工業(yè)中。因此，近年來國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究工作主要集中在 IMO 生產(chǎn)工藝的改進和分離純化，構(gòu)建α葡萄糖苷酶基因工程菌，酶學(xué)性質(zhì)研究和重組酶的分離純化等方面。低聚異麥芽糖的甜度為蔗糖的 40 %-50 %，甜味醇美柔和；黏度低，具有良好的流動性，易于食品加工；耐熱，耐酸，不易分解；熱值低，含量僅為蔗糖的1/6；具有良好的保濕性和難發(fā)酵性，可殘留在食品中，發(fā)揮特性作用。

【生理功能】[1]

低聚異麥芽糖可以促進雙歧桿菌和乳酸菌屬等益生菌屬的生長，調(diào)整腸道菌群平衡，促進腸蠕動，防止和解除便秘及腹瀉，預(yù)防齲齒，抑制腸道有害菌的滋生及腐敗物質(zhì)生成。 通過雙歧桿菌等益生菌屬的增殖，間接具有抗腫瘤、 保護肝功能、 促進維生素、 提高機體免疫力以及防止心腦血管疾病等生理保健功能。 低聚異麥芽糖作為添加劑應(yīng)用于飼料工業(yè)，不但可以提高飼料產(chǎn)品的品質(zhì)，促進畜禽生長，還可減少飼養(yǎng)過程中抗生素及其它藥物的使用。

與微生物活菌劑或微生物促進劑合用，可達到改善土壤結(jié)構(gòu)、農(nóng)作物增產(chǎn)的效果。由于低聚異麥芽糖具有諸多的優(yōu)良性質(zhì)和保健生理功能，已廣泛應(yīng)用于保健品、 食品、 醫(yī)藥、 化妝品等領(lǐng)域。 不同純度及劑型的低聚異麥芽糖產(chǎn)品被作為甜味劑、 風(fēng)味劑及充填劑應(yīng)用于生產(chǎn)焙烤食品、 糖果巧克力、飲料及冰凍乳品等食品，95％高純度的低聚糖廣泛用于生產(chǎn)低糖食品以供應(yīng)糖尿病人、 肥胖病人、 中老年人及體弱者等特定人群。

武書庚等研究了飼糧中添加低聚異麥芽糖對產(chǎn)蛋雞生產(chǎn)性能、 盲腸微生物菌群、 機體抗氧化和免疫機能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，飼糧添加IMO可優(yōu)化產(chǎn)蛋雞盲腸菌群結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)蛋雞抗氧化和免疫功能，改善生產(chǎn)性能。華霄等研究了脫脂奶粉溶液體系中κ-卡拉膠、 蔗糖、 低聚異麥芽糖對體系黏度的影響，并對不同低聚異麥芽糖濃度的乳飲料樣本進行感官評定。結(jié)果表明，在高濃度糖的用量下低聚異麥芽糖對體系黏度的貢獻；當(dāng)?shù)途郛慃溠刻怯昧繛?.06 %（m/V）時，產(chǎn)品可接受程度最高。任珊等發(fā)現(xiàn)糖基化后的β-乳球蛋白的抗原性得到顯著降低。

【生產(chǎn)方法】[1]

目前，國內(nèi)外生產(chǎn)IMO的經(jīng)典方法主要以淀粉為原料，采用淀粉酶系多酶協(xié)同法轉(zhuǎn)化淀粉液得到。工業(yè)上首先由淀粉在高溫α-淀粉酶的作用下液化，液化淀粉在中溫α淀粉酶或者β-淀粉酶繼續(xù)作用下生成麥芽糖漿，再利用α葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶進行糖基轉(zhuǎn)換生成 IMO，終產(chǎn)物糖類組分中約含有50 %-60 %的 IMO，40 %-50%的葡萄糖、 麥芽糖及麥芽三糖，最后經(jīng)過過濾、脫色、脫鹽、濃縮等得到成品。采用經(jīng)典生產(chǎn)工藝存在工序多、時間長、工藝參數(shù)控制困難、難以實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)等缺點，由于生產(chǎn)過程中使用的α葡萄糖苷酶制劑在國內(nèi)生產(chǎn)領(lǐng)域幾乎處于空白，主要依賴進口，存在價格昂貴、 來源不穩(wěn)定等問題，同時，產(chǎn)品中功能性糖分的含量不高，僅占固形物的 35%（w/w），這些都制約著我國 IMO 的發(fā)展。為此，許多學(xué)者都開展了大量的研究，主要集中在IMO生產(chǎn)工藝的改進、分離純化和研究新工藝方面。表1列出了生產(chǎn)IMO 的經(jīng)典方法。

2 酶催化

由于經(jīng)典工藝生產(chǎn)IMO存在的不足，近年來，國內(nèi)外研究學(xué)者致力于酶催化生產(chǎn)IMO的研究，發(fā)現(xiàn)微生物中細菌、酵母、 霉菌等都能分泌α-葡萄糖苷酶，相關(guān)報道中曲霉屬微生物產(chǎn)酶較高，但是由于具有轉(zhuǎn)苷活性的α-葡萄糖苷酶為胞內(nèi)酶，酶的表觀活力較低，有些學(xué)者針對提高α-葡萄糖苷酶的表觀轉(zhuǎn)苷活力展開研究。表 2 列出了酶催化生產(chǎn) IMO 的方法。

【展望】[1]

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和生活水平的提高，人們對健康的關(guān)注越來越高，IMO 具有獨特的生理功能，已成為全世界醫(yī)藥、食品、營養(yǎng)界關(guān)注的熱點。我國資源豐富，蔗糖、玉米、薯類、玉米芯、蔗渣等農(nóng)、副產(chǎn)品資源豐富，價格低廉，產(chǎn)地集中，開發(fā) IMO 的生產(chǎn)和應(yīng)用具有很大的發(fā)展空間。由于生產(chǎn)中的α葡萄糖苷酶主要來源于真菌，真菌的發(fā)酵周期較長，酶的產(chǎn)量和特性不易控制，并且α葡萄糖苷酶的轉(zhuǎn)苷效率最多只達到50%左右，效率不高。因此，構(gòu)建和利用基因工程菌作為生產(chǎn)α-轉(zhuǎn)移葡萄糖苷酶的宿主，尋找具有高轉(zhuǎn)苷活性的α-葡萄糖苷酶基因資源，獲得高表達量的工程菌株以及重組酶的分離純化方法，都將成為今后研究的方向。

【主要參考資料】

[1]嚴曉娟, 陳朋, 胡先望,等. 低聚異麥芽糖生產(chǎn)工藝研究[J]. 現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進展, 2013(24):4794-4797.