燕麦β-葡聚糖研究进展.ppt

樊琳娜2013 11 燕麦 葡聚糖及其特性影响因素研究进展调研 主要内容 葡聚糖的特性与应用燕麦及燕麦 葡聚糖简介燕麦 葡聚糖的理化性质与生物活性燕麦 葡聚糖特性的影响因素燕麦 葡聚糖研究展望 葡聚糖 Glucan 作为葡萄糖的高聚物 因其葡萄糖苷键为 1 3键而得名 EJ旺达姆 陈代杰等译 生物高分子第5卷 多糖 原核生物多糖 M 北京 化学工业出版社 2004 来源 葡聚糖在植物和微生物中广泛存在 在植物细胞壁中 葡聚糖 callose 是植物组织的重要结构成分 同时也存在于粮食作物大麦 燕麦中 与 1 4葡聚糖共存 在燕麦和大麦中质量分数分别为2 4 和2 10 微生物中 葡聚糖因分子量 分支度等不同而以多种形式存在 葡聚糖结构功能与开发研究进展 2011 9 一 葡聚糖 一 葡聚糖 临床应用的 葡聚糖种类 新型保健食品添加剂 葡聚糖的研究进展 食品研究与开发2011年4月第32卷第4期 一 葡聚糖 部分 葡聚糖来源 组成和分子量 葡聚糖结构功能与开发研究进展 2011 9 化学结构 葡聚糖 glucan 为右旋吡喃葡萄糖聚合体 分子式为 C6H10O5 n 其相邻葡萄糖残基的碳1 2 3 4 6的半缩醛氧之间以葡糖苷键连接构成骨架 有 和 位两种结构形式 葡聚糖 主链结构主要为 1 3 糖苷键连接 通常还含有不同比例和大小的 1 2 1 4 1 6连接的支链 随着生物种类和生长条件的不同 其结构也有差别 葡聚糖的研究进展 2011 4 葡聚糖具有主链与分支的基本结构特征以外 还具有螺旋特性的高级结构 高分子量的 1 3 葡聚糖主要以1重和3重螺旋等2种高级结构的形式存在 同时也存在由低分子或者带电荷的分子构成的随机链圈状态 葡聚糖结构功能与开发研究进展 2011 9 一 葡聚糖 一 葡聚糖 理化性质 高纯度葡聚糖呈白色 无味 无臭 在中性溶液中很稳定 不溶于乙醇 丙酮等有机溶剂 易溶于热水 结构稳定 葡聚糖的黏度 起泡性 泡沫稳定性和乳化性受温度 pH等条件的影响 葡聚糖的研究进展 2011 4生物活性 能增加吞噬细胞的吞噬活性 在肝 肺和脾脏中诱导吞噬细胞的增殖 同时增加机体的特异性和非特异性免疫能力 影响糖代谢相关酶 保护胰腺和胰岛细胞 增加靶细胞膜胰岛素受体数目 提高胰岛素敏感性 减轻胰岛素抵抗的作用相关 具有调节脂质代谢及减少高脂膳食导致的氧化损伤的作用 体内给药能增强宿主对各种由细菌 真菌病毒和寄生虫引起的感染性疾病的抵抗能力 一 葡聚糖 对皮肤的生物活性 在皮肤角质层下有许多由朗格罕氏细胞组成的免疫网络 朗格罕氏细胞为树突状细胞 其触角可抵达角质层细胞 是 葡聚糖的受体 因为 1 3 D 葡聚糖是平面螺旋结构 它与细胞膜受体的结合 引起一系列立体化学变化 从而引起激活巨噬细胞 产生各种细胞因子 如IL 1 IL 6 GM CSF 表皮生长因子 EGF 肿瘤坏死因子 TNF A 和血管生成因子 AF B 葡聚糖在化妆品中的应用 香料香精化妆品2007年12月第6期 一 葡聚糖 应用于化妆品的生物活性 在衰老或长有皱纹的皮肤上 表皮细胞生长因子的增加可以提高胶原蛋白和弹性蛋白的生成 进而使皮肤的外观得以改善 并使细小的皱纹消失 巨噬细胞产生表皮生长因子 EGF 从而促进伤口愈合所必需的胶原蛋白产生 同时血管生成因子 AF 可促进伤口愈合必需的新血管形成 Glucan可增加受损皮肤细胞的再生能力 具有帮助伤口复原的特性 颗粒葡聚糖给药能增强血细胞的生成活性 包括粒细胞 单核白细胞和红细胞的生成 从而导致从接近致命剂量的辐射中得到恢复 葡聚糖可能引起呼吸道炎症 引发变态反应并与花粉敏感征候群有关 二 燕麦及燕麦 葡聚糖简介 燕麦又称玉麦 雀麦 是一种较耐旱 耐寒 耐瘠 喜阴凉 长日照的一年生禾本科作物 是世界上主要的农作物之一 燕麦一般分为带稃型和裸粒型两大类 目前国外燕麦以带稃型为主 常称为皮燕麦 我国大部分地区种植的为裸燕麦 是裸燕麦的发源地 而其它国家种植的燕麦95 是皮燕麦 燕麦的高营养价值不仅表现在其富含蛋白质 油脂等营养成分 更主要的是因其含有 葡聚糖 二 燕麦及燕麦 葡聚糖简介 燕麦 葡聚糖是一种水溶性膳食纤维 主要存在于燕麦籽粒的糊粉层和亚糊粉层 燕麦麸皮是燕麦粉加工过程中的副产品 主要由去壳燕麦的最外层和部分胚乳组成 燕麦经加工后 葡聚糖在麸皮中得到富集 国内燕麦麸中含量为6 6 11 3 在去皮的燕麦粉中为3 0 5 4 因此常从燕麦麸皮中提取 裸燕麦麸皮B 葡聚糖特性及与食用胶的比较研究 食品与发酵工业2006Vol 32No 8 Total224 燕麦 葡聚糖对肠道的保健作用研究进展 食品工业科技2012年第17期 燕麦B 葡聚糖研究进展 草业科学2009年11月26卷11期 三 燕麦 葡聚糖的理化性质 化学结构 它通过 1 3 和 1 4 糖苷键把 D吡喃葡萄糖单位连接起来而形成的一种高分子无分支线性黏多糖 其中约含有70 的 1 4 键和30 的 1 3 键 燕麦 葡聚糖的物理特性和生理功能研究进展 现代食品科技Vol 23No 8 总98 燕麦葡聚糖是1 3 1 4链结的葡萄糖多糖 酵母葡聚糖是1 3 1 6链结的葡萄糖多糖 B 葡聚糖在化妆品中的应用 香料香精化妆品2007年12月第6期 三 燕麦 葡聚糖的理化性质 溶解性 葡聚糖一般分为水溶性 占大多数 和非水溶性两种 这主要是受其结构中 1 3 糖苷键的含量和聚合度的影响 水溶性 葡聚糖中 1 3 糖苷键与 1 4 糖苷键含量之比为1 2 5 1 2 6 而非水溶性 葡聚糖中相应糖苷键含量之比为1 4 2 燕麦 葡聚糖的流变学特性研究 农业工程学报2008年5月Vol 24No 5来自不同谷物中的 葡聚糖化学结构相似 只是分子中 1 4 与 1 3 糖苷键所占比例存在差异 一般认为在燕麦中这一比值为2 1 2 4 大麦为2 8 3 3 黑麦为3 0 3 2 小麦为3 0 3 8 燕麦 葡聚糖研究进展 食品科学2009 Vol 30 No 15231 三 燕麦 葡聚糖的理化性质 溶解性 燕麦葡聚糖无需化学改性 其水溶性较好 而酵母 1 3 葡聚糖由于只存在于酵母细胞壁中 同时 1 3 1 6 键是按一定比例分布着 这种结构极难溶于水 刚开始应用于化妆品中的酵母 葡聚糖是不溶水的固体颗粒 颗粒直径为0 2Lm 这种形式的葡聚糖适合于在伤口愈合时使用 山梨醇是不溶的 葡聚糖的有效悬浮剂 为使酵母 葡聚糖可应用于现代功效性化妆品配方中 近年来对酵母 葡聚糖进行了羧甲基化改性处理 改进了产品的水溶性 然而 值得注意的是 在改进产品水溶性的同时 葡聚糖的羧甲基化对分子的3 D 结构和生物功能也具有影响 羧甲基化取代度超过75 时 生物学功能开始丧失 葡聚糖分子完全被取代则会导致其生物功效的完全丧失 B 葡聚糖在化妆品中的应用 香料香精化妆品2007年12月第6期 三 燕麦 葡聚糖的理化性质 溶液性质 即使在相对比较低的浓度范围内 它的黏度都很高 当浓度达到2g L以上时 具有假塑性流体的特性 其表观粘度值随剪切速率的增大而减小 为其在作为增稠剂和稳定剂奠定了基础 燕麦 葡聚糖的物理特性和生理功能研究进展 现代食品科技Vol 23No 8 总98 燕麦的 葡聚糖有很多的优良特点 如对热 酸 碱等都比较稳定 可以作为乳化剂 增稠剂和稳定剂应用于食品工业 此外 燕麦 葡聚糖具有较好的持水性和持油性 可以添加在肉制品中 燕麦B 葡聚糖的研究进展及在食品中的应用 粮食与饲料工业 2011 No 3 三 燕麦 葡聚糖的生物活性 许多多糖能与蛋白质竞争 和多酚通过氢键 疏水相互作用等结合 形成的多糖多酚复合物能为机体提供更持久的抗氧化能力 燕麦 葡聚糖是以细胞壁非淀粉多糖的形式存在的可溶性膳食纤维 具有较强的吸附小分子的能力 加入蛋白酶 由于存在竞争性结合关系 故使EGCG吸附量增大 pH值的改变 影响燕麦 葡聚糖和EGCG的结构与构象稳定 对燕麦 葡聚糖吸附能力产生较大影响 随pH值升高 吸附能力首先升高然后下降 pH值在6 5时 其吸附能力最大 EGCG浓度的升高 会使得EGCG作为响应因子增多 也使 葡聚糖对EGCG的吸附能力增强 消化道中燕麦 葡聚糖对EGCG吸附作用的体外研究 食品与发酵工业2013Vol 39No 3 Total303 三 燕麦 葡聚糖的生物活性 燕麦在化妆品中的添加 三 燕麦 葡聚糖的生物活性 结构与活性的关系 尽管目前对 葡聚糖的生理作用机理尚不是很清楚 但一致认为其多种生理功能与其黏度和溶解性有很大的关系 其黏度除了与分子结构和浓度有关外 很大程度上取决于分子量的大小和分子形状 而提取条件对燕麦 葡聚糖产品的得率 纯度和黏度大小均有影响 提取因子对燕麦 葡聚糖相对分子质量的影响 食品科技2009年第34卷第2期张林生等研究表明 葡聚糖中 1 3 糖苷键的存在导致了纤维素分子不规则的排序 使得这些物质在生理 化学特性 水溶性方面都有一定的差异 张林生 曹让 大麦籽粒中B 葡聚糖的研究初报 J 西藏农业科技 1997 19 4 34 36 四 燕麦 葡聚糖特性的影响因素 1 基因型差异 不同倍性间燕麦 葡聚糖含量变化较大 裸燕麦含量高于皮燕麦 基因型间存在显著差异 不同燕麦品种 葡聚糖含量变化范围为3 14 7 43 最大差异为4 29 葡聚糖含量低的品种 其 葡聚糖主要分布于糊粉层与亚糊粉层 而 葡聚糖含量高的品种 所有胚乳细胞内均分布较高浓度的 葡聚糖 可溶性 葡聚糖与总含量的比值表现出明显的品种差异 皮燕麦品种在各个时期该指标均高于裸燕麦品种 燕麦B 葡聚糖研究进展 草业科学2009年11月26卷11期 四 燕麦 葡聚糖特性的影响因素 2 环境因素 不同年度 不同地区种植的燕麦其B 葡聚糖含量差异较大 这说明降雨 温度 土质等环境因素对燕麦B 葡聚糖的形成和积累有重要影响 若籽粒成熟期温度相对较高 则籽粒B 葡聚糖含量也较高 雨水少 干旱或水分胁迫同样会导致籽粒B 葡聚糖积累量的提高 相反在气候温和 降水量高的地区B 葡聚糖含量往往较低 氮素供应与燕麦籽粒B 葡聚糖含量关系密切 随着供氮的增加 籽粒B 葡聚糖含量增加 燕麦 葡聚糖的流变学特性研究 农业工程学报2008年5月Vol 24No 5 燕麦B 葡聚糖研究进展 草业科学2009年11月26卷11期 四 燕麦 葡聚糖特性的影响因素 3 加工过程 研究发现 不同加工工艺会引起燕麦 葡聚糖流体性能和黏弹性能等的改变 而燕麦 葡聚糖的生理功能与其溶液流变性能又有密切联系 燕麦籽粒经红外烘烤后 燕麦粉中 葡聚糖含量变化不大 经炒制和蒸制处理后 葡聚糖含量比对照组平均高出了0 76 炒制 蒸制和红外烘烤处理燕麦籽粒均使燕麦粉糊化温度下降 使燕麦粉的峰值黏度 最终黏度和低谷黏度提高 据文献研究报道 燕麦面包烘焙后 增加了 葡聚糖的提取率 且提取的 葡聚糖中三聚体和四聚体的比例增加 但高分子量 MW 1 10 6 葡聚糖的比例降低 低分子量的比例增加 而分子量在1 10 6和2 10 6之间的 葡聚糖减少了近50 四 燕麦 葡聚糖特性的影响因素 3 加工过程 较早的研究表明 挤压过程中的高温 高压 高剪切力作用可能会促使分子间价键断裂 分子裂解及分子极性变化 从而导致产品中 葡聚糖更容易聚集 凝胶化温度 溶解度 膨胀度 表观黏度和稠度系数等都有所增加 流动行为指数降低 同时含量增加 可溶性与不溶性纤维的比例增加 均质处理 尤其是高压均质处理后 葡聚糖的机械裂解使其结构储藏稳定性增加 又导致其溶解度的增加 经过均质处理后 溶液的黏度明显降低 溶液的流变学行为也发生了改变 随着黏度的减少 流体的性质从剪切稀释变成了牛顿流体 四 燕麦 葡聚糖特性的影响因素 3 加工过程 磨粉对 葡聚糖的结构没有影响 但会影响燕麦中 葡聚糖的分子量 燕麦粉的组成成分不同会导致其固有黏度的差异 葡聚糖在氧化过程中发生降解 黏度降低 且氧化后的 葡聚糖羰基和羧基增加 分子的膨胀能力改变 与胆汁酸的结合能力也增强 燕麦 葡聚糖含量在发芽过程中总体呈下降趋势 且降低趋势很大 这会使利用 葡聚糖相关功能特性方面受到一定的限制 灵芝菌 真姬菇菌等食用真菌对燕麦 葡聚糖具有较强的降解作用 加工对燕麦 葡聚糖的影响研究进展 食品工业科技2012年第20期 四 燕麦 葡聚糖特性的影响因素 4 提取工艺条件 正交优化燕麦B 葡聚糖提取及其分子特性研究 北京工商大学学报 自然科学版 2009年9月第27卷第5期 水浴提取 四 燕麦 葡聚糖特性的影响因素 4 提取工艺条件 提取因子对燕麦 葡聚糖相对分子质量的影响 食品科技2009年第34卷第2期 四 燕麦 葡聚糖特性的影响因素 4 提取工艺条件 对燕麦 葡聚糖相对分子质量的报道结果不尽相同 这可能是由于提取分离条件的不同及测定系统的不一致造成的 同时原料的灭酶预处理与否对测定结果也存在着很大影响 燕麦 葡聚糖研究进展 食品科学2009 Vol 30 No 15231