功能性低聚糖（ppt_59页）课件

第二章第二章 低聚果糖低聚果糖 FructoFructo oligosaccharide (FOS) oligosaccharide (FOS) FOSFOS概述概述 FOSFOS基本性质基本性质 FOSFOS生理功能生理功能 FOSFOS生产用酶生产用酶 FOSFOS生产工艺生产工艺 植物来源植物来源 微生物来源微生物来源 作用机理作用机理 天马行空官方博客：/tmxk_docin ;QQ:1318241189 oo19501950年，年，BaconBacon等人在研究等人在研究酵母转化酶酵母转化酶( (invertaseinvertase) )时，从蔗时，从蔗 糖水解物中发现一些低聚糖，这些低聚糖的结构为糖水解物中发现一些低聚糖，这些低聚糖的结构为GFGF n n 的形式的形式 。 oo19521952年，年，WhalleyWhalley等用等用酵母转化酶酵母转化酶作用于蔗糖，首次分离得作用于蔗糖，首次分离得 到到蔗果三糖蔗果三糖(1-kestose)(1-kestose)。 oo19531953年，年，BaconBacon等用等用高温淀粉酶高温淀粉酶作用于蔗糖，得到了一系列作用于蔗糖，得到了一系列 低聚糖，从中分离出低聚糖，从中分离出异蔗果三糖异蔗果三糖( (isokestoseisokestose or 6-kestose) or 6-kestose) 。 oo19541954年，年，GrossGross等从蔗糖水解产物中又分离出等从蔗糖水解产物中又分离出新蔗果三糖新蔗果三糖 ( (neokestoseneokestose) )。 1.1 低聚果糖的发现简史 第一节 FOS概述 第一节 FOS概述 -D-Fruf-(21)-D-Fruf-(21)-D-Glcp -D-Fruf-(26)-D-Fruf-(21)-D-Glcp -D-Fruf-(26)-D-Glcp-(12)-D-Fruf 蔗果三糖(kestose) 异蔗果三糖(isokestose) 新蔗果三糖(neokestose) 1.2 蔗果三糖、异蔗果三糖、新蔗果三糖的结构区别 蔗糖(GF) 蔗果三糖(GF2)蔗果四糖(GF3)蔗果五糖(GF4) GGGG F F F F F F F F F F -2,1 -2,1 -2,1 1.3 低聚果糖各成分的化学结构式 第一节 FOS概述 -2,1 第一节 FOS概述 1.4 低聚果糖各成分的分子式及其相对分子质量 中文名称 （简写） 英文名称分子式 相对分子质 量 蔗果三糖 (GF2) Kestose C18H32O16504 蔗果四糖 (GF3) Nystose C24H42O21 666 蔗果五糖 (GF4) 1-fructo- furanosyl-D -nystose C30H52O26 828 第一节 FOS概 述 低聚果低聚果 糖糖 分分 布布 GFnGFn菊科菊科( (芦笋属、向日葵、菊苣属等芦笋属、向日葵、菊苣属等) ) GFGF 2 2 百合科（百合科（洋葱洋葱属、欧洲韭属、属、欧洲韭属、大蒜大蒜属等）属等） 禾本科（禾本科（小麦小麦属、属、大麦大麦属、属、黑麦黑麦属、属、燕麦燕麦属属 、黎属）、黎属） 石蒜科（雪片蓬等）石蒜科（雪片蓬等） 大舌大舌兰兰兰兰科、紫菀科、科、紫菀科、风铃风铃风铃风铃 草科、草科、剑剑剑剑麻科、麻科、 十字花科、七味十字花科、七味树树树树科科 GFGF 3 3 芦笋芦笋、黎属、黎属 GFGF 4 4 芦笋芦笋 1.5 低聚果糖各成分的天然分布 第一节 FOS概述 食物食物水分含量水分含量/%/%FOSFOS含量含量/ /（%）湿）湿 重重 蜂蜜蜂蜜17170.750.75 大蒜大蒜61610.600.60 黑麦黑麦11110.500.50 红红红红糖糖 2 2 0.300.30 香蕉香蕉76760.300.30 洋葱洋葱89890.230.23 西西红红红红柿柿93930.150.15 大麦大麦11110.150.15 1.6 一些食物中的低聚果糖含量 o低聚果糖三种组分均为 ，都极易形成 o低聚果糖的 ，它的含水产品难于在空气 中长时间保存； o低聚果糖水溶液的 比同浓度的蔗糖溶液略小 ， 也较蔗糖高； o低聚果糖在一般的食品pH范围(4.07.0) ，可在4下保存 以上； 第二节 FOS的物理化学性质 2.1 FOS的一般物理化学性质 非还原性糖 白色结晶 吸湿性很强 黏度 热稳定性 非常稳定1年 第二节 FOS的物理化学性质 低聚果糖低聚果糖旋光度旋光度 甜度甜度( (相相对对对对 于蔗糖的百于蔗糖的百 分比分比) ) 蔗果三糖蔗果三糖 GFGF 2 2 +28.5+28.531%31% 蔗果四糖蔗果四糖 GFGF 3 3 +10.1+10.122%22% 蔗果五糖蔗果五糖 GFGF 4 4 -1.6-1.616%16% 蔗糖蔗糖GFGF+66.5+66.5100%100% 2.1 FOS的一般物理化学性质 第二节 FOS的物理化学性质 产产产产品品 质质质质量分数量分数% GG型低聚果糖型低聚果糖 （普通型）（普通型） P P型低聚果糖型低聚果糖 （高（高纯纯纯纯度型）度型） 葡萄糖葡萄糖(G)(G)含量含量3333 2 2 蔗糖蔗糖(GF)(GF)含量含量1212 3 3 蔗果三糖蔗果三糖(GF(GF 2 2 ) )含含 量量 25253535 蔗果四糖蔗果四糖(GF(GF 3 3 ) )含含 量量 25255050 蔗果五糖蔗果五糖(GF(GF 4 4 ) )含含 量量 5 5 1010 低聚果糖低聚果糖总总总总含量含量55559595 低聚果糖总含量是指GF2+GF3+GF4的总量 2.2 FOS产品的分类 第二节 FOS的物理化学性质 2.3 FOS产品的外观和粘度 低聚果糖是一种无色透明液体，但工业化产品呈淡黄色低聚果糖是一种无色透明液体，但工业化产品呈淡黄色 或黄色，在或黄色，在75Bx75Bx时的粘度介于蔗糖和果葡糖浆之间。时的粘度介于蔗糖和果葡糖浆之间。 图2-1 低聚果糖、蔗糖和55-果葡糖浆在不同温度下的粘度 第二节 FOS的物理化学性质 2.4 FOS产品的甜度 GG型和型和P P型低聚果糖糖浆的甜度分别是型低聚果糖糖浆的甜度分别是10Bx10Bx蔗糖溶液蔗糖溶液 的的0.60.6和和0.30.3倍。倍。 图2-2 低聚果糖、蔗糖、葡萄糖和果糖的甜度 图2-3 低聚果糖、蔗糖、葡萄糖、55%的果糖和山梨醇的水分活度 第二节 FOS的物理化学性质 2.5 FOS产品的水分活度 大部分细菌无法在水分活度大部分细菌无法在水分活度(Aw)5560 Meiligo P( 液) 9530 Meiligo P( 粉) 9530 Meiligo P( 粒) 9530 欧洲L5050100 L606065 L858550 L959530 P固9530 第五节 FOS的生产工艺 5.3 FOS不同产地产品的规格 产地品名低聚果糖含量 /% 甜度/% 中国L555560 L808040 80型粉剂8040 oo作为作为沙门氏菌抑制剂沙门氏菌抑制剂、低热量食品添加剂低热量食品添加剂、贫血改善贫血改善 剂剂应用到食品或药品中；应用到食品或药品中； oo作为作为功能性因子功能性因子可应用到下列食品中：可应用到下列食品中： 奶制品奶制品：牛奶饮料、酸奶、乳酸菌饮料、奶粉等；：牛奶饮料、酸奶、乳酸菌饮料、奶粉等； 饮料饮料：咖啡、茶饮料、清凉饮料、豆奶、酒类等；：咖啡、茶饮料、清凉饮料、豆奶、酒类等； 糖果糕点糖果糕点：糖果、甜饼、面包、快餐、日式和西式点：糖果、甜饼、面包、快餐、日式和西式点 心、果冻、布丁等；心、果冻、布丁等； 其他其他：肉类加工品、水产加工品、腌菜、豆腐等：肉类加工品、水产加工品、腌菜、豆腐等 第六节 FOS产品的应用及发展方向 ooFOSFOS还可应用于还可应用于畜产领域畜产领域。如加入幼猪饲料、鱼。如加入幼猪饲料、鱼 饲料、断奶小牛饲料及犬饲料等中可显著减少痢饲料、断奶小牛饲料及犬饲料等中可显著减少痢 疾和粪便中的腐败物质，使动物发育快速，体重疾和粪便中的腐败物质，使动物发育快速，体重 增长很多。增长很多。 ooFOSFOS也是也是糖尿病患者糖尿病患者的首选食品。的首选食品。 oo但需要注意的是，但需要注意的是，酸性较强的食品酸性较强的食品(pH3)(pH3)或某些或某些 利用利用酵母醒发的酵母醒发的面团中，在一定条件下能面团中，在一定条件下能水解低水解低 聚果糖聚果糖，因此在这些食品中使用低聚果糖应十分，因此在这些食品中使用低聚果糖应十分 小心。小心。 第六节 FOS产品的应用及发展方向 Inulin IntroductionIntroduction Bifidogenic PropertiesBifidogenic Properties Nutrient MetabolismNutrient Metabolism Health ImplicationsHealth Implications Table of Contents 1. Introduction A. Origin and Distribution B. Chemical Structure C. Inulin and Inulinase D. Consumption Intakes E. Production 2. Bifidogenic Properties A. Probiotics and Prebiotics B. Products of Fermentation 3. Nutrient Metabolism A. Dietary Fiber Effects B. Caloric Value C. Lipids Effects D. Minerals Effects E. Vitamin Effects 4.Health Implications A. Cancer Prevention B. Diabetes Mellitus Prevention C. Immune System Improvement D. Gastrointestinal Health E. Dental Health F. Skeletal Health 1. INTRODUCTION oInulin is a fructan oligosaccharide. It is found mainly in chicory. oChicory originates from Europe, and it also grows in North Africa and West Asia. Chicory spreads along paths and roadsides, on banks, even in dry fields. Its root is unearthed in spring or autumn. oIts root contains up to 58% inulin and sesquiterpene lactones, as well as vitamins and minerals. Origin and Distribution 1. INTRODUCTION Chemical Structure of sucrose (left), inulin (center), oligofructose (right) Chemical structure 1. INTRODUCTION Inulin TG: triglyceride; = increase; v = decrease 3. Nutrient Metabolism oThe caloric value of a fructosyl unit of inulin is calculated at 30 to 40% of a digested fructose molecule or between 1-1.5 kcal/g. oBecause Inulin are mostly fermented in the colon, its caloric value would be assigned about 1.5kcal/g (6.3kJ/g). Caloric Value 3. Nutrient Metabolism oMost animal studies have shown that inulin has an effect on blood lipid levels. Daily feeding of inulin to rats could result in significant lowering of serum phospholipids, triglyceride and total cholesterol levels. oInulin may also have the ability to protect against liver lipid accumulation. Lipids Effects SCFA (propionate) 3. Nutrient Metabolism oInulin could possibly improve the metabolic absorption of certain minerals such as calcium, magnesium, iron and zinc. oAfter inulin were fermented, SCFA and lactate had been produced. They could reduce the pH in the colon. The lower colonic pH raises the concentration of ionized minerals and accelerates passive diffusion. Minerals Effects 3. Nutrient Metabolism oBecause Bifidobacteria could synthesize Vitamin B group (such as B1, B6 and B12) , folic acid and so on, inulin is very beneficial to keep the vitamin B group balance in human body. Vitamins Effects 4. Health Implications oInulin are able to selectively stimulate growth of bifidobacteria and lactobacilli. oButyric acid is one of the short chain fatty acids produced by inulin fermentation. It has been shown to increase apoptosis in human colonic tumor cell lines. Apoptosis is thus an innate cellar defense against carcinogenesis. Cancer Prevention 4. Health Implications oInulin-containing food products may be beneficial to prevent diabetic disease due to their effects on reducing glucose uptake. oThrough regulating hepatic glucose and encouraging lipid metabolism, short chain fatty acids produced by inulin fermentation could inhibit diabetes mellitus. Diabetes Mellitus Prevention 4. Health Implications oIt is well-known that ingestion of a lactobacillus culture may stimulate an immune response. o Since the growth of lactobacilli can be stimulated when inulin is ingested, a similar immune response might be generated and improved. Immune System Improvement 4. Health Implications oGastrointestinal health can be improved by feeding inulin because of their effect on short chain fatty acid production,