雙歧因子（bifidus factor，BF），又叫雙歧桿菌生長刺激因子，是能促進雙歧桿菌生長繁殖的一大類天然及合成物質，可被體內細菌利用轉化成有機酸，促進部分物質吸收。此外，它還能促進乳桿菌屬的生長。
雙歧因子的分子量均<3000，分子結構相對蛋白質及核酸要簡單，種類繁多，包括雙歧因子Ⅰ、雙歧因子Ⅱ、胡蘿卜雙歧因子、寡糖類雙歧因子、部分蛋白質類物質和蛋白質水解產物、低聚異麥芽糖、天然植物提取物類、多糖類雙歧因子、溶菌酶、核苷酸等。
雙歧因子具有較好的物理化學穩定性，有利于工業化生產、儲藏和運輸。被廣泛應用于發酵乳、焙烤食品、飲料、嬰兒配方奶粉、肉制品、干酪和醫療領域。
發現歷史
1989年，日本科學家首次提出了“雙歧桿菌生長刺激因子”的概念。隨后，英國劍橋大學Gibson教授和天主教魯汶大學Roberfroid教授等研究發現菊粉可以直達放射性腸炎，選擇性地刺激雙歧桿菌的生長，并于1995年首次提出了益生元的概念，即益生元是指能夠通過選擇性地刺激已存在于結腸中的一種或少數幾種細菌的生長和/或活性而對宿主健康產生有益影響的不易消化的食物成分。因此益生元有時也被稱作“雙歧增殖因子或雙歧因子”。
雙歧因子的種類很多，有低聚糖、多糖、植物中草藥提取物、蛋白質水解及多元醇等。國際上功能性低聚糖，以日本開發得較早，品種也最多，大部分用酶法合成，天然提取居少數。低聚果糖1983年進入市場、低聚異麥芽糖1985年進入市場、低聚半乳糖1988年進入市場。現又有海藻糖、黑曲霉低聚糖相繼上市。
中國低聚糖的研究，始于20世紀80年代。但形成工業規模和商品化，則到“九五”期間淀粉酶法生產低聚異麥芽糖，1995年由無錫糖果廠完成了工業性試制。1996年，由中科院微物所和山東保齡寶合作，在山東禹城建成年產2000t的專業低聚異麥芽糖工廠。
主要特性
雙歧因子的分子量均<3000，分子結構相對蛋白質及核酸要簡單，具有較好的物理化學穩定性，有利于工業化生產、儲藏和運輸。其重要作用還在于直接服用后，可刺激和促進腸道益生菌生長繁殖。
與其他促生長物質（抗生素、益生素）相比有著不可替代的優點：具有無任何毒副作用、無污染、無殘留，不產生耐藥性，耐高溫，性質穩定，加工儲運過程損失小等優點，故被營養界稱為綠色添加劑。
常見種類
雙歧因子Ⅰ
這是最早的雙歧因子，主要存在于人的初乳，其成分為由N-乙-D-氨基葡萄糖構成的含氮多糖及低聚糖，只對雙歧桿菌賓夕法尼亞變種有效，無臨床價值。人乳K-酪蛋白被膜Caspase-3和凝乳酶水解得到糖蛋白，其中含有氨基葡萄糖和半乳糖胺具有活性。除人乳外，唾液腺、小腸、大腸分泌的粘液中也含有N-乙酰葡萄糖胺及唾液酸成分。
雙歧因子Ⅱ
由酪蛋白水解產物中獲得的某些多肽及次黃嘌吟，有促進普通雙歧桿菌生長的作用。命名為雙歧因子2。往牛乳中添加20%經胃蛋白酶消化過的乳，對活體外雙歧桿菌的生長及產酸影響很大。由母乳酪蛋白中分離出的糖肽，在50mg/kg濃度下就可促進兩歧雙歧桿菌的增殖。
雙歧桿菌中有很多菌株在純牛乳中不能產生，需要添加酪蛋白降解產生的肽或氨基酸。這是因為這些菌株缺乏分解蛋白質的活性而需添加酪蛋白水解物，或與能分解蛋白質的嗜酸乳桿菌共同培養。乳清蛋白也是一種很好的雙歧桿菌生長因子，還有就是酵母提取液升牛肉浸液、大豆膜Caspase-3水解產物等。其中以酵母提取液效果較好。
無論是哪種生長促進因子，它們均具有一種共同的成分，就是含硫的肽。如果其二硫鍵被還原或基化，則失去作用。但僅含三硫鍵的物質如谷胱甘肽，則無作用。從K-酪蛋白的胰蛋白酶水解產物中分離出的雙歧因子，當其二硫鍵被烷基化還原后，則失去作用。
寡糖類雙歧因子
這是一類不同類型的低聚低聚糖。其共同特點是在酸性條件下較穩定，大多數不被機體或某些有害細菌利用，而只被對機體有益的雙歧桿菌和某些乳桿菌屬利用，促進其有益菌生長。此外，這類物質難消化、低熱卡而不會導致肥胖；具難腐蝕性，不易造成齲病。如低聚果糖，低聚果糖是天然存在的物質，具有良好的促進雙歧桿菌增殖活性，能誘導腸道內以雙歧桿菌為代表的有益菌大量繁殖，改善腸道微生物環境，提高人體免疫力，且能結合腸內有毒物質，并促進排出體外，此外，還具有降低血清中膽固醇含量、降低血糖和分解致癌物等功能。據研究發現，它不會引發齒，同時還作為可溶性粗食纖維來使用。與此之外，它還可以使用在一些需低溫加熱的食品。
部分蛋白質類物質和蛋白質水解產物
根據調查發現，在雙歧因子內部有許多蛋白質水解物及部分蛋白質類物質，這些物質有利于促進雙歧桿菌的生長。這些蛋白質類物質或者蛋白質水解產物共同的成分，那就是含硫的肽，這種糖多肽有利于促進雙歧桿菌在腸道中生長，倘若這些含硫的肽的二硫鍵被還原或者是烷基化，則令其失去了活性，就起不到促進雙歧桿菌生長的這一作用。因此，可以得知這些蛋白質類物質及蛋白質水解產物中的二硫鍵與雙歧桿菌健康生長的密切關系。
天然植物提取物類
研究報告顯示天然植物提取物中存在大量可以促進雙歧桿菌生長的物質，比如茶葉中的茶多酚、魔芋水解液、海帶、菊芋粉等具備這種功能。
多糖類雙歧因子
雙歧因子中存在有多糖類物質，這些物質包含有褐藻綱硫酸糖、胡蘿卜中的含氮多糖、云芝多糖等。
溶菌酶
母乳中的溶菌酶含量為40mg/100mL，牛乳中的平均含量為13mg/100mL。40～100mL雞蛋中的溶菌酶可促進嬰兒體內雙歧桿菌的增殖，并使糞便中溶菌酶活力提高。
核苷酸
核酸是核酸的組成成分。機體能合成足夠數量的核苷酸。核酸傳統上被認為是遺傳物質，近年的研究表明也有一定的營養保健作用，諸如提高免疫力、抗疲勞等。核苷酸在腸道內可促進雙歧桿菌的增殖。嬰兒配方乳中添加核苷酸后，糞便中雙歧桿菌和乳酸桿菌數量明顯增多。
應用領域
在發酵乳中的應用
發酵乳制品是原料乳通過乳酸桿菌發酵或乳酸桿菌與其他微生物（酵母菌、雙歧桿菌等）共同發酵制成的酸性乳制品。發酵乳是一類乳制品的綜合名稱，種類很多，主要包括酸乳、開菲爾、歐默、發酵酪乳、酸奶油和乳酒等。在發酵乳制品中添加雙歧因子，可以促進產品中乳酸桿菌等特征菌的快速生長，并增強保質期內產品中特征菌的活性。此外，在發酵乳中添加雙岐因子，對產品的風味、質構與口感都有明顯的影響。
在焙烤食品中的應用
焙烤食品是以小麥等谷物粉料為基本原料，通過發酵、高溫焙烤過程而熟化的一大類食品。焙烤食品范圍廣泛，品種繁多，主要包括面包、糕點、餅干三大類產品。低聚糖類雙歧因子通常具有柔和的甜味，且甜味不在口腔內留。在烘焙過程中，雙歧因子會與面團中的蛋白質發生美拉德反應，從而對焙烤食品中揮發性化合物和脂質氧化產物的生成以及產品的色澤產生影響。同時，雙歧因子能夠軟化面團，并有效提高面團延展性和持油性，從而改善焙烤食品的硬度、比容等質構，提高焙烤食品的口感。
在飲料中的應用
飲料是經過定量包裝，供直接飲用或按一定比例用水沖調或沖泡飲用的制品，可以分為含酒精飲料和無酒精飲料（又稱軟性飲料）。在飲料中，雙歧因子可以作為糖的替代品，從而減少飲料中燕糖的用量。雙歧因子還能夠起到穩定泡沫、改善口感的作用。雙歧因子在飲料加工過程中具有良好的穩定性，且能夠形成澄清的溶液，不會改變飲料的黏度。此外，飲料中加入雙歧因子后，還可以通過接種長雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌等益生菌制成發酵飲料，雙歧因子為上述微生物的生長提供充足的養分。
在嬰兒、中老年配方乳粉中的應用
嬰兒配方乳粉又稱母乳化乳粉，是指以乳牛或其他動物的乳汁，或其他動植物提取成分為基本組成成分，并適當添加營養素，使其成為能供給嬰兒生長和發育所需營養的人工食品，主要包括乳基嬰兒配方乳粉和豆基嬰兒配方乳粉。為使嬰幼兒配方乳粉的營養與母乳相似，除需要調整乳粉中主要成分的配比外，通常還需要在乳粉中加入雙歧因子，以此代替母乳中能夠刺激嬰兒腸道微生物生長的人乳塞糖組分。中國《食品安全國家標準食品營養強化劑使用標準》（GB14880—2012）中規定，在嬰幼兒配方乳粉中允許使用的雙歧因子包括低聚半乳糖（乳糖來源）、低聚果糖（菊萱來源）、多聚果糖（菊萱來源）、棉子糖（甜菜來源）以及聚葡萄糖。
生理作用
促進雙歧桿菌生長
雙歧因子通過促進雙歧桿菌的增殖，建立起消化道菌群屏障，減少胃腸道疾病的發生，而致病菌，如大腸桿菌、沙門菌、產氣芽孢梭狀芽孢桿菌等因不能利用功能糖而導致肌餓死亡。有研究表明，雙歧因子也能糾正腹瀉、抗生素和應激等引起的菌群素亂，它可以通過選擇性地刺激一組特定的細菌生長而恢復腸道微生態平衡。同時也可以通過間接刺激特定細菌產生某些代謝產物，為其他細菌創造有利生長的環境來實現。
產生有機酸
低聚果糖 、XOS和低聚乳糖等雙歧因子，食后直達大腸 ，在放射性腸炎中被大腸菌群發酵作為能源而利用，雙歧桿菌、DL-乳酸菌等有益菌發酵這類糖類，可產生有機酸，其中95%為醋酸、丙酸、丁酸和乳酸而被人體吸收利用，人體總能量的10%是由這類短鏈脂肪酸所提供的。有機酸可降低腸道pH值，有效抑制腸道腐敗物質的生成，并促進腸道蠕動而促進排便。
生產過程
以雙歧因子中的低聚果糖為例，介紹雙歧因子的生產工藝，低聚果糖主要有兩大類生產工藝，一種是以蔗糖為原料，β-果糖基轉移酶或β-呋喃果糖苷酶轉化而成；另一種是以菊粉為原料，采用酶水解生成。工業生產上一般采用黑曲霉等產生的果糖轉移酶作用于高濃度（50%～60%）的蔗糖溶液，經過一系列的酶轉移作用而獲得低聚果產品。低聚果糖的生產工藝，已從第一代的液態發酵技術、第二代的固定化細胞催化技術，發展到第三代固定化酶催化生產技術。
酶水解法
以菊芋為原料生產工藝流程：菊芋→菊粉→水解→過濾→脫色→脫鹽→濃縮一低聚果糖
此法生成的低聚果糖鏈較長。以菊芋為原料，熱水浸提獲得提取液，然后酶法處理提取液，使壓濾液流暢，提高低聚果糖出率達95%以上，應用納濾高純化技術分離去除葡萄糖、果糖和蔗糖，使低聚果糖純度達到90%以上。
黑曲霉發酵高濃度蔗糖法
以蔗糖為基質進行發酵生產時，當基質蔗糖濃度低于0.5%，傾向于水解反應，主要生成葡萄糖和果糖；當基質蔗糖濃度提高到50%時，只有轉移反應而不發生水解反應，低聚果糖的收率可超過60%。
固定化增殖細胞法
由黑曲霉等大多數真菌所產生的果糖轉移酶屬胞內酶，故一般可直接采用固定化增殖細胞來連續化生產低聚果糖，用載體將產酶細胞進行包埋，得到固定化顆粒。將包埋產物與燕糖或葡萄糖溶液反應，得到低聚果糖溶液，固定化酶可重復使用，又便于連續
化生產。
固定化酶法
先用黑曲霉發酵產生β-果糖轉移酶或β-呋喃果糖苷酶，再將菌體細胞破碎，分離純化出β-果糖轉移酶或β-喃果糖苷酶，然后進行固定化處理。與固定菌體一樣，一般采用海藻酸鈉包埋法。將50%～60%的蔗糖果葡糖漿在50～60℃下以一定速度通過固定化酶柱或固定化床生物反應器，使酶催化燕糖發生轉移反應，反應時間控制在24h，再經過一系列的脫色、脫鹽、濃縮等分離提純步驟，獲得占總產物60%左右的低聚果糖產品。
共固定化法
黑曲霉發酵高濃度蔗糖法、固定化增殖細胞法和固定化酶法生產果寡糖的反應式：
GF（蔗糖）→GF（果寡三糖）+GF（果寡四糖）+GF（果寡五糖）+G（葡萄糖）
副產物葡萄糖既是平衡產物，影響化學推動力；又是β-呋喃果糖苷酶的抑制物，阻止蔗糖的進一步轉化。顯然，消除葡萄糖可以提高蔗糖的轉化率，工業上一般利用黑曲霉與其他酶（異構酶、葡萄糖氧化酶）共包埋或協同作用的方法，如采用戊二醛與丹寧將葡萄糖氧化酶或異構酶與黑曲霉交聯后再和海藻酸鈉結合，制成共包埋顆粒，再填入反應柱，在生產低聚果糖的同時將副產物葡萄糖異構化或氧化，從而解除了葡萄糖的抑制作用，可以得到含量分別為63%和71%的低聚果糖。
毒性
采用國家規定的標準方法，對雙歧因子的遺傳毒性進行了檢驗。在反映突變的Ames試驗中，受試物按5個不同劑量受試，經S9活化或不經S9活化處理，當最大濃度達5000μg/皿時，仍未見受試物引起各菌株的回復突變作用，表明雙歧因子無致基因突變作用。
參考資料 >