文章题目：Alginate oligosaccharides in the food industry: emerging functional roles,health benefits, and technological applications–Review

发表期刊：Food Chemistry:X

影响因子：8.2（2025）

通讯单位：广东海洋大学食品科技学院，暨南大学药学院

研究背景

        褐藻寡糖（AOS）是通过褐藻中褐藻胶降解产生的低分子量片段，由古罗糖醛酸和甘露糖醛酸残基交替连接组成，具有广泛的生物活性，包括抗氧化、益生元、免疫调节和抗菌作用。在食品体系中，AOS可作为稳定剂、增稠剂、脂肪替代品和包封基质，还能形成可食用薄膜和涂层，提升食品安全性并延长保质期，符合清洁标签和可持续发展目标。本综述综合了现有关于AOS制备的相关方法，评估了其对人体健康的益处，梳理了其在各类食品中的应用场景，以推动AOS成为现代食品体系中具有生物活性和多功能性的配料。

Figure 1. Production process and applications of alginates.

1、AOS的制备与结构特征

AOS的天然前体—褐藻胶，是由β-D-甘露糖醛酸（M）和α-L-古洛糖醛酸（G）组成的线性多糖聚合物（Figure 2A），主要来源于褐藻（Phaeophyceae）的细胞壁。这些海藻在海洋生态系统中储量丰富，有利于褐藻胶的规模化提取与低成本制备，为其产业化应用奠定了原料基础，提取获得的褐藻胶继续经过降解处理即可获得具有不同分子量和结构特征的AOS。

Figure 2. Making alginate and AOS.

        1.1 AOS的制备方法

        化学降解法

        化学降解法是多糖降解的传统技术，其中过氧化氢和盐酸是最常用的化学试剂。研究人员已使用盐酸水溶液实现了对褐藻胶的有效降解，获得了饱和AOS。研究表明，降解的反应参数和褐藻胶的来源组成对褐藻寡糖的聚合度有显著影响。

        与盐酸相比，过氧化氢解聚海藻酸盐更环保，无其他污染物产生。不过，过氧化氢解聚海藻酸盐的具体机制尚不清楚，推测其产生的羟基自由基首先夺取甘露糖醛酸或古罗糖醛酸残基的C-1位质子，导致糖苷键结构重排和断裂。

        酶解法

        酶解法使用酶降解褐藻胶进行AOS制备，无需专用设备，且不会产生大量单糖和有害副产物，是一种更加绿色、生态友好的制备方案。在降解过程中，褐藻胶裂解酶可通过β-消除反应将其分解为非还原端含有不饱和双键的不饱和AOS（Figure 2B），这一不同于饱和AOS的特殊结构可能赋予了其更加独特的生物学活性。

        1.2 AOS的结构特征

        褐藻胶的来源组成以及降解方法对AOS的结构特征（单糖组成、糖环结构和聚合度）有显著影响。例如，智利南部蓬塔阿雷纳斯采集的Lessonia vadosa海藻酸盐具有不同的M/G比例（0.21-1.69），其部分水解可产生杂聚体寡糖（oligoMG）、甘露糖醛酸寡糖（MAOS）和古罗糖醛酸寡糖（GAOS）等产物；酸降解和酶降解产生的AOS在结构特征方面也存在区别，酸降解产生饱和的AOS，而裂解酶处理褐藻胶可以获得携带不饱和双键的AOS；除此之外，通过精确调控降解条件，可以获得不同聚合度的AOS（Figure 2B）。具有不同结构特征的AOS，相比于褐藻胶，具有更优水溶性和生物利用度，更适合在功能性食品中发挥益生元、抗氧化和抗炎作用，且易被肠道微生物群发酵。

2、AOS与食品应用相关的生物活性

        2.1 抗氧化活性

        AOS具有强效抗氧化特性，可通过清除超氧化物和羟基自由基等活性氧物种，减少生物体内和食品中的氧化应激；通过螯合Fe²⁺和Cu²⁺等促氧化金属离子，阻止加速脂质和蛋白质氧化的芬顿型反应；延长肉类、油脂和加工食品的保质期，保持其营养成分。

        2.2 益生元活性

        AOS是不易被人体消化的膳食纤维，能促进双歧杆菌和乳酸杆菌等有益肠道菌群快速生长（Figure 3）；在结肠中发酵产生乙酸、丙酸和丁酸等短链脂肪酸，改善肠道健康和免疫功能；调节肠道细菌种群平衡，减轻炎症并增强营养吸收；可添加到功能性饮料、乳制品和高纤维食品中，促进消化健康。

Figure 3. The mechanism by which AOS modify gut microbiota to influence intestinal homeostasis.

         2.3 抗炎和免疫调节活性

        AOS通过抑制TNF-α、IL-6和IL-1β等促炎细胞因子，激活肠道相关淋巴组织中的抗炎通路，调节免疫反应，这有助于减轻慢性炎症，增强肠道屏障功能，维持免疫系统平衡。因此，AOS可用于营养保健品和功能性食品，辅助改善代谢综合征和炎症性肠病（IBD）等炎症相关疾病。

        2.4 抗菌活性

        AOS对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、单核细胞增生李斯特菌和沙门氏菌属等多种食源性致病菌具有抗菌作用。主要通过破坏微生物细胞膜和阻断细菌酶系统发挥抗菌机制，并且与精油等其他天然抗菌剂联合使用时具有协同效应，提升保鲜效果，也可作为天然防腐剂应用于新鲜农产品涂层、轻度加工食品和抗菌包装。

        2.5 抗肥胖和糖尿病

        近期研究表明，AOS可减少脂肪细胞中的脂质积累，提高胰岛素敏感性，调节血糖水平。这些作用被认为源于其对肠道微生物群的调节和对脂质吸收的抑制，并有望应用于针对体重管理和血糖控制的特定功能性食品。

3、AOS在食品工业中的技术应用

        由于其多种生物活性，AOS在食品加工和保鲜领域具有广泛的应用前景。其物理化学适应性、生物降解性和高生物相容性，使AOS适用于生产功能性、绿色和具备洁净标签的食品。

        3.1 功能性食品配料

        AOS可作为功能性配料添加到食品中，改善食品的营养成分，实现健康促进效果：作为膳食纤维增强肠道健康、作为脂肪替代品用于低热量食品和调味料，改善烘焙食品、乳制品和肉类产品的保水性、口感和质地，并可作为稳定剂用于植物基牛奶和冰沙。

        3.2 可食用薄膜和涂层

        AOS可用于制备可生物降解的可食用涂层和活性包装系统，延长食品保质期：作为水果、蔬菜、奶酪和肉类的涂层剂，与精油或植物提取物结合增强抗菌和抗氧化效果，用于多层包装薄膜。

         3.3 可食用薄膜和涂层

        AOS因其凝胶形成和结合能力，可作为生物活性物质的包封基质，实现靶向递送和控释：可对益生菌、维生素、酶和风味物质进行微胶囊化，提高强化饮料和粉末中功能成分的稳定性，保护敏感物质在加工和消化过程中不受破坏。

        3.4 质地改良剂和流变调节剂  

        AOS有助于改善多种食品配方的粘度、凝胶强度和乳状液稳定性：作为流变调节剂用于汤、酱料和乳制品替代品，改善酸奶和冰淇淋的奶油质地和稳定性。

        3.5 益生元功能性添加剂

        益生元功能性添加剂是不易被胃肠道消化的物质，能促进有益肠道微生物的生长，对宿主健康有益。随着人们对肠道微生物群及其对健康和疾病影响的关注日益增加，益生元正逐渐被纳入食品配方，以改善胃肠道健康、增强免疫力并降低慢性疾病风险。

        益生元通常被归类为膳食纤维的一个子集，可通过上消化道而不被消化，进入结肠后作为有益细菌（尤其是乳酸菌和双歧杆菌）的底物。常见的益生元物质包括AOS、纤维素、半乳寡糖、菊粉、抗性淀粉和木寡糖。

        益生元功能性添加剂广泛应用于功能性乳制品（如酸奶）、烘焙食品、婴儿配方食品、饮料、能量棒、谷物以及结合益生菌和益生元的合生元食品；除增加营养价值外，还能改善食品的质地、口感和保质期。

总结

        尽管前景广阔，但AOS在基础研究和实际应用方面仍存在较大差距。当前面临的挑战包括开发经济、环保的生产平台，建立标准化的监管合规的表征方法，以及需要大量人体临床数据以证明其功效。解决这些问题需要食品化学、生物技术、微生物群科学和监管政策等领域的跨学科合作。AOS的创新之处在于其有潜力推动食品传统添加剂体系向生物活性、多功能和可持续配料的模式转变。通过整合先进的酶促生物加工、纳米结构递送技术和系统级营养研究，AOS有望改变食品的配方、保鲜和生产方式。

        原文链接：https://doi.org/10.1016/j.fochx.2025.103155

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作者：汪浩

审核：李全才、邵萌

编辑：郭青云

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