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本文综述了新克蔗糖果（neokestose）的研究进展，涵盖其结构、来源、生产用酶及生物技术生产方法，还探讨了理化和生物学特性。新克蔗糖果作为潜在益生元有应用潜力，但生产存在挑战，需进一步研究开发以推动其在多领域应用。
1. 引言
在追求健康生活的当下，功能性食品因具有多种健康益处而备受关注。低聚果糖（FOSs）作为潜在益生元，能抵抗胃肠道环境，促进有益肠道微生物生长，产生健康促进代谢物，在商业应用中广泛使用，尤其是短链 FOSs（SCFOSs）。新克蔗糖果（neokestose）是 FOSs 的一种，属于菊粉新系列低聚糖，在一些植物中天然存在，但含量较低。目前对其研究相对较少，工业应用受限。本文旨在总结新克蔗糖果的相关研究，为其进一步开发利用提供参考。
2. 蔗果三糖的结构
蔗果三糖是最小的低聚果糖，根据果糖基连接位置不同，主要分为 1 - 蔗果三糖、6 - 蔗果三糖和新克蔗糖果。1 - 蔗果三糖通过 β - (2,1) 糖苷键连接果糖基和蔗糖受体的果糖部分，存在于多种植物中，可由特定微生物和酶合成，已广泛应用于食品和制药行业。6 - 蔗果三糖通过 β - (2,6) 糖苷键连接，也存在于一些植物中，可由特定微生物合成。新克蔗糖果则是通过 β - (2,6) 糖苷键将果糖基连接到蔗糖受体的葡萄糖部分，可在龙舌兰根、芦笋根和洋葱鳞茎等植物中找到，部分酵母和真菌也能合成。
3. 新克蔗糖果的来源
新克蔗糖果最早在 1954 年被发现，源于一种未指定酵母菌株的转化作用。此后，在多种植物中都发现了新克蔗糖果，如野生洋葱、芦笋根、郁金香鳞茎等。然而，从植物中提取新克蔗糖果面临诸多挑战，如含量低、分离纯化困难等。1986 年，研究发现草酸青霉能产生将蔗糖转化为新克蔗糖果的酶，开启了生物合成新克蔗糖果的研究。此后，多种微生物被发现可用于新克蔗糖果的生产，蔗糖因其简单易得，成为常用底物。
4. 新克蔗糖果生物技术生产的关键酶
4.1 植物生产新克蔗糖果的酶
6G - 果聚糖：果聚糖果糖基转移酶（6G - FFT，EC 2.4.243）是植物中与新克蔗糖果生产相关的主要酶。1980 年从芦笋根中首次获得该酶，它能在特定条件下将 1 - FOSs 的 β - (2,1) - D - 果糖基转移到其他 1 - FOSs 或蔗糖受体的葡萄糖部分，形成新克蔗糖果和其他低聚糖。洋葱中的 6G - FFT 具有 6G - FFT 和果糖基：果聚糖 1 - 果糖基转移酶（1 - FFT）类似活性，但从蔗糖合成新克蔗糖果需要 1 - 蔗糖：蔗糖 1 - 果糖基转移酶（1 - SST）参与，这增加了酶生产和制备的复杂性。
4.2 微生物生产新克蔗糖果的酶
微生物酶种类多样，在新克蔗糖果生产中具有重要作用。β - 果糖呋喃糖苷酶（FFase）或转化酶可催化水解反应，部分微生物的 FFase 能通过转糖基作用合成短链 FOSs，但多倾向于生成 1 - 蔗果三糖或 6 - 蔗果三糖，对新克蔗糖果合成作用有限。
橘青霉能产生细胞壁和细胞外的 6G - FFT，可将蔗糖转化为新克蔗糖果和新低聚果糖，其底物选择性与植物中的 6G - FFT 不同，更倾向于蔗糖。6G - FFase 是新克蔗糖果生产的关键酶，能特异性地将蔗糖水解产生的果糖基转移到蔗糖葡萄糖部分的 HO - 6 位，形成新克蔗糖果。该酶主要由法夫酵母（Phaffia rhodozyma，现称 Xanthophyllomyces dendrorhous）产生，不同菌株的 6G - FFase 在细胞内的定位不同，影响其制备和应用。
5. 通过生物技术方法生产新克蔗糖果
5.1 发酵法生产新克蔗糖果
1996 年首次报道法夫酵母可发酵蔗糖生产新克蔗糖果，但产量较低。后来发现 X. dendrorhous 的不同菌株在不同蔗糖浓度下能产生不同含量的新克蔗糖果和其他低聚糖。发酵过程中，酵母利用蔗糖转化为新克蔗糖果，同时释放葡萄糖和果糖，部分菌株对蔗糖的高效转化可提高新克蔗糖果的纯度。橘青霉也能通过发酵合成新克蔗糖果，优化培养基和发酵条件可提高产量，但发酵法存在生产力低、培养基配方复杂、产品分离纯化困难等问题，限制了其应用。
5.2 微生物和酶法合成新克蔗糖果
微生物和酶法合成是发酵法的替代方法，依赖生物转化过程，X. dendrorhous 和橘青霉是主要的微生物。X. dendrorhous 产生的 6G - FFase 可存在于细胞内、细胞外或结合在细胞壁上。不同菌株的酶在不同条件下对新克蔗糖果合成的影响不同，如 X. dendrorhous UOFS Y - 0175 和菌株 269 等。优化反应条件，如蔗糖浓度、温度、pH 值和细胞浓度等，可提高新克蔗糖果的产量和转化率。
酶法合成新克蔗糖果需考虑酶的起始活性定义，不同来源的酶性质不同，反应条件和产物也有所差异。如 X. dendrorhous 菌株 269 的细胞内 6G - FFase 和 ATCC MYA - 131 的细胞外酶，以及重组酶等。橘青霉作为生物催化剂生产新克蔗糖果时，产物是新低聚果糖和菊粉型低聚果糖的混合物，不同菌株和反应条件下比例不同。通过共固定化细胞和酶等方法可提高蔗糖转化效率。不同生产方法各有优缺点，需综合考虑酶的成本、产物纯度、生产效率等因素，优化生产和纯化过程，以提高新克蔗糖果的竞争力。
6. 新克蔗糖果的理化和生物学性质
新克蔗糖果在实际应用中受到限制，部分原因是其在自然界中含量稀少，且安全性评估有待进一步完善。在食品应用方面，新克蔗糖果具有一定的抑菌性，能抑制多数细菌和真菌生长，其粘度与高麦芽糖糖浆相似，在 pH 6 - 10 范围内稳定，且比常见 FOS 更稳定。
新克蔗糖果作为潜在益生元备受关注，研究表明它能选择性促进双歧杆菌等有益菌生长，调节肠道菌群平衡，产生多种短链脂肪酸，对健康有益。此外，新克蔗糖果还具有抑制 α - 葡萄糖苷酶和转化酶的活性，可降低糖尿病大鼠的血糖浓度，有望用于糖尿病治疗。在癌症预防和治疗方面，新克蔗糖果对结直肠癌细胞和黑色素瘤细胞有抑制作用，能诱导细胞凋亡，抑制相关信号通路。新克蔗糖果月桂酸酯具有乳化和抗菌特性，可用于食品生产。
7. 结论和展望
新克蔗糖果是一种具有潜力的低聚果糖，但目前从植物中提取难以实现规模化生产，工业应用受限。生物技术生产新克蔗糖果的两种方法，发酵法纯度高但生产力低，合成法生产力高但纯度低，酶固定化虽有利于产品回收和酶循环利用，但存在传质和能量传递问题。新克蔗糖果作为发展中的益生元，受多种生产因素制约，竞争力有限。未来需加强研究，探索其新的有益性质，优化生产工艺，降低成本，提高纯度和生产效率，以推动其在食品、医药等多领域的广泛应用。
