甘露聚糖从字面上看感觉是一种甘甜的多糖。实际上，甘露聚糖（Mannan）一词来源于希腊语吗哪（Manna），为圣经中天赐的食物，是指以色列人逃亡过程中吃的一种甜味薄饼。甘露聚糖大量存在于我们的饮食中，只不过这些植物来源的甘露聚糖口感并不甜，属于膳食纤维。根据其糖苷键类型可以分为两种，即α-甘露聚糖和β-甘露聚糖。本文将对这两种甘露聚糖/低聚糖的健康功能做一个简单介绍。

甘露聚糖复杂的化学结构和生物学功能

甘露聚糖是由甘露糖和其它单糖（主要是葡萄糖和半乳糖）通过不同糖苷键连接组成的多糖。α-甘露聚糖的分子结构是由α-1,6糖苷键连接甘露糖分子形成的骨架，辅以α-1,3，α-1,2，甚至β-1,2糖苷键连接的甘露糖形成的侧链，在非还原端由两个N乙酰葡萄糖胺和蛋白质相连。α-甘露聚糖主要存在酵母，真菌和哺乳动物体内。

β-甘露聚糖主要存在在植物细胞壁中，是我们经常吃到的甘露糖。食品加工中广泛应用的增稠剂，如瓜尔豆胶，田箐胶，魔芋胶（KGM）等都含有大量的β-甘露聚糖。瓜尔胶与刺槐豆胶中主要含有半乳甘露聚糖。半乳糖基-葡萄甘露聚糖主要存在于水杉等树木半纤维素中。葡甘聚糖是魔芋粉的主要成分，也是棕榈粕中最主要的多糖。

由于甘露聚糖的分子量一般都比较大，平均分子量达到2万-200万。甘露聚糖分子上面含有大量羟基，对水有很强的亲和力，吸水后膨胀形成溶胶。因此，市场上最常见的是采用半乳糖苷酶，半纤维素酶和蛋白酶水解后形成的甘露低聚糖，或称之为甘露寡糖(Manno-oligosaccharides,MOS)。无论甘露聚糖还是甘露寡糖在人体上消化道，包括胃和小肠中的降解和利用目前还缺乏直接证据，但是体外采用模拟胃液发现不同分子量的甘露低聚糖部分在人工胃液中降解，降解程度和甘露低聚糖分子量相关。和其它寡糖一样，即使部分甘露寡糖在上消化道降解，还是有一部分甘露寡糖可以作为膳食纤维类物质进入结肠，被人体结肠微生物降解，产生一系列对人体健康起到重要作用的代谢产物。

人体消化道中利用降解甘露低聚糖的细菌

根据目前的研究结果发现，人体肠道中甘露聚糖的主要降解细菌为拟杆菌属。多形拟杆菌（B. thetaiotaomicron）,卵型拟杆菌（B. ovatus）,和木聚糖拟杆菌（B. xylanisolven）是α-甘露聚糖，α-甘露寡糖的主要降解菌。这些拟杆菌的基因组上面拥有甘露聚糖的多糖利用位点（Polysaccharide Utilization Loci (PULs)），产生系列糖苷水解酶降解甘露聚糖。同样的，这些拟杆菌也可以降解β-甘露聚糖。因此拟杆菌属的细菌目前看来是甘露聚糖最主要的初级降解细菌（Primary degraders）。

除了拟杆菌之外，肠道中的重要丁酸产生菌——罗氏弧菌（Roseburia intestinalis）也是β-甘露聚糖和β-甘露寡糖的重要初级降解菌。在罗氏弧菌属的其它三种细菌中，包括Roseburia faecis和 Roseburia hominis的基因组中，都发现了β-甘露寡糖的水解酶基因。由于罗氏弧菌属于人体内的有益菌，是人类健康的基石细菌，在产生丁酸，抵抗炎症反应方面起到了重要的作用，因此，β-甘露寡糖促进罗氏弧菌的生长的作用提示该寡糖在维持人体健康过程中起到重要的作用。

图 B.ovatus ATCC8483、Roseburia intestinalis L1-82和Faecalibacterium prausnitzii SL3/3水解β-甘露聚糖的示意图

2021年，Lindstad等人报道了人体肠道中另一个重要有益菌，普拉梭菌（Faecalibacterium prausnitzii）通过营养互助的方式，利用β-甘露寡糖。拟杆菌和罗氏弧菌是降解β-甘露聚糖的初级细菌，产生的β-甘露寡糖又通过互养方式促进普拉梭菌的生长。由于普拉梭菌又是一个人类重要的有益菌，产生丁酸，在维持肠道稳态，具有抗炎抗肿瘤的能力，是新一代益生菌的最佳候选者。在我国已经有多篇研究报告魔芋甘露低聚糖可以选择性的促进乳杆菌，特别是嗜酸乳杆菌（Lactobacillus acidophilus）和植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)的生长。总之，β-甘露聚糖可以有效的促进人体肠道内有益菌和益生菌的生长，提示该寡糖在维持人体健康过程中起到重要的作用。

甘露聚糖对人体健康的促进效果

甘露聚糖的主要健康功能包括降血脂、降血压、控制体重、提高免疫力、调节肠道菌群等,但只局限于β-甘露聚糖。2008年,2014年，2017年连续三篇发表在美国临床营养杂志上面的荟萃分析，证明了魔芋葡甘聚糖可以显著的影响血脂代谢。每天摄入3克魔芋粉可以有效的降低血脂中的总胆固醇（TC），低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C），甘油三酯（TG）和空腹血糖，但对高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）和血压没有影响，提示魔芋粉在调节血脂血糖异常，预防动脉粥样硬化和冠心病方面有一定的功效。2021年发表在Nutrition, Metabolism and Cardiovascular Diseases上面的一项荟萃分析统计了25个瓜尔胶的临床试验发现，每天摄入100 mg/d 到30 g/d的瓜尔胶可以有效的降低血浆中的LDL-C和TC，但是对TG和HDL-C无效。从目前发表的几十篇临床试验来看，甘露聚糖具有比较明确的降低血脂和血糖的功能。

甘露聚糖在控制体重方面的证据存在比较大的争议。二篇荟萃分析证明每天摄入2-4克甘露聚糖能够减轻肥胖病人的体重，但是并不能改变BMI。而2014年的荟萃分析确证明口服甘露聚糖对体重控制没有影响，说明甘露聚糖对体重的影响还需要更多的临床研究。

α-甘露聚糖具有比较强的免疫调节功能，但是人体临床研究比较少，绝大部分的临床研究集中在增强养殖动物的免疫力方面。虽然有一篇人体RCT临床研究发现每天摄入1.1克酵母甘露聚糖8周后，粪便中的拟杆菌数量显著升高，吲哚、粪臭素和对甲酚含量显著下降，但是α-甘露聚糖对人体健康的促进作用证据不充分，还需要更多的临床研究。

甘露聚糖的市场应用前景

甘露聚糖传统上面是可以用作乳化剂和增稠剂的食品添加剂。经过酶解后的甘露寡糖在我国、欧洲、加拿大、日本和美国都获得了批准，可以用做普通食品和营养强化剂（GB14880-2012）。欧洲食品安全局（EFSA）甚至在2011年批准了半乳甘露聚糖的相关健康声称，包括了减少潜在的致病性胃肠微生物；调节短链脂肪酸的产生和调节胃肠道pH值的变化；调节肠功能；减少肠胃不适等四种健康功效。日本也设定半乳甘露寡糖为特定保健食品，可以调节胃肠道功能。魔芋甘露寡糖的人体临床试验数据相对比较少，大部分集中在体外试验和动物模型试验方面，急需规范设计的临床RCT研究验证魔芋甘露寡糖的健康功效。总之，甘露寡糖作为一个潜在的益生元，仍然需要大量的临床试验数据来支持其健康声称。

作者简介

王欣 研究员

浙江省农业科学院食品科学研究所研究员，浙江省千人计划专家。中国营养学会益生菌益生元与健康分会副主任委员，中华医学会消化分会微生态协作组组员。毕业于英国剑桥大学达尔文学院，获博士学位；先后在澳大利亚CSIRO食品研究所，昆士兰大学医学系工作，拥有多项美国、欧盟、中国发明专利。从事人体肠道微生态研究30年。2007年起在浙江省农科院组建了肠道微生物与营养健康实验室，建立了肠道体外模拟模型，研究食品营养组份对疾病和健康人体肠道微生态结构与功能的影响。

参考文献

1.Deepesh Panwar, A Shubhashini, Mukesh Kapoor, Complex alpha and beta mannan foraging by the human gut bacteria[J]. Biotechnology Advances, 2023;66:108166. 

2.Nitesh Sood, William L Baker, Craig I Coleman, Effect of glucomannan on plasma lipid and glucose concentrations, body weight, and blood pressure: systematic review and meta-analysis[J]. Am J Clin Nutr, 2008;88(4):1167-75.

3.Igho Onakpoya, Paul Posadzki, Edzard Ernst, The efficacy of glucomannan supplementation in overweight and obesity: a systematic review and meta-analysis of randomized clinical trials[J]. J Am Coll Nutr, 2014;33(1):70-8. 

4.Hoang V.T.Ho, Elena Jovanovski, Andreea Zurbau, et al. A systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials of the effect of konjac glucomannan, a viscous soluble fiber, on LDL cholesterol and the new lipid targets non-HDL cholesterol and apolipoprotein B[J]. Am J Clin Nutr， 2017;105(5):1239-1247.

5.Jianbei Lin, Yan Sun, Heitor O Santos, et al. Effects of guar gum supplementation on the lipid profile: A systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials[J], Nutr Metab Cardiovasc Dis, 2021;31(12):3271-3281.

6.Joyce Keithley, Barbara Swanson, Glucomannan and obesity: a critical review[J], Altern Ther Health Med，2005;11(6):30-4.

7.Bartłomiej M Zalewski, Anna Chmielewska, Hania Szajewska, The effect of glucomannan on body weight in overweight or obese children and adults: a systematic review of randomized controlled trials[J],  Nutrition, 2015;31(3):437-42.e2.

8.Igho Onakpoya, Paul Posadzki, Edzard Ernst, The efficacy of glucomannan supplementation in overweight and obesity: a systematic review and meta-analysis of randomized clinical trials[J]. J Am Coll Nutr， 2014;33(1):70-8.

9.Reiko Tanihiro, Katsuhisa Sakano, Shunsuke Oba, et al. Effects of yeast mannan which promotes beneficial Bacteroides on the intestinal environment and skin condition: a randomized, doubleblind, placebo-controlled study[J]. Nutrients. 2020;12(12):3673. 

10.Lars J Lindstad, Galiana Lo, Shaun Leivers, et al. Human Gut Faecalibacterium prausnitzii Deploys a Highly Efficient Conserved System To Cross-Feed on b-MannanDerived Oligosaccharides[J], mBio, 2021;12(3):e0362820. 

11.王苗，蒋敏等，乳酸菌对魔芋低聚糖的降解与利用，食品与发酵工业，2016.

12.邢海楠，姜颖越，李艳茹等，不同低聚糖对嗜酸乳杆菌增殖的影响研究，延边大学农学学报，2014.

13.陈秀霞，尹也师，朱立颖等，益生菌及人体肠道菌群对低聚甘露糖的降解，中国微生态杂志，2016.