更新时间：2023-03-15 15:31
低聚果糖（英文名：Fructo oligosaccharide，简称：FOS），也被称之为蔗果三糖族低聚糖、蔗果低聚糖或果寡糖，是一种多糖化合物，其分子式写为G-F-Fn。低聚果糖能够通过微生物酶法获得，也能从天然存在低聚果糖的食物中获得。低聚果糖是一个由果糖和葡萄糖组成的直链型杂低聚糖。低聚果糖广泛存在于自然界中，如黑麦、菊薯、大蒜、牛蒡、石刁柏、菊芋，洋葱和马铃薯等植物。
低聚果糖呈无色粉末状，溶解性好，跟蔗糖一样具有纯正甜味，耐高温、非着色性、赋形性、耐碱性、保水性及稳定性较好，具有抑制淀粉老化、双歧杆菌增殖因子、难消化性和低龋病性等生理功能。低聚果糖常作为保健食品原料和食品功能因子，具有促进矿物质的吸收、改善食品保质期、预防便秘、增强人类机体免疫功能等作用，广泛用作糖尿病和肥胖症病人的理想甜味剂。低聚果糖是一种食物配料，而不是食品添加剂，无潜在危害性，因此可以被广泛应用于各种食品中。
1950年，布兰查德（Blanchard）和埃尔（Albon）、培根（Bacon）和埃德尔曼（Edelman）分别在对酵母转化酶进行的研究中发现酵母转化酶不仅发生水解作用，还具有转移功能。蔗糖经过水解后不仅产生了不同数量的果糖和葡萄糖，另外还生成了低聚糖，后来确定了这些低聚糖的结构，并将其命名为蔗果三糖（kestose）族低聚糖。
1952年，惠利（Whalley）等研究者首次利用酵母转化酶来处理蔗糖最终发现了蔗果三糖（kestose）。而在1953年，培根和贝尔利用高峰淀粉酶来处理蔗糖，并从中发现了一些低聚糖，最终发现了异蔗果三糖（isokestose）。在1954年，格罗斯和其他研究人员发现了新的蔗果三糖（neokestose），这也是在这些低聚糖中发现的。
低聚果糖作为天然成分，广泛存在于自然界中，比如洋葱、大蒜、菊苣等食物中。低聚果糖尤其是有机高分子化合物质量的菊粉自然存在于菊科、石蒜科、百合科、禾本科等植物的根状茎、块茎和果实等部位中。含有低聚果糖的主要食物包括：洋葱、姜、菊苣、番茄、韭菜、莴苣、大蒜等蔬菜和大麦、黑麦、燕麦等谷物，以及香蕉等水果。其中洋葱中低聚果糖的含量最高，占干重的25%~40%。大蒜和菊苣中低聚果糖的含量分别占其干重的25%~35%和15%~ 20%。
低聚果糖是由蔗糖和果糖缩合而成的蔗果五糖、蔗果四糖和蔗果三糖形成的混合物，它们之间经过β（1→2）糖苷相互连接，形成一到三个果糖残基，从而形成蔗糖分子的组织形式。大多数微生物酶产生的低聚果糖和自然的低聚果糖都是由葡萄糖形成的直链杂糖，其构造式为G-F-Fn，其中G代表葡萄糖，F代表果糖，而n则可以表达为1、2、3。
低聚果糖呈无色粉末状。其溶解性好，溶液无色透明。
其甜度大约是蔗糖的30%到60%，它和蔗糖一样，具有纯正甜味，并且比蔗糖的甜味清爽，没有后味。
低聚果糖的热稳定性比蔗糖更高，在中度pH=7、120℃的自然环境中，它的稳定性表现出色，而在酸性pH=4、温度90℃以上的自然环境中，低聚果糖开始发生明显分解作用，它的稳定性会大幅度降低，但在冷藏条件下，低聚果糖能保持其稳定性。
低聚果糖的黏度在0到70℃之间比同浓度的蔗糖略大一点，与玉米糖浆相近，且它的黏度随着温度的上升而减小。
低聚果糖不易结晶，与其他糖配合使用时，具有抗结晶作用。
低聚果糖的水分活性和蔗糖类似，比蔗糖的水分活性略高，低聚果糖中P成分（葡萄糖G：2%，蔗糖GF：3%，FOS：95%）的水分活性略高，其G成分（G：33%，GF：12%，FOS：55%）跟蔗糖相似。
其具有优异的保湿性，与经过发酵糖化制成的饴糖相比类似，与蔗糖相比较其保湿性更高，在低温条件下仍能保持水分，而不会像砂糖那样因保湿性差而导致大量脱水。
低聚果糖具有显著的生物活性，能够有效刺激消化道内双歧杆菌、链球菌、乳酸菌等有利菌组的生长发育，同样也能够控制不利菌组的增生，从而改善肠道菌群。
低聚果糖具有益生作用，促进B族维生素等必要物质的形成。
低聚果糖还具有赋形性、非着色性、抗老化性、耐碱性等。
低聚果糖是一种低能量食物，它在到体内消化吸收系统后，不会被消化吸收酶发酵溶解，也不会被胃和小肠消化吸收，而是被双歧杆菌、乳酸杆菌等有利中国科学院微生物研究所选择性使用，从而迅速繁殖，使其几乎没有变化地排入大肠。短链脂肪酸在体内会被部分转变，生成一些物质，其中40%会被细菌分解，10%会生成二氧化碳、水、甲烷等化学物质排泄掉，而50%则会被转变为乙酸、丙酸和DL-乳酸等物质。一些短链脂肪酸会被结肠粘膜吸附，然后排入肝脏，经过一系列代谢过程，最终被转变为身体所需的能量。能量值仅为6.3kJ/kg左右，仅占蔗糖能量的三分之一。
低聚果糖在人体的消化中有2个特点：首先它是难以消化的糖，有与水溶性膳食纤维相同的特点。低聚果糖还具有双向调控人体微生态的功能，它可以有效地刺激大肠内双歧杆菌等个别菌株的增殖和生长发育，同样也能有效地控制危害菌株的存活，因此，它是一种完全符合益生元标准的天然非消化功能食品中的双歧杆菌因子。
"益生元”概念是一种新的健康饮食理念，它强调非消化性食物成分，如低聚果糖，通过一种或几种对肠道生理有积极作用的细菌有选择性地发酵，从而滋养肠道，这些细菌具有更强的繁殖能力，因此，摄入益生元食物的人放射性肠炎微生物组成发生了显著的变化。
低聚果糖能够有效地阻止淀粉衰老，因为DE值较低的淀粉水解后会形成浑浊，而低聚果糖能够有效地阻止这种浑浊，从而使淀粉原料制成的食品更加稳定，不易变硬。
齿是由变形链球菌和其他菌株形成不溶性葡萄糖，然后这些葡萄糖会粘附在齿轮面上，形成牙垢，而口腔内的产酸细菌则会将这些葡萄糖转化为不溶性和粘附性葡萄糖后产生酸，从而使齿轮上的无机化学物溶化，最终引起龋齿的形成。由于低聚果糖无法被变异链球菌转换为能量来源，因此它们无法被转换为龋齿所需的葡萄糖，所以口腔产酸菌从低聚果糖中形成的DL-乳酸量远小于蔗糖，因此蛀牙率显著降低。
人体唾液和消化道中的低聚果糖不被酶溶解，在口腔中不被水解，在胃部有极微量水解而且不被吸收，在小肠不被酶分解也不被吸收，在大肠特别是结肠里不会被水解成单糖，因此不会增加血糖和胰岛素，适合糖尿病患者食用。
当服用低聚果糖时，人体内双歧杆菌的数量会显著增加100-1000倍，并生成有机酸，这有助于减低消化道pH值，阻止沙门氏菌等腐朽菌的繁殖，改变消化道生存环境，尽量减少消化道腐烂产品的生成，刺激胃肠运动，预防便秘，增强人类机体免疫功能，对人体有很好的保健作用。
低聚果糖具有低能量、低糖分、低脂肪的特点，因此能够成为高血糖和肥胖症病人的理想甜味剂。此外，它还可以减低血清甘油三酯和血清胆固醇浓度，因此可以被高血压患者摄入。低聚果糖还能增加人体对矿物质元素吸收。添加低聚糖到化妆品中可以有效抑制肌肤表层的有害菌的产生和生长，从而有助于改善肌肤的健康状况。
以菊芋为原料的低聚果糖生产工艺流程：
菊芋→菊粉→水解→过滤→脱色→脱盐→浓缩→低聚果糖
用这种方法生产的低聚果糖具有较长的链。以菊芋为原料，用热水浸泡提取，再用酶处理，使滤液平滑，低聚果糖产率可高于95%。
把蔗糖作为底物发酵生产，当基质蔗糖浓度增加到50%时，只发生转移反应，不发生水解，低聚果糖的产率高于60%。将酶活性高的黑曲霉菌株接种于蔗糖培养基中培养，得到果糖转移酶活性高的黑曲霉，为了促进酶活性，可以在培养基中适当加入氮源（如蛋白胨和NH4NO3）和无机盐（如MgSO4和KH2PO4），然后将这些细菌作用于蔗糖溶液，在一定的温度和pH下催化低聚糖的产生。这种方法的优势在于大大提高了低聚果糖的收率，而且工艺设备简单易操作，但是缺点是酶不能重复使用，自动化水平较低，生产成本较高。
大多数真菌如黑曲霉产生的果糖转移酶属于细胞内酶，因此可以通过固定化增殖细胞直接连续化生产低聚果糖，并将产酶细胞包埋在载体中获得固定化粒。将包埋产物与蔗糖或葡萄糖溶液反应，获得低聚果糖溶液。固定化酶能重复用，便于连续生产。黑曲霉体细胞的固定化方法以海藻酸钙包埋法效果较好，还有琼脂包埋法、微胶囊法等方法。将黑曲霉孢子与预先杀死的海藻酸钠按一定体积比混合，然后加入CaCl2溶液，固化1小时之后，收集固定化的增殖细胞颗粒填充到反应柱中，在50-60℃条件下按一定速率注入50%蔗糖溶液，经脱色、脱盐、浓缩后可生产得到液体低聚果糖。
首先，利用黑曲霉制备出β-果糖转移酶或β-果糖喃酶，然后将细菌体细胞进行破碎、分离纯化，以获得更高纯度的产物，最后进行固定化，以达到最佳的效果。通常会使用海藻酸钠包埋，为了更好地固定菌。在50-60℃的条件下，将蔗糖以固定化酶柱或稳定化床生物反应器的形式进行固定化，控制反应时间在24小时以内，经过一系列的脱色、脱盐、浓缩等分离纯化步骤，最终得到的低聚果糖产物占总产物的比例约为60%。该固定化酶具有良好的运行稳定性，可重复使用，利用率高，能实现连续生产过程，自动化程度高，生产成本降低。
黑曲霉高浓度蔗糖发酵法、固定化酶法和固定化细胞增殖法生产低聚果糖的反应公式：
GF（蔗糖）→GF2（果寡三糖） + GF3+（果寡四糖） + GF4（果寡五糖） + G（葡萄糖）
葡萄糖是一个重要的副产物，它会影响化学反应的均衡，并且会抑制β-呋喃果糖苷酶的活力，所以在工业生产上，常常采取黑曲菌与其他酶（如异构酶和葡萄糖氧化酶）共同包埋或协同的方式来消除葡萄糖，可以提高蔗糖的转化效率。比如，将戊二醛和丹宁与黑曲菌交联，再与海藻酸钠紧密结合，形成共包埋粒子，充填到反应柱中，可以有效地阻止葡萄糖的异构化或氧化，进而产生低聚果糖，其含量分别为63%和71%。
通过酶法或发酵方法制备的低聚果糖浓度低，还包含副产物葡萄糖和蔗糖，会降低低聚果糖的营养价值，而且糖尿病、肥胖症患者无法食用，从而限制了低聚果糖的应用范围。在上市前，低聚果糖水溶液必须经过多步工序，包含脱色、脱盐、分离纯化、浓缩、微生物杀菌等，以获得低聚果糖浓度超过95%的液态果葡糖浆。
通过凝胶过滤层析、纳滤、发酵、酶法和离子交换层析等技术，可以制备出高纯化的低聚果糖。其中，酵母消化吸收葡萄糖可以得到高纯净的低聚果糖。模拟移动床工艺技术使得利用色谱分离技术制备的95%高纯度低聚果糖得以工业化制造。基于55型低聚果糖产品，采用色谱分离技术，就能有效地除去大部分葡萄糖和蔗糖，进而获得高纯净的95%低聚果糖。这种工艺技术既经济又实用，而且分离效率极高，有助于利用模拟移动床技术实现连续性产出和分离提纯。
低聚果糖的质量受到脱盐处理的影响很大，如果没有经过脱盐处理，结果产物的导电性会很高，口感也会变差，糖粉溶化后色泽会变深，通透率也会降低，还会带来食品安全风险。经过脱盐处理，成品电导率超过了10μS/m，口感纯净，糖粉溶解后无色，透光率超过99%，到达了国际先进水平。
在乳制品领域常将低聚果糖应用于奶粉或酸奶中。低聚果糖作为一种有效的活性物质，能够有效促进钙、铁、锌等矿物质的吸收率，从而提升食物的营养价值。低聚果糖还是一种有效的双歧杆菌促生素，能够为发酵乳制品中活菌供给营养来源，可促进乳制品中的益生菌增殖，增强活菌作用，对肠道健康产生有益效果，同时可以延长保质期。中国的市场上有不少品牌乳制品中添加了低聚果糖。
长期饮用过量饮料有害健康，如部分碳酸饮料长期饮用会腐蚀牙齿，部分低热量天然果汁饮料中的果葡糖浆，过量饮用会让体内一些物质的新陈代谢遇阻，同时使人体神经器官功能减退，出现记忆力下降和神经衰弱等症状。而低聚果糖是一种纯天然、口感良好的甜味剂，可以使产品口味更柔和清爽，不但使饮料增加甜度和高膳食纤维含量，还能降低热量，饮用后不会造成血糖上升，而且能防治龋病。
在焙烤食品中添加低聚果糖，能够改善产品的外观，增强其脆性，并有助于膨化。在烘焙食品中用白砂糖容易出现操作失误，进而引起食品外观不佳等现象，而用低聚果糖焙烤食品操作简单，易于控制，可以改善上述问题。此外，将适量低聚果糖添加于面包中，能产生保湿作用，并能延缓淀粉老化，防止食品变硬，使其松软可口，延长产品货架期。
低聚果糖是一种常见的食品添加剂，它能够用于多种食品中，可以缓解中老人和孩子在补给营养素时容易上火和便秘等问题，还能够减少食物的热能，不会导致人体血糖上升。在酒类产品中加入低聚果糖能够阻止酒中的可溶性物质沉积，增加清晰度，改进香味，使口感更加醇厚清爽。把低聚果糖加入到谷物产品中能够显著提升产物的品质，还能够拉长其保质期。
低聚果糖可以防止面疱、黑斑、雀斑、老人斑的生成，使皮肤亮丽，改善口臭等，在中国市场上，有不少以低聚果糖为原料或辅料的保健品。
摄食膳食纤维有利于人体肠道，但是对于通过管道进食的患者，很多膳食纤维不能与液态医疗食品相容，一方面，不溶性纤维易沉淀，从而造成进食管道堵塞，另一方面，可溶性膳食纤维会增加食品黏度，使得通过固定管道来给药变得困难。低聚果糖作为一种小分子量的水溶性膳食纤维，不沉淀并且也不会增加食品黏度，可以与液态医疗食品相容，且具有多种膳食纤维的生理作用，因此其在特殊医用食品中得到了广泛应用。
果糖低聚糖用于美容治疗食物和护肤品能够显著提升美容效果，获得更好的护肤效果。因低聚果糖链短、聚合度低，吸湿性更强并且更易溶于水，在化妆品中添加低聚果糖，能促进肌肤“益生菌”生长，抑制肌肤表面有害菌生长，帮助维护肌肤屏障，维护菌群平衡，增强肌肤抵御力。在化妆品乳液中添加低聚果糖，使用后角质层经皮失水率值较低，可以对皮肤有效保湿。
在饲料中添加低聚果糖可以改善动物肠道菌群，促进矿物质吸收，增强动物及家禽的免疫力等功能。作为高效绿色饲料添加剂，可有效减少饲料中抗生素的使用量。同时低聚果糖能防止饲料因吸湿而发霉或发酸，可延长饲料的贮存寿命。
低聚果糖最早被日本研究人员添加到猪饲料中，可通过改善肠道菌群达到提高消化能力的目的，从而增加平均日增重，减少料重比，降低腹泻率，提高母乳泌乳量，使养殖环境得到明显改善。
利用低聚果糖饲料添加剂替代常规抗生素饲喂泰和鸡，发现在其具有增强泰和鸡免疫系统功能的作用。
低聚果糖被广泛认为是一种有益的保健食品或食品配料，其安全性是其被广泛推广和使用一个重要的考量因素。1982年，日本明治糖业公司中央研究所对低聚果糖进行了严格的毒性测试，包括急性毒性、亚急性毒性和痢疾毒性。结果表明,低聚果糖作为食品和食品原料是安全的。另外，还有研究结果表明，低聚果糖对哺乳动物和人类毫无潜在危险性，但是当摄入量超过小鼠饮食的5%时，会导致粪便变稀或腹泻。
低聚果糖是一种食物配料，而不是食品添加剂，这已经被欧洲共同体组织所承认。同时也被加拿大、澳大利亚、新西兰、以色列，和日本所批准并允许在食品标签上标明低聚果糖有双歧杆菌增殖作用，可以被广泛应用于各种食品中。在中国，低聚果糖已被广泛用于AD钙奶、乳酸饮料和葡萄酒等食品中，并获得国家卫生部颁发的卫生食品证书。2003年美国FDA已确认菊粉为GRAS（公认安全物质），日有效摄入量为5克。2009年3月25日，我国卫生部发布《关于批准菊粉、多聚果糖为新资源食品的公告》，正式批准菊粉为新资源食品，可用于各类食品，但不包括婴幼儿食品。