揭示人们对糖认识的误区，让糖更好的服务于人类大健康

揭示人们对糖认识的误区，让糖更好的服务于人类大健康

焦思明 王倬 杜昱光

摘要：大多数人对糖的认识存在误区，认为糖吃多了，对身体有害，易引发糖尿病。血糖高的人更是“闻糖色变”。其实这类糖通常是指葡萄糖、果糖、蔗糖。除此外，大自然中还存在大量其它类型和结构的糖，如：香菇多糖、葡聚糖、壳聚糖（壳寡糖）、褐藻糖等，对人体健康和疾病预防发挥重要作用。随着科技的发展，人们对糖的认识也应逐步提高，对糖认识的误区也亟待改变。正确认识和服用糖类对人体非常有益，糖类对人类健康发挥重要作用，对动物和植物健康生长也发挥重要的功能。

关键词：寡聚糖；活性功能；人体健康；绿色种植；健康养殖

引言：糖类分单糖、寡聚糖、多糖及糖复合物等多种，人们日常生活当中看到的红糖或者白糖属于蔗糖，是由两个单糖（葡萄糖和果糖）组成的双糖。淀粉则是一种多糖，食用后在小肠分解为葡萄糖，过量食用确实对人体有害。还有一类糖叫做寡聚糖（简称寡糖），是由2个～20个单糖单元通过糖苷键连结的聚合物的总称，很多种类的寡聚糖对人体健康是有益的。寡聚糖的种类很多，自然界有上万种以上不同结构的寡聚糖，许多寡聚糖不能被胃肠道直接消化吸收，但却能被消化道中的有益微生物利用，从而促进消化道中的有益菌微生物的生长和繁殖，这类寡聚糖称为功能性寡聚糖或益生元。还有些特殊结构的寡糖可以刺激植物产生防御和抵抗病虫害的能力，喷洒在农作物叶片上，可以让农作物产生抗病和抗虫成分达到农药防治的效果，这些寡糖被称为糖链植物疫苗，这类新型生物农药可以大大降低或取代化学农药的毒副作用及农药残留，为实现生态绿色农作物种植及解决食品安全提供技术支撑。

一.寡聚糖的结构功能优势

自上世纪中期开始，越来越多的研究表明，有些多糖进入机体后并不能产生能量，但却具有对健康有益的作用功效，可以达到预防或治疗疾病的作用，这类多糖被称为功能多糖（如香菇多糖、魔芋多糖、壳聚糖等），其主要生物学活性为抗感染、抗氧化、抗肿瘤和增进免疫功能等。随着对功能多糖认识的深入，发现多糖分子量高往往导致其水溶性差、黏度高，造成消化利用率低等特点，将其分解为吸收率高及活性高的小分子片段寡糖已日渐成为研究的热点。

功能寡糖概念的提出应运而生，功能寡糖是由糖苷键连接形成的具有直链或支链的低聚合度糖类的合称。与功能多糖相比，功能寡糖具有如下优势：（1）较低的聚合度，从而避免了高分子量产生的较大分子体积不易吸收的难题，寡糖的低聚合度有利于糖分子的细胞跨膜转运；（2）较高的溶解度，功能糖溶于水是其发挥生物学活性的重要条件，但多糖较大的分子量常导致过低的溶解度而影响其应用，如茯苓多糖不溶于水，而经Smith降解后产生的茯苓寡糖则具有很强的抗肿瘤活性；（3）较低的黏度，功能糖的黏度主要由于糖分子间的氢键相互作用产生，黏度过高则不利于糖药物的扩散与吸收，通过对主链进行降解可降低功能糖的黏度，从而提高其活性。正是由于上述显著优势，功能寡糖的开发在国际上已逐步发展成为一个涉及医学、化学、工程等学科的新型领域，而功能性寡糖产品也被广泛应用于食品、医药、饲料、农业等重要领域。

二.寡糖对人体健康的益处

现有研究表明，肥胖、糖尿病、肿瘤及各种老年性疾病的发生都与营养代谢失衡密切相关，而功能寡糖良好的抗炎、抗氧化及免疫调节活性使得其在营养代谢性疾病的预防和治疗中发挥了重要作用。功能寡糖在人体健康方面的作用很多，下面简单讲一下其中的几项作用：

1.功能寡糖具有抗炎症反应的作用。炎症反应指生物组织受到外伤、出血或病原感染等刺激而激发的生理反应。研究表明，壳寡糖对细菌脂多糖、肿瘤坏死因子等诱导的急性炎症具有很好的抑制效果，魔芋寡糖可有效预防溃疡性结肠炎的发生。

2.功能寡糖具有辅助调节免疫功能的作用。免疫反应是机体应对机体内、外环境变化并保持自身平衡的重要手段，调节机体免疫反应是多数功能寡糖的重要药理活性之一。研究表明，黄芪多糖降解得到的黄芪寡糖可调节免疫系统，提高机体免疫力；果寡糖促进肠道免疫系统的成熟，进而保护肠上皮粘膜组织的完整性。

3.功能寡糖与骨质疏松症。骨质疏松症是多种原因引起的一组骨病，主要表现为单位体积内骨组织量的减少。在多数骨质疏松中，骨组织的减少主要由于骨质吸收增多所致。研究证实，甘露寡糖、壳寡糖可抑制骨损失，增加骨密度及骨质矿物质的含量，促进破骨细胞的分化，在机体骨环境的稳定中发挥了重要作用。

4.功能寡糖具有抗衰老的作用。壳寡糖可通过增强机体的抗氧化能力，降低氧化应激水平，改善机体免疫学功能，最终达到预防机体过早衰老的药效学作用。

三.功能寡糖可以替代抗生素及促进家畜健康生长

功能寡糖作为一类新型饲料添加剂和动物益生元，具有提高畜禽健康生长及替代抗生素预防疾病的作用。通过促进肠道双歧杆菌增殖、增进钙吸收、增强机体免疫力、润肠通便等生理功能，可达到促进动物生长发育的效果。此外功能寡糖无毒副作用，对制粒、膨化、氧化和储运等恶劣环境条件都具有较高的耐受性。因此，功能寡糖已在代替抗生素及健康养殖领域得到了广泛应用。

四.功能寡糖诱导植物产生防御病虫害的作用机制促进农作物生长

现有研究表明，寡聚糖具有调控植物生长、发育、繁殖、防病和抗病等方面的功能，可刺激植物的免疫系统反应。不同结构的活性寡聚糖具有调节特定功能的信息，激活不同植物的防御反应和调控植物生长，产生具有抗病害的活性物质，抑制病虫害的发生。多种功能寡糖作为“糖链植物疫苗”已被成功开发出新型生物农药，并应用于农业生产中。其中壳寡糖是研究相对深入且在农业领域应用最为广泛的一种寡聚糖，国内以中国科学院过程工程研究所为代表的多家科研单位，在近30年时间研究基础上，针对系列壳寡糖生物农药的研发及应用开展了系列研究，发现壳寡糖不仅诱导植物抗病性，而且能激发植物的抗逆性（包括抗旱、抗寒性）。同时，壳寡糖还有刺激生长的作用。2021年我们研究团队又成功研发出国际首个诱导植物产生有效抗虫活性新型寡糖类生物农药的酰氨寡糖素，并获得农业部新型抗虫剂原药及制剂的生物农药登记。经中国农科院情报中心检索结果表明，该创制新药是目前全球唯一1个利用寡糖诱导植物抗虫，并正式登记的创新生物农药。

五.寡糖研究领域的问题与展望

作为一个新兴的糖生物工程产业，功能寡糖开发在近年来发展迅速，无论基础研究或产业化应用均取得重大突破。另一方面，我们也应看到功能寡糖产业目前仍面临着一定的理论研究和技术瓶颈，后者的解决与否在相当程度上将制约着我国糖工程产业的进一步发展，这些问题主要表现在以下两个方面：

1.功能寡糖作用机制研究不足。虽然功能寡糖在营养代谢疾病、健康养殖及农业生产领域的研究已卓有成效，但这些研究多集中于寡糖的功效评价，而其深层次的分子作用机制阐释则相对不足，尤其对寡糖作用靶分子的认识更是知之甚少，此将严重限制高附加值功能寡糖的开发。

2.功能寡糖制备工艺有待提升。虽然功能寡糖的酶解工艺近年来已取得较大进展，但仅局限于少数几类寡糖的规模化生产。市场上开发出的功能寡糖的绿色过程制备工艺仍然亟待改善，功能寡糖的制备工艺有待转化升级。

如今，我国的功能寡糖开发已形成一个集产、学、研、金于一体的产业链，在取得丰硕研究成果的同时，推出了一批具有一定影响力的功能寡糖产品，并取得了重大的经济和社会意义。随着寡糖生物学功能的不断揭示，预期功能寡糖产业将在未来的生命健康领域具有广阔的市场前景和发展潜力。

作者简介：杜昱光，研究员，博士生导师，现任中国科学院过程工程研究所国家生化工程技术研究中心（北京）副主任、生化工程国家重点实验室糖生物工程课题组组长、中国生物工程学会副秘书长/常务理事及糖生物工程专业委员会主任委员。