菊粉的功能特性及其在宠物食品中的应用

1.菊粉的来源

菊粉广泛存在于水果和蔬菜中，主要来源于单子叶和双子叶科，如百合科、石蒜科和菊科，常见来源为菊苣、菊芋、韭菜、洋葱、大蒜、芦笋和香蕉等植物。

其中菊苣中的菊粉含量很高，是提取菊粉的重要来源，一般鲜菊苣含菊粉68%，干菊苣中菊粉含量高达98%。菊苣是一种高产药食两用植物，隶属菊科，大多种植于温带地区，广泛分布于亚洲和欧洲，因其含有如生物碱、香豆素、类黄酮、菊粉、不饱和甾醇和维生素等营养物质，具有很高药用价值。菊苣因其高菊粉含量、对季节不敏感和易种植等特性成为工业生产中最主要的菊粉来源。不同植物来源的菊粉含量见表1。

表1 不同植物源的菊粉含量

2.菊粉的结构

根据聚合度的不同，菊粉型果聚糖基本上可分为低聚果糖和菊糖两大类，其聚合度分别为3~10和11~60。聚合度和分支的存在是影响菊粉功能性的重要属性，包括溶解性、热稳定性、甜度和益生菌活性。长链菊粉聚合度高，比天然菊粉耐热难溶，粘性更大；高度支化的菊糖聚合物更易溶于水，会形成奶油般光滑的凝胶，改变食品质地，并提供脂肪般的口感。由于果糖单体中β键的存在，菊粉多糖可以抵抗人体消化道中消化酶的水解，不会像典型的碳水化合物一样被消化。因此，菊粉型果聚糖是不可消化的碳水化合物，可用作脂肪替代物。

3.菊粉的生产工艺

由于菊粉在食品、医药等行业应用广泛，对其提取分离的研究一直受到广泛关注。菊粉生产的主要原材料是菊苣和菊芋，主要流程包括提取、纯化和干燥。图2详细说明了生产菊粉的主要流程。

图2 生产菊粉的主要流程

1.菊粉作为膳食纤维的作用

膳食纤维是改变机体健康的关键成分，它的基本特征是：不被小肠内源酶水解的碳水化合物，它对消化酶的水解和小肠的吸收具有抵抗力，但部分会被结肠中的有益菌发酵。菊粉作为一种水溶性膳食纤维进入大肠后，在上肠粘膜没有发生任何消化作用，但在结肠中会被有益微生物发酵产生短链脂肪酸，如醋酸盐、丙酸盐和丁酸盐，抑制糖的异生作用，减少血浆中的游离脂肪酸含量，增强胰岛素抗性，不会影响血液中的血糖和胰岛素含量。

2.菊粉作为益生元的作用

益生元是一种不可消化的食品成分，它通过选择性地刺激有限数量的已存在于结肠中的细菌而提高其生长活性来有益地影响宿主，从而改变宿主的健康。一种物质要被视为具有益生元效应，其成分必须满足以下特定要求：a)对胃酸的耐受性；b)通过胃肠道微生物群发酵的能力；c)选择性刺激与健康有关的肠道细菌生长的能力。

菊粉就是一种能够抗胃酸和上消化道吸收的碳水化合物，它可以通过增加乳酸杆菌和双歧杆菌的数量和代谢活性来改善肠道微生物平衡，从而抑制病原微生物的生长。菊粉满足作为益生元的上述三种要求，因此在本质上是一种益生元。

3.菊粉的抗氧化作用

氧化作用是一个重要的为身体提供能量的生物过程，然而人体正常代谢过程中不可避免地会产生一系列活性氧，主要以超氧阴离子自由基、羟基自由基及其活性衍生物等自由基的形式存在。抗氧化剂是一类直接或间接减少自由基和抑制氧化的化学物质。菊粉作为一种植物多糖具有很好的抗氧化活性，其发酵产物短链脂肪酸可以诱导谷胱甘肽硫转移酶来抗氧化应激，因此菊粉可以清除活性氧并预防与其相关的疾病。

4.菊粉的抗菌作用

菊粉作为一种有机多糖，通过席夫碱反应可以增强其抗菌活性。CHEN等通过席夫碱化学法开发了六种菊粉衍生物，研究发现它们对芦笋茎枯病菌、灰霉病菌和尖孢镰刀菌均显示出较强的降解真菌的潜力，其抑菌率分别为82%、93%和83%。菊粉衍生物还可以通过季膦盐化学修饰而成。

5.菊粉改善便秘的作用

便秘作为一种常见的健康情况，其症状主要表现为排便次数减少、大便量减少、大便干燥排便费力等。缺乏体力活动、膳食纤维和水分摄入量会增加便秘的风险。作为膳食纤维的菊粉进入胃部后，易吸水膨胀形成一种由消化道中的细菌发酵而成的凝胶状物质，使食用者产生饱腹感，胃的排空时间相应的延长。

从宠物主粮、零食、到宠物营养保健品，都能见到菊粉的身影。菊粉常作为宠物食品配方中的纤维来源，并且具有滋养有益的细菌抑制宠物消化道内有害细菌的生长的作用。

菊粉能够提高宠物肠粘膜局部免疫力。宠物微生物致病的第一步就是结合在消化道的肠粘膜表面，然后才开始繁殖。许多病原微生物的细胞表面或者菌毛上都含有外源凝集素，能与肠道上皮中的特异受体结合，间接作用或者产生毒素，导致宠物生病。而宠物食用添加有菊粉的宠物食品之后，菊粉能够作为非特异性免疫促进剂，与病原菌的外源凝集素特异结合，使病原菌不能在肠道上黏附，会随着菊粉从消化道排出体外，进而“除掉”了病原菌。同时，菊粉还能作为免疫调节剂，免疫效应所产生的分泌型免疫球蛋白对外来物，特别是病原微生物、致癌物等起免疫屏障作用，阻止这类物质通过黏膜上皮细胞吸收而进入机体。另外，菊粉还能有效促进钙、镁微量元素的吸收、减少炎性反应、帮助减肥等。因此，菊粉在宠物食品中的添加对于宠物的健康具有积极意义！