34612-38-9/麥芽四糖的應用

概述^[1]

低聚糖集營養、保健、食療于一體，廣泛應用于食品、保健品、飲料、醫藥、飼料添加劑等領域，被譽為“未來型”新一代功效食品。目前產量最大、應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

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。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變性及保持速凍食品新鮮度等功能。日本學者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，還可使用于養蜂、養蠶等。

2 麥芽四糖淀粉酶的性質

1971 年 Robyt 和 Ackerman 發現了麥芽四糖酶。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。如果底物是由奇數個葡萄糖單位構成，還可生成麥芽三糖或葡萄糖；如果底物是由偶數個葡萄糖單位構成，并且不是 4的整數倍，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，不能進一步水解，殘留下一定量的低聚糊精。然而絕大多數淀粉中都含有 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聚丙烯酰胺凝膠電泳法。

麥芽四糖的應用^[2]

1 促進枯草芽孢桿菌產 α- 淀粉酶

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

2 在食品行業中的應用

麥芽四糖由于其良好的流動性、無色、無異臭味、微甜等特點，在食品行業被廣泛應用，并且用量比例很高時，也不會掩蓋產品原有食品的風味和香味，是一種優良的添加劑。麥芽四糖易溶于水，黏性適度，增稠性、膠黏性、抑制糖結晶和穩定泡沫的效果好，具有優良的乳化性能，有促進產品成型和調整產品組織結構的作用，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。其吸潮性低，不易結團，成模性也好，既能防止產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、增進健康的作用。因此，近年來麥芽四糖在食品行業中得到廣泛的應用，是理想的食品基礎原料。

3 在經腸營養劑方面的應用

近年來，隨著物質文化水平的提高，人們對于營養的重要性也更加重視。經腸營養劑是專門為消化吸收機能低下和低營養狀態的人群設計的一種營養品。因該營養物質是以經口、經管營養為主的營養劑，以補助營養為目的，可刺激食欲和調節胃腸道功能，并且安全易行，受到廣泛的應用。然而經腸營養劑中的糖質以前多采用葡萄糖、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節滲透壓的糊精。研究發現，麥芽四糖由于其分支結構少，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，所以可以作為營養劑有效的糖質和能量來源。

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構性質，淀粉需經預處理，使其DE 值控制在 8~12，添加麥芽四糖酶量應控制在 0。02%，最適反應溫度為 58 ℃，最適反應 pH 值為 6。8~7。0，最適反應時間 6~7 h，得麥芽四糖粗水解液。粗水解液再經滅酶、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，被廣泛應用。

2 普魯蘭酶協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，生產低聚異麥芽糖時，大多以玉米和木薯淀粉為原料，淀粉經液化、糖化或再轉苷，再經過濾、離子交換等處理得到具有一定濃度的糖漿或糖粉。利用酶法生產麥芽四糖，應適當加入普魯蘭酶作為協同酶。因為加入普魯蘭酶之后大多數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。

鑒定分析^[1]

關于低聚糖的分析實例，近來國內已有不少文獻報導。陳洪用 HPLC 法測定了飴糖中的低聚糖，發現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、張忠蘭等報導了蔗果低聚糖合成液的高效液相色譜分析法。王清等報導了高效液相色譜法測定異麥芽低聚糖的組分。羅發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果鑒定進行了比較研究。利用高效液相色譜法測定麥芽四糖含量已經成為了新趨勢。其原理主要是溶于流動相中的各組分經過固定相時，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，從而實現分離目的。該方法樣品預處理簡單，分離度比較高，重現性好，分析時間也較短，明顯提高了檢測效率，并且該方法準確性和重復性也非常好。而采用傳統的鑒定方法，耗時長，過程復雜，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。麥芽四糖研究新進展[J]。河南科技學院學報(自然科學版)，2013，41(04):14-16+21。