L-阿拉伯糖的研究進展及應用現(xiàn)狀

L-阿拉伯糖的研究進展及應用現(xiàn)狀

邱潑, 丁繼程, 白福來
（濟南圣泉唐和唐生物科技有限公司，山東 濟南 250204）
摘要：L-阿拉伯糖在抑制蔗糖的代謝與吸收，降低血清甘油三酯、提高高密度脂蛋白膽固醇，改善腸道微生態(tài)、增殖腸道有益菌，改變骨骼肌比例、改善胰島素抵抗，穩(wěn)定血壓，減少脂肪堆積等方面具有獨特的功能特點。介紹了L-阿拉伯糖的研究進展和應用現(xiàn)狀，并對其研究開發(fā)進行展望。
關(guān)鍵詞：L-阿拉伯糖；血壓；血糖；雙岐桿菌；胰島素
Research Progress and Applications Status of L-Arabinose
Qiu Po, Ding Ji-cheng, Bai Fu-lai
(Healtang Biotech Co．，Ltd，Jinan 250204，Shandong, China)
Abstract: L-arabinose have the unique functional characteristics in inhibiting the metabolization and absorption of the sucrose; Reducing the triglyceride in blood serum; Increasing high-density lipoprotein; Improving the intestinal microflora; Proliferating the effective microbial flora in intestinal； Altering the proportion of skeletal muscle and the insulin resistance; Stabling the blood pressure and reducing the fat accumulation. This Article mainly introduce the research progress and applications status of L-arabinose, and also give some outlook for the application of L-arabinose in future .

Key words: L-arabinose； blood glucose；blood pressure；bifidobacterium；insulin

L-阿拉伯糖是一種戊醛糖，含有5個碳原子并且?guī)в腥┗�的單糖，常見的有�?D-阿拉伯糖（CAS號：10323-20-3，比旋光度：-175°→-108°）和β-L-阿拉伯糖（CAS號：87-72-9，比旋光度：+190.5°→+104.5°）兩種立體異構(gòu)體。D-阿拉伯糖通常由人工合成而得，在自然界很少見，偶見于某些大腸桿菌或結(jié)核桿菌的細胞內(nèi)。自然界的阿拉伯糖主要為L型，不過它很少以單糖形式存在，而主要以雜多糖形式存在于半纖維素、果膠酸及某些糖苷中。
L-阿拉伯糖為白色結(jié)晶性粉末，無氣味，分子量150.13，熔點159-160℃，相對密度1.625，甜度為蔗糖的50%左右，易溶于水，但溶解度稍低于蔗糖，不溶于乙醇和乙醚，對熱和酸的穩(wěn)定性高。 化學結(jié)構(gòu)式如下圖：

1 L-阿拉伯糖功能特性的研究
1.1 抑制蔗糖酶活性，提高糖耐量
L-阿拉伯糖對腸內(nèi)蔗糖酶活性具有特異且強烈的抑制性。長期飼喂L-阿拉伯糖能有效提高動物機體的糖耐量。這是因為L-阿拉伯糖與蔗糖酶的親和力比蔗糖對蔗糖酶的親和力高4-5倍，因而進入腸道的L-阿拉伯糖對腸蔗糖酶催化有強烈的抑制作用，可控制服用蔗糖之后的血糖水平。
Sanai等人（1）研究L-阿拉伯糖對14C標記蔗糖在大鼠胃腸內(nèi)的消化與吸收，以及對血糖水平的影響。結(jié)果表明，阿糖劑量升高，呼氣中14CO2水平降低,大量未消化的14C標記蔗糖及其代謝物存在于加飼L-阿拉伯糖的大鼠盲腸內(nèi)，服用蔗糖引起的血糖升高受到顯著抑制。
40個大于40歲的健康志愿者分成四組（n=10），服用含有30g蔗糖，同時含相當于蔗糖重量0%、2%、3%和4%L-阿拉伯糖的果凍。測定30分鐘后的血糖值證實，添加3%、4% L-阿拉伯糖組的血糖升高水平受到顯著抑制。給Ⅱ型糖尿病人（n=10）服食加有3%（對蔗糖）L-阿拉伯糖的含蔗糖果凍，結(jié)果因蔗糖引起的血糖升高受到顯著抑制。這表明無論對正常人或糖尿病人，L-阿拉伯糖都能有效抑制蔗糖引起的高血糖癥（2）。　
周克夫用L-阿拉伯糖150 mg /只、250mg/只的劑量飼喂小鼠30天，可顯著降低受試小鼠的空腹血糖，統(tǒng)計學檢測差異顯著（3）。
在一些實驗中，L-阿拉伯糖不表現(xiàn)有降低動物空腹血糖活性（4，5，6），但這些實驗中對照組與實驗組的空腹血糖值差異本來不大。這從一個側(cè)面說明，L-阿拉伯糖對動物正常調(diào)控血糖水平的機制不產(chǎn)生負面影響。
無論普通飼料喂養(yǎng)的正常大鼠，或高糖高脂飼料喂養(yǎng)的肥胖大鼠，不同劑量L-阿拉伯糖灌胃40天之后均顯著提高了糖耐量(OGTT)，所有劑量組的血糖曲線下面積（AUC）（6）均小于模型對照組，且差異均有統(tǒng)計學意義。用小鼠所做的實驗也證實（3），低劑量的L-阿拉伯糖在降低空腹血糖方面的作用雖不明顯,但它增強糖耐量的作用卻與高劑量組一樣顯著。
1.2 改變骨骼肌比例，改善胰島素抵抗
Sekime等人的研究表明[7]，長期服用L-阿拉伯糖的糖尿病大鼠，I型肌肉纖維的數(shù)量增加，II型肌肉纖維的數(shù)量下降，NIDDM（非胰島素依賴性糖尿病）的并發(fā)癥輕微改善；Kikuzawa等人的研究也表明[8]，服用L-阿拉伯糖的大鼠，由I型和II型纖維組成的骨直肌中，I型纖維的數(shù)量顯著增加。I型肌肉纖維的增加可以提高機體組織對胰島素的敏感性，進而改善胰島素抵抗[9]。
1.3 降低血清甘油三酯，提高高密度脂蛋白膽固醇
Fujii 等人（3）用2.5%L-阿拉伯糖的飼料飼喂大鼠30天，肝臟總脂（61.8mg/g肝臟）比對照（93.9 mg/g肝臟）下降35%；血清甘油三脂（41.0mg/100ml）也比對照（64.1 mg/100ml）低35%，差異均有統(tǒng)計學意義。不過，實驗組與對照組之間的總固醇水平則沒有統(tǒng)計學意義的差異。Osaki等人（5）在含蔗糖的飼料中加入0.5%、1%的L-阿拉伯糖，可顯著抑制由蔗糖引起的大鼠肝臟和血清甘油三脂水平升高。
何麗等（6）用L-阿拉伯糖525mg/kgBW的劑量飼喂大鼠，與普通飼料組相比，實驗組血清甘油三酯水平顯著降低，高密度脂蛋白膽固醇升高。L-阿拉伯糖其它低劑量組均不表現(xiàn)降低大鼠血脂水平的明顯活性。
韓偉等人（10）用L-阿拉伯糖1.24g/d的劑量飼喂兔子，其甘油三酯、總膽固醇水平顯著低于對照。
1.4 改善腸道微生態(tài)，增值腸道有益菌
L-阿拉伯糖對腸道的良好酸化效果。腸道酸性環(huán)境有利于雙歧桿菌，乳酸菌等腸道有益菌群的生長，促進機體對鈣吸收，增強機體排出有毒物的能力，抑制有害微生物增殖。
Schutte等人（11）用套管法連續(xù)測定飼喂葡萄糖，L-阿拉伯糖的豬回腸流中揮發(fā)性脂肪酸生成情況。以葡萄糖100g/kg飼料飼喂，豬回腸流總揮發(fā)性脂肪酸的生成速率為985mg/12h,改用L-阿拉伯糖50g/kg飼料，回腸流總揮發(fā)性脂肪酸生成速率增至1,233 mg/12h，再將L-阿拉伯糖用量增至100g/kg飼料，回腸流總揮發(fā)性脂肪酸生成速率提高到1,567 mg/12h。然后改回飼喂葡萄糖100g/kg飼料，回腸流總揮發(fā)性脂肪酸生成速率又降至987mg/12h，即恢復到飼喂L-阿拉伯糖之前的速率水平。
Fujii（4）用含有1%、2.5%L-阿拉伯糖的飼料飼喂大鼠30天，盲腸內(nèi)總揮發(fā)性有機酸分別達到15.4 mg/盲腸，28.5 mg/盲腸，是對照（10.40 mg/盲腸）的1.5、2.8倍。
按0.5%、1%用量將L-阿拉伯糖加入含有蔗糖的飼料飼喂大鼠70天，大鼠盲腸pH在4.6-5.2之間，明顯低于不加L-阿拉伯糖組的大鼠盲腸pH（7.5-7.9）。如果基礎(chǔ)飼料中不加蔗糖，則單純加入L-阿拉伯糖對盲腸的酸化效果明顯要差一些（5）�！�
對比分析動物腸道有機酸成分變化證實，飼喂L-阿拉伯糖促使動物腸道增加的有機酸主要有乙酸，丙酸，乳酸，琥珀酸和蘋果酸（4，11）。
1.5 降低動物內(nèi)臟器官脂肪積累，減緩體重增長
何麗等人（6）用L-阿拉伯糖525mg/kgBW劑量飼喂大鼠6周，體脂/體重比為2.87%，較對照組（3.35%）明顯降低，差異有統(tǒng)計學意義。兩個組低劑量（87mg/kgBW、175 mg/kgBW）則沒有表現(xiàn)降低體脂/體重比的效果。
Fujii等人用含2.5%L-阿拉伯糖、10%蔗糖的飼料飼喂大鼠30天，大鼠附睪周圍，腹膜脂肪重量分別為1.1%、0.9%，比對照組（1.3%、1.4%）的脂肪重量大幅度下降，且有統(tǒng)計學意義（4）。低劑量組（L-阿拉伯糖1%）則不表現(xiàn)降低脂肪重量的效果。
Osaki等人用含5%L-阿拉伯糖的普通飼料飼喂大鼠70天，雖未見體重減輕，但附睪周圍脂肪重量比對照減少30%，統(tǒng)計學差異顯著。降低L-阿拉伯糖用量則無減少脂肪重量的效果（5）。
韓偉等人（10）按1.11 g/d、1.24g/d L-阿拉伯糖的劑量飼喂兔子90天，脂肪指數(shù)［(生殖器周圍脂肪+腎臟周圍脂肪)/100克體重］分別為1.44、1.49，而對照組脂肪指數(shù)高達2.48。實驗組比與對照組的脂肪指數(shù)降幅達40%，且差異有統(tǒng)計學意義。
杜輝堂等人（12）將L-阿拉伯糖通過口服的方法配合高糖高脂飼料喂SPF 級昆明雄性小鼠，結(jié)果表明：L-阿拉伯糖對小鼠的體重增長有劑量依存關(guān)系，小劑量(0.5g/kg) 即可產(chǎn)生作用，添加量達到一定的濃度后(1.0g/kg)，其抑制小鼠體重增長速率有明顯效果( P < 0.05)。說明L-阿拉伯糖能有效減緩肥胖小鼠的體重增長速率。
1.6 降血壓，抑制血壓升高。
兒玉俊明等人（13）通過動物實驗發(fā)現(xiàn)，木糖與阿糖在摩爾比為1：0.95~1.2時，可起到降血壓、抑制血壓升高的作用。
2 L-阿拉伯糖的應用
2.1 L-阿拉伯糖在醫(yī)藥中的應用
L-阿拉伯糖用于治療糖尿病、腸胃病和高血壓的相關(guān)研究已有報道和專利，比如一種糖尿病治療藥物的活性成分就是有L-阿拉伯糖和蔗糖組成（14）；如一種木糖和L-阿拉伯糖（3：1）混合物的顆粒劑的專利，宣稱用于治療腸胃疾病。隨著臨床實驗數(shù)據(jù)的積累，L-阿拉伯糖在治療糖尿病、腸胃病和高血壓方面將會發(fā)揮更大的作用。
L-阿拉伯糖是一種重要的合成醫(yī)藥的中間體，能夠用來合成阿糖胞苷、阿糖腺苷、D-核糖、L-核糖、去氧核糖等。也可合成核苷類抗病毒藥物，例如抗乙肝病毒和抗Ep-stein-Barr病毒活性試劑1-(2-氟-5甲基-β-L-阿拉伯呋喃糖)-尿嘧啶(L-FMAU)，抗乙肝新藥Telbivudine（核苷類似物，美國Idenix公司）。中科院長春所也研發(fā)一種含有L-阿拉伯糖和半乳糖的治療肝癌的藥物（15）。
L-阿拉伯糖由于其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，耐熱性好、無熱量、具有類似蔗糖的甜味等特點，可以用來作為醫(yī)藥賦形劑和填充劑。例如用于止咳糖漿、片劑等不同劑型中。
2.2 L-阿拉伯糖在食品中的應用現(xiàn)狀
2.2.1 作為甜味劑直接部分替代蔗糖
日本推出健康糖，唐和唐推出的健康白糖，雀巢公司的伴侶方糖等產(chǎn)品，其主要成分都是以蔗糖和一定比例的L-阿拉伯糖為主，在超市貨架上代替白糖銷售，主要針對家庭消費或直接在廚房使用。
2.2.2 針對“三高一超”人群的功能糖產(chǎn)品
日本UNITIKA公司開發(fā)了商品名“阿拉伯糖N”的產(chǎn)品，其成分組成主要是由100克難消化糊精中添加7.5克L-阿拉伯糖組成。其功能是能夠顯著的抑致血糖升高，其功效比單獨攝取L-阿拉伯糖或者難消化糊精相比有數(shù)十倍增長。其原理是L-阿拉伯糖強烈抑制了蔗糖酶的作用后，難消化性糊精又進一步作用抑制淀粉酶、葡萄糖淀粉酶等活性，繼續(xù)阻礙了小腸對碳水化合物的吸收。
唐和唐公司推出的大福降糖是在L-阿拉伯糖的基礎(chǔ)上，配伍富鉻酵母、苦瓜提取物、玉竹提取物等植物精華，具有顯著地降糖降脂效果，市場反饋良好。
2.2.3 功能速溶飲料
持田會社開發(fā)了在日本減肥食品中銷量最好的速溶減肥茶（百可麗娜），包括烏龍茶、紅茶、原味等多種口味，在日本非常流行。UNITIKA公司開發(fā)了含有纖維素的速溶飲料（阿拉伯尼斯特），可以添加在水、茶、果汁中飲用，主要成分為每包（6.2g）中含有3.6g纖維和0.3g L-阿拉伯糖。
2.2.4 功能性膠囊
比如三元聯(lián)防普拉斯減肥膠囊，主要成分是鉀、L-阿拉伯糖、糊精等，通過三聯(lián)復合作用控制糖分、水分、鹽分的吸收達到減肥的效果；同時添加了維生素C，葉酸，維生素B群等營養(yǎng)強化元素，與其它減肥產(chǎn)品相比，更注重彌補對減肥過程中可能出現(xiàn)的人體能量不足和微量元素攝入不足，減少減肥對身體造成的傷害。
2.2.5 在糖果巧克力中的應用。
功能糖果具有包裝輕便、易于攜帶、休閑消費易于接受、劑量易控不會過量的特點。邱潑等人（16）開發(fā)了L-阿拉伯糖巧克力，不但能抑制人體血糖的升高，而且具有更加香醇的口感，同時還能改善產(chǎn)品質(zhì)量，延長貨架期。L-阿拉伯糖在糖果巧克力行業(yè)的應用將受到了極大地關(guān)注，除本身所具有的保健功能之外，也能幫助解決巧克力“起霜”和糖果“發(fā)烊”和“返砂”等問題（17）（18），是下一步重點開發(fā)的新糖源之一。
2.2.6 在焙烤食品中的應用。
L-阿拉伯糖分子結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，能夠在高溫下不被分解，因此可以用于焙烤食品中，軟曲奇是一種為美國人喜愛的餅干，但是含糖量很高，容易造成肥胖，因此在此類餅干中添加L-阿拉伯糖能夠抑制人體對蔗糖的吸收，從而使人們減少對高糖餅干造成肥胖的恐懼。同樣，在高熱量食品中比如蛋糕、蛋黃派等烘焙食品中添加一定量的L-阿拉伯糖能夠降低單位能量密度來吸引更多的消費者。白福玉等人（19）研究了L-阿拉伯糖對戚風蛋糕的感官有一定的改善作用，且對血糖正常人群餐后血糖的升高有較強的抑制作用。
2.3 在其他領(lǐng)域中的應用
除了在食品和醫(yī)藥行業(yè)中的應用，L-阿拉伯糖還可用于香料合成，化工行業(yè)，生化試劑等。研究發(fā)現(xiàn)L-阿拉伯糖的反應型香精能夠產(chǎn)生柔和、豐富的香氣，賦予使用香精的終端產(chǎn)品的香味更接近自然和飽滿（20）。此外，L-阿拉伯糖還可以用來生產(chǎn)L-阿拉伯糖醇，L-阿拉伯糖醇是一種應用非常廣泛的稀有糖醇，在醫(yī)藥、化工等各行業(yè)具有廣泛應用。
3 L-阿拉伯糖的展望
2008年之前，L-阿拉伯糖的生產(chǎn)公司主要集中在日本、英國、德國、斯洛伐克和西班牙等少數(shù)國家。我國L-阿拉伯糖的開發(fā)研究雖然比較晚，但隨著人們生活水平的提高，“三高一超”及亞健康人群大幅增加，對具有獨特健康保健功能的L-阿拉伯糖產(chǎn)品的需求量也將急劇增長。所以，在最近幾年，我國的 L-阿拉伯糖行業(yè)發(fā)展迅猛加速，以濟南圣泉唐和唐生物科技有限公司為代表的優(yōu)秀企業(yè)出現(xiàn)，起點高，產(chǎn)能大，低炭環(huán)保，彰顯國內(nèi)L-阿拉伯糖行業(yè)獨特的優(yōu)勢和充足的后勁，發(fā)展前景十分看好。

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