功能性食品活性成分new1111

功能性食品FUNCTIONALFOOD粮油食品学院李华第二章生物活性成分功能性食品中真正起生理作用的成分，称为生理活性成分，即功能因子。富含这些成分的物质则称为功能性食品基料。第三代保健食品将是21世纪发展的重点，而功能因子的构效、量效关系及其作用机理的研究是发展第三代保健食品的关键。目前功能食品中常见活性成分主要包括功能性低聚糖、活性多糖、功能性油脂、活性肽和蛋白质、牛磺酸、L-肉碱、褪黑素、皂苷、黄酮类、番茄红素、原花青素、核酸、益生菌、益生元等。第1节功能性碳水化合物功能性低聚糖（functionaloligosaccharide）：由2～10个单糖以糖苷键结合而成的聚合物.包括：低聚异麦芽糖\低聚木糖低聚半乳糖低聚果糖水苏糖棉籽糖等一、功能性低聚糖低聚异麦芽糖单糖数在3-5不等，各葡萄糖分子之间至少有一个是α−(1-6)糖苷键结合而成，包括异麦芽糖、异麦芽三糖、异麦芽四糖及以上的各支链低聚糖。双歧杆菌增值因子或益生元（prebiotics）。是众多功能性低聚糖中开发最早、产量最大、应用最广的一种，被广泛应用于各类保健品、饮品、奶制品、糖果和面食等。低聚木糖是一种选择性极高的双歧杆菌增殖因子，是国内外竞相研究开发的功能性低聚糖之一。低聚木糖又称木寡糖，是由2-7个木糖分子以β-1,4糖苷键结合而成的功能性聚合糖。制备：将富含木聚糖原料（玉米芯、甘蔗渣等）经定向水解，分离提纯而得。低聚木糖独特性能1、很难为人体消化酶所分解2、酸、热稳定性好，难发酵，即使在酸性条件下（PH=2.5-7）加热至100℃也基本不分解。3、有效摄入量少，它可以选择性地促进肠道双歧杆菌的增殖活性。10-20倍每日摄取的有效剂量：低聚果糖5.0—20.0g低聚半乳糖8.0—10.0g大豆低聚糖3.0—10.0g异麦芽低聚糖15.0—20.0g低聚木糖：0.7-1.4g低聚果糖由蔗糖和1～3个果糖基通过β-1,2-糖苷键与蔗糖中的果糖基结合而成的蔗果三糖、蔗果四糖和蔗果五糖（分别简称为GF2、GF3、GF4）及其混合物。■甜度为蔗糖的0.3-0.6倍,在乳制品、乳酸菌饮料、固体饮料、糖果、饼干、面包、果冻、泠饮等多种食品中应用。低聚果糖的化学结构GF2、GF3、GF4低聚半乳糖是存在于动物乳汁中的一种功能性低聚糖，在乳制品、婴儿食品中应用较普遍。低聚糖的有效摄入量每日：低聚果糖3g；低聚半乳糖2-2.5；大豆低聚糖2g；低聚木糖0.7g功能性低聚糖的生理功能：低热量，难消化；改善肠道菌群，抑制病原菌；润肠通便，预防便秘；预防牙齿龋变；降低血清胆固醇，调节血脂和血压；增强机体免疫能力，抵抗肿瘤发生。粗纤维（crudefibre）：指植物体经特定浓度的酸、碱、醇、醚等溶剂作用后的剩余残渣，包括纤维素、半纤维素、木质素及角质等细胞壁成分。膳食纤维（dietaryfibre）又称食用纤维(ediblefibre)：1972年，Trowell首次给膳食纤维的定义是“食物中不被人体消化吸收的植物成分”。1976年，Trowell修改为“不被人体消化吸收的多糖类碳水化合物和木质素”。1999.11.2在84thAACC年会上对膳食纤维的定义进行了专门讨论。二、膳食纤维（一）概念、分类膳食纤维：凡是不被人体内源酶消化吸收的可食用植物细胞、多糖、木质素以及相关物质的总和。包括纤维素、半纤维素、木质素、胶质、改性纤维素、寡糖、果胶以及蜡质、角质、软木质和抗性淀粉等。膳食纤维的分类：水溶性和水不可溶性两类。a)水溶性膳食纤维：不被人体消化道酶消化，但溶于热水且又能被4倍体积乙醇沉淀的那部分膳食纤维。主要包括果胶、海藻酸、卡拉胶、琼脂、黄原胶以及羧甲基纤维素钠盐等。b)水不溶膳食纤维：不被人体消化道酶消化且不溶于热水的那部分膳食纤维，是构成细胞壁的主要成分，包括纤维素、半纤维素、木质素、原果胶以及动物性的甲壳素和壳聚糖。（二）膳食纤维的化学组成1.纤维素（C6H10O5）n2.半纤维素β（1→4）糖苷键连接直链线性多糖;细胞壁主要食品配料：羧甲基纤维素(CMC)主链:木糖、半乳糖或甘露糖支链:阿拉伯糖或半乳糖初生壁3.果胶及果胶类物质主链由半乳糖醛酸以α（1→4）糖苷键连接,少量（1→2）鼠李糖,部分半乳糖醛酸羧基被甲酯化天然果胶含有阿拉伯聚糖、半乳聚糖、阿拉伯半乳聚糖、鼠李聚糖等。溶于水形成凝胶，对维持膳食纤维的结构有重要作用。（水果、原果胶分解）4.木质素松柏醇、芥子醇、和对羟基肉桂醇组成，非多糖，细胞壁的结构成分之一，复杂的三维结构，人和动物都不能消化。松柏醇芥子醇对羟基肉桂酸5、抗性淀粉抗性淀粉(resistantstarch)又称抗酶解淀粉及难消化淀粉，在小肠中不能被酶解，但在人的肠胃道结肠中可以与挥发性脂肪酸起发酵反应。天然食品:马铃薯、香蕉、大米等高直链淀粉的玉米淀粉含抗性淀粉高达60%特点：较其他淀粉难降解，在体内消化缓慢，吸收和进入血液都较缓慢。类似溶解性纤维，具有一定的瘦身效果。根据淀粉来源和抗酶解性的不同，将抗性淀粉分为四类：RS1(物理包埋淀粉),指淀粉酶无法接近的淀粉,存在于完整或部分研磨的谷粒、豆粒之中；RS2(抗性淀粉颗粒),指未经糊化的生淀粉粒和未成熟的淀粉粒,存在于生马铃薯、生豌豆、绿香蕉中；RS3(回生淀粉),指糊化后的淀粉在冷却或储存过程中部分重结晶,是凝沉的淀粉聚合物,存在于冷米饭、冷面包、油炸土豆片中；RS4(化学改性淀粉),指由基因改造或化学改性引起淀粉分子结构发生变化从而产生抗酶性的一类抗性淀粉,如交联淀粉、接枝频率较高的接枝共聚淀粉等。（三）膳食纤维的物化特性及功能1.高持水力，促进粪便的排泄①自身体重的1.5-25倍②水溶性膳食纤维非水溶性膳食纤维2.吸附作用，预防结肠癌吸附、螯合胆固醇、胆汁酸、肠道内有毒物质（内源性毒素）、有毒化学药品（外源性毒素）3.阳离子交换作用羧基、羟基、氨基等侧链，产生类似弱酸性阳离子交换树脂的作用，可与阳离子，尤其是有机阳离子进行交换。4.无能量填充剂，减肥，降血脂本身体积较大，缚水后体积更大，肠道内起填充剂的容积作用，易引起饱腹感。5.发酵作用被大肠内微生物发酵降解，产生乙酸、丙酸、丁酸等短链脂肪酸，降低大肠pH值，调节肠道菌群，诱导产生有益菌，抑制有害菌。葡萄糖膳食纤维有益菌有害菌FDA成人：总20-35g/d，不溶性纤维70-75%，可溶性纤维25-30%我国成人：适宜摄入25g/d，中等30g/d，高能量35g/d（四）膳食纤维的有效摄入量（六）膳食纤维的主要品种国内外已研究开发的膳食纤维共6大类30余种。谷物纤维：豆类纤维：水果、蔬菜纤维：微生物纤维：其它天然纤维：合成、半合成纤维：常见食物中膳食纤维含量(单位：g/100g)品种含量品种含量品种含量品种含量稻米（粳）0.4百叶0.1芥菜0.7禽肉及乳0糙米(标二)0.2胡萝卜（黄）0.7苋菜0.8绿豆芽0.7小麦粉0.4胡萝卜（红）0.7葱头1.1豆腐0.1燕麦3.1白萝卜1.0百合1.0莴苣笋0.4玉米面（黄）1.5藕粉0.3莴苣0.4冬笋0.8芝麻6.2土豆0.3柑橘0.4桃0.4花生2.7大白菜0.4苹果1.2香蕉0.9黄豆芽1.0小白菜0.6鸭梨1.3具有生物学功能的多糖又被称为“生物应答效应物”（biologicalresponsemodifier，BRM）或活性多糖（activepolysaccharide）。活性多糖包括来源于真菌、植物、海洋生物和动物的多糖。三、功能性多糖（一）真菌多糖真菌多糖（fungipolysaccharide）从真菌子实体、菌丝体、发酵液中分离出来的，可以控制细胞分裂分化，调节细胞生长衰老的一类活性多糖，具有增强免疫力、抗肿瘤活性的特性。目前，在全球范围内约有数千种真菌，其中不仅有许多有实用价值的美味真菌，也有许多具有保健功能的真菌。真菌多糖广泛存在于香菇、灵芝、银耳、蘑菇、茯苓、黑木耳、猴头菇等大型食用和药用真菌中。多数以β-1，3-糖苷键连接为主的D-葡聚糖或以α-1，3-糖苷键、α-1，2-糖苷键为主的甘露糖。多数为杂多糖。多数有分支，且分支短时往往活性强。多数具有三股螺旋构象。结构特点1.免疫调节功能。2.抗肿瘤功能。3.抗突变作用。4.一些真菌多糖还具有降血压、降血脂、降血糖、抗病毒、抗氧化、抗辐射、抗衰老、利尿保肝等功能。生理功能（二）动物多糖•1.种类：海参多糖、壳聚糖、透明质酸等。•2.生理活性：A.增强免疫、抗肿瘤；B.降血脂；C.排出肠道毒素、降低重金属对人的危害、抗辐射、防龋齿壳聚糖(Chitosan)甲壳素脱除乙酰基后的产物，即由N-氨基葡萄糖单体通过β（1→4）糖苷键连接而成的直链线性多糖，是常见的粘多糖。■壳聚糖难被人体胃肠消化吸收，当人把它们摄入体内后：Aa它们可与相当于自身质量许多倍的甘油三酯、脂肪酸、胆汁酸和胆固醇等脂类化合物生成络合物，该络合物不被胃酸水解，不被消化系统吸收；Bb具有非常爽口的甜味和调解血压、消除脂肪肝、降低胆固醇和增强免疫力的功能；Cc提高食品的保水性及水分调节作用，可作为糖尿病和肥胖病的保健食品添加剂。透明质酸糖胺聚糖的一种，由葡糖醛酸和N-乙酰氨基葡糖形成的多糖，不含硫酸基取代。又称玻尿酸、糖醛酸。■润滑关节，调节血管壁的通透性，调节蛋白质，水电解质扩散及运转，促进创伤愈合等。尤为重要的是，透明质酸具有特殊的保水作用，是目前发现的自然界中保湿性最好的物质，被称为理想的天然保湿因子，例如：2％的纯透明质酸水溶液能牢固地保持98％水分。燕麦、枸杞、红枣、魔芋、山药、人参、芦荟、茶、银杏叶多糖等。（三）植物多糖海洋生物多糖（marinepolysaccharide）（1）海藻多糖：指海藻中所含的各种高分子碳水化合物，是一类多组分混合物，一般为水溶性，多具高粘度或凝固能力，如褐藻酸、褐藻淀粉、褐藻糖胶，琼胶，卡拉胶等。（2）海洋动物多糖：如甲壳动物的甲壳素（chitin)，鱼类，贝类中的糖胺聚糖及酸性粘多糖等，其中甲壳质和壳聚糖因具有较强的生物活性而备受关注。（3）海洋微生物多糖：主要包括海洋微藻多糖、海洋细菌多糖和海洋真菌多糖。第2节活性肽和蛋白质一、活性肽A相对分子量小于6000Da，具有多种生物学功能的肽。B蛋白质中20个天然氨基酸以不同组成和排列方式构成的从二肽到复杂的线性、环形结构的不同肽类的总称，是源于蛋白质的多功能化合物。功能：人体代谢和生理调节、提高免疫力、激素调节、抗菌、抗病毒、降血压、降血脂、易消化吸收，食用安全性极高，当前国际保健品界最热门的研究课题和极具发展前景的功能因子。生产方法：①天然活性肽的提取。细菌、真菌、动植物体内……②化学合成法。液相、固相……③蛋白质水解。酸水解、碱水解……④酶法。⑤微生物发酵法。⑥基因重组法。DNA重组技术……1.矿物元素结合肽：酪蛋白磷酸肽（CPP）是目前研究最多的矿物质元素结合肽之一，能与多种矿物质元素结合形成可溶性的有机磷酸盐复合体，促进小肠对矿物质吸收。生理功能（1）促进儿童骨骼和牙齿的发育；（2）预防和改善骨质疏松;（3）促进骨折患者的康复；（4）预防和改善缺铁性贫血；（5）抗龋齿。从酪蛋白水解物中分离出的富含磷酸丝氨酸的短肽，有α和β两种结构。α-CPP含有37个氨基酸残基，分子量4600；β-CPP含有25个氨基酸残基，分子量3100。2.酶调节剂和抑制剂：谷胱甘肽(GSH）由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸通过肽键缩合而成的三肽化合物，机体内最主要的、含量最丰富的含巯基的低分子肽。分布：广泛存在于动物肝脏、血液、酵母和小麦胚芽中。生产方法：①从小麦胚芽中提取②利用兰藻光合成谷胱甘肽③发酵培养高谷胱甘肽酵母，再进行提取。生理功能：②解毒剂：碘、乙酸、芥子气、铅、汞、砷等重金属盐络合、氟化物、一氧化碳、致癌物质等相结合。①抗氧化剂：-SH基，清除人体内的自由基。抗油质氧化，延长保质期③抗过敏：乙酰胆碱、胆碱酯酶的失衡引起的过敏⑤保护白细胞：对放射线、放射性