部分水解瓜爾膠的特性及其在腸內營養中的應用前景

摘 要：部分水解瓜爾膠（PHGG）是一種天然的水溶性膳食纖維，纖維含量超過75%。通過對瓜爾膠進行酶水解而獲得，具有粘度低、溶解度高的特點，在較寬的溫度和pH范圍內保持穩定，不與食品中其他成分相互作用，是膳食纖維強化食品的獨特功能成分。研究發現PHGG能夠調節腸道菌群、預防治療腸內營養相關腹瀉、緩解腸易激綜合癥、縮短腹瀉時間、改善便秘癥狀、調節血糖和血脂。本文概述了PHGG的理化特性和在腸內營養中的潛在用途。

關鍵詞：部分水解瓜爾膠（PHGG）;腸應激綜合癥;腹瀉;便秘;調節血糖和血脂

1 背景

近年來，膳食纖維被認為是一種重要的營養補充物質，其中最有前途的一種是瓜爾膠，一種水溶性半乳甘露聚糖，它從瓜爾豆的胚乳中提取而來。瓜爾豆主要生長在印度和巴基斯坦，占世界瓜爾豆產量的90%[1]。瓜爾膠在食品生產過程中通常用作增稠劑和粘合劑，但它的高粘度限制了其作為膳食纖維的使用[2]。

部分水解瓜爾膠（PHGG）是一種天然的水溶性膳食纖維，是對瓜爾膠進行酶水解而獲得的，具有粘度低的特點。本文概述其理化性質和在腸內營養中的潛在用途。

2 部分水解瓜爾膠特點

2.1 獲取途徑

天然瓜爾膠經酶解、熱解、酸解、輻照、微波與超聲波等多種工藝可轉化為部分水解瓜爾膠[3]。在食品行業中，酶解是最好的水解途徑，較少使用到危險化學品，可以在水解后進行酶失活。

在酶解過程中，甘露糖酶、果膠酶、纖維素酶等可以水解半乳甘露聚糖，切斷甘露糖主鏈[3]。

2.2 結構特點

瓜爾膠的部分水解使得天然瓜爾膠分子量降低，PHGG中甘露糖與半乳糖比例約為2∶1，分子量范圍為1 000～100 000 Da，平均分子量約為20 000 Da[2]，其結構如圖1。

2.3 物理性質

PHGG溶于水后是一種透明的水溶液。具有溶解度高、粘度低、無色、無味、無臭等特點，由于部分酶解，它有輕微的甜味。

2.3.1 低粘度

PHGG是一種豐富的膳食纖維來源，經美國公職分析化學家協會（AOAC）方法測定膳食纖維含量超75%。與天然瓜爾膠相比，它具有非常低的分子量和粘度值。瓜爾膠和PHGG的稠度指數分別為4.0和0.07[4]。PHGG的低稠度使其能夠應用在包括飲料在內的多種食品中，而不影響食品原有的質地和稠度。

2.3.2 良好的水溶性

PHGG為水溶性，醇不溶性。它像天然瓜爾膠一樣溶于冷水和熱水。pH值對PHGG的溶解度無顯著影響，即使在低pH條件下，PHGG也是穩定的。PHGG在較寬的溫度和pH值范圍內均表現為水溶性和低粘度，可在水體系中形成穩定的溶液，在貯存期間也表現出良好的穩定性[3]。

2.3.3 良好的相容性

PHGG不與食品中的其他成分相互作用，在用于食品強化時保持穩定。不會引起蛋白質溶液的粘度變化、可溶性物質的沉淀和乳劑的不穩定性變化。并且不影響食品的色、味、臭，是膳食纖維強化食品的獨特功能成分。

2.3.4 安全性，最大食用量

自1987年以來，日本已經將該產品作為膳食纖維用于各種食品。1993年，美國實驗生物學協會委托專家組評估了PHGG在消費食品中的使用安全性[5]，FDA在1995年5月接受了PHGG的GRAS認證申請，每天攝入高達20 g的PHGG是安全的[6]。在成年男性中，每天食用36 g PHGG，連續4周，沒有產生副作用。PHGG每天攝入量在20～40 g時，人體有很好的耐受性，沒有副作用[7]?；谝延械目茖W證據，PHGG作為腸內營養配方的成分使用是安全可靠的。

3 腸內營養應用前景

3.1 對腸道菌群的影響

9名健康志愿者[8]每天攝入21 g的PHGG（每天3次，每次7 g）連續14天，觀察PHGG對糞便微生物、細菌代謝產物和pH值的影響。在食用PHGG期間，雙歧桿菌的數量和百分比顯著增加，乳酸菌數量也有所增加。糞便pH值和糞便細菌代謝物如p-葡萄糖醛酸酶活性、腐敗產物、氨含量均顯著降低。

3.2 預防治療腸內營養相關腹瀉

腸內營養中斷的主要原因是胃腸道副作用，尤其是腹瀉。長期食用流質食物會造成腸道刷緣酶和粘膜細胞損傷，腸道吸收能力和吸收面積減少，從而引起腹瀉[9]。

歐洲臨床營養和代謝學會（ESPEN）專家達成《膳食纖維在臨床實踐中的作用和益處的共識建議》，提出重癥患者應當攝入適量、適當的膳食纖維，以調節腸道菌群，促進營養吸收，發酵纖維對術后或危重患者腹瀉有效（瓜爾膠和果膠優于其他纖維）[10]。

美國胃腸病學院（ACG）則在《2016ACG成人住院患者營養治療臨床指南》中提出，腸內營養治療患者如發生腹瀉，可使用可發酵、可溶性膳食纖維作為標準腸內營養配方的補充[11]。

PHGG有助于降低腸內營養患者的腹瀉發生率，延長結腸運輸時間。PHGG在進入體內后，經腸道菌群發酵產生大量短鏈脂肪酸，特別是丁酸鹽，是結腸細胞的主要能量來源;此外，還具有其他有助于調節腸道正常功能的作用，如調節腸道內pH值、促進結腸對水和鈉的吸收、誘導分化、減少上皮細胞增殖、保持腸道屏障功能、促進腸道蠕動等[12]。而PHGG本身在低pH值、高溫、酸性、高壓、消化酶環境下穩定的特性使其能順利到達腸道，且與食物成分幾乎不發生相互作用，不影響其他營養元素的吸收[13]。

基于充足的臨床研究證據，PHGG已獲得ESPEN專家工作組對術后及危重患者預防腸內營養引發腹瀉的A類推薦[14]。PHGG不破壞乳狀產品穩定性、不改變產品粘度、也不影響產品口感與顏色的性能使其在重癥患者腸內營養干預產品領域應用良好。雀巢健康科學有限公司2019年在國內推出的首款液體特殊醫學用途配方食品佳膳佳立暢，也是國內首款添加PHGG的整蛋白型液體全營養配方產品。

3.3 腸易激綜合癥

腸易激綜合癥（IBS）是一種腸道疾病，會導致腹痛和排便習慣的改變（腹瀉、便秘或交替節律），疼痛隨著時間的推移而減輕，排便癥狀可能會持續或不連續地出現，且通常會持續很長時間，在不同程度上影響患者的工作和生活質量。

Parisi GC[15]等人進行了一項多中心隨機開放試驗，188例IBS（腸易激綜合癥）患者服用高纖維膳食補充劑麥麩（30 g/日）或PHGG（5 g/日）治療12周。麩皮和PHGG組各94例受試者，在治療4周后未改善癥狀的可進入另一組。兩種治療方式均能改善IBS的核心癥狀（腹痛和排便習慣），但PHGG的耐受性更好，更多的受試者選擇從麥麩組轉入PHGG組。

在一項隨機雙盲安慰劑對照臨床試驗中[16]，121名IBS患者，隨機接受6 g的PHGG或安慰劑，進行18周的臨床研究（2周導入，12周治療和4周隨訪）。給藥12周后，與安慰劑組相比，PHGG組的腹脹評分顯著提高[（-4.1±13.4）與（-1.2±11.9）]，P=0.03]，腹脹+氣體評分顯著提高[（-4.3±10.4）與（-1.12±10.5），P=0.035]。在最后一次給藥后，這種效果至少持續了4周。結果表明給予IBS患者6 g/天的PHGG，可改善腹脹和脹氣。

PHGG可以減輕腹瀉和便秘型腸易激綜合癥患者的癥狀，改善IBS患者的生活質量，初步研究表明，纖維可能作為一種益生元，提高了在腸易激綜合癥中補充PHGG的治療效益。

3.4 便秘

自閉癥譜系障礙（ASD）兒童存在腸道菌群失調問題，給13名自閉癥兒童每天補充6 g的PHGG，評估在沒有食物干預的情況下補充PHGG對便秘型ASD兒童的影響。結果顯示補充PHGG后可改善腸道菌群失調，便秘癥狀明顯改善，顯著增加每周排便頻率[17]。

研究PHGG對49名符合羅馬Ⅲ標準的慢性便秘患者的結腸運輸時間（CTT）和對慢性便秘癥狀的影響[18]?；颊呙刻旖邮? mg的PHGG，持續4周。39人（80%）完成了研究，顯著縮短了結腸轉運時間，由（57.28±39.25）h縮短至（45.63±37.27）h（P=0.026），慢轉運患者的縮短更為顯著，由（85.50±27.75）h縮短至（63.65±38.11）h，P=0.016?？傮w而言，每周完全自發排便次數明顯增加（P<0.001），此外，用力排便次數減少（P<0.001），大便形態改善（P<0.001），并且瀉藥攝入減少和腹痛天數減少（P=0.001和P=0.027）。

將PHGG與滲透性瀉藥乳果糖進行對比[19]，探討PHGG是否可以安全地治療兒童便秘。納入61例受試者，PHGG組（31例），乳果糖組（30例）。連續4周分別給予乳果糖（1 mL/kg/天，分次給藥），PHGG（4～6歲兒童：3 g/天;6～12歲：4 g/天;12～16歲：5 g/天）。結果：兩組患者每周排便次數及大便稠度均有明顯改善（P<0.05），兩組患兒腹痛、大便不通暢率均明顯下降（P<0.05）。對于便秘的治療，PHGG與乳果糖效果相同，可緩解排便不暢和與便秘相關的腹痛，并改善大便的稠度。此外，由于脹氣和口感差，乳果糖的接受度不及PHGG。

PHGG在軟化和提高糞便產量以及增加糞便膨脹能力（糞便重量、排便次數和糞便排泄量）方面已被證明是有效的。

3.5 調節血糖和血脂

Kapoor MP等人[20]調查了12名健康受試者服用PHGG是否會對高血糖、高脂血癥和內分泌代謝激素產生有益影響。每餐食用6 g PHGG，持續12個月，可顯著降低餐后血糖、空腹和餐后胰島素及三酰甘油水平（P=0.05）。低密度脂蛋白（LDL）有所降低，而高密度脂蛋白（HDL）顯著升高（P<0.01）。血漿瘦素、高敏C反應蛋白（hs-CRP）和空腹胰高血糖素樣肽（GLP-1）水平也降低。其中6例葡萄糖不耐受者中有3例在補充3個月的PHGG后變成了正常的葡萄糖耐受者。這項初步研究表明，在飲食中加入PHGG可通過影響循環代謝產物而改變代謝健康狀況，循環代謝產物是導致血糖、高胰島素血癥和高脂血癥的因素。

70名受試者的空腹血糖和餐后血糖分別在71～118 mg/dL、141～194 mg/dL范圍內，進行雙盲安慰劑對照研究。評估PHGG對餐后血糖的影響。受試者隨餐食用

4 g PHGG或安慰劑，相對于安慰劑，PHGG組血糖曲線下面積和血糖峰值顯著降低[21]。上述研究表明PHGG對血糖和血脂水平具有調節作用。

4 結語與展望

部分水解瓜爾膠（PHGG）是一種天然的水溶性膳食纖維，具有粘度低、無色無味無臭特性，不與食品中其他組分相互作用，在較寬的溫度和pH值范圍內均能形成穩定的水溶液。優良的理化性質使其可作為膳食纖維廣泛應用于各類食品。

陳亭[22]等人闡述了可溶性膳食纖維對危重病人腹瀉、便秘，炎癥性腸病、IBS、慢性便秘病人的腸動力障礙具有改善作用，主要是通過在結腸中發酵產生丁酸、乙酸等短鏈脂肪酸來發揮改善腸動力的作用。

PHGG作為可溶性膳食纖維，多項研究表明其能夠預防、治療腸內營養相關腹瀉、腸易激綜合癥、便秘等疾病，其中PHGG預防腸內營養引發的腹瀉已獲得ESPEN專家工作組A類推薦，國內已上市相應的特殊醫學用途配方食品。

目前關于PHGG對血糖和血脂的調節作用研究對象多為健康志愿者，相關結果有待在糖尿病患者、高血脂患者中得到進一步驗證。隨著對PHGG的深入研究，可以預見其臨床應用將更加明確，應用領域也更加廣泛。

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作者簡介：范高寧（1989—），女，漢族，江蘇泰州人，碩士，工程師。研究方向：特殊食品注冊。