L-阿拉伯糖的研究進(jìn)展及應(yīng)用現(xiàn)狀

L-阿拉伯糖的研究進(jìn)展及應(yīng)用現(xiàn)狀

邱潑, 丁繼程, 白福來(lái)
（濟(jì)南圣泉唐和唐生物科技有限公司，山東 濟(jì)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(dú)特的功能特點(diǎn)。介紹了L-阿拉伯糖的研究進(jìn)展和應(yīng)用現(xiàn)狀，并對(duì)其研究開(kāi)發(fā)進(jìn)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(gè)碳原子并且?guī)в腥┗�的單糖，常�?jiàn)的有β-D-阿拉伯糖（CAS號(hào)：10323-20-3，比旋光度：-175°→-108°）和β-L-阿拉伯糖（CAS號(hào)：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(jiàn)，偶見(jiàn)于某些大腸桿菌或結(jié)核桿菌的細(xì)胞內(nèi)。自然界的阿拉伯糖主要為L(zhǎng)型，不過(guò)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(wú)氣味，分子量150.13，熔點(diǎn)159-160℃，相對(duì)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(duì)熱和酸的穩(wěn)定性高。 化學(xué)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(duì)腸內(nèi)蔗糖酶活性具有特異且強(qiáng)烈的抑制性。長(zhǎng)期飼喂L-阿拉伯糖能有效提高動(dòng)物機(jī)體的糖耐量。這是因?yàn)長(zhǎng)-阿拉伯糖與蔗糖酶的親和力比蔗糖對(duì)蔗糖酶的親和力高4-5倍，因而進(jìn)入腸道的L-阿拉伯糖對(duì)腸蔗糖酶催化有強(qiáng)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(duì)14C標(biāo)記蔗糖在大鼠胃腸內(nèi)的消化與吸收，以及對(duì)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(biāo)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(gè)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(shí)含相當(dāng)于蔗糖重量0%、2%、3%和4%L-阿拉伯糖的果凍。測(cè)定30分鐘后的血糖值證實(shí)，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(duì)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(wú)論對(duì)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(jì)學(xué)檢測(cè)差異顯著（3）。
在一些實(shí)驗(yàn)中，L-阿拉伯糖不表現(xiàn)有降低動(dòng)物空腹血糖活性（4，5，6），但這些實(shí)驗(yàn)中對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組的空腹血糖值差異本來(lái)不大。這從一個(gè)側(cè)面說(shuō)明，L-阿拉伯糖對(duì)動(dòng)物正常調(diào)控血糖水平的機(jī)制不產(chǎn)生負(fù)面影響。
無(wú)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(duì)照組，且差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。用小鼠所做的實(shí)驗(yàn)也證實(shí)（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(qiáng)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(zhǎng)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(jī)體組織對(duì)胰島素的敏感性，進(jìn)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(duì)照（93.9 mg/g肝臟）下降35%；血清甘油三脂（41.0mg/100ml）也比對(duì)照（64.1 mg/100ml）低35%，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。不過(guò)，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組之間的總固醇水平則沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)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(shí)驗(yàn)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(duì)照。
1.4 改善腸道微生態(tài)，增值腸道有益菌
L-阿拉伯糖對(duì)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(zhǎng)，促進(jìn)機(jī)體對(duì)鈣吸收，增強(qiáng)機(jī)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(cè)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(fù)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(jī)酸分別達(dá)到15.4 mg/盲腸，28.5 mg/盲腸，是對(duì)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(duì)盲腸的酸化效果明顯要差一些（5）�！�
對(duì)比分析動(dòng)物腸道有機(jī)酸成分變化證實(shí)，飼喂L-阿拉伯糖促使動(dòng)物腸道增加的有機(jī)酸主要有乙酸，丙酸，乳酸，琥珀酸和蘋(píng)果酸（4，11）。
1.5 降低動(dòng)物內(nèi)臟器官脂肪積累，減緩體重增長(zhǎng)
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(duì)照組（3.35%）明顯降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。兩個(gè)組低劑量（87mg/kgBW、175 mg/kgBW）則沒(méi)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(duì)照組（1.3%、1.4%）的脂肪重量大幅度下降，且有統(tǒng)計(jì)學(xué)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(jiàn)體重減輕，但附睪周圍脂肪重量比對(duì)照減少30%，統(tǒng)計(jì)學(xué)差異顯著。降低L-阿拉伯糖用量則無(wú)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(duì)照組脂肪指數(shù)高達(dá)2.48。實(shí)驗(yàn)組比與對(duì)照組的脂肪指數(shù)降幅達(dá)40%，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
杜輝堂等人（12）將L-阿拉伯糖通過(guò)口服的方法配合高糖高脂飼料喂SPF 級(jí)昆明雄性小鼠，結(jié)果表明：L-阿拉伯糖對(duì)小鼠的體重增長(zhǎng)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(dá)到一定的濃度后(1.0g/kg)，其抑制小鼠體重增長(zhǎng)速率有明顯效果( P < 0.05)。說(shuō)明L-阿拉伯糖能有效減緩肥胖小鼠的體重增長(zhǎng)速率。
1.6 降血壓，抑制血壓升高。
兒玉俊明等人（13）通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，木糖與阿糖在摩爾比為1：0.95~1.2時(shí)，可起到降血壓、抑制血壓升高的作用。
2 L-阿拉伯糖的應(yīng)用
2.1 L-阿拉伯糖在醫(yī)藥中的應(yīng)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(bào)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(shí)驗(yàn)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(huì)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(lái)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(guó)Idenix公司）。中科院長(zhǎng)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(wú)熱量、具有類似蔗糖的甜味等特點(diǎn)，可以用來(lái)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(yīng)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(duì)家庭消費(fèi)或直接在廚房使用。
2.2.2 針對(duì)“三高一超”人群的功能糖產(chǎn)品
日本UNITIKA公司開(kāi)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(dú)攝取L-阿拉伯糖或者難消化糊精相比有數(shù)十倍增長(zhǎng)。其原理是L-阿拉伯糖強(qiáng)烈抑制了蔗糖酶的作用后，難消化性糊精又進(jìn)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(duì)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(chǎng)反饋良好。
2.2.3 功能速溶飲料
持田會(huì)社開(kāi)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(kāi)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(guò)三聯(lián)復(fù)合作用控制糖分、水分、鹽分的吸收達(dá)到減肥的效果；同時(shí)添加了維生素C，葉酸，維生素B群等營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化元素，與其它減肥產(chǎn)品相比，更注重彌補(bǔ)對(duì)減肥過(guò)程中可能出現(xiàn)的人體能量不足和微量元素?cái)z入不足，減少減肥對(duì)身體造成的傷害。
2.2.5 在糖果巧克力中的應(yīng)用。
功能糖果具有包裝輕便、易于攜帶、休閑消費(fèi)易于接受、劑量易控不會(huì)過(guò)量的特點(diǎn)。邱潑等人（16）開(kāi)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(shí)還能改善產(chǎn)品質(zhì)量，延長(zhǎng)貨架期。L-阿拉伯糖在糖果巧克力行業(yè)的應(yīng)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(wèn)題（17）（18），是下一步重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的新糖源之一。
2.2.6 在焙烤食品中的應(yīng)用。
L-阿拉伯糖分子結(jié)構(gòu)相對(duì)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(guó)人喜愛(ài)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(duì)蔗糖的吸收，從而使人們減少對(duì)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(lái)吸引更多的消費(fèi)者。白福玉等人（19）研究了L-阿拉伯糖對(duì)戚風(fēng)蛋糕的感官有一定的改善作用，且對(duì)血糖正常人群餐后血糖的升高有較強(qiáng)的抑制作用。
2.3 在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用
除了在食品和醫(yī)藥行業(yè)中的應(yīng)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(yīng)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(lái)生產(chǎn)L-阿拉伯糖醇，L-阿拉伯糖醇是一種應(yīng)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(yīng)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(guó)、德國(guó)、斯洛伐克和西班牙等少數(shù)國(guó)家。我國(guó)L-阿拉伯糖的開(kāi)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(duì)具有獨(dú)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(zhǎng)。所以，在最近幾年，我國(guó)的 L-阿拉伯糖行業(yè)發(fā)展迅猛加速，以濟(jì)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(diǎn)高，產(chǎn)能大，低炭環(huán)保，彰顯國(guó)內(nèi)L-阿拉伯糖行業(yè)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和充足的后勁，發(fā)展前景十分看好。

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