维乐夫食品研究院院长 安颖

近日,由营养盒子Nutrition Box、新植物New Herbal联合主办的2019新植物·双营峰会在上海成功举办,维乐夫食品研究院院长安颖受邀参加,为在座的各位同行分享了《探索菊粉力量,助力健康升级》的演讲。

在多年的市场教育中,消费者对于益生元已经有了初步的认识:益生元是益生菌的食物,可以增殖肠道有益菌,改善肠道不适,有利于肠道平衡。

自然界中,许多蔬菜以及膳食纤维类的食物均富含丰富的益生元。其中菊科植物的根茎中,富含的益生元最多,而且这种益生元对于肠道有益菌来说是属于基础型的营养物质,适合各类益生菌。菊粉无疑是被最早发掘并开展了大量深入研究的代表之一,它是一种天然的水溶性膳食纤维,几乎不能被胃酸分解和消化,只有在结肠才会被有益微生物利用,改善肠道环境。

菊粉市场发展

根据2016~2018英敏特新产品数据库,菊粉在全球市场中的应用主要在食品、饮料、宠物食品三大类中。颠覆常人认知的是,菊粉在食品中的应用远远超过饮料,占据了大半江山。


图源:安颖院长演讲PPT内容


在肠道健康干预产品越来越丰富的今天,水溶性膳食纤维的地位从未被动摇过。这一点可从可口可乐Plus系列的成功,以及雪碧纤维+等产品在中国市场的火爆上窥见一斑。通过在饮料中加入水溶性膳食纤维——菊粉,使得产品在成功转型的同时,兼顾消费者口味的多样需求。这一现象也说明,在未来添加功能性成分来满足消费者多元化的需求,已经成为了产品升级的一个重要创新方向。其中,膳食替代品中添加菊粉的占比更大。


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说到添加菊粉的产品,大部分人的第一反应都是饮品。其实菊粉在食品中的应用才是最多的,从烘焙食品到零食、婴儿食品,甚至在汤和冰激凌中它也未曾缺席。菊粉对热很稳定,因此在烘焙产品中添加菊粉可以改善面团的质构和弹性,给成品带来更好的风味和口感。作为一种纯天然的功能性配料,菊粉也被世界20多个国家批准为营养膳食补充剂,用到各种产品中。


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随着研究的深入,菊粉也越发得到人们认可。2015年,欧盟批准菊苣菊粉(Chicory inulin)有助维持正常肠道功能的健康声称,且摄入量每天不得低于12g才有助于此声称的效果;2016年12月,欧盟委员会批准如下声称:和含糖食物与饮料相比,摄入含有菊粉的食品与饮料可以减慢血糖的上升;2018年7月26日,美国FDA正式批准菊粉/菊粉型果糖纳入膳食营养标签。

在国内,菊粉的发展要更早一些。


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同时,2018年11月国家中药品种保护审评委员会发起,由国家食品安全风险评估中心牵头、江南大学、中国食品发酵工业研究院有限公司等五家单位协同,对保健食品原料(9种益生菌和7种益生元以及益生菌+益生元组合)及其产品进行研究,形成了第三批保健品原料备案制名单。维乐夫集团作为行业代表,也参与了项目研究,原料中提到的7种益生元之一就是菊粉。

菊粉的科学研究进展


不只是食品行业,菊粉特殊的生化特性同样受到了研究人员的关注。近五年,每年关于菊粉发表的英文文献都超过了250篇。目前的研究结果证明,菊粉对心血管、便秘、肥胖、糖尿病、免疫等方面都有积极的改善作用。


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? 菊粉与肠道健康



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肠道健康是菊粉最广为人知的益处,针对同项试验连续发表的两篇文章也证实了这一点。研究人员采用单中心、随机、双盲、对照交叉试验方法,分析菊粉对44名20~75岁健康便秘志愿者症状和肠道菌群的影响。受试者每天摄入12g(3×4g)菊粉或麦芽糖糊精(安慰剂)持续4周。结果显示,菊粉的摄入增加了受试者的排便频率,改善了肠功能,大大提高了肠道微生物中Anaerostipes spp.和双歧杆菌含量,减少了嗜胆菌属的种群,从而产生对人体有益的丁酸盐。[1]

? 菊粉与饮食行为

American Journal of Clinical Nutrition发表了一项研究,评估每天食用富含菊粉的蔬菜对健康个体的肠道微生物群、肠胃状况和饮食习惯的影响。这项干预试验招募了26名健康的受试者(18~85岁,BMI:20~25),在试验开始的两周内要求受试者坚持摄入富含菊粉的蔬菜为基础的饮食(平均每天摄入15g菊粉)。接下来的2~3周中,受试者恢复正常饮食习惯。[2]



T0:受试第1天;T1:受试第14天;T2:受试第33天

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结果显示,菊粉膳食干预,可使受试者肠道内双歧杆菌属比例增加、梭菌目水平降低、草酸菌科有减少的倾向;菊粉膳食干预后,受试者有更强的饱腹感,对甜、咸和油腻食物的食欲降低,对富含菊粉的蔬菜的喜好度有增加的趋势。

? 菊粉与肥胖



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研究人员分别选取5位健康男性、5位健康女性(年龄21~39岁,BMI指数18.5~27.4 kg/m2)。试验期间,受试者每天摄入菊粉16g(8g/次,2次/天),经历2周干预-2周排空-2周干预。结果显示,在早餐和晚餐中添加富含低聚果糖的菊粉可以增加饱腹感,减少晚餐后的食物摄入量。研究人员由此表示,富含低聚果糖的菊粉可有效控制体重。

? 菊粉与糖尿病


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北京协和医院选用维乐夫菊粉Fiber1,探讨其对Ⅱ型糖尿病患者血糖控制和血脂代谢的效果。将受试者随机分为菊粉组(糖尿病膳食+15g菊粉/天)和对照组(糖尿病膳食),持续8周。试验结束后,研究人员分析表示:每天摄入菊粉15g连续8周,可显著改善Ⅱ型糖尿病患者的病症指数。


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? 菊粉与心血管疾病


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研究人员给载脂蛋白E缺失的小鼠喂食不含n-3多元不饱和脂肪酸(PUFA)的饮食12周,最后15天饮食中添加菊粉。结果显示,摄入菊粉导致产生一氧化氮的细菌增加、Akk菌丰度恢复、与次级胆汁酸合成相关的细菌分类群丰度降低,同时增加了肠道及肝脏中胰高血糖素样肽-1及胆汁酸转换相关基因的表达,完全逆转了肠系膜及颈动脉的血管内皮功能障碍。得出结论,菊粉可在心血管疾病动物模型中改善血管内皮功能。但对于人体的作用,仍需更精确的证据。

? 菊粉与哮喘

2019年7月,EBioMedicine发表了一项针对成年哮喘患者的初步临床试验。该研究由澳大利亚纽卡斯尔亨特医学研究所开展,研究人员对符合条件的17名哮喘患者进行了随机、双盲、安慰剂对照的3组交叉试验,每种干预持续7天,交叉治疗期间保留14天的洗脱期。研究结果表明:每天口服12g菊粉,可改善呼吸道炎症、哮喘控制和肠道菌群,表明菊粉等膳食纤维补充剂或有辅助治疗哮喘的潜力,期待进一步大规模临床试验验证。[3]

? 菊粉与乳糜泻(CD)


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乳糜泻患者中最常见的便是氨基酸失衡,Amino Acids发表的一项研究,将遵循无麸质饮食的34名乳糜泻患儿随机分组,一组给予富含低聚果糖的菊粉3个月,一组给予安慰剂。结果显示,两组血浆中多种氨基酸均显著增加,谷氨酰胺仅在菊粉组增加;菊粉组尿液中天冬酰胺、赖氨酸和α氨基己二酸增加,而对照组天冬氨酸和甲硫氨酸减少,两组尿中谷氨酰胺与谷氨酸之比增加。研究证实在无麸质饮食的基础上,补充富含低聚果糖的菊粉可改善患儿的氨基酸代谢情况。

? 菊粉促进钙吸收

这项试验以麦芽糊精为对照组,青少年每天服用8g短链和长链混合型菊粉型果聚糖。食用一年后检测受试者的骨矿物质含量和骨密度,分别于第8周和1年后检测钙吸收率。结果显示,第8周时,试验组钙吸收率显著增加;1年后,试验组骨矿物质含量和骨密度显著增加。说明短链和长链菊粉型果聚糖联合应用,可促进青少年的钙吸收和骨矿化。[4]

长链菊粉应用及功能与探索

当作用机理逐渐明晰,临床研究不断传来捷报,接下来就要探索如何用好手中的武器——菊粉益生元来做出真正的好产品惠及消费者了。从结构上说,菊粉是由D-果糖经β(1→2)糖苷键链接而成的线性直链多糖。而且,菊粉的理化特性、生理功能与聚合度密切相关。其中,长链菊粉可替代脂肪,具有凝胶性,使产品口感更好。


菊粉的分类及分子结构(G:葡萄糖;F:果糖;或m=2~60)

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长链菊粉应用之医疗保健

? 长链而非短链菊粉,降低小鼠糖尿病发病率

研究人员对断奶Ⅰ型糖尿病雌性小鼠(非肥胖型糖尿病)喂养富含菊粉的饮食,持续24周。实验结果显示,只有长链菊粉而非短链菊粉可降低糖尿病发病率,调节肠道-胰腺免疫、屏障功能和菌群稳态;长链菊粉还可调节T细胞响应及胰腺、脾脏和结肠的细胞因子生成,抑制结肠中炎症小体,增加屏障紧密连接蛋白表达、抗菌肽和短链脂肪酸生成、瘤胃球菌和乳酸杆菌丰度,提高厚壁菌与拟杆菌比值到抗糖尿病平衡状态。[5]


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? 长链而非短链菊粉,显著缓解小鼠胰腺炎

给小鼠喂食短链或长链菊粉型果聚糖(ITF)3天,雨蛙素诱导急性胰腺炎(AP):

长链ITF Ⅳ(10<DP<60)显著缓解AP,短链ITF(2<DP<25)仅表现出缓解效应;仅长链ITF Ⅳ可通过上调结肠紧密连接调节蛋白及抗菌肽,恢复AP相关的肠道屏障功能损伤,改善结肠组织学;长链ITF Ⅳ抑制先天性免疫细胞在胰腺及结肠中的浸润,抑制组织细胞因子产生,短链ITF的抑炎效果仅表现在肠道中。[6]


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长链菊粉新应用

? 医用材料/载体

*新型菊粉-壳聚糖缀合物具有良好的抗菌作用,比普通的壳聚糖生物膜效果更显著,可有效防止生物膜相关的感染;[7]

*以菊粉为原料的固体分散剂可快速投放TMC240(一种不易溶不易渗透的HIV蛋白酶抑制剂),显著提高口服药的效率;[8]

*可做有效安全的疫苗佐剂,水溶的菊粉微粒包裹抗原;在储存中可以稳定蛋白质配方,并大幅提高细胞对于抗原的识别提取;[9]

? 胶囊封装

*菊粉纳米颗粒是一种生物相容的材料,可用于降低产品的降解;可做类黄酮的胶囊封装;[10]

*当在淀粉中加入菊粉和麦芽糖时,吸水性和可湿性明显提升;加入菊粉的微粒可用于多种有色食品的包裹封装;[11]

*用菊粉替代部分腰果胶,用作生姜精油的包裹壁材料,加入25%的菊粉可使包裹壁效果和表面特性最好,完全无裂痕;[12]


探索菊粉力量 助力健康升级

成立于2011年的维乐夫集团,以其优质的产品品质和国际化的管理标准,在河北丰宁坝上草原从零开始,率先种植菊苣,建立菊粉等产品的生产线。天然种植并经物理提取的菊粉,是绿色、安全、优质的膳食纤维,也是维乐夫的立业之本。

2017年,维乐夫食品研究院在北京成立,不仅可以做到产品研发,技术支持,还在持续投入基础研究。这也使得维乐夫的医学临床及机理性研究能够直接为客户产品内核赋能,终端企业无需再重复论证,采用维乐夫菊粉就能获得强大的科学背书。维乐夫食品研究院以膳食纤维为重点,围绕肠道健康,深入开展科学研究和产品开发,为客户提供全方位的技术和产品解决方案。


从成立之初到现在,维乐夫初心不改,立志于帮助中国人改善肠道微生态,实现健康生活。


参考文献:

[1] Micka A , Siepelmeyer A , Holz A , et al. Effect of consumption of chicory inulin on bowel function in healthy subjects with constipation: a randomized, double-blind, placebo-controlled trial[J]. International Journal of Food Sciences and Nutrition.

[2] Effects of a diet based on inulin-rich vegetables on gut health and nutritional behavior in healthy humans. The American Journal of Clinical Nutrition, Volume 109, Issue 6, June 2019, Pages 1683–1695.

[3] Rebecca McLoughlin, Bronwyn S. Berthon, st al. Soluble fibre supplementation with and without a probiotic in adults with asthma: A 7-day randomised, double blind, three way cross-over trial. EBioMedicine. 2019.07.048.

[4] Abrams S A , Griffin I J , Hawthorne K M , et al. A combination of prebiotic short- and long-chain inulin-type fructans enhance calcium absorption and bone mineralization in young adolescents[J]. American Journal of Clinical Nutrition, 2005, 82(2):471-476.

[5] Chen K , Chen H , Faas M M , et al. Specific inulin-type fructan fibers protect against autoimmune diabetes by modulating gut immunity, barrier function, and microbiota homeostasis[J]. Molecular Nutrition & Food Research, 2017:1601006.

[6] Yue H , Chengfei W , Jiahong L , et al. Corrigendum: Inulin-Type Fructans Modulates Pancreatic-Gut Innate Immune Responses and Gut Barrier Integrity during Experimental Acute Pancreatitis in a Chain Length-Dependent Manner[J]. Frontiers in Immunology, 2018, 9:812-.

[7] Guiqiang Z , Jing L , Ruilian L , et al. Conjugation of Inulin Improves Anti-Biofilm Activity of Chitosan[J]. Marine Drugs, 2018, 16(5):151-.

[8] Visser M R , Baert L , Gerben van ’t Klooster, et al. Inulin solid dispersion technology to improve the absorption of the BCS Class IV drug TMC240[J]. European Journal of Pharmaceutics & Biopharmaceutics, 2010, 74(2):0-238.

[9] Kumar S , Tummala H . Development of Soluble Inulin Microparticles as a Potent and Safe Vaccine Adjuvant and Delivery System[J]. Molecular Pharmaceutics, 2013, 10(5):1845-1853.

[10] Thanapon Charoenwongpaiboon, Karan Wangpaiboon, Pawinee Panpetch, st al. Temperature-dependent inulin nanoparticles synthesized by Lactobacillus reuteri121 inulosucrase and complex formation with flavonoids, Carbohydrate Polymers, 2019, 115044.

[11] Lacerda E C Q , Calado, Ver?nica Maria de Araújo, Monteiro M , et al. Starch, inulin and maltodextrin as encapsulating agents affect the quality and stability of jussara pulp microparticles[J]. Carbohydrate Polymers, 2016:S0144861716306373..

[12] Fernandes, Regiane Victória de Barros, Botrel D A , Silva E K , et al. Cashew gum and inulin: New alternative for ginger essential oil microencapsulation[J]. Carbohydrate Polymers, 2016, 153:133-142.

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