什么是壳寡糖|壳寡糖在功能性食品中的应用

　　2014年4月16日，原国家卫计委发布《关于批准壳寡糖等6种新食品原料的公告（2014年第6号）》，正式批准壳寡糖等为新食品原料。产品标准是QB/T 5503-2020壳寡糖。早在1996年的国际甲壳素会议上，日本、美国的医学界专家一致提议将甲壳素与蛋白质、脂肪、糖、维生素、矿物质并列，被誉为人体必需的“第六生命要素”。

 

　　01、什么是壳寡糖

 

　　壳寡糖（COS），也叫几丁质、壳多糖，它是由N-乙酰氨基葡萄糖通过β-1,4糖苷键连接而成，是2-10个聚合度的寡聚氨基葡萄糖。壳寡糖存在于螃蟹、虾等甲壳类的外壳中，同时也是蘑菇等菌类细胞壁的构成成分。在自然界中的储量是十分丰富的，是仅次于纤维素的多糖。壳寡糖作为自然界中唯一的带正电荷的动物性纤维碱性糖，能有效吸附带电荷的病原体。易溶于水，具有壳聚糖所没有的较高溶解度。

 

　　壳寡糖是以壳聚糖为原料，经木瓜蛋白酶（或木瓜蛋白酶和纤维素酶）酶解、过滤、喷雾干燥等工艺制成，是经特殊的生物酶技术处理而得到的一种全新的产品。
 

 

　　02、壳寡糖各国法规要求

 

　　在美国，来源于黑曲霉的壳聚糖通过了GRAS认证，壳寡糖被作为补充剂成分来使用。韩国FDA规定壳聚糖及壳寡糖被列为健康功能性食品原料。其健康宣称:可能有助于维持健康的血液胆固醇水平，减少体脂。日本厚生劳动省将壳聚糖列为食品添加物。在日本和加拿大，它已经被添加到日常食品和饮料中；在欧洲，壳寡糖通常用于胶囊剂中。

 

　　03、壳寡糖原料的特点（感官特性、营养特性）

 

　　壳寡糖分子量在322-1610之间，溶于水。在《QB/T5503-2020壳寡糖》标准中对壳寡糖的感官和理化指标的要求如下图所示:
 

图源：QB/T 5503-2020 壳寡糖

 

　　04、壳寡糖对人体的作用

 

　　作为一种功能性的海洋益生元，壳寡糖及其衍生物已被证明具有广泛的生物活性。众多研究表明，壳寡糖具有调节肠道菌群，抑制致病菌，促进双歧杆菌、乳酸菌等益生菌生长的效果。除此以外，壳寡糖还具有增强免疫、解酒护肝、降尿酸、降血糖等多种作用。

 

　　1、调节肠道

 

　　壳寡糖可以促进益生菌的增殖，同时抑制致病菌的生长。壳寡糖能显著促进乳杆菌的生长，抑制大肠杆菌的生长，且呈浓度剂量依赖[1]。大分子壳寡糖不能被血液吸收，进入小肠背部发挥作用，最终在肠道中降解。COS可以很容易地结合和吸附在负性的微生物细胞膜上，从而干扰细菌的正常生理代谢。COS穿透致病菌细胞，破坏细胞代谢和DNA合成，阻断RNA转录。完全去乙酰化的壳寡糖不能被生物酶消化，这增加了壳寡糖对益生菌的适用性，从而促进益生菌的生长，发挥益生元的作用。壳寡糖还可以增加短链脂肪酸（SCFA）和乳酸的分泌，减少致病菌数量。增加肠绒毛的高度，改善了肠道结构，有效地提高了小肠对营养物质的吸收。
 

图源：壳寡糖（COS）抑制致病菌的发病机制

 

　　2、提高免疫

 

　　壳寡糖可以通过进入血液来调节机体的免疫力。壳寡糖通过钙敏感受体（CaSR）激活amp活化蛋白激酶（AMPK），增强上皮细胞的紧密连接，增加肠道SCFA的产生，增强SCFA与白细胞上g偶联蛋白受体结合的能力[2]。壳寡糖与肠上皮细胞和免疫细胞上的碳水化合物受体相互作用，并通过肠上皮细胞产生IFN-γ，激活巨噬细胞，提高NK细胞的活性，从而促进体液免疫，释放IgA、IgM、IgG等抗体，以增强机体的抵抗力。

 

　　壳寡糖能通过调节细胞因子和抗体刺激免疫细胞，从而激活人体的免疫反应。

 

　　壳寡糖能增强机体抗氧化的防御能力，减少氧化应激，并改善免疫功能。

图源：琛蓝生物

 

　　3、解酒护肝

 

　　基于酒精诱导48 h的AML12细胞模型,考察了酒精性脂肪肝COS对AFLD的缓解作用。结果发现细胞中甘油三酯(TG)和总胆固醇(TC)水平均下降,并且细胞上清中谷氨酸基转移酶( AST)、丙氨酸氨基转移酶( ALT)和乳酸脱氢酶(LDH)水平均下降。于此同时，壳寡糖降低了肝细胞色素P4502E1( CYP2E1)、过氧化物酶体增殖物激活受体a(PPAR-x)、脂肪酰CoA合成酶( ASCL)、肉碱脂酰转移酶I A(CPT-1A)、肉 碱脂酰转移酶II (CPT-2)的mRNA水平和蛋白水平表达，推测壳寡糖可以通过调节脂肪酸β氧化进而改善AFLD[3]。

 

　　4、调节血糖

 

　　壳寡糖有抗2型糖尿病的作用，高剂量效果更佳。其机制是改善胰岛素抵抗，改善脂代谢紊乱，抗氧化，促进胰岛B细胞增殖、分泌和保护胰岛细胞[4]。
 

图源：壳寡糖抗2型糖尿病的作用及机制

 

　　5、降低尿酸

 

　　实验证明，壳寡糖能显著降低模型小鼠血清中尿酸水平，此外壳寡糖还能显著降低高尿酸血症模型大鼠的黄嘌呤氧化酶活性，缓解高尿酸血症症状[5]。
 

图源：壳寡糖对小鼠高尿酸血症动物模型的治疗作用研究

 

　　壳寡糖可以缓解由于高尿酸血症造成的肝损伤，这在一定程度上证明了其可能会通过缓解肝损伤抑制炎症的发生，进一步降低高尿酸血症发展为痛风的可能。

 

　　除此之外，大约2／3的尿酸排泄依靠肾脏，肾功能损伤会进一步加剧高尿酸血症。壳寡糖可以缓解肾脏损伤并进一步恢复血清尿素氮、血清肌酐至正常水平，这表明壳寡糖可以在降尿酸的同时发挥维护肾功能的作用。

 

　　壳寡糖可单独或复配广泛应用于膳食补充剂、食品饮料等。随着科研的深入，更多关于壳寡糖相关的功效研究越来越多。基于科学依据，循证营养的新产品开发将会更加有效和可靠。