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菊粉
菊粉(inulin),又名菊糖,是由D-呋喃果糖分子以β-(2→1)-糖苷键连接而成的线性直链多糖,末端常带一个葡萄糖残基,聚合度(degree of polymerization,DP)通常在2~60之间,依据植物的种类、收获时间、地区来源和加工方法而有所不同,天然植物中的菊粉平均聚合度在10~14之间。菊粉广泛存在于双子叶植物中的菊科、桔梗科、龙胆科等及单子叶植物中的百合科和禾本科中,其中以菊芋(Jerusalem artichoke,俗称洋姜,含量14%~19%)、菊苣(chicory,含量15%~20%)和龙舌兰(tequila,含量16%)中含量最高,也是目前最具商业开发价值的。
早在十九世纪初,人们就开始对菊粉进行了较深入的研究。德国科学家Rose于1804年首次采用热水浸提的方法从土木香(Inula helenium)中提取得到一种果聚糖(fructan),随后Thomson将其命名为菊粉。1864年,德国植物生理学家Julius采用乙醇沉淀的方法从大丽花、菊芋和土木香中分离出菊粉结晶,并利用显微镜获得了菊粉的球状晶体结构。1995年,Gibson和Roberfroid根据菊粉生理功能的实验结果首次提出了益生元的概念,并逐渐被大家所接受。近年来,关于益生元与肠道健康的关系更引起了人们的浓厚兴趣和广泛关注。
菊粉在人体小肠内不能被消化吸收,因此被归结为膳食纤维类。菊粉作为目前全球认知度最高、市场份额最大、应用领域最广的膳食纤维或益生元,其在膳食纤维市场的占有额(不包含低聚果糖)已达到42.6%,2018年其在全球市场销售量和销售额分别达到36.6万吨和18.7亿美元,年均复合增长率分别为8.7%和11.1%,而在亚太市场的增长最快,尤其是在中国、日本和印度。我国卫生部在2009年3月25日就发布了第5号公告,正式批准菊粉和多聚果糖为新资源食品,其中批准菊粉可应用于除婴幼儿食品外的所有食品,而多聚果糖只能在婴幼儿配方食品、儿童奶粉、孕妇及哺乳期奶粉中使用。该文件的发布对促进我国菊粉产业的发展起到了重要的推动作用。
菊粉作为一种优质的膳食纤维,正以其独特的应用性能和优势引领益生元市场的快速发展。菊粉已经被许多科学试验证实具有突出的生理功能,包括促进益生菌增殖、抑制肠道腐败菌的生长、改善肠道微环境、调节血糖水平、减肥、预防便秘、促进矿物质吸收、降血脂、减少癌症风险和提高免疫力等。同时,菊粉还表现出优异的食品加工性能:菊粉外表洁白,呈粉末状,无不良气味,不会影响食品的外观色泽和风味;菊粉能使食品内部结构更加均匀细腻、口感滑爽、色泽美观,可用于取代食品中的脂肪达到降低能量的目的,但又不会显著影响产品的口感;菊粉能形成质构柔滑、微粒均一而细腻的凝胶,该凝胶具有良好的黏弹体流变学特性,表观性状类似于脂肪;菊粉屈服应力低,具有剪切稀释和触变特性,在加工过程中,菊粉凝胶逐渐丧失凝胶固体特性,弹性系数降低,而流体特性和黏度系数逐渐增加,即操作性好,因此可应用于各类食品的生产过程中。