功能性食品活性成分ppt课件.ppt

各位下午好 功能性食品FUNCTIONALFOOD 粮油食品学院任顺成 第二章生物活性成分 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节功能性低聚糖 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 isomaltooligosaccharide IMO 低聚木糖 xylo oligosaccharides XOS 低聚半乳糖 galactooligosaccharide GOS 低聚果糖 fructo oligosaccharides FOS 低聚龙胆糖 gentiooligosaccharide 水苏糖 stachyose 棉籽糖 raffinose 异麦芽酮糖 palatinose或isomaltulose 等 人体消化道不能消化吸收 也不能产生能量 但可进入大肠并被大肠中的双歧杆菌等有益微生物所利用 具有调节肠道微生态平衡 促进人体健康的保健功能 故称其为双歧杆菌增值因子或益生元 prebiotics 低聚异麦芽糖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 低聚果糖的开发和应用非常普遍 它由蔗糖和1 3个果糖基通过 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 低聚果糖的化学结构 GF2 GF3 GF4 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 第2节活性多糖 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 活性多糖有三大类 即植物多糖 真菌多糖和海洋生物多糖 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 膳食纤维 dietaryfibre 又称食用纤维 ediblefibre Trowell于1972年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 一 膳食纤维 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 主要包括纤维素 半纤维素 木质素 果胶等 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 但溶于热水且其水溶性又能被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 水不可溶膳食纤维 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 生理功能1 预防便秘 2 降血脂 3 预防结肠癌 3 稳定血糖 4 预防肥胖 5 减轻重金属的伤害 中国营养学会推荐 每人每日摄入膳食纤维25 30g 美国FDA推荐 20 35g 天 英国国家顾问委员会建议膳食纤维的摄入量为25g 30g 天 澳大利亚人每日平均摄入膳食纤维25g 可明显地减少冠心病的发病率和死亡率 加拿大的一份调查结果为每人日膳食纤维的摄入量为22 24g 膳食纤维的日推荐量 常见食物中膳食纤维含量 单位 g 100g 二 抗性淀粉 抗性淀粉 resistantstarch RS 又称抗酶解淀粉 难消化淀粉 是指 健康者小肠中不吸收的淀粉及抗性淀粉降解产物 分类 营养学上 淀粉可分为快速消化淀粉 RDS 缓慢消化淀粉 SDS 和具有抗消化性的抗性淀粉 RS 多数学者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 主要生理功能对肠道疾病的预防功能 对体重的控制功能 对糖尿病的预防功能 促进矿物质吸收的功能 燕麦 枸杞 红枣 魔芋 山药 人参 芦荟等 三 其他植物多糖 四 真菌多糖 真菌多糖 fungipolysaccharide 是指各种真菌的子实体和菌丝体所产生的一类代谢产物 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 1 3 糖苷键连接为主的D 葡聚糖或以 1 3 糖苷键 1 2 糖苷键为主的甘露糖 相当一部分为杂多糖 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 五 海洋生物多糖 海洋生物多糖 marinepolysaccharide 分类 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 生理功能 主要在降血脂 降血糖 抗肿瘤 抗血栓 排铅解毒 保护肝脏 止血 促进伤口愈合 抗菌消炎及防治龋齿等方面具有保健功能 第3节功能性脂类 功能性脂类 functionallipids 对人体健康有促进作用 并具有特殊生理功能的一大类脂溶性物质 作为功能食品的活性成分 目前应用最多的是多不饱和脂肪酸 磷酯和脂肪替代物 一 多不饱和脂肪酸主要指含两个及以上双键且碳链长为18 22个碳元子的直链脂肪酸 是研究和开发功能性脂肪酸的主题 3系列 亚麻酸 ALA 二十碳五烯酸 EPA 二十二碳六烯酸 DHA 6系列 亚油酸 LA 亚麻酸 GLA 花生四烯酸 AA EPA和DHA都属于 3系列 主要存在于深海冷水鱼体内 随季节 产地不同 鱼油EPA DHA含量在4 40 之间 沙丁鱼油 狭鳕鱼肝油中EPA含量高于DHA 其它鱼类DHA含量高于EPA 且洄游性鱼类如金枪鱼类的DHA含量高达20 40 贝类中除扇贝和缢蛏 cheng 之外 EPA含量高于DHA 而螺旋藻 小球藻EPA含量高达30 以上 远高于DHA 大型洄游鱼类眼窝脂肪中含有高浓度的DHA 高达30 40 而EPA含量仅1 5 在人体内可由亚麻酸转化而成 但亚麻酸在人体内不能合成 必需由食物提供的 必需脂肪酸 之一 EPA和DHA的主要生理功能预防心脑血管疾病 维护脑和视网膜功能 抑制肿瘤生长 抗炎作用 二 磷脂的主要生理功能细胞膜的组成成分 增智健脑 预防脂肪肝 降血脂 三 脂肪替代物脂肪替代物 fatsubstitute 能替代脂肪功能的物质 使食品具有类似脂肪的结构及口感 但不产生能量或产能很低 代脂肪 fatreplacer 以油脂为基础成分进行改性的类油脂产品或完全经过化学合成的酯类物质 该产品具有类似油脂的物理性质 其酯键能抵抗人体内脂肪酶的催化水解 不参与能量代谢 且耐高温 可应用于煎炸 焙烤等食品中 如蔗糖多酯 olestra 羧基酯 carboxylatedesters 酯化丙氧基甘油 esterifiedpropoxylatedglycerol 等 模拟脂肪 fatmimics 以碳水化合物或 和蛋白质作为基本组分 以水状液体系来模拟被代替的油状液体系 该类产品在美国 丹麦等地均有产品 可用于冷冻食品 乳制品 人造奶油等 1 代脂肪 蔗糖聚酯 羧酸酯 2 模拟脂肪 第4节活性肽和蛋白质 一 活性肽一类相对分子量小于6000D 具有多种生物学功能的肽 1 矿物元素结合肽 酪蛋白磷酸肽 caseinphosphopeptides 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 2 酶调节剂和抑制剂 谷胱甘肽 glutathione GSH 生理功能 1 解毒 能与进入人体的有毒化合物 如芥子气 丙烯腈 一氧化碳等 某些药物 如扑热息痛 重金属离子 致癌物质等结合 并促进其排出体外 2 清除自由基 3 保护血红蛋白 4 保护白细胞 在面包酵母 小麦胚芽和动物肝脏中的含量极高 达100 1000mg 100g 在人血中含26 34mg 100g 鸡血中含58 73mg 100g 猪血中含10 15mg 100g 在西红柿 菠萝 黄瓜中含量也较高 达12 33mg 100g 而在甘薯 绿豆芽 洋葱 香菇中含量较低 0 06 0 7mg 100g 3 抗菌肽 antimicrobialpeptides 又称抗菌活性肽 它通常与抗生素肽和抗病毒肽联系在一起 抗菌肽一般热稳定性好 抑菌效果强 乳铁蛋白是一种结合铁的糖蛋白 作为一种原型蛋白 被认为是宿主抗细菌感染的一种很重要的防卫机制 现已从乳清蛋白中的乳铁蛋白 lactoferricin 中得到几种抗菌肽 是良好的抗生素替代品 4 神经活性肽 阿片肽 opioidpeptide 一种调节神经系统的活性物质 有激素和神经递质双重功能 对中枢神经系统及外周器官起重要作用 分为内源性阿片肽和外源性阿片肽 有人将它们分成三大家族 即内啡肽 endorphin 脑啡肽 enkephalins 和强啡肽 dynorphins 外源性阿片肽可刺激胰岛素和生长抑制素的释放 调节肠道活动 提高摄食量 促进水分与电解质的吸收 具有镇静去痛 调节情绪和交感神经的作用 许多阿片肽可由食物蛋白质酶解得到 二 活性蛋白质免疫球蛋白 超氧化物歧化酶和乳铁蛋白 lactoferrin Lf 等常被用于功能食品的开发 免疫球蛋白 immunoglobulin Ig 具有抗体活性的球蛋白 在动物体内 由B淋巴细胞合成 分泌进入体液执行体液免疫 主要存在于血浆中 也见于其他体液 组织和一些分泌液中 人血浆内的Ig大多数存在于丙种球蛋白 球蛋白 中 可分为五类 即免疫球蛋白G IgG 免疫球蛋白A IgA 免疫球蛋白M IgM 免疫球蛋白D IgD 和免疫球蛋白E IgE 其中IgG是最主要的免疫球蛋白 约占人血浆丙种球蛋白的70 人体内的免疫球蛋白的来源主要有3个途径 即母体遗传 体内免疫器官合成和体外补充 体外适当补充免疫球蛋白是一种行之有效的预防保健方式 体外注射丙种球蛋白是一种比较快速有效的方式 但从安全 价格等方面考虑 口服免疫球蛋白是一种比较理想的选择 但限于资源不足 大规模工业化技术不成熟及价格昂贵 故目前主要作为婴幼儿食品添加剂 目前 功能食品添加剂的免疫球蛋白主要来源于初乳 乳清 血清 蛋黄等 超氧化物歧化酶生物体内有一个防御系统 即抗氧化酶体系 它们互相配合 能及时清除生物体内多余的氧自由基 使自由基维持在一定限度内对机体有利而无害 抗氧化酶体系包括3种酶 超氧化物歧化酶 superoxidedismutase SOD 过氧化氢酶 catalase CAT 谷胱甘肽氧化酶 glutathioneperoxidase GSH Px SOD是一类广泛存在于动物 植物 微生物中的金属酶 作为生物体内自由基的清除剂 SOD在抗衰老 防辐射 消炎 祛斑 抗皱 防癌 自身免疫治疗等方面显示出独特的功能 SOD已广泛应用于化妆品 食品以及医疗上 在食品方面的应用极为广泛 可作为功能食品的功能因子开发利用 作为食品添加剂可用到口香糖和饮料中 也可用于开发雪糕 豆奶 啤酒 饮料 酸奶等功能食品 乳铁蛋白 lactoferrin LF 广泛存在于乳汁 唾液 泪液等外分泌液或血浆 中性粒细胞中 它在人类初乳中含量最高 可达6g L 在常乳中为1 2g L 牛乳中的含量比人乳中少得多 泌乳中期的含量仅为0 7g L LF是一种具有多种生物学功能的蛋白质 它不仅参与铁的转运 而且具有抗菌 抗病毒 抗氧化 抗癌 调节免疫系统等功能 被认为是一种新型的抗菌抗癌药物和极具开发潜力的功能食品活性成分 目前 商业用的LF来自牛乳 价格很高 尽管如此 牛乳铁蛋白已在欧洲和日本被进行商业化生产并用于制造母乳化婴儿奶粉或其它功能食品 第5节植物活性成分及其他 一 牛磺酸牛磺酸 taurine 又称 氨基乙磺酸 是一种含硫的非蛋白质氨基酸 在体内以游离状态存在 大脑中的浓度非常高 不参与体内蛋白质的生物合成 牛磺酸对婴幼儿的健康发育具有重要意义 主要生理功能促进营养物质代谢 促进脑组织和智力发育 提高视觉机能 防止心血管病 维持正常生殖功能 由于牛磺酸保健作用 近年来牛磺酸国际市场进入了新一轮的增长期 一直以来 牛磺酸的年需求量保持10 20 的增长速度 目前全球牛磺酸年需求量在5万吨左右 由于受劳动力成本 环保以及原材料来源等因素的影响 目前全球牛磺酸主要由中国和日本生产 欧洲和北美等地现在基本上不再生产牛磺酸 全世界牛磺酸总生产能力约为6万 7万吨 实际年产量为5万吨左右 其中 中国产量为4万吨左右 日本仅有1万多吨 牛磺酸主要的需求国并不是中国 而是在欧美及日本 美国和日本是全球牛磺酸的主要消费地区 现在美国 日本 欧盟 东南亚市场上牛磺酸的年需求量分别达1万多吨 1万吨 8000吨 3500吨 我国牛磺酸的年消费量约为4000吨左右 日本市场牛磺酸需求量近年来增长很快 现已成为仅次于美国的世界第二大牛磺酸消费市场 近来 日本又将牛磺酸列入 药食兼用 的行列 这更扩大了牛磺酸的应用范围 牛磺酸多年来主要用于食品添加剂和传统医药领域 其中用于食品添加剂的量占总需求量的90 以上 在西方国家 乳制品 运动饮料 能量饮料等都是牛磺酸的大用户 婴幼儿奶粉必须添加一定量的牛磺酸以利于儿童的健康成长 这是美国和日本在几年前即已立法规定的 欧美市场上添加牛磺酸的保健产品约有1000种以上 另外 在欧美国家 运动饮料已成为仅次于传统碳酸饮料的第二大饮料品种 年销售额高达50亿美元 而牛磺酸早已成为运动饮料中最重要的添加剂之一 牛磺酸几乎存在于所有的生物中 人乳中的牛磺酸含量虽然较多 425mg L 为成人血清的10倍 远高于牛 马 羊乳 初乳中的牛磺酸远高于成熟乳 但往往满足不了快速生长儿童的生理需要 尤其用牛乳喂养的婴儿更要注意牛磺酸的补充 在哺乳动物主要脏器中 如心脏 脑 肝脏中含量较高 含量最丰富的是海鱼 贝类 如墨鱼 章鱼 虾 贝类的牡蛎 海螺 蛤 ge 蜊等 鱼类中的青花鱼 竹荚鱼 沙丁鱼等牛磺酸含量很丰富 鱼背发黑的部位牛磺酸含量较多 是其他白色部分的5 10倍 除牛肉外 一般肉类中牛磺酸含量很少 仅为鱼贝类的1 10 二 黄酮类化合物泛指两个芳环 A与B 通过三碳链相互联结而成的一系列化合物 基本结构为C6 C3 C6 且母核上常有羟基 甲氧基 甲基 异戊烯基等取代基 生理功能 1 保护心血管系统 2 抗氧化作用 3 抗肿瘤作用 4 抗炎 抗菌 抗病毒作用 5 其他功能 如雌性激素样作用 镇疼作用 镇咳祛痰作用等 三 番茄红素番茄红素 lycopene 是类胡萝卜素的一种 类胡萝卜素 carotenoid 是指由8个C5异戊二烯头尾相连 在中心部位是尾尾相连 所组成的一类脂溶性色素 其中包括环化的 如 胡萝卜素 或无环的 如番茄红素 胡萝卜素以及含有氧原子的胡萝卜醇 如叶黄素 等 生理功能 1 高效猝灭单线态氧和清除自由基的作用 2 阻断亚硝胺形成 3 保护心血管的作用 4 防癌作用 5 增强免疫的作用 四 原花青素原花青素 oligomericproanthocyanidins OPC 是一种有着特殊分子结构的生物类黄酮 广泛存在于植物的皮 壳 籽之中并多集中在叶 杆之部位 譬如荷叶 银杏叶 葡萄籽和松针 松树皮 苹果皮 花生皮等 据报道 原花青素是迄今为止所发现的最强的自由基清除剂之一 其抗氧化活性约是维生素C的20倍 维生素E的50倍 生理功能 1 保护心血管和预防高血压作用 通过清除血液中存在的氧自由基 增强血管壁的完整性 2 预防血栓形成 3 保护细胞DNA免遭自由基的氧化损伤 从而预防导致癌症的基因突变 4 抗肿瘤 抗辐射作用 5 美容抗皱功效 阻抑胶原酶的弹性蛋白酶对结缔组织的降解作用 有利于保持皮肤弹性 发挥抗皮肤衰老 6 抗过敏作用 五 茶多酚 TeaPolyphenols 清除机体有害自由基提高机体综合免疫力改善亚健康状态抗辐射调理肠胃降血脂降血压对抗衰老美容养颜 减肥作用 六 褪黑素褪黑素 melatonin 主要是由哺乳动物和人类的松果体分泌的一种吲哚类激素 褪黑激素在体内含量极少 近年来 国内外对褪黑激素的生物学功能 尤其是作为膳食补充剂的保健功能进行了广泛的研究 表明其具有促进睡眠 调节时差 抗衰老 调节免疫 抗肿瘤 降血压等多项生理功能 美国食品与药品管理局 FDA 认为褪黑素可作为普通的膳食补充剂 目前 我国已批准40余个以褪黑素为活性成分改善睡眠的保健食品 褪黑素作为一种新型的保健食品有着巨大的市场潜力 有待进一步发展 七 皂苷皂甙 saponins 又称皂素 是一类较复杂的苷类化合物 皂苷按皂苷配基的结构分为两类 1 甾族皂苷 其皂苷配基是螺甾烷的衍生物 多由27个碳原子所组成 这类皂苷多存在于百合科和薯蓣科植物中 2 三萜皂苷 其皂苷配基是三萜的衍生物 大多由30个碳原子组成 甘草皂苷具有抗炎活性 抗消化性溃疡功能 大豆皂苷具有降血脂 预防心血管病 增强机体免疫 抑制肿瘤细胞生长 人参皂苷能增进DNA和蛋白质的生物合成 提高机体免疫能力 促进记忆 延缓衰老 强心 增加心肌收缩力 百合皂苷具有祛痰 止咳的功效 有些皂苷还具有抗菌活性或解热 镇静 抗癌等功效 八 L 肉碱L 肉碱 L carnitine CN 又称为L 肉毒碱 广泛存在于动物 植物和微生物组织中 是一种类似维生素的营养物质 L 肉毒碱被认为是机体必需的营养物质 1993年 L 肉毒碱获得美国食品 药品管理局 FDA 和世界卫生组织 WHO 认可 美国专家委员会确认L 肉毒碱为 公认安全 无毒物质 1995年 欧共体批准在各种动物饲料中使用左旋肉毒碱及左旋肉毒碱盐酸盐 L 肉碱是脂肪代谢过程中的一种关键的物质 能够促进脂肪酸进入线粒体氧化分解 降低血清胆固醇及甘油三酯的含量 肉碱是转运脂肪酸的载体 在长时间大强度运动中 L 肉碱提高了脂肪的氧化速率 减少了糖原消耗 提高机体耐受力 同时延缓了疲劳 目前人们已把肉碱应用于大众减肥 竞技运动员减脂抗疲劳 另外 L 肉碱还具有减轻神经紧张 促进心血管病人康复 增强免疫力 加速蛋白质合成 促进伤口愈合 保护细胞膜的稳定性等功能 九 核酸