稀少糖:科學定義,天然原料,主要功效,應運領域,醫藥,食品,植物,發展歷史,套用前

稀少糖

稀少糖（Rare Sugar）天然存在於自然界的植物中，和自然界大量存在的葡萄糖和果糖相比，非常稀少，約有50個種類。該品具有優質純天然原料——阿洛酮糖、海藻糖、低聚果糖和阿拉伯糖等，被廣泛套用於保健食品、嬰幼兒配方食品，乳製品，飲料等食品中。

稀少糖是參考日本二十年實際套用歷史，經過反覆的科學研究，將海藻糖和低聚果糖按照一定的科學配比配製而成。它們是一種安全、可靠的天然糖類，2005年，中國批准為新資源食品。在許多可食用的動植物及微生物體內都廣泛存在，但含量極少。其功效既保留了海藻糖保存生物活性的特殊功能，也包含了低聚果糖調節腸道菌群的功效，同時更加強了兩者對於促進人體營養的吸收，加強人體的排毒功能，提高免疫力的正面效果。

稀少糖可以減少有毒物質（如內毒素、氨類等）的形成，對腸黏膜細胞和肝具有保護作用，可以調節腸道菌群，讓某些微生物定植於腸道, 並為其提供適宜的棲息環境。促進腸黏膜免疫功能的完善和影響、參與人體的多種代謝功能。從而防止病變腸癌的發生，增強機體免疫力。

基本介紹

中文名：稀少糖
外文名：Rare Sugar
品牌：喜羞稀少糖
主要成份：阿洛酮糖
.：低聚果糖
主要功能：調節腸道菌群，改善便秘和腹瀉

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科學定義

稀少糖（Rare Sugar）是自然界中存在但含量極少的一類單糖（糖的最小單位）和糖醇（2002年國際稀少糖學會ISRS定義），其味類似於蔗糖，但具有熱量低、穩定性高、甜昧協調、無吸濕性、無致齲齒性、耐受性高等優點，可以彌補傳統甜味劑的不足，對改善特殊人群的飲食起到重要作用。

稀少糖有50多種。自然界中的單糖多以葡萄糖或者果糖形式存在。這些被作為能量源利用伴隨著生物進化大量存在。稀少糖類甜味劑中較典型代表是阿洛酮糖和塔格糖（分別是果糖的C-3、C-4的差向異構體），除具有低熱量特點，還在抑制血糖升高與體脂積累、清除自由基、神經保護、修飾藥物或活性物質從而最佳化其功能活性等諸多方面發揮著重要生理活性作用，是糖尿病及肥胖症人群的新型甜味劑。由於自然界中存在量少難於提純獲得，而化學合成成本昂貴。因此，利用生物轉化技術開發功能性稀少糖成為國際上研究的熱點。

稀少糖

在日本叫做“阿洛酮糖：Psicose”，在世界叫做“稀少糖：Allulose”

在2014年3月舉辦的國際稀少糖研究會中，作出了把阿洛酮糖名稱變更為稀少糖的方針。因為擔心至此使用的Psicose因為發音會被當作別的意思，所以世界將採用稀少糖這個名稱。

天然原料

阿洛酮糖分子式	阿洛酮糖阿洛酮糖作為一種六碳稀少酮糖，熱量幾乎為零，又具有調節血糖等有益人體健康的特殊功能，被美國食品導航網評價為最具潛力的蔗糖替代品。主要是利用酶固定轉化法製備，既對酶進行克隆表達、分離精製，然後通過適當的載體固定進行轉化。將來源Clostridiumcellulolyticum的D-阿洛酮糖3-差向異構酶（CCDPEase）與芝麻油體蛋白融合，並在E.coli中進行不溶性蛋白異源表達，進一步將該包涵體蛋白和甘油三酯、磷脂混合構建了人工油體（ArtificialOilBodies,AOBs）。在AOBs中Oleosin油脂蛋白親脂性部分鑲嵌在甘油三酯核區域，CCDPEase酶蛋白與兩親性分子構成的AOBs臂融合，展示在AOBs表面，CCDPEase目標酶蛋白分子在融合固定時，通過自然摺疊發揮其生物轉化功能。
海藻糖分子式	海藻糖又稱酵母糖，是由兩個吡喃環葡萄糖分子以a- 1, 1 糖苷鍵連線的非還原性二糖。科學家們發現，沙漠植物卷葉柏在乾旱時幾近枯死，遇水後卻又可以奇蹟般復活；高山植物復活草能夠耐過冰雪嚴寒；一些昆蟲在高寒、高溫和乾燥失水等條件下不凍結、不乾死，就是它們體內的海藻糖創造的生命奇蹟。海藻糖因此在科學界素有“生命之糖”的美譽。 1832年, Wigger從黑麥中首次分離得到海藻糖,之後研究發現海藻糖廣泛存在於動植物體和微生物體內,如磨菇、海帶、麵包酵母等。因海藻糖對生物活性物質具有重要的抗逆保鮮作用,許多生物體在逆境（如脫水、乾旱、高溫、冷凍、高滲透壓及有毒試劑等）條件下都能通過體內調節增加海藻糖的含量來抵禦外界不良的傷害。
低聚果糖分子結構	低聚果糖低聚糖主要有兩類，一類是低聚麥芽糖，具有易消化、低甜度、低滲透特性，可延長供能時間，增強肌體耐力，抗疲勞等功能，人體經過重（或大）體力消耗和長時間的劇烈運動後易出現脫水，能源儲備，消耗血糖降低，體溫高，肌肉神經傳導受影響，腦功能紊亂等一系列生理變化和症狀，而食用低聚麥芽糖後，不僅能保持血糖水平，減少血乳酸的產生，而且胰島素瓜平衡，人體試驗證明，使用低聚糖後耐力和功能力可增加30%以上，功效非常明顯。另一類是被稱之為“雙歧因子”的異麥芽低聚糖。這類糖進入大腸作為雙歧桿菌的增殖因子，能有效地促進人體內有益細菌一一雙歧桿菌的生長繁殖，抑制腐敗菌生長，長期食用可減緩衰老、通便、抑菌、防癌、抗癌、減輕肝臟負擔、提高營養吸收率，特別是對鈣、鐵、鋅離子的吸收，改善乳製品中乳糖消化性和脂質代謝，低聚糖的含量越高，對人體的營養保健作用越大。
L-阿拉伯糖分子結構圖	L-阿拉伯糖又被稱為L-樹膠醛糖、L-阿戊糖、果膠糖等，英文名稱為L-Arabinose，日文名稱為L—アラビノース。分子式 C₅H₁₀O₅ ，分子量 150.13。在自然界中L-阿拉伯糖很少以單糖形式存在，通常與其他單糖結合，以雜多糖的形式存在於膠質、半纖維素、果膠酸、細菌多糖及某些糖苷中。其對熱和酸的穩定性高。L-阿拉伯糖為白色結晶粉末。無氣味。比重1.585,熔點154-158℃，比旋度比旋光度[α]D（C=5，H₂O，24h）+100～+104，沸點(℃)：160℃，易溶於水，不溶於醚、甲醇和丙酮，12℃時1份溶於48份90%乙醇。有甜味，甜度為蔗糖的50%左右。
D-塔格糖	D-塔格糖是以乳糖為原料，經水解獲得半乳糖（因乳糖是半乳糖和葡萄糖結合生成的還原性雙糖），半乳糖是葡萄糖的同分異構體，同樣是一種己醛糖，然後經異構化酶處理半乳糖轉化生成含酮基的六碳己酮糖。性狀：一種六碳酮糖，是果糖的差向異構體。分子式C6H12O6，相對分子質量180.16。有左旋體和右旋體兩種形式，一般所用為右旋體D-塔格糖。白色無臭結晶性粉末，味甜，甜度為等量蔗糖的92%，而所產生的熱量僅為蔗糖的1∕3（1.5kcal∕g），熔點132~135℃，溶於水，水中溶解度為62%（30℃）。對熱穩定，玻璃化溫度15℃，易結晶，吸濕性低。耐酸性強，在pH2~7範圍內穩定。易發生焦糖化反應和美拉德褐變反應。天然的塔格糖主要存在於酸乳、奶粉等乳製品中。

主要功效

低熱值低甜度：由於稀少糖不能被人體直接消化吸收，只能被腸道益生菌細菌吸收利用，故其熱值低，不會導致肥胖，間接也有減肥作用。而且它低甜度（相當於蔗糖的50-60%）清爽適口，口感柔和，不留後味，可用做替代蔗糖食用。
平穩血糖：由於它的血糖反應更平穩，對糖尿病患者來說即是一種良好的甜味劑也利於平穩血糖。
預防齲齒：由於其不能被口腔細菌（指突變鏈球菌Smutans）利用，也不能被口腔酶液分解，因而具有防齲齒作用
調節腸道菌群防治便秘和腹瀉：據研究發現,人體連續三周攝入稀少糖10g/d，雙歧桿菌的比例由8.5%提高到20.2%，而且可以改善人體腸道菌群環境，有效治療便秘和腹瀉。
促進營養的吸收，尤其是鈣質吸收：據日本、比利時的公司多年研究、套用證實，功能性海澡糖、低聚糖能促進人體對鈣的吸收，顯著提高骨密度，減少骨質疏鬆的危險。對於青少年，停經婦女和老年人，稀少糖可提高礦物質的吸收從而增進骨骼健康。
提高免疫力：有利於人體腸道內雙歧桿菌的增加，同時可抑制腸道內有害菌及腐敗物質的形成，增加體內維生素的量，減少有毒物質（如內毒素、氨類等）的形成，對腸黏膜細胞和肝具有保護作用，調節小腸內的環境，從而防止病變腸癌的發生，增強機體免疫力。
生活必需品：利用其防止蛋白質變性的功能可保鮮魚肉；利用其突出的矯味作用可輔助調味；利用其防止澱粉類老化可加入米飯饅頭防止硬化；利用其保水性可防止水果褐變、鮮花保鮮及美容保水等等。

應運領域

醫藥

稀少糖中的代表——阿洛酮糖（D-psicose）是自然界中含量非常低的六碳糖，是D-果糖C-3位點的差向異構體。D-阿洛酮糖很難被消化吸收，幾乎不為生命活動提供能量，因此是一種非常有用的低卡路里的甜味劑。在醫藥健康領域，D-阿洛酮糖可以抑制脂肪肝酶和腸道α-糖苷酶，從而降低體內脂肪的積累和抑制血糖濃度的上升。Iida和Hayashi發現在膳食中添加D-阿洛酮糖可以降低餐後血糖反應，提高胰島素的敏感性和葡萄糖耐受性。另外，相對其他稀有糖，D-阿洛酮糖能更加有效地清除活性氧自由基。在小鼠試驗中，發現D-阿洛酮糖可以通過抑制活性氧的產生來阻止雙-（2-乙基己基）-鄰苯二甲酸誘發的對睪丸的傷害。此外D-阿洛酮糖對6-羥基多巴胺誘導的細胞凋亡有神經保護的作用，同時還能抑制高濃度葡萄糖誘導下的單核細胞趨化蛋白MCP-1的表達。這就預示著D-阿洛酮糖具有治療神經組織退化和動脈粥樣硬化等相關疾病的潛在功能。

用於血糖值高的成人病：血糖是指在血液中的葡萄糖。用餐時一旦攝取了碳水化合物和砂糖，血糖值就會上升。這是維持動物生存必要的體內運行組織，葡萄糖和果糖的量過多會引起高血糖，此時就會演變成為糖尿病的預備軍，危險性很高。此外，葡萄糖的剩餘部分被腸胃吸收後會變成脂肪，積累後會引起肥胖。為了預防成人病，保持適當的血糖值非常的重要。

通過阿洛酮糖抑制血糖上升的結構

阿洛酮糖在體內抑制血糖上升的幾個作用點。

阿洛酮糖在體內抑制血糖上升的幾個作用點

發展歷史

1991年在香川大學農學部任職的何森健教授，在農學部食堂的土壤里發現了含有可以把果糖轉換成稀少糖的這種酵素的微生物。

當時，用於研究的D型阿洛酮糖是1克5萬日元的高價材料，稀少糖研究無法推進的阻礙因素之一就是價格。所以，推進稀少糖研究的必要條件是用低價材料把其他轉化為稀少糖的這種酵素。何森老師採集了先前的土壤和瀨戶內海的海水，繼續探索含有這種酵素的微生物。

2002年，作為稀少糖生產戰略的Izumoring被發表出來。關於利用葡萄糖和果糖等6碳糖C6H12O6的Izumoring戰略，是以阿洛酮糖和阿洛糖為主的稀少糖生產戰略。根據Izumoring這個結構，得出了多種單糖高效率生產設計圖，稀少糖也不再是高價的材料了。這個成果對擴大研究和產業化都是有好處的。

另外通過這個結構可以明確了解各種6碳糖之間的關係。至此對各種材料進行的研究中，6碳糖在其中被賦予了廣泛的視角。

稀少糖研究已經成了以香川大學為中心的產學官聯合發展和事業化相結合的研究。1999年稀少糖實用性相關的基礎研究開始了產學官聯合。作為稀少糖相關基礎知識積累的結果，2002年確立了阿洛酮糖的生產基盤，完善了稀少糖事業化基盤的開發研究。另外，同時期文部科學省創生事業之際，在食品、醫藥品、農業領域用稀少糖進行研究，提高了稀少糖廣泛利用的可能性，為現在的稀少糖研究開闢了新紀元。

2009年開始了含有稀少糖的異性化糖的事業化進程。2年後在2011年含有稀少糖的糖漿開始了商品化。首先是面向香川縣內的業者（食品製造商），之後是作為一般商品於2012年在香川縣內先行售賣，2013年糖漿工廠正式開工，開始面向全國出售。

像這樣，當時有關事業化預想的基礎研究、套用研究是以香川大學為中心開展的。現在，出於對它功效的期待，世界各國（韓國、中國、美國、英國等）都開展了稀少糖研究。香川大學作為研究稀少糖的第一線，始終堅持據點性和優位性，進行產學官聯合的基盤研究。

另外，香川大學設立了稀少糖相關新興企業：稀少糖生產技術研究所和raresweet。這都是香川大學和民間企業聯合開展的，對香川縣稀少糖事業的擴大做出了不小的貢獻。

套用前景

稀少糖令人期待的生理機能，對細胞活性酸素的抑制作用，抑制收縮期、擴張期血壓的上升，對臟器貧血障礙的保護作用，抑制破骨細胞的分化，抑制癌細胞的增殖等已經被報告出來。有了這些作用，對神經性病變、腦梗塞、心肌梗塞、高血壓等疾病的抑制效果也值得期待。另外糖和合成化學藥品相比，副作用相當於沒有，因此在製造療養食品和醫藥品以及醫療製品方面可以說都具有實用性。

有關於含有阿洛酮糖等稀少糖的糖漿（糖組成：葡萄糖約45%、果糖約30%、阿洛酮糖等稀少糖約15%、其他糖約10%）對改善糖代謝和抗肥胖作用已經得出了報告。

把普通體重——輕度肥胖（BMI25-30）的34名健康成年人（男女各17名；平均年齡42歲、平均體重70.5千克、平均BMI25.8kg/m2、平均體脂率28.2%）作為對象，實驗食物：加入30克含有稀少糖糖漿的果凍飲料，對照食物：加入28克液體果糖葡萄糖的果凍飲料，一天一回，連續12周早餐前飲用實驗飲料一聽（早、午、晚餐照常進行），圖表顯示了體重和體脂率的變化。結果是，體重減少（1.8千克）、體脂率也減少（1.7%）。並且可以看出停止後均恢復到了從前。

主要原因可能是糖漿中的阿洛酮糖等稀少糖阻礙了葡萄糖的吸收，也有可能是糖漿中其他稀少糖的作用，有關與此將進行進一步的研究。

近年來發現大多稀少單糖及糖醇是低熱量的甜味劑，同時，又具有重要的生理功能，因此作為一類新生理活性物質（例如，塔格糖、甘露糖醇、山梨糖醇、木糖醇等）已被廣泛套用於食品、化工和醫藥等領域。隨著食品質量提高和科技進步，熱量已不是制約中國人民營養健康的主要因素，相當多的人還因熱量攝入過剩導致的各種疾病，因此人體的營養需要將會轉向低熱量的功能性糖類。中國食糖結構中，蔗糖仍占到了85%以上，而從美國2004年的食糖結構的分析來看，占75%左右，隨著中國食糖結構的日益最佳化，新型生物糖源套用空間巨大，將為功能性稀少糖的開發帶來了良好的機遇。

稀少糖