低聚果糖的物理和化学性质
1－蔗果三糖、蔗果四糖和1F－呋喃果糖基蔗果四糖都是还原性糖。它们的旋光度分别为＋28.5、＋10.1和－1.6，10％时的甜度为相应蔗糖的31％、22％、16％。1－蔗果三糖和蔗果四糖的吸湿性很强，它的含水产品难于在空气中长期保存，而粘度比同浓度的蔗糖溶液略大，热稳定性也较蔗糖高，它在一般的食品pH范围（4.0～7.0）内非常稳定，可在冷藏温度下保存一年以上。低聚果糖的其它一些物化性质如溶解性、冰点和沸点、结晶点等都与蔗糖非常相似。 商业化的低聚果糖产品是葡萄糖、蔗糖、GF2、GF3、GF4的混合物。典型的低聚果糖产品有G型（普通型）与P型（高纯度型）两种。
低聚果糖的部分物化性质如下:
1、外观和粘度
低聚果糖是一种无色透明液体，但工业化产品成淡黄色或黄色，在75％时的粘度介于蔗糖和果糖之间。
2、甜度
低聚果糖各成分的甜度较蔗糖低，因而其产品甜度随着低聚果糖组份含量的升高而降低。G型和P型低聚果糖糖浆的甜度分别是10％蔗糖溶液的0.6和0.3倍。
3、水分活度
水分活度（Aw）被定义为纯水蒸气压（P0）和溶液蒸气压（P）的比值：Aw＝P/ P0 。
4、吸湿性
低聚果糖的吸湿性很强，在不同的相对湿度下，G型的吸湿性和山梨醇类似。几种甜味剂的吸湿性如图5所示。
5、热稳定性
低聚果糖的热稳定性相当好，在中性条件下加热至140℃时都很稳定，见图6。
6、酸度与热稳定性的关系
低聚果糖在中性或接近中性的环境中具有相当好的热稳定性。当它处于pH低于4的酸性环境中时，则取决于温度，高温时易分解，而低温时则影响不大。
7、保存稳定性
12％的低聚果糖在pH3和pH4的酸性条件下，于－25℃到40℃条件下保持3个月的稳定性如图8所示。由图可知，12％的糖浆在20℃以下，pH3和pH4的条件下保持3个月也非常稳定。
二、低聚果糖的生理功能
低聚果糖作为益生元的代表，具有双相调节微生态平衡的“整肠”生理功能。
1992年6月8日，日本健康食品协会就对日本明治制糖公司生产的低聚果糖的生理功能进行了综合评价，1995年9月29日，日本厚生省正式批准日本明治制糖公司生产的低聚果糖为特定保健用食品，确认了低聚果糖的“整肠作用，肠内菌群改善，大便性状改善，抑制肠内有害生成物质”的功能，并颁发了“保健食品的标示许可证书”。
1997年10月，我国卫生部保健食品评审委员会，经过对低聚果糖增殖双歧杆菌的人体试验后，证明该产品具有“抑制致病菌繁殖，消除肠内有害物质，降低血脂，增强机体免疫力”的能力。低聚果糖优越的生理学功能主要表现在以下几个方面：
1、 改善肠道菌群的功能
双歧杆菌（Lactobacillus bifidus）是1899年由法国的巴斯德研究所的Tissier博士首次从健康的母乳喂养婴儿的粪便中分离出的一种菌。之后，以日本为主以及欧洲其他国家在内的研究人员通过30多年的研究，渐渐发现了双歧杆菌对人体的有益作用，并已成为衡量机体健康、评价改善胃肠菌群的功能性食品的标志之一。低聚果糖能够使双歧杆菌、乳杆菌增殖，使产气荚膜梭菌受到抑制或不增殖，是大肠肝菌或肠球菌、拟杆菌不增殖或增殖幅度低于双歧杆菌或乳杆菌增殖，可以认为，具有一定的调节胃肠道菌群的功能。
摄取功能性低聚果糖后，肠内双歧杆菌数量可增加数百倍。双歧杆菌不仅可抑制病菌的繁殖，而且可减少甚至完全消除梭状芽孢杆菌等腐败菌。腐败菌在将氨基酸分节时会产生出氨、胺、硫化氢、吲哚、酚等有害物质，是引起人体健康受到危害的诸多原因之一。低聚果糖可有效促进双歧杆菌繁殖，双歧杆菌不但不会产生有害物质，而且其代谢后产生的醋酸、乳酸等有机酸，可降低肠道pH，提高内源性溶菌酶活性，起到抑制大肠杆菌及梭状菌等致病菌或腐败菌繁殖的作用。另外，双歧杆菌还可以产生维生素B1、维生素B2、维生素B6、叶酸等维生素类物质，起到维护人体健康的作用。
2、低甜度、低热量
低聚果糖的甜度仅为蔗糖的1／3，在人体内不被α－淀粉酶、蔗糖转化酶和麦芽糖酶分解，不能作为能源被人体利用，不会使血糖值升高，每克低聚果糖中仅含6.3KJ的热量，因此非常适合于糖尿病患者及肥胖者食用。
3、降血脂
大量的人体试验已经证实，摄入低聚果糖后可降低血清胆固醇水平。每天摄入6～12g低聚果糖并持续2周至3个月，总血清胆固醇降低20～50mg/dl。包括双歧杆菌在内的乳酸菌及其发酵乳制品菌均能降低总血清胆固醇水平，提高女性血清中高密度脂蛋白胆固醇总胆固醇的比率。
血清胆固醇水平的降低，被认为是由于肠道微生物菌群平衡改变的结果。体外试验也表明，人体肠道内12株固有的嗜酸乳杆菌可吸收胆固醇，嗜酸乳杆菌能抑制小肠壁对胆固醇的吸收。双歧杆菌代谢产生烟酸的能力与血清胆固醇水平的降低也有一定关系。双歧杆菌通过抑制人体内活化的T细胞，控制新形成低密度脂蛋白接受器，起到降低血清胆固醇含量的作用。对小鼠的试验结果表明，双歧杆菌通过影响β－羟基－β－甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶的活性，控制胆固醇的合成，从而起到降低血清胆固醇含量的作用。
4、润肠通便
常用的具有润肠通便作用的物质有膳食纤维、糖醇和微生态制剂。膳食纤维不能被人体吸收，能部分被肠道菌群分解和发酵，产生有机酸，降低肠道pH，刺激肠粘膜蠕动。未被消化的膳食纤维形成的食物残渣能改变粪便性状，刺激结肠运动，促进排便。此外，水溶性膳食纤维能被细菌利用并能保持粪便中的水分。
低聚果糖不能在人体内被消化吸收，属于低相对分子质量的水溶性膳食纤维，因此可用它来使粪便变稀、缓解便秘。它的这种生理功能完全归功于其独有的发酵特征（双歧杆菌增殖特性）。低聚果糖优于膳食纤维的特点是它的日常需求量较小，在推荐量范围内不会引起腹泻。它具有一定的甜度，甜味特性良好，易溶于水，不增加产品的粘度，物理性质稳定，并易于添加于加工食品和饮料中。
5、增强免疫力
大量的动物试验结果表明，双歧杆菌在肠道内大量繁殖能够起抗癌作用。这种抗癌作用归功于双歧杆菌的细胞、细胞壁成分和胞外分泌物使机体的免疫力提高。例如喂养定殖双歧杆菌单因子的无菌小鼠，要比未处理的无菌小鼠寿命长。低聚果糖具有整肠通便的功能，它能使肠道腐败菌受到抑制，腐败产物显著减少并及时排出，因而可减少大肠癌的发生。
6、抗龋齿
功能性低聚果糖一般对牙齿无不良影响。龋齿主要是由于口腔微生物，特别是突变链球菌（Streptococcus mutans）利用蔗糖所生成的酸，特别是乳酸及不溶于水的β－葡聚糖作用的结果。功能性低聚果糖不能成为上述口腔微生物的作用底物，也没有菌体凝结作用，因而不会引起牙齿龋变。
7、促进矿物质的吸收
研究表明，低聚果糖具有截留矿物质元素如Ca、Mg、Fe、Zn的能力。低聚果糖不能被消化酶分解，在到达大肠后，随着低聚果糖被双歧杆菌发酵分解，释放出矿物质离子。众所周知，消化道的后半部分如盲肠、结肠等恰是矿物质元素被吸收的重要场所。另外，低聚果糖经双歧杆菌等发酵，产生的短链脂肪酸降低了肠道pH，在酸性环境中，许多矿物质溶解速度增加，因而有利于吸收。由于短链脂肪酸能刺激结肠膜细胞生长，因而提高了对矿物质的吸收能力。
三、低聚果糖的应用
由于低聚果糖具有多种优越的生理功能和理化特性，目前在国内外的食品、保健品等行业得到广泛应用，应用领域多达500多种食品、保健品、药品，被誉为营养、保健、疗效三位一体的二十一世纪健康新糖源，添加低聚果糖的产品越来越受到消费者的欢迎。
1、作为益生素即双歧杆菌促生素。不仅可以使产品附加上低聚果糖的功能，而且可以克服原产品的某些缺陷，使产品更完美。如在非发酵乳制品（原乳、奶粉等）中添加低聚果糖，可以解决中老年人和儿童在补充营养时易上火和便秘等问题；在发酵乳制品中增加低聚果糖，可以为产品中的活菌提供营养源，增强活菌作用，延长保质期；在谷物产品等添加低聚果糖，可以得高产品品质并延长产品货架期。
2、作为膳食纤维素，可以有效地降低血清胆固醇和血脂，对因血脂高而引起的高血压、动脉硬化等有一系列心血管疾病有较好的改善作用。如在降血压和调节血脂的食品、保健品中添加低聚果糖，不仅可以提高产品的功效，而且还可以改善产品的口感，提高产品的档次。
3、作为活化因子即钙、镁、铁等矿物质和微量元素的活化因子，可以达到促进矿物质和微量元素吸收的效果，如在补钙、铁、锌等食品、保健品中添加低聚果糖，可以提向产品的功效。
4、作为营养素，可以促进体内自然合成B类复合维生素，具有支持脑、神经系统、消化及能量生成的作用。如在提高人体免疫力的滋补食品中添加低聚果糖，不仅可以增强产品的功效，而且可以降低产品的火气。
5、作为独特的低糖、低热值、难消化的甜味剂，添加于食品中，不仅可以改善产品的口味，降低食品的热值，而且可以延长产品的货架期。如在减肥食品中添加低聚果糖，可以极大降低产品热值；在低糖食品中低聚果糖，较难引起血糖升高；在酒类产品中添加低聚果糖，可以防止酒中内溶物沉淀，改善澄明度，提高酒的风味，使酒的口感更醇厚、更清爽；在果味饮料和茶饮料中添加低聚果糖，可以使产品口味更细腻柔和、更清爽。
6、作为美容因子添加于美容食品、护肤品中，可以增强产品美容、护肤作用。
7、其它应用，如在焙烧食品中增加低聚果糖，可以增进产品的色泽，改进脆性，有利于膨化。
低聚果糖成功的应用领域
1、饮料：碳酸饮料、豆奶、牛奶饮料、果汁饮料、茶饮料、营养饮料、可可、粉末饮料等。
2、乳制品：牛乳、调味乳、发酵乳、乳酸菌饮料、各种奶粉。
3、糖果糕饼：各种软糖、硬糖、高梁怡、牛皮糖、巧克力、各种饼干、各式西点等。
4、甜点心：布丁、果冻、凝胶食品等。
5、保健食品：各种保健食品，特别是儿童和老年人的保健食品。
6、其他：肉食加工品、水产制品、果酱、蜂蜜加工品等。
