第二章_功能性碳水化合物 功能性食品 教学课件

第二章 功能性碳水化合物 本章要点： 功能性碳水化合物： 第一节 膳食纤维 第二节 活性多糖 第三节 功能性低聚糖 第四节 单糖衍生物 第一节 膳食纤维 人体七大营养素人体七大营养素 纤维素 水 矿物质 蛋蛋白质 脂肪 维生素 碳水 化合物 人体必需的七大营养素人体必需的七大营养素 纤维素 一、什么是膳食纤维？ 膳食纤维是食物中不被人体消化吸收的多 糖类碳水化合物与木质素的总称。根据溶 解特性的不同，膳食纤维纤维 可分为为两大类类 ： 1 水溶性膳食纤维 2 非水溶性膳食纤维 （二）膳食纤维的化学组成 膳食纤维主要由纤维素、半纤维素、果胶及果胶 类物质、木质素等构成。 果胶能形成凝胶，对维持膳食纤维的结 构有重要的作用。 天然存在的木质素大多与碳水化合物紧 密结合在一起，很难将之分离开来。木质素 没有生理活性。 （三）膳食纤维的物化特性 从膳食纤维的化学组成来看，其分子链中各种 单糖分子的结构并无独特之处，但由这些并不独特 的单糖分子结合起来的大分子结构，却赋予膳食纤 维一些独特的物化特性，从而直接影响膳食纤维的 生理功能。 n高持水力 膳食纤维化学结构中含有很多亲水基团，具有很强的持水 力。 膳食纤维的持水性可以增加人体排便的体积与速度，减轻直 肠内压力，同时也减轻了泌尿系统的压力，从而缓解了诸如膀 胱炎、膀胱结石和肾结石这类泌尿系统疾病的症状，并能使毒 物迅速排出体外。 n吸附作用 膳食纤维分子表面带有很多活性基团，可以吸附螯合胆固 醇、胆汁酸以及肠道内的有毒物质(内源性毒素)、化学药品和 有毒医药品(外源性毒素)等有机化合物。 膳食纤维的这种吸附整合的作用，与其生理功能密切相关。 其中研究最多的是膳食纤维与胆汁酸的吸附作用，它被认 为是膳食纤维降血脂功能的机理之一。 肠腔内，膳食纤维与胆汁酸的作用可能是静电力、氢键或 者疏水键间的相互作用，其中氢键结合可能是主要的作用形式。 n离子交换作用 膳食纤维化学结构中所包含的羧基、羟基和氨基等侧链基 团，可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可逆的交换，从而影响消化道的pH、渗 透压及氧化还原电位等，并出现一个更缓冲的环境以利于消化 吸收。 n无能量填充剂 膳食纤维体积较大，遇水膨胀后体积更大，易引起饱腹 感。 同时，由于膳食纤维还会影响可利用碳水化合物等成分在 肠内的消化吸收，使人不易产生饥饿感。所以，膳食纤维对预 防肥胖症十分有利。 n发酵作用 膳食纤维虽不能被人体消化道内的酶所降解，但 却能被大肠内的微生物所发酵降解，产生乙酸、丙 酸和丁酸等短链脂肪酸，使大肠内pH降低，从而影 响微生物菌群的生长和增殖，诱导产生大量的好气 有益菌，抑制厌气腐败菌。 n溶解性与粘性 膳食纤维的溶解性、粘性对其生理功能有重要影响。水溶 性纤维更易被肠道内的细菌所发酵，粘性纤维有利于延缓和 降低消化道中其他食物成分的消化吸收。 （四）膳食纤维的特点及生理功效 水溶性膳食纤维的特点 不被人体消化道酶消化，但可溶于水 ，主要为一些胶类物质，如果胶、树 胶等，以燕麦、大麦、豆类、胡萝卜 、柑橘、苹果、葡萄、杏等食物中含 量为多。 非水溶性膳食纤维的特点 不被人体消化道酶消化且不溶于水， 主要为植物细胞壁的组成成分，包括 纤维素、木质素和部分半纤维素，主 要来自食物中的小麦糠、玉米糠、芹 菜、果皮和根茎蔬菜 。 水溶性膳食纤维功效 水溶性膳食纤维纤维 含大量水分，呈胶状 ，黏度高，可被肠肠道细细菌分解，其主 要作用表现现在： 减缓血糖 升高 降低胆固醇 水平 维持肠 道有益菌群 恒定 减缓血糖升高 水溶性膳食纤维能够在胃部包裹住其 他食物，减慢食物由胃进入肠道的速 度，延缓食物中的营养成分特别是葡 萄糖被吸收的速度，从而避免餐后血 糖急剧升高，有利于预防糖尿病。 降低胆固醇水平 肝脏中的胆固醇会转化成胆酸，到达 小肠帮助消化脂肪，然后胆酸通过小 肠肠壁的吸收，回到肝脏重新转化成 胆固醇。 水溶性纤维在小肠中能形成胶状物质 将胆酸包围，使胆酸不能被小肠吸收 ，而是通过消化道排出体外。 降低胆固醇水平 于是，当肠内食物再进行消化需要胆 酸时，肝脏只能利用血液中的胆固醇 来补充消耗的胆酸，从而降低血液中 的胆固醇水平，减少冠心病和中风发 生率。 最新研究表明，每天食用60克燕麦片 ，一个月内血液中的胆固醇水平可下 降510。 维持肠道内有益菌群的恒定性 可溶性膳食纤维的容水量大，可为肠 道内有益菌群如乳酸杆菌、双歧杆菌 等提供理想的增生场所，促进肠道内 有益菌群的数量增长。 维持肠道内有益菌群的恒定性 当肠道内有益菌群增生过度时，膳食 纤维又能通过促进肠道蠕动加速其排 出，从而维持肠内菌群的动态平衡， 保障肠道健康。 非水溶性膳食纤维功效 非水溶性膳食纤维纤维 具有很强的吸水性 ，主要作用表现现在 ： 预防改善 便秘 吸附及排出 有害物质 预防及改善便秘 非水溶性膳食纤维可吸纳比其本身大5 10倍或更多的水。吸水后的膳食纤 维会膨胀，促进肠壁有效蠕动，使肠 内容物迅速通过肠道排出体外，起到 通便作用。 吸附及排出肠内有害物质 肠道在分解食物残渣时，会产生一些 有毒物质。 非水溶性膳食纤维能在肠道内将各种 毒素吸附、包裹，促使其迅速排出体 外，减少有害物质对肠道的刺激，从 而减少罹患大肠癌的可能性。 膳食纤维：减肥的时尚选择 对肥胖者或希望减肥者来说，膳食纤 维还是轻松减肥的时尚选择。这主要 是由于膳食纤维具有以下功效： 增加饱腹感 减少进食量 不能被消化 减少能量摄入 抑制外源性的脂质吸收 减少内源性的脂肪合成 增加饱腹感，减少进食量 膳食纤维进入人体消化道后，吸水膨 胀，产生饱腹感，使人感觉到“吃饱了 ”，从而减少食物的摄入。 不能被消化，减少能量摄入 膳食纤维不能被人体消化和吸收，因 此食用一定比例的膳食纤维性食物代 替部分谷物、肉类等产能食物，可以 减少人体从食物中获取的总能量，避 免能量过剩。 抑制外源脂质吸收，减少内源脂肪合成 来自食物中的脂类不溶于水，必须在 小肠经胆汁中胆汁酸盐的作用，乳化 并分散成细小的微团后，才能被脂肪 酶消化。 脂类 胆汁 酸盐 微团 微团 微团 微团微团 抑制外源脂质吸收，减少内源脂肪合成 膳食纤维所含的多糖具有一定的表面 活性，可以与消化道中的食物颗粒表 面、脂类微团表面结合，或与胆汁酸 盐和脂肪酶结合，阻碍食物中的脂类 跟胆汁酸盐和脂肪酶接触，降低人体 对外源性脂类的消化和吸收率。 抑制外源脂质吸收，减少内源脂肪合成 另一方面，膳食纤维，尤其是水溶性 膳食纤维可抑制人体餐后胰岛素的分 泌，而胰岛素具有调节血液中脂肪酸 的作用，其分泌的减少会使体内脂肪 消耗增加、合成减少，起到减肥的效 果。 饮食建议 多吃蔬菜、瓜果是增加膳食纤维摄取 量的一个有效方法。 然而现代快节奏的生活，各种快餐食 品蜂拥而来，高糖、高脂肪类食物代 替了绿色蔬菜，严重打破了人们正常 的饮食规律。 饮食建议 调查显示，我国目前居民膳食纤维的 日平均摄入量不足20克，远低于中国 营养学会建议的适宜摄取量(30.2克)。 为此可以食用膳食纤维补充剂来为人 体提供充足的膳食纤维。 饮食建议 一些品质优良的膳食纤维补充剂，综 合了多种植物来源的天然膳食纤维， 并且其水溶性膳食纤维与非水溶性膳 食纤维的比例调配得非常均衡，食用 后有利于肠道的健康，帮助控制体重 。 （五）膳食纤维的缺点 1.束缚Ca2+和一些微量元素。 n许多膳食纤维对Ca、Cu、Zn、Fe、Mn等金属离子都有不 同程度的束缚作用，不过，是否影响矿物元素代谢还有争论 。 2.束缚人体对维生素的吸收和利用。 n研究表明：果胶、树胶和大麦、小麦、燕麦、羽扇豆等的膳 食纤维对维生素A、维生素E和胡萝卜素都有不同程度的束缚 能力。由此说明膳食纤维对脂溶性维生素的有效性有一定影 响。 3.引起不良生理反应。 n过量摄入，尤其是摄入凝胶性强的膳食纤维，如瓜尔豆胶等 会有腹胀、大便次数减少、便秘等副作用。 n另外过量摄入膳食纤维也可能影响到人体对其它营养物质的 吸收。 第二节 活性多糖 （一）真菌多糖 n结构特征：(13）糖苷键连接主链；沿 链分布 (16) 葡萄糖基 n功效：增强免疫、抗肿瘤、抗细菌、抗病毒 、抗凝集、促进伤口愈合 n来源：香菇、灵芝、猪苓、冬虫夏草等 （二）植物多糖 n结构及构效关系：未确定 n功效：降血糖、降血压、降血脂、抗炎 n来源：人参多糖、车前草黏多糖、山药黏多糖 第三节 功能性低聚糖 功能性低聚糖，或称寡糖，是由3-9个单糖通过糖苷键连接 形成直链或支链的低度聚合糖，分功能性低聚糖(functional oligosaccharide)和普通低聚糖两大类。 人体肠道内没有水解它们（除异麦芽酮糖外）的酶系统， 因而它们不被消化吸收而直接进入大肠内优先为双歧杆菌所利 用，是双歧杆菌的增殖因子。 生理功能 u促进双歧杆菌增殖 是双歧杆菌的增殖因子。 人体试验证明,某些功能性低聚糖摄入人体后到大肠被 双歧杆菌及某些乳酸菌利用,而肠道有害的产气荚膜杆菌和 梭菌等腐败菌却不能利用,这是因为双歧杆菌细胞表面具有 寡糖的受体,而许多寡糖是有效的双歧因子。 双歧杆菌是人类肠道菌群中唯一的一种既不产生内毒 素又不产生外毒素,无致病性的具有许多生理功能的有益微 生物。 对人体有许多保健作用,如改善维生素代谢,防止肠功 能紊乱,抑制肠道中有害菌和致病菌的生长,起到抗衰老、 防癌及保护肝脏的作用等。 u低能量或零能量 由于人体不具备分解、消化功能性低聚糖的酶系统,因 此功能性低聚糖很难被人体消化吸收或根本不能吸收,也就 不给人提供能量。 因此某些低聚糖如低聚果糖、异麦芽低聚糖等有一定 甜度,可作为食品基料在食品中应用,以满足那些喜爱甜食 但又不能食用甜食的人(如糖尿病人、肥胖病患者等) 的需 要。 u低龋齿性 龋齿是我国儿童常见的一种口腔疾病之一,其发生与口 腔微生物突变链球菌有关。 研究发现,异麦芽低聚糖、低聚帕拉金糖等不能被突变 链球菌利用,不会形成齿垢的不溶性葡聚糖。当它们与砂糖 合用时,能强烈抑制非水溶性葡聚糖的合成和在牙齿上的附 着,即不提供口腔微生物沉积、产酸、腐蚀的场所,从而阻 止齿垢的形成,不会引起龋齿,可广泛应用于婴幼儿食品。 u防止便秘 由于双歧杆菌发酵低聚糖产生大量的短链脂肪酸能刺 激肠道蠕动,增加粪便的湿润度,并通过菌体的大量生长以 保持一定的渗透压,从而防止便秘的发生。 u保护肝功能 摄入低聚糖，可使双歧杆菌增殖，从而减少有毒代谢 产物的形成，这大大减轻了肝脏分解毒素的负担。 u增强机体免疫力，抵抗肿瘤 动物试验表明,双歧杆菌在肠道内大量繁殖具有提高机 体免疫功能和抗癌的作用。 究其原因在于,双歧杆菌细胞、细胞壁成分和胞外分 泌物可增强免疫细胞的活性