20世紀中葉開始，人們相繼在人乳和一些植物中發(fā)現(xiàn)了能夠促進人體腸道中乳桿菌（Lactobacillus）和雙歧桿菌（Bifidobacterium）增殖的碳水化合物，將其命名為雙歧因子。1995年，格倫·吉布森（Glenn Gibson）和馬賽爾·羅伯弗勞德（Marcel Roberfroid）根據(jù)這些碳水化合物的主要功能及特點，首次提出了益生元的概念一種人體不易消化的食物成分，且能夠選擇性地刺激結(jié)腸中一種或有限數(shù)量細菌的生長或活性，從而對宿主產(chǎn)生有益影響并改善宿主健康。根據(jù)這一定義，益生元必須滿足以下三個基本條件：①在不同消化道條件下保持良好的穩(wěn)定性，不能被胃酸和體內(nèi)水解酶分解；②可以被腸道內(nèi)的微生物菌群代謝；③可以選擇性地刺激腸道內(nèi)微生物菌群的生長和（或）活力，從而對宿主健康產(chǎn)生有利影響。隨著科技的發(fā)展和進步，益生元的概念不斷更新，包含的物質(zhì)種類越來越多。根據(jù)2016年國際益生菌和益生元科學(xué)協(xié)會專家組提出的益生元定義，益生元已涵蓋低聚糖、膳食纖維、多不飽和脂肪酸和植物化學(xué)物質(zhì)酚類物質(zhì)）等。其中，功能性低聚糖、膳食纖維等碳水化合物類益生元是目前益生元研究的主流和重點。
許多天然植物中含有豐富的益生元。例如，菊芋的塊莖和菊苣的塊根中含有大量菊粉，燕麥的胚乳和糊粉層細胞壁中含有豐富的燕麥葡聚糖，棉籽和大豆等植物種子中含有豐富的棉子糖和大豆低聚糖。此外，更多的益生元則是通過物理、化學(xué)和生物方法生產(chǎn)的。其中，生物方法中的生物酶法具有生產(chǎn)效率高、反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)歷程可控等優(yōu)點，因此利用生物酶的水解、合成等作用生產(chǎn)益生元逐漸受到人們的普遍關(guān)注。大量研究表明，益生元具有多種功能活性，如促進益生菌增殖、調(diào)節(jié)腸道微生物菌群、改善葡萄糖和脂質(zhì)代謝、提高機體免疫力、增強營養(yǎng)物質(zhì)和礦物質(zhì)吸收、預(yù)防腹瀉和便秘等腸道疾病發(fā)生等。因此，益生元已廣泛用于乳制品、焙烤食品、飲料、嬰兒配方乳粉、肉制品、糖果等食品的加工生產(chǎn)。
隨著益生元概念的推廣和人們健康觀念的提升，消費者已逐漸接受益生元相關(guān)產(chǎn)品，產(chǎn)品需求不斷增大。目前，國內(nèi)外益生元生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了低聚異麥芽糖、低聚果糖、低聚半乳糖、低聚木糖、菊粉等的工業(yè)化生產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計，2018年全球益生元市場規(guī)模已達50億美元；預(yù)計未來幾年，全球益生元市場的年復(fù)合增長率仍將保持在12%左右，至2025年全球益生元市場規(guī)模將達到106億美元，市場容量達135萬t。全球益生元市場具有廣闊的發(fā)展前景。
早在20世紀初，歐美等發(fā)達國家和地區(qū)已實現(xiàn)了菊粉等益生元的工業(yè)化生產(chǎn)，并系統(tǒng)研究了低聚果糖、低聚半乳糖等益生元的生產(chǎn)與功能，目前這些國家和地區(qū)也是全球*大的益生元消費市場，其市場規(guī)模約占全球益生元市場的40%。相比之下，我國益生元的起步較晚，1995年才實現(xiàn)國內(nèi)首個低聚糖類益生元低聚異麥芽糖的工業(yè)化生產(chǎn)。令人欣慰的是，在無數(shù)科研工作者和企業(yè)家的共同努力下，我國益生元領(lǐng)域的研究和生產(chǎn)如今已取得長足的進步，并成為全球發(fā)展*快的益生元消費市場，年復(fù)合增長率接近14%。
2002年我在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院組建了食品酶與發(fā)酵工程實驗室，并在國家自然基金、國家863計劃、國家十三五重點研發(fā)計劃等項目的資助下，圍繞益生元制備用酶的發(fā)掘、表達與改造，以及益生元的生產(chǎn)、功能與應(yīng)用開展了深入、系統(tǒng)的研究，取得了一些成果。與企業(yè)合作，先后實現(xiàn)了低聚木糖、低聚甘露糖、殼寡糖、部分水解甘露聚糖等多種益生元的工業(yè)化生產(chǎn)，開發(fā)了多品種、系列化的益生元產(chǎn)品。本書的編寫是對研究團隊20余年來所從事的益生元生產(chǎn)與功能研究工作的一次梳理和總結(jié)。此外，本書的順利編寫離不開國內(nèi)外益生元相關(guān)領(lǐng)域前輩與同行的支持，正是他們?nèi)�、扎實的研究工作為本書提供了基本的科學(xué)原理以及*新的研究成果。
本書基于研究團隊以及國內(nèi)外同行的*新研究成果和進展，圍繞碳水化合物類益生元的定義、性質(zhì)、生產(chǎn)、功能以及應(yīng)用，介紹了低聚異麥芽糖、低聚果糖、低聚木糖、低聚甘露糖、人乳寡糖、菊粉等益生元的理論知識和工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)，同時也介紹了國內(nèi)益生元相關(guān)國家標準和行業(yè)標準。
江正強
中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。中國輕工業(yè)食品生物工程重點實驗室主任，中原食品實驗室常務(wù)副主任，北京市食品營養(yǎng)與人類健康高精尖中心首席科學(xué)家，國家重點研發(fā)計劃首席科學(xué)家。1995年參加工作；2001年博士畢業(yè)于中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)專業(yè)，博士論文獲全國百篇優(yōu)秀博士學(xué)位論文；2004年晉升為教授。曾在日本、法國、德國等地進行長期交流合作研究。享受國務(wù)院政府特殊津貼，國家杰出青年基金獲得者（2013），長江學(xué)者特聘教授（2013/2014），獲評國家百千萬工程有突出貢獻中青年專家、國家萬人計劃領(lǐng)軍人才、科技部中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)科研杰出人才等，作為負責(zé)人帶領(lǐng)農(nóng)產(chǎn)品生物加工技術(shù)創(chuàng)新團隊入選農(nóng)業(yè)部創(chuàng)新團隊。兼任中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會農(nóng)產(chǎn)品加工分會理事長、中國食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會酶制劑分會副理事長、中國發(fā)酵產(chǎn)業(yè)協(xié)會酶制劑和益生元分會副理事長、中國食品工業(yè)協(xié)會常務(wù)理事等，并擔(dān)任《食品化學(xué)》（Food Chemistry）、《食品科學(xué)》等10余個學(xué)術(shù)期刊編委。
主要研究方向食品生物技術(shù)、食品酶與發(fā)酵工程、營養(yǎng)健康食品等。已發(fā)表學(xué)術(shù)論文300余篇，其中SCI收錄論文200余篇，著有專著6部。授權(quán)發(fā)明專利60余項。榮獲國家科技進步二等獎2項、國家科技發(fā)明二等獎1項、中國青年科技獎1項、光華工程科技獎2項、省部級科技進步二等獎2項和國際學(xué)術(shù)獎2項等。
第1章 緒論
第1節(jié) 益生元的歷史
一、益生元的發(fā)現(xiàn)及食用歷史
二、益生元的內(nèi)涵
第二節(jié) 益生元的現(xiàn)狀
一、益生元的分類
二、益生元的功效評價
三、益生元的消費與監(jiān)管
第三節(jié) 益生元的功能、應(yīng)用與前景
一、益生元的功能
二、益生元在食品工業(yè)中的應(yīng)用
三、益生元的發(fā)展趨勢
參考文獻
第二章 益生元生產(chǎn)原理與技術(shù)
第1節(jié) 益生元生產(chǎn)概況
第二節(jié) 益生元生產(chǎn)方法及原理
一、直接提取法
二、物理降解法
三、化學(xué)法
四、酶法
五、全細胞催化法
第三節(jié) 益生元生產(chǎn)技術(shù)
一、生產(chǎn)流程
二、技術(shù)要點
第四節(jié) 益生元的檢測
一、化學(xué)法
二、色譜法
參考文獻
第三章 低聚異麥芽糖
第1節(jié) 概述
第二節(jié) 低聚異麥芽糖的安全性與理化特性
一、低聚異麥芽糖的安全性
二、低聚異麥芽糖的理化特性
第三節(jié) 低聚異麥芽糖的生產(chǎn)
一、低聚異麥芽糖生產(chǎn)原料和方法
二、低聚異麥芽糖生產(chǎn)用酶
三、低聚異麥芽糖的酶法生產(chǎn)
四、低聚異麥芽糖的分析與檢測
第四節(jié) 低聚異麥芽糖的功能活性
一、益生活性
二、調(diào)節(jié)腸道菌群
三、緩解便秘
四、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝
五、調(diào)節(jié)葡萄糖代謝
六、其他功能活性
第五節(jié) 低聚異麥芽糖在食品中的應(yīng)用
一、低聚異麥芽糖在糖果中的應(yīng)用
二、低聚異麥芽糖在非酒精飲料中的應(yīng)用
三、低聚異麥芽糖在酒精飲料中的應(yīng)用
四、低聚異麥芽糖在焙烤食品中的應(yīng)用
參考文獻
第四章 低聚果糖
第1節(jié) 概述
第二節(jié) 低聚果糖的安全性和理化特性
一、低聚果糖的安全性
二、低聚果糖的理化特性
第三節(jié) 低聚果糖的生產(chǎn)
一、低聚果糖生產(chǎn)原料和方法
二、低聚果糖生產(chǎn)用酶
三、低聚果糖的酶法生產(chǎn)
四、低聚果糖的分析與檢測
第四節(jié) 低聚果糖的功能活性
一、益生活性
二、調(diào)節(jié)腸道菌群
三、緩解便秘
四、調(diào)節(jié)脂肪代謝
五、調(diào)節(jié)機體免疫力
六、降低癌癥風(fēng)險
七、促進礦物質(zhì)吸收
第五節(jié) 低聚果糖在食品中的應(yīng)用
一、低聚果糖在乳制品中的應(yīng)用
二、低聚果糖在糖果中的應(yīng)用
三、低聚果糖在肉制品中的應(yīng)用
四、低聚果糖在冰淇淋生產(chǎn)中的應(yīng)用
五、低聚果糖在嬰幼兒及中老年食品中的應(yīng)用
六、低聚果糖在功能性飲料中的應(yīng)用
參考文獻
第五章 低聚半乳糖
第1節(jié) 概述
第二節(jié) 低聚半乳糖的安全性和理化特性
一、低聚半乳糖的安全性
二、低聚半乳糖的理化特性
第三節(jié) 低聚半乳糖的生產(chǎn)
一、低聚半乳糖生產(chǎn)原料和方法
二、低聚半乳糖生產(chǎn)用酶
三、低聚半乳糖的酶法生產(chǎn)
四、低聚半乳糖的分析與檢測
第四節(jié) 低聚半乳糖的功能活性
一、調(diào)節(jié)腸道菌群
二、改善腸道環(huán)境
三、改善嬰幼兒排便
四、調(diào)節(jié)脂肪和葡萄糖代謝
五、其他功能活性
第五節(jié) 低聚半乳糖在食品中的應(yīng)用
一、低聚半乳糖在乳制品中的應(yīng)用
二、低聚半乳糖在焙烤食品中的應(yīng)用
三、低聚半乳糖在飲料和冷飲中的應(yīng)用
四、低聚半乳糖在臨床營養(yǎng)食品中的應(yīng)用
參考文獻
第六章 低聚木糖
第1節(jié) 概述
第二節(jié) 低聚木糖的安全性和理化特性
一、低聚木糖的安全性
二、低聚木糖的理化特性
第三節(jié) 低聚木糖的生產(chǎn)
一、低聚木糖生產(chǎn)原料
二、低聚木糖生產(chǎn)方法
三、低聚木糖生產(chǎn)用酶
四、低聚木糖的酶法生產(chǎn)
五、低聚木糖的分析與檢測
第四節(jié) 低聚木糖的功能活性
一、益生活性
二、調(diào)節(jié)腸道菌群
三、調(diào)節(jié)葡萄糖代謝
四、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝
五、緩解便秘
六、其他功能活性
第五節(jié) 低聚木糖在食品中的應(yīng)用
一、低聚木糖在飲料中的應(yīng)用
二、低聚木糖在發(fā)酵乳制品中的應(yīng)用
三、低聚木糖在焙烤食品中的應(yīng)用
四、低聚木糖在其他食品中的應(yīng)用
參考文獻
第七章 低聚甘露糖
第1節(jié) 概述
第二節(jié) 低聚甘露糖的安全性和理化特性
一、低聚甘露糖的安全性
二、低聚甘露糖的理化特性
第三節(jié) 低聚甘露糖的生產(chǎn)
一、低聚甘露糖生產(chǎn)原料
二、低聚甘露糖生產(chǎn)方法
三、低聚甘露糖生產(chǎn)用酶
四、低聚甘露糖的酶法生產(chǎn)
五、低聚甘露糖的分析與檢測
第四節(jié) 低聚甘露糖的功能活性
一、益生活性
二、調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)
三、緩解便秘
四、調(diào)節(jié)葡萄糖代謝
五、調(diào)節(jié)脂肪代謝
六、降低體重
七、其他功能活性
第五節(jié) 低聚甘露糖在食品中的應(yīng)用
一、低聚甘露糖在牛奶和咖啡飲料中的應(yīng)用
二、低聚甘露糖在發(fā)酵乳制品中的應(yīng)用
三、低聚甘露糖在果蔬汁飲料中的應(yīng)用
四、低聚甘露糖在其他食品中的應(yīng)用
參考文獻
第八章 幾丁寡糖與殼寡糖
第1節(jié) 概述
第二節(jié) 幾丁寡糖和殼寡糖的安全性和理化特性
一、幾丁寡糖和殼寡糖的安全性
二、幾丁寡糖和殼寡糖的理化特性
第三節(jié) 幾丁寡糖和殼寡糖的生產(chǎn)
一、幾丁寡糖和殼寡糖的生產(chǎn)原料
二、幾丁寡糖和殼寡糖的生產(chǎn)方法
三、幾丁寡糖生產(chǎn)用酶
四、殼寡糖生產(chǎn)用酶
五、幾丁寡糖和殼寡糖的酶法生產(chǎn)
六、幾丁寡糖和殼寡糖的分析與檢測
第四節(jié) 幾丁寡糖和殼寡糖的功能活性
一、抑制腸道有害菌增殖
二、抗癌活性
三、抗炎活性
四、調(diào)節(jié)機體免疫
五、預(yù)防肥胖
六、調(diào)節(jié)機體血壓
七、調(diào)節(jié)葡萄糖代謝
第五節(jié) 幾丁寡糖和殼寡糖在食品中的應(yīng)用
一、幾丁寡糖和殼寡糖在食品配料中的應(yīng)用
二、幾丁寡糖和殼寡糖在食品保鮮中的應(yīng)用
三、幾丁寡糖和殼寡糖在功能性食品中的應(yīng)用
參考文獻
第九章 人乳寡糖
第1節(jié) 概述
第二節(jié) 人乳寡糖的安全性
第三節(jié) 人乳寡糖的生產(chǎn)
一、人乳寡糖的化學(xué)合成
二、人乳寡糖的酶法合成
三、人乳寡糖的全細胞合成
四、人乳寡糖的分析與檢測
第四節(jié) 人乳寡糖的功能活性
一、調(diào)節(jié)腸道菌群
二、預(yù)防病原微生物黏附
三、調(diào)節(jié)機體免疫
四、促進大腦發(fā)育
第五節(jié) 人乳寡糖在食品中的應(yīng)用
參考文獻
第十章 膳食纖維
第1節(jié) 菊粉
一、菊粉的化學(xué)結(jié)構(gòu)和理化特性
二、菊粉的生產(chǎn)
三、菊粉的功能活性
四、菊粉在食品中的應(yīng)用
第二節(jié) - 葡聚糖
一、- 葡聚糖的理化特性
二、- 葡聚糖的生產(chǎn)
三、- 葡聚糖的功能活性
四、- 葡聚糖在食品中的應(yīng)用
第三節(jié) 抗性淀粉
一、抗性淀粉的理化特性
二、抗性淀粉的生產(chǎn)
三、抗性淀粉的功能活性
四、抗性淀粉在食品中的應(yīng)用
第四節(jié) 部分水解瓜爾膠
一、部分水解瓜爾膠的理化特性
二、部分水解瓜爾膠的生產(chǎn)
三、部分水解瓜爾膠的功能活性
四、部分水解瓜爾膠在食品中的應(yīng)用
參考文獻
第十一章 其他益生元
第1節(jié) 乳果糖和低聚乳果糖
一、乳果糖和低聚乳果糖的安全性和理化特性
二、乳果糖和低聚乳果糖的生產(chǎn)
三、乳果糖與低聚乳果糖的功能活性
四、乳果糖和低聚乳果糖在食品中的應(yīng)用
第二節(jié) 大豆低聚糖
一、大豆低聚糖的安全性和理化特性
二、大豆低聚糖和棉子糖的生產(chǎn)
三、大豆低聚糖的功能活性
四、大豆低聚糖在食品中的應(yīng)用
第三節(jié) 瓊寡糖和新瓊寡糖
一、瓊寡糖和新瓊寡糖的安全性
二、瓊寡糖和新瓊寡糖的生產(chǎn)
三、瓊寡糖和新瓊寡糖的功能活性
四、瓊寡糖和新瓊寡糖在食品中的應(yīng)用
第四節(jié) -1,3- 葡寡糖
一、-1,3- 葡寡糖的安全性
二、-1,3- 葡寡糖的生產(chǎn)
三、-1,3- 葡寡糖的功能活性
四、-1,3- 葡寡糖在食品中的應(yīng)用
第五節(jié) 低聚纖維糖和低聚龍膽糖
一、低聚纖維糖和低聚龍膽糖的安全性和理化特性
二、低聚纖維糖和低聚龍膽糖的生產(chǎn)
三、低聚纖維糖和低聚龍膽糖的功能活性
四、低聚纖維糖和低聚龍膽糖在食品中的應(yīng)用
第六節(jié) 褐藻寡糖
一、褐藻寡糖的安全性
二、褐藻寡糖的生產(chǎn)
三、褐藻寡糖的功能活性
四、褐藻寡糖在食品中的應(yīng)用
第七節(jié) 稀有糖
一、稀有?的分類
二、稀有糖的生產(chǎn)
三、稀有糖的功能活性
四、稀有糖在食品中的應(yīng)用
參考文獻
附錄 食品和農(nóng)產(chǎn)品中膳食纖維的含量匯總
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