摘要：磷酸寡糖是一种新型的功能性低聚糖，具有促进钙质吸收的功效。本文对其结构、功能、检测、制备等方面的研究现状作了比较详尽的阐述，并对其前景作出展望。
关键词：磷酸寡糖 低聚糖 研究现状 前景
前言
功能性低聚糖因其具有很多对人有益的生理功能，如改善肠道、降低血脂、抗肿瘤等等，成为世界发展功能性食品的热点之一[1]。从80年代中期发现功能性低聚糖开始到现在，从产品的开发到对物理特性、生理功能的研究以及产品的应用，都取得了举世瞩目的成就。目前，新的低聚糖品种还在不断的涌出，Hiroshi Kamasaka[2,3] 等人水解土豆淀粉时，发现了一组新型的具有特殊功效的低聚糖-磷酸寡糖POS。经过研究发现，磷酸寡糖具有低热、对牙齿的低腐蚀性、难消化性、促进钙质吸收性和食物纤维样的效果，改善便秘以及对糖尿病、肥胖症及心血管疾病患者的适用性等一系列优良的生理学性质，故在近年来，这一研究课题引起了人们极大的关注。
1磷酸寡糖研究现状
1.1磷酸寡糖的定义、组成和结构
Hiroshi Kamasaka[2,3] 等人以切枝酶和葡萄糖淀粉酶水解土豆淀粉，使用离子交换色谱成功分离出一组新的物质，对其研究发现，它们具有促进钙质吸收功效，同时对他们结构研究发现，这是由麦芽低聚糖中的葡萄糖残基与磷酸根共价连接得到的一类低聚糖，Hiroshi Kamasaka等人将其命名为Phosphorylated oligosaccharides (POs)，即磷酸寡糖。
从土豆淀粉中提取出来的磷酸寡糖通过离子交换色谱时，被分成了两个部分，PO-1和PO-2。PO-1部分主要是由磷酸麦芽三糖、四糖、五糖组成，每一个组分上只连接有一个磷酸根，它们是磷酸寡糖的主要组成部分；而PO-2部分则主要是由磷酸五糖、六糖组成，每一个组分上至少要连接有两个磷酸根。且这两个部分脱磷以后的平均聚合度分别为4.02和5.82。
专家们在上述分析的结果上，为了易于分离纯化，利用糖化酶BSA和葡萄糖苷酶处理PO-1部分，使PO-1被水解成只有两个成分组成的样品，通过13C-NMR 和其它一些实验分析方法确定了PO-1部分的化学结构[4]。结果发现，PO-1部分主要是由3-磷酸低聚糖（33-磷酸麦芽四糖，34-麦芽五糖）和6-磷酸低聚糖（63-磷酸麦芽三糖，62-磷酸麦芽三糖，63-磷酸麦芽五糖，64-磷酸麦芽六糖）[4]组成。
1.2磷酸寡糖的生理功能
Hiroshi Kamasaka[2,3]等对从土豆中提取出来的磷酸寡糖进行研究发现，它是一种优良的促进钙质吸收剂。钙质的吸收主要由十二指肠中的主动吸收和小肠中的被动扩散组成，由于小肠中显弱碱性,钙离子与磷酸根容易形成沉淀，使钙离子在小肠中的吸收率很低[5,6]。象羧酸盐和磷酸盐等这一类含有酸性基团的盐类，一般均可以和钙离子形成可溶性的复合物，从而阻止磷酸钙的形成。多肽类如CPP[7,8]，蛋白类如phosvitin, poly-L-glutamate[8~11]，酸性化合物如柠檬酸盐和ATP[12,13]，多聚糖类如褐藻糖、硫酸软骨素[9,14]，都具有一定的促进钙质吸收作用。而磷酸寡糖的结构与酪蛋白磷酸肽CPP相似，可以和钙离子形成可溶性的复合物，提高了小肠中有效钙离子的浓度，有效的促进了钙的吸收。
磷酸寡糖通过阴离子交换色谱时，被分成PO-1和PO-2两个部分。这两个部分都可以和钙离子形成可溶性复合物，但是PO-2部分形成的复合物更为稳定，其可溶性也更好，从而可以更为有效的阻止磷酸钙的形成[1]，这一作用和CPP相似[7,8]。
1.3磷酸寡糖的检测
虽然低聚糖类的分析和检测方法很多，如比色法、滴定法、极谱法、旋光法、比重法、色谱法等，但是磷酸寡糖的检测方法还未见报端。笔者所在的课题组[15]针对磷酸寡糖的特性，采用了两种思路对磷酸寡糖进行定性、定量[16]。一种是先分离出磷酸寡糖后水解，去掉磷酸根，应用其它低聚糖的检测方法进行检测。二是针对磷酸寡糖中磷酸根，进行定性、定量。经过研究，使用碱性磷酸酯酶水解酯键，去掉磷酸根，对磷酸寡糖进行定量测定，回收率达到91%以上；采用碱水解法破坏酯键，有机磷转化为无机磷，对磷进行定量，从而得到了一种简单、快速、廉价的有机磷测定方法，代替了长时、烦琐的硫酸-双氧水消化；选用纸色谱对磷酸寡糖进行直接定性，紫外照射下显色，可以得到比较清晰、三糖以下分离比较完全的分离图谱；利用薄层对磷酸寡糖进行间接定性和半定量，经过试验比较，选用正丁醇：乙酸：水=3：1：1 为展开剂，分离效果好，Rf值适中，可分离出葡萄糖、麦芽二糖、三糖、四糖、五糖，并且斑点清晰。
1.4磷酸寡糖的制备
目前，低聚糖的制备通常有五种方法，即从天然原料中提取、利用转移酶、水解酶的转移反应生产、利用酶水解天然多糖生成、利用酸水解天然多糖生成、化学合成法生产。而对磷酸寡糖的制备，国内还没有具体的报道。只有Hiroshi Kamasaka等人[2,3]在实验室中通过切枝酶和葡萄糖淀粉酶对含磷量较高的土豆淀粉水解得到磷酸寡糖样品，但其产品得率非常的低。在此基础上，笔者所在的课题组[15]对磷酸寡糖制备的工艺及其条件进行了进一步的研究[17]。
为了确定最佳的工艺途径，本课题组选用了三种酯化方法制备磷酸寡糖，即土豆淀粉水解法、淀粉磷酸酯水解法、麦芽低聚糖酯化法，通过对最终磷酸寡糖含量的测定，表明后两种工艺，特别是第三种工艺途径，可大大提高产品得率。因此，本课题组对麦芽低聚糖酯化法这一工艺条件做了进一步的探讨，最终确定了以耐高温α-淀粉酶为液化酶，真菌α-淀粉酶为糖化酶在一定条件下对土豆淀粉进行水解，麦芽三糖~六糖含量可高达82.54%，而对此糖液酯化后，磷酸寡糖的得率可比直接从土豆淀粉中提取高70倍。
虽然经过本课题组的努力，可以提高磷酸寡糖的得率，但是这还远远达不到工业生产的要求，另一方面，在化学酯化过程中，低聚糖与酯化剂的反应易发生异化反应，因此，对于磷酸寡糖制备方面的问题需要进一步的研究探讨。
2 磷酸寡糖研究开发的前景
我国第三次营养调查显示，我国人群普遍处于缺钙状态，其中影响最为严重的是孕妇、儿童和老人。据报道，每年因缺钙而造成骨折的人数达150万人之巨，每年因此而发生骨质疏松的人数达2000万人之多，为此支付的医药费用高达10亿美元以上。但是现存的补钙剂产品却不是很令人满意，一般的产品补钙效果不佳，而新近研究开发的CPP，虽然高效，却价格昂贵，且带有苦味。这一切需要进一步开发新的补钙产品，磷酸寡糖与CPP的结构类似，无苦味，并且利用的原料为淀粉，这最为广泛和廉价。
另外，功能性食品研究与素材的开发被认为是21世纪重要的课题，21世纪发展食品工业的重点是开发满足不同人群需要的功能性食品。随着人们生活水平的提高，对健康的日益关注以及对保健食品需求量的日益增加，这为磷酸寡糖的研究、开发和应用创造了良好的机遇。发展磷酸寡糖一方面满足了人民对保健功能性食品的需求，另一方面又为农副产品等自然资源的综合利用创造了一个良好的途径。因此发展前景非常广阔。
备注
[a]：杨亚洲，女，1977年6月出生于江苏淮安，现于江苏科技大学任团委书记及学工办副主任等职务。曾参与蔗糖脂肪酸酯的研制、磷酸寡糖研制等多项课题研究。联系地址：江苏镇江，江苏科技大学西校区182#。
[b]：许牡丹为陕西科技大学生命科学学院副教授。
参考文献
1.张孔海 黄秀敏 新型低聚糖的功能特性及应用 肉类工业 2001，（2）：21~24；
2.Hiroshi Kamasaka，Mikako Uchida, Kaname Kusaka et al. Inhibitory Effect of Phosphorylated Oligosaccharides Prepared from Potato Starch on the Formation of Calcium Phosphate. Biosci Biotech Biochem.59(8),1412~1416. 1995；
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15.本课题为陕西省教育厅专项资助项目；
16.毛跟年 张嫱 杨亚洲等 磷酸寡糖检测方法的研究 食品工业科技 12，94~95，2003 ；
17. 毛跟年 杨亚洲 许牡丹等 磷酸寡糖前前体的制备-麦芽低聚糖制备工艺条件的研究 陕西科技大学学报 6，21~24，2003。
