益生元的类型、行业现状及未来发展趋势.pdf

益 生 元 的 类 型、行 业 现 状 及 未 来 发 展 趋 势 益 生 元 作 为 一 种 膳 食 补 充 剂，通 过 选 择 性 的 刺 激 一 种 或 少 数 菌 落 中 细 菌 的 生 长 与 活 性 而 对 寄 主 产 生 有 益 的 影 响，从 而 改 善 寄 主 健 康 的 不 可 被 消 化 的 食 品 成 分。针 对 益 生 元 的 主 要 特 性，本 文 介 绍 了 益 生 元 的 类 型、应 用 领 域 及 未 来 发 展 趋 势。、益 生 元 益 生 元 通 过 选 择 性 的 刺 激 一 种 或 少 数 种 菌 落 中 的 细 菌 的 生 长 与 活 性 而 对 寄 主 产 生 有 益 的 影 响 从 而 改 善 寄 主 健 康 的 不 可 被 消 化 的 食 品 成 分。益 生 元 具 有 激 活 体 内 益 生 菌 增 殖、抑 制 有 害 菌，激 发 细 胞 活 力、增 强 免 疫 力 的 健 康 作 用。益 生 元 主 要 存 在 于 母 乳、蜂 蜜 及 大 豆、洋 葱、大 蒜 等 30000多 种 植 物 中。包 括 各 种 寡 糖 类 物 质(Oligosaccharides)或 称 低 聚 糖(由 2 10个 分 子 单 糖 组 成)。文 章 主 要 统 计 的 产 品 包 括 低 聚 果 糖，低 聚 半 乳 糖，菊 粉，聚 葡 萄 糖，低 聚 异 麦 芽 糖，抗 性 糊 精，抗 性 淀 粉，低 聚 甘 露 糖，海 藻 糖，低 聚 木 糖，水 苏 糖，壳 聚 糖,乳 酮 糖，帕 拉 金 糖，龙 胆 低 聚 精 和 大 豆 低 聚 糖。二、不 同 类 型 益 生 元 的 行 业 情 况 近 几 年 来，无 论 国 际 还 是 国 内 食 品 市 场，益 生 元 作 为 食 品 添 加 剂 的 重 要 组 成 部 分,它 的 应 用 日 益 广 泛。随 着 功 能 食 品、功 能 饮 料、功 能 乳 品，营 养 品 的 快 速 发 展，益 生 元 的 市 场 容 量 也 在 急 剧 扩 张。同 时 益 生 元 还 应 用 于 保 健 食 品、医 药、饲 料 等 方 面。表 1：益 生 元 主 要 类 型 产 量 增 长 趋 势(2015-2026年)(吨)2015 2020E 2026F CAGR(2020-2026)低 聚 果 糖 99228 121447 156563 4.32%低 聚 半 乳 糖 95454 114793 145226 4.00%菊 粉 82387 100685 128955 4.21%聚 葡 萄 糖 78164 101018 135273 4.99%低 聚 异 麦 芽 糖 63729 72336 86807 3.09%抗 性 糊 精 40205 57563 80142 5.67%其 他 75469 97624 132503 5.22%总 计 534636 665465 865469 4.48%图 1：全 球 2019年 益 生 元 主 要 类 型 产 量 市 场 份 额 2019低 聚 舁 麦 芽 糖,11.03%聚 葡 萄 糖,15.12%菊 粉,15.29%低 聚 半 乳 精,17.17%1.低 聚 果 糖 低 聚 果 糖 是 低 聚 糖 的 一 种，F0S是 Fructooligosaccharide的 简 称，低 聚 果 糖 分 为 蔗-果 型 低 聚 果 糖 和 果-果 型 低 聚 果 糖，其 中 蔗-果 型 低 聚 果 糖 主 要 由 在 蔗 糖(F)的 果 糖 残 基 上 通 过 P(2-1)糖 昔 键 连 接 14 个 果 糖 基(F)所 形 成 的蔗 果 三 糖(GF2)、蔗 果 四 糖(GF3)、蔗 果 五 糖(GF4)和 蔗 果 六 糖(GF5)的 混 合 物。低 聚 果 糖 是 公 认 的 典 型 益 生 元，也 是 一 种 水 溶 性 膳 食 纤 维，天 然 存 在 于 自 然 界 多 种 植 物 中。由 于 其 显 著 的 健 康 功 效、良 好 的 加 工 性 能 和 卓 越 的 口 感，广 泛 应 用 于 保 健 食 品、婴 幼 儿 配 方 食 品、乳 制 品、饮 料、烘 焙 食 品 中。2.低 聚 半 乳 糖 低 聚 半 乳 糖(GOS)是 一 种 具 有 天 然 属 性 的 功 能 性 低 聚 糖，其 分 子 结 构 一 般 是 在 半 乳 糖 或 葡 萄 糖 分 子 上 连 接 7 个 半 乳 糖 基，即 Gal-(Gal)n-Glc/Gal(n为 0-6)。低 聚 半 乳 糖 又 称 为“半 乳 寡 糖”，是 一 种 益 生 元，人 体 不 能 吸 收，但 可 以 促 进 大 肠 内 益 生 菌 的 生 长 及 活 跃 度。3.菊 粉 菊 粉(Inulin)是 自 然 界 中 天 然 存 在 的 果 聚 糖，由 不 同 链 长 的 果 糖 聚 合 而 成。它 存 在 于 多 种 植 物 体 内，目 前 工 业 化 生 产 的 菊 粉 主 要 来 源 植 物 为 菊 芋 和 菊 苣。菊 粉 具 有 天 然 水 溶 性 膳 食 纤 维 和 益 生 元 的 双 重 功 效，对 人 体 具 有 调 节 肠 胃 功 能、促 进 矿 物 质、改 善 脂 质 代 谢，控 制 体 重、促 进 体 内 维 生 素 合 成 等 多 种 生 理 功 效，是 一 种 来 自 植 物 的 天 然 健 康 食 品 配 料。天 然 菊 粉 经 水 解 等 过 程，还 可 派 生 出 低 聚 果 糖 等 一 系 列 健 康 配 料。4.聚 葡 萄 糖 聚 葡 萄 糖(polydextrose)是 一 种 水 溶 性 的 膳 食 纤 维。为 白 色 或 类 白 色 固 体 颗 粒，进 入 人 体 消 化 系 统 后，产 生 特 殊 的 生 理 代 谢 功 能，从 而 防 治 便 秘 及 脂 肪 沉 积。5.低 聚 异 麦 芽 糖 自 然 界 中 低 聚 异 麦 芽 糖 极 少 以 游 离 状 态 存 在，但 作 为 支 链 淀 粉 或 多 糖 的 组 成 部 分,在 某 些 发 酵 食 品 如 酱 油、黄 酒 或 酶 法 葡 萄 糖 浆 中 有 少 量 存 在。工 业 上 以 淀 粉 为 原 料 生 产 低 聚 异 麦 芽 糖 需 要 一 种 酶，此 酶 为 a-葡 萄 糖 甘 酶，又 名 葡 萄 糖 基 转 移 酶，简 称 a-糖 甘 酶。它 能 切 开 麦 芽 糖 和 麦 芽 低 聚 糖 分 子 结 构 中 a-1,6 糖 昔 键，并 能 将 游 离 出 来 的 一 个 葡 萄 糖 残 基 转 移 到 另 一 个 葡 萄 糖 分 子 或 麦 芽 糖 或 麦 芽 三 糖 等 分 子 中 的 a-1,6 位 上，形 成 异 麦 芽 糖、异 麦 芽 三 糖、异 麦 芽 四 糖、异 麦 芽 五 糖 和 潘 糖 等。6.抗 性 糊 精抗 性 糊 精 是 由 淀 粉 加 工 而 成，是 将 焙 烤 糊 精 的 难 消 化 成 分 用 工 业 技 术 提 取 处 理 并 精 炼 而 成 的 一 种 低 热 量 葡 聚 糖，属 低 分 子 水 溶 性 膳 食 纤 维。抗 性 糊 精 和 通 常 的 淀 粉 酵 素 分 解 物 有 所 不 同，除 了 淀 粉 原 本 拥 有 的 a-1,4.a T,6 葡 萄 糖 昔 之 外，还 拥 有 a-1,2、a-1,3 键 合 的 葡 萄 糖 甘 结 构 及 很 发 达 的 分 支 构 造 a-1,4、a-1,6葡 萄 糖 昔。三、益 生 元 的 生 理 功 效 1.益 生 元 的 双 歧 因 子 功 能 迄 今 已 鉴 定 的 益 生 元 大 多 可 以 促 进 双 歧 杆 菌 增 殖 的，其 作 用 机 制 是 益 生 元 选 择 性 刺 激 肠 道 中 众 多 菌 群 中 的 双 歧 杆 菌 的 增 殖。这 可 能 是 由 于 双 歧 杆 菌 利 用 这 类 基 质 生 长 的 效 率 比 其 他 微 生 物 相 对 更 高，并 且 能 耐 受 短 链 脂 肪 酸(SCFA)和 发 酵 所 引 起 的 酸 化 微 环 境 的 原 因。分 析 长 双 歧 杆 菌 基 因 组 揭 示 了 专 门 对 各 种 不 同 碳 水 化 合 物 进 行 分 解 代 谢 的 大 量 蛋 白 质 序 列，无 疑 这 些 有 助 于 提 高 在 肠 道 环 境 中 的 竞 争 力。益 生 元 可 诱 导 肠 道 中 双 歧 杆 菌 菌 群 增 大 10T00倍，益 生 元 的 双 歧 因 子 效 果 同 双 歧 杆 菌 群 原 来 大 小 成 反 比 关 系，这 种 影 响 比 益 生 元 剂 量 的 影 响 还 要 大。2.益 生 元 可 溶 性 膳 食 纤 维 特 性 低 聚 糖 类 益 生 元 具 有 可 溶 性 膳 食 纤 维 的 基 本 特 性。如 可 降 低 粪 便 pH值；减 少 有 毒 代 谢 物；增 加 粪 便 体 积 和 水 分、加 速 肠 腔 蠕 动、减 轻 便 秘；具 有 洁 肠 通 便、排 毒 解 毒 的 功 能。除 此 之 外，低 聚 糖 类 益 生 元 还 具 有 良 好 的 耐 消 化 性，不 易 被 唾 液、胰 液、肠 液 中 的 酶 类 所 分 解，可 以 一 直 到 达 大 肠，被 肠 道 细 菌 代 谢。3.益 生 元 的 健 康 效 应 虽 然 益 生 元 的 作 用 机 制 很 大 程 度 上 是 理 论 性 的，但 可 以 采 用 的 合 理 假 设 包 括 改 善 微 生 物 菌 群 的 活 动 和 菌 群 的 代 谢 活 动，其 好 处 是 增 强 肠 道 定 植 抗 力、促 进 矿 物 质 元 素 吸 收、提 高 免 疫 力、营 养 和 短 链 脂 肪 酸(SCFA)的 抗 肿 瘤 作 用，通 便 和 减 少 有 害 微 生 物 代 谢。4.改 善 和 防 止 便 秘 肠 内 双 歧 杆 菌 发 酵 低 聚 糖 产 生 大 量 醋 酸 和 乳 酸 等 短 链 脂 肪 酸，能 促 进 肠 道 的 蠕 动、增 加 粪 便 湿 润 度，并 保 持 一 定 的 渗 透 压，故 可 以 改 善 和 防 止 便 秘。研 究 表 明，日 服 6T2g低 聚 糖，一 周 内 有 明 显 的 抗 便 秘 效 果。5.促 进 矿 物 质 元 素 的 吸 收 低 聚 糖 类 益 生 元 经 微 生 物 发 酵 后 可 降 低 肠 道 pH值，提 高 矿 物 质 溶 解 性，从 而 促 进 大 肠 中 钙、镁 等 矿 物 质 的 吸 收。研 究 发 现，通 过 补 充 FOS可 增 加 大 鼠 对 钙、镁 的 吸 收，股 骨 中 钙 的 含 量 增 加，并 且 防 止 食 粪 癖 的 发 生，尤 其 提 高 FOS对 镁 吸 收 的 刺 激 性 效 应。GOS的 摄 入 不 仅 可 有 效 促 进 肠 道 对 钙 的 吸 收，还 可 以 降 低 肠 道 对 钠 的 吸 收，同 时 升 高 钾 的 吸 收 率。6.免 疫 调 节、抗 肿 瘤 益 生 元 可 被 双 歧 杆 菌、乳 酸 杆 菌 等 有 益 菌 群 利 用 产 生 代 谢 产 物，而 代 谢 产 物 反 之 又 能 促 进 其 消 化、生 长 和 增 殖，从 而 刺 激 了 肠 道 免 疫 器 官 生 长，提 高 巨 噬 细 胞 的 活 性，提 高 了 机 体 的 抗 体 水 平。对 低 聚 糖 类 益 生 元 的 免 疫 调 节 作 用 检 验 证 明，低 聚 糖 多 具 有 明 显 提 高 抗 体 形 成 细 胞 数 及 NK细 胞 活 性，增 强 免 疫 功 能 的 作 用。大 量 动 物 实 验 表 明，双 歧 杆 菌 在 肠 道 的 大 量 增 殖 有 抗 癌 作 用，这 种 作 用 归 功 于 双 歧 杆 菌 的 细 胞，细 胞 壁 和 细 胞 间 的 物 质 使 机 体 的 免 疫 力 提 高。7.调 节 脂 肪 代 谢 益 生 元 还 可 以 影 响 脂 肪 代 谢。对 糖 尿 病 大 鼠 所 做 的 实 验 表 明，使 用 低 聚 木 糖 代 替 饲 料 中 的 糖 后，病 鼠 血 清 胆 固 醇 和 甘 油 三 酯 下 降。同 样 对 于 FOS做 了 实 验，由 实 验 结 果 可 以 看 出 血 脂 降 低。8.益 生 元 还 能 增 强 免 疫 力 双 歧 杆 菌、乳 酸 杆 菌 等 有 益 菌 群 利 用 益 生 元 的 营 养 会 促 进 自 身 的 生 长 和 增 殖，从 而 刺 激 巨 噬 细 胞 产 生 活 性，被 激 活 的 巨 噬 细 胞 将 分 泌 抗 菌 素，又 会 促 进 淋 巴 细 胞 分 裂 增 殖，使 肠 道 免 疫 器 官 生 长，从 而 提 高 机 体 免 疫 力。四、益 生 元 在 宠 物 饲 料 领 域 的 应 用 由 于 益 生 元 能 被 动 物 的 双 歧 杆 菌、乳 酸 杆 菌 等 有 益 菌 群 利 用，在 肠 道 占 优 势 后 起 整 肠 作 用，同 时，有 益 菌 群 的 代 谢 还 可 促 进 饲 料 消 化，达 到 促 进 生 长 和 增 重 的 作 用，并 刺 激 肠 道 免 疫 器 官 生 长，故 益 生 元 可 作 为 功 能 添 加 剂 应 用 于 饲 料 工 业。许 多 体 内 试 验 表 明，增 加 菊 粉 和 低 聚 果 糖 会 引 起 狗（威 尔 德 等 人，2000年）和 猫（思 巴 克 斯，1998年）结 肠 中 双 歧 杆 菌 和 乳 酸 菌 数 量 增 加。这 些 试 验 也 报 告道，产 气 荚 膜 梭 菌、大 肠 杆 菌 和 沙 门 氏 菌 的 致 肠 病 群 落 会 同 时 减 少。与 益 生 菌 的 作 用 相 类 似，这 被 认 为 是 竞 争 性 排 除 的 结 果。此 外，有 些 研 究 表 明，某 些 品 种 的 双 歧 杆 菌 对 诸 如 大 肠 杆 菌 和 沙 门 氏 菌 的 各 种 革 兰 氏 阴 性 菌 具 有 抗 菌 作 用（吉 布 森 和 王，1994年），无 论 是 通 过 释 放 化 学 毒 性 药 物 或 通 过 为 致 病 性 群 落 的 建 立 创 造 不 利 环 境。五、益 生 元 行 业 的 发 展 趋 势 1.全 球 市 场 发 展 现 状 及 未 来 趋 势（2015-2026年）全 球 市 场，益 生 元 主 要 生 产 商 包 括 奥 福 来 提，泰 莱，FrieslandCampina,日 本 明 治，百 龙 创 园 和 保 龄 宝 生 物 等 公 司。就 2020年 Q 1 公 布 的 财 报 来 看，C0VID-19对 食 品 配 料 公 司 的 影 响 很 小，大 部 分 公 司 的 业 绩 小 幅 度 下 滑，少 部 分 公 司 的 收 入 还 略 有 增 长。因 此，总 的 来 说 C0VIDT9导 致 原 材 料 价 格 下 滑，使 得 2020年 益 生 元 产 品 价 格 下 滑，但 是 其 产 量 依 然 保 持 正 向 增 长。产 址（万 吨）产 量 增 速 图 4：全 球 市 场 益 生 元 产 值 及 增 长 率（2015-2026年）（亿 元）2.中 国 生 产 发 展 现 状 及 未 来 趋 势（2015-2026年）中 国 市 场，益 生 元 主 要 生 产 商 包 括 百 龙 创 园，量 子 高 科、保 龄 宝 生 物 等 公 司。图 5：中 国 市 场 益 生 元 产 量、增 长 率 及 发 展 趋 势（2015-2026年）（万 吨）产 量（万 吨）产 量 增 速 图 6：中 国 市 场 益 生 元 产 值、增 长 率 及 未 来 发 展 趋 势（2015-2026年）收 入（亿 元）一 收 入 增 速