功能食品研发进展

功能食品研发进展 一导言 1什么是食品 食品食品是指各种供人食用或者饮用的成品和原料 以及按照传统既是食品又是药品的物品 但是不包括以治疗为目的的物品 2食品的功能 1 营养功能 用来提供人体所需的各种营养素 2 感官 嗜好 功能 满足人们不同的嗜好和要求 3 生理调节功能 对人体具有生理调节功能 过分追求食品感官功能导致的食品工业的几种变化 1食品中的膳食纤维含量越来越少 2蔗糖和脂肪的使用量越来越多 3动物性食品所占的份额越来越重20世纪末期确认上述3种变化趋势是导致现代文明病的重要原因 科学证据支持以下假说 通过调节体内特殊靶功能 膳食在生理 心理方面产生的有益作用 超过其本身适度营养的作用 科学数据显示 食品中的营养与非营养成分都可调整体内与完好状态及健康有关的靶器官的功能 或者减低疾病风险 食品的第三功能是功能食品发展的基础 3功能食品的发展历程 1 功能食品理念源出于远东 食品可以发挥药品功能 foodcanfunctionlikedrug 药食同源 Foodanddrugshave bymanybeenthoughtofasmaterialsfromthesamesource Insomecases theyarereferredtoasisogeneous 2 现代功能食品发端于日本 日本厚生省 科学与教育1984 1986 资助 Systemicanalysisanddevelopmentoffoodfunctions Therearevarietyofsubstancesoriginatinginfoodwithtertiaryfunctionsthatcanbeexpectedtobeinvolvedinpreventingdiseasebymodulatingtheimmune endocrine nerve circulatoryanddigestivesystem 1988年 日本厚生省召开功能食品会议 在临时报告中 功能食品被定义为 为了得到与身体防御机制 生理节律控制 疾病的预防与康复有关的特殊功能 而设计与加工的食品 同时还应满足以下条件 I它必须由传统食品成分或传统食品的组分组成 并按传统的食品消费方式方法消费 II它必须作为膳食原材料的一部分消费 III它必须标识具有功能作用 1990年 成立了一个功能食品评定委员会 以便把功能食品纳入营养改善法律 在这次报告中 提出了一个术语 foodsforspecifiedhealthuse FOSHU 以替代功能食品 这个术语使食品的第一 二功能在强调第三功能时可被忽略 它必须同时满足以下标准 1它必须有助于改善膳食 有利于维持 增进健康 2这种食品或其要素必须有一个清楚的药理学或营养学基础 3依据药理学或营养学知识 可制定出一个恰当的每日摄入量 4其食用安全性通过试验验证 5其组成用生化术语明确定义 可进行定性 定量发分析 6与相似的传统食品比 营养成分没有明显减少 7能以日常膳食消耗的模式消耗 而不是只能偶尔消费 8它不能作为药品使用 1995年 TheinternationallifescienceinstituteofnorthAmerica ILSI 召开了第一次国际会议 以便东西方交流对功能食品的看法 在这次会议上 专家组定义功能食品 foodsthatimproveoraffectbodyfunctionsaspartofthenormaldiet ofeverydayfoodanddrinkproductsthatcanprovidepositivehealthbenefits Positivehealtheffectsincludeareductioninbloodcholesterollevel thepromotionofahealthydigestivesystem increasedresistancetodisease thepromotionofhealthyteethandbones provisionenergy andperhapsevenreducingtheriskofcontractingsomeformsofcancer 美国没有功能食品的法定定义 但美国有些产品从营养标识与教育行动1990规则下获得健康声称许可 从FDA得到许可后 功能食品可以标识健康宣称后出售 美国科学院药物研究所定义功能食品 includeanymodifiedfoodoringredientthatmayprovideahealthbenefitbeyondthetraditionalnutritionalvalues 1995年EU与UK临时定义功能食品为 afoodthathashadacomponentincorporatedintoittogiveaspecificmedicalorphysiologicalbenefit otherthanapurelynutritionaleffect 强调 1迄今没有公认 权威的功能食品的定义 2在学术与科研上 称谓 功能食品 更科学些 为了避免诸多术语可能产生的混淆 目前国际上逐渐有一种趋势 把各种叫法向 功能食品 统一 在我国 政府部门只有保健食品这一提法 国内法规 保健食品管理办法 卫生部 保健 功能 食品通用标准 国家技术监督局 我国保健食品 Healthfood 的定义 指具有特定功能的食品 适宜于特定人群食用 可调节机体的功能 又不以治疗为目的 它必须符合下面4条要求 i保健食品首先必须是食品 必须无毒 无害 符合应有的营养要求 ii保健食品又不同于一般食品 它具有特定保健功能 这里的 特定 是指其保健功能必须是明确的 具体的 而且经过科学验证是肯定的 同时 其特定保健功能并不能取代人体正常的膳食摄入和对各类必须营养素的需要 iii保健食品通常是针对需要调整某方面机体功能的特定人群而研制生产的 不存在对所有人都有同样作用的所谓 老少皆宜 的保健食品 iv保健食品不以治疗为目的 不能取代药物对病人的治疗作用 3 功能食品宣称 Enhancedfunctionclaims typeA Diseaseriskreductionclaims typeB 4 功能食品涉及的重要概念 A两个关系 剂量 效应关系 结构 效应功效B两种评价体系 体内评价 invivo 体外评价 invitro C功能食品分代 第一代功能食品 第二代功能食品 第三代功能食品 4功能食品必将大发展的原因 美国膳食协会 1anagingpopulation 2increasedhealthcarecosts 3self efficacyandautonomyinhealthcare 4advancingscientificevidencethatdietcanalterdiseaseprevalenceandprogression 5mostimportantly changesinfoodregulation 5注意功能食品与药品的区别 1 药品以治疗为目的 功能食品不以治疗为目的 不能取代药物对病人的治疗作用 功能食品重在调节机体内环境与生理节律 增强机体的防御功能 以达到保健康复的目的 2 功能食品要达到现代毒理学上的基本无毒或无毒水平 在正常范围内不能带来任何毒副作用 药品允许有一定的毒副作用存在 3 功能食品无需医生处方 无剂量限制 可按机体的正常需要自由摄取 二功能性食品评价 一 毒理学评价 以普通食品原料和 或 药食两用原料作为原料的功能性食品 可以不做毒理学试验 1毒理学评价的四个阶段第一阶段 急性毒性试验 LD50 第二阶段 遗传毒性试验 传统致畸试验 短期喂养试验遗传毒性试验的组合保必须考虑原核细胞 真核细胞 生殖细胞 体细胞 体内与体外试验相结合 第三阶段 亚慢性毒性试验 90d喂养试验 繁殖试验和代谢试验 第四阶段 慢性毒性试验和致癌试验 凡属我国创新的物质 一般要求进行4个阶段的试验 特别是对其中化学结构提示有慢性毒性 遗传毒性 致癌性的 或产量大 使用范围广的 必须进行4阶段试验 凡属与已知物质 指经过安全性评价并允许使用 化学结构基本相同的衍生物或类似物 根据第1 2 3阶段的毒性试验结果 判断是否需进行第4阶段的试验 凡属已知的化学物质且WHO已公布ADI的 同时又有资料表明我国产品的质量与国外产品的一致 可先进行第一 二阶段试验 若试验结果与国外产品的结果一致 一般不要求进行进一步的试验 否则应进行第三阶段的试验 对于功能食品的功效成分 凡毒理学资料比较完整 且WHO已公布或不需规定ADI值的 要求进行急性毒性试验和一项致突变试验 首选Ames试验或小鼠骨髓微核试验 凡有一个国际组织或国家批准使用 但WHO未公布ADI值或资料不完整的 在进行第一 二阶段试验后作初步评价 决定是否需进行下一步试验 对于高纯度的添加剂和由天然植物制取的单一成分 凡属新品种的需进行第一 二 三阶段的试验 凡属国外已批准使用的 则进行第一 二阶段试验 对于食品新资源 原则上应进行第一 二 三阶段试验 以及必要的流行病学调查 必要时进行第四阶段试验 若根据有关文献和成分分析 未发现有或虽有但含量很少不至于对健康造成危害的物质 以及经较多人群长期食用而未发现危害的天然动 植物 可以先进行第一 二阶段试验 初步评价后决定是否需要进一步的试验 2毒理学评价的结果判定 1 急性毒性试验LD5010倍 进行下一阶段毒理学试验 10倍左右 应进行重复试验 或用另一种方法进行验证 2 遗传毒性试验 根据受试物的化学结构 物化性质以及对遗传物质作用终点的不同 兼顾体外和体内试验 以及体细胞和生殖细胞的原则 在第二阶段毒理试验细菌致突变试验 小鼠骨髓微核试验 小鼠精子畸变分析和睾丸染色体畸变分析中所列的遗传毒性试验中选择4项试验 根据以下原则对结果进行判断 1 3项试验结果均为阳性 表明该受试物很可能具有遗传毒性作用和致癌作用 一般应放弃该受试物应用在食品中 2 2项试验均为阳性如果其中2项试验均为阳性 且短期喂养试验显示该受试物具有显著的毒性作用 一般应放弃该受试物用于食品 如短期喂养试验显示有可疑的毒性作用 则经初步评价后 根据受试物的重要性和可能的摄入量等 综合权衡利弊再作出决定 3 1项试验为阳性 如果其中1项试验为阳性 则再选择第二阶段毒性试验中规定的其他备选遗传毒性试验中的两项进一步试验 如再选的两项试验均为阳性 则应放弃该受试物用于食品 如一项为阳性 而在短期喂养试验和传统致畸试验中未见有明显毒性与致畸作用 则可进入第三阶段毒性试验 4 4项试验均为阴性进入第三阶段毒性试验 3 短期喂养试验 在只要求进行两阶段毒性试验时 若短期喂养未发现有明显毒性作用 综合其他各项试验即可作出初步评价 若试验中发现有明显毒性作用 尤其是有剂量 反应关系时 则考虑进行进一步的毒性试验 4 90d喂养试验 繁殖试验 传统致畸试验 根据这3项试验中所采用的最敏感指标所得的最大无作用剂量进行评价 如果最大无作用剂量 人可能摄入量的100倍 毒性较强 放弃 大于100倍 小于300倍 应进行慢性毒性试验 大于或等于300倍 可不必进行慢性毒性试验 可进行安全性评价 5 慢性毒性 包括 致癌试验 根据慢性毒性试验所得的最大无作用剂量进行评价 如果它 人可能摄入量的50倍 毒性很强 放弃 大于50倍小于100倍 经安全性评价后决定 大于100倍 可考虑允许用于食品 3毒理学评价的影响因素 1 特殊和敏感人群的可能摄入量和人体资料 2 动物毒性试验和体外试验资料 3 结果的推论 由动物试验结果推论到人身上 加安全系数 通常100 但可根据受试物的理化性质 毒性大小 代谢特点 接触的群体范围 食品中的使用量及使用范围等因素 综合考虑增减安全系数 4 代谢试验的资料 5 综合评价 二 功能学评价 1功能学评价的基本要求 1 对受试物的要求了解受试物的物理 化学性质 包括化学结构 纯度 稳定性等 受试物必须是已经过食品安全性毒理学评价确认为安全的物质 受试物具有代表性 能重复 稳定地生产 2 对实验动物的要求 根据各种试验的具体要求 合理选择动物 常用大鼠和小鼠 品系不限 推荐使用近交系动物 动物性别不限 根据试验要求选择 小鼠每组10只以上 大鼠8只 单一性别 试验动物应达到二级实验动物要求 3 给受试物的剂量及时间 各种试验至少应设3个剂量组 1个对照组 必要时可设阳性对照组 剂量选择应合理 尽可能找出最低有效剂量 三个剂量组中 其中一个剂量应相当于人推荐摄入量的5 10倍 2功能食品评价原则 结果判定举例 1 免疫调节A试验项目1 动物试验a脏器 体重比值 胸腺 体重比值 脾脏 体重比值 b细胞免疫功能测定 小鼠脾淋巴细胞转化试验 迟发性超敏反应 c体液免疫功能测定 抗体生成试验 血清溶血素测定 d单核 巨噬细胞功能测定 小鼠碳廓清试验 小鼠腹腔巨噬细胞吞噬鸡红细胞试验 eNK细胞活性测定 2 人体试食试验 a细胞免疫功能测定 外周血淋巴转化试验 b体液免疫功能测定 单向免疫扩散法测定IgG IgA IgM c单核 巨噬细胞功能测定 吞噬与杀菌试验 dNK细胞活性测定 B试验原则 要选择一组能够全面反映免疫系统各方面功能的试验 其中细胞免疫 体液免疫和单核 巨噬细胞功能三个方面至少各选择1种试验 在确保安全的前提下 尽可能进行人体试食试验 C结果判定 在一组试验中 受试物对免疫系统某方面的试验具有增强作用 而对其他试验无抑制作用 可判定该受试物具有该方面的免疫调节效应 对任何一项免疫试验具有抑制作用 可判定该受试物具有免疫抑制效应 在细胞免疫功能 体液免疫功能 单核 巨噬细胞功能及NK细胞功能检测中 如有两个以上 含两个 功能检测结果为阳性 即可判定该受试物具有免疫调节作用 2 调节血脂 A试验项目1 大鼠脂代谢紊乱模型a血清胆固醇 TC 含量测定 b血清甘油三酯 TG 含量测定 c血清高密度脂蛋白胆固醇 HDL C 含量测定 B试验原则 动物试验与人体试食试验相结合综合进行评价 人体试食试验 应加测一般性健康指标 如血常规 肝功能 肾功能等 C结果判定 大鼠脂代谢紊乱模型法 结果为阳性时 可初步判定该受试物具有调节血脂作用 人体试食试验法 结果为阳性时 可判定该受试物对高血脂症人具有调节血脂作用 血清胆固醇 TC 含量和血清甘油三酯 TG 含量任意一项并且有两个剂量以上同时阳性 只能判定对该指标阳性 三益生菌 概念引入 微生态 Microecology 1977年由德国学者VolkerRush提出 他在赫尔本建立了微生态研究所 主要从事用大肠杆菌 双歧杆菌 乳酸杆菌等活菌制剂进行生态疗法研究 研究阐明 生物的生存与繁殖 必须适应环境 这种环境包括外环境 也称大环境 和内环境 也称微生态 各种微生物在生物体内形成一种微生态平衡 这种生态平衡是生物进化过程中形成的正常微生物与其宿主在不同发育阶段中动态的生理性的组合 周德庆 微生态学是一门在细胞水平或分子水平上研究微观层次生态的学科 它的任务是 研究正常菌群的本质及其与宿主间的相互关系 阐明宿主微生态平衡和失调的机制 在上述基础上指导微生态制剂研制和应用 用微生态制剂调整宿主体内的微生态平衡 达到治疗或保健的目的 微生态制剂 Microecologics 又称为 微生态调节剂 具有维持宿主微生态平衡 调整其微生态失调 提高其健康水平等生理功效 根据其主要成分分为 益生菌 益生素和合生素 益生菌 Probiotics 活的微生物补充品 能改善宿主肠道微生态平衡 促进健康 益生菌主要是乳酸菌 特别是双歧杆菌 工业上在筛选菌种时 除满足生产方面的要求外 还应使所筛出菌种具有黏附性高 竞争排斥性强 环境适应能力强和生长快等特点 机体内任何一种菌群 都会对外来菌种产生排斥作用 益生素 Prebiotics 是一类不被消化吸收的功效成分 能选择性地刺激和促进一种或几种结肠内对宿主健康有益的微生物的生长和活力 改善宿主健康 目前 比较实用的益生素主要是各种功能性低聚糖 合生素 Synbiotics 是指同时包括益生菌和益生素的微生态制剂 一 益生菌 1 乳酸菌的分类和特性乳酸菌是一类利用碳水化合物产生大量乳酸的细菌 Bergey细菌鉴定手册第9版将已发现的乳酸菌划分为19属 而此前分5属 乳杆菌属 链球菌属 明串珠菌属 双歧杆菌属和片球菌属 可应用在功能食品上的乳酸菌属与菌种 主要是乳杆菌属 链球菌属和双歧杆菌属中的一些菌种 1乳杆菌属 Lactobacillus 乳杆菌是成人肠道内的优势菌之一 其制品生产工艺相对简单 菌种耐氧性好等 在功能食品生产中尤受欢迎 使用较多的有 保加利亚乳杆菌 L bulgaricus 嗜酸乳杆菌 L acidophilus 干酪乳杆菌 L casei 短乳杆菌 L breve 植物乳杆菌 L planetarium 莱氏乳杆菌 L leichmanni 纤微二糖乳杆菌 L cellobiosus 等 乳酸菌营养要求比较复杂 需氨基酸 肽 核酸衍生物 盐 脂肪酸或脂肪酸脂貭和可发酵性碳水化合物 几乎每个菌种都有各自特殊的营养要求 生长温度范围 2 53 最适温度30 40 耐酸 最适pH5 5 6 2 2链球菌属 Streptococcus Bergey细菌鉴定手册第9版对链球菌分类作了较大修改 新建肠球菌属 Entercoccus 和乳球菌属 Lactoccus 两个属 肠球菌应用较少 主要仅肠粪球菌 Enterococcusfaecalis 和屎肠球菌 Enterococcusfaecium 有应用 修改后的链球菌属 限定是无芽孢的化能异养菌 形成类球或球杆菌细胞 排列成对或成链状 发酵碳水化合物的主要产物是乳酸 常用在发酵乳制品上的链球菌菌种 乳酸链球菌 S lactis 丁二酮乳酸链球菌 S diacetilactis 乳酪链球菌 S creamoris 和嗜热乳链球菌 S thermophilus 3双歧杆菌属 Bifidobacterium 细胞呈现多种形态 如 短杆状较规则形 纤细杆状带尖细末端 球形 长而稍弯曲状 各种分枝或分叉形等 细胞革兰氏阳性 不抗酸 不形成芽孢 不运动 厌氧 好氧条件下不能在平皿上生长 不过对氧的敏感性不同的种和菌株存在一定差异 本属最适生长温度37 41 初始生长最适pH6 5 7 0 分解糖 从葡萄糖产生乙酸和乳酸 两者理论上产生比例为3 2 目前应用最广泛的双歧杆菌包括 短双歧杆菌 B breve 长双歧杆菌 B longum 两歧双歧杆菌 B bifidum 婴儿双歧杆菌 B infantis 青春双歧杆菌 B adolesce 等 2 乳酸菌的生理功效 在功能食品上的功效 集中于维持肠道菌群的平衡 并由此产生对机体的整体效果 在泌尿生殖系统中也有应用 临床上 乳酸菌制品主要用于治疗腹泻 痢疾 肠炎 肝硬化 便秘 消化功能紊乱等 复合菌较单一菌种更据优势 本身即可保持相对稳定 在人体微生态环境中 具有更大的缓冲能力和环境适应能力 可迅速在肠道中黏附 定殖和繁殖 生理功效 1调节肠道菌群平衡 纠正肠道功能紊乱 乳酸菌必须具备黏附 竞争排斥 占位和产生抑制物等特性 才能在微环境中保持优势 除了黏附外 乳酸菌能产生以下作用 1 产生有机酸 发酵糖类产生大量的醋酸和乳酸 使肠道处于酸性环境中 抑制病原菌 促进肠道蠕动 2 产生H2O2 可抑制葡萄球菌等的生长繁殖 3 产生糖苷酶 降解长黏膜上皮细胞的复杂多糖 后者是致病菌和细菌毒素的潜在受体 酶的作用可阻止毒素对上皮细胞可能产生的黏附与侵入作用 4 产生细菌素 如乳链球菌素 对许多革兰氏阳性菌都具有抑制作用 5 分解胆盐 双歧杆菌等可将结合的胆酸分解成游离的胆酸 后者对细菌的抑制作用较前者强 2抑制内毒素 抗衰老 双歧杆菌可抑制肠道腐败菌繁殖 从而减少肠道中内毒素及尿素酶的含量 使血液中内毒素和氨含量下降 乳酸菌产生的乳酸能抑制肠道腐败细菌的生长 减少这些细菌产生的毒胺 靛基质 吲哚 氨 硫化氢等致癌物及其他毒性物质对机体的损害 延缓衰老进程 3免疫激活 抗肿瘤 乳酸菌及其产物能诱导干扰素 促进细胞分裂而产生体液及细胞免疫 这在许多双歧杆菌中均得到证实 乳酸菌的抗肿瘤作用是由于肠道菌群的改善 抑制了致癌物的产生 同时乳酸菌及其代谢产物激活了免疫功能 抑制肿瘤细胞增值 4降低血清胆固醇 事实 东非Massai族居民长期摄取高胆固醇膳食 但因大量饮用酸奶 仍保持较低的胆固醇水平 给53名美国人喝酸奶 每餐240mL 1周后可见胆固醇降低 一种解释 乳杆菌能使胆汁酸脱盐结合而使粪便中的胆固醇减少 粪肠球菌及其提取物具有降低血清胆固醇和甘油三酯的作用 5促进Ca的吸收 生成营养物质 发酵乳酸菌能提高Ca P和Fe的利用率 促进Ca和维生素D的吸收 乳糖分解产生的糖是构成脑神经系统中的脑磷脂成分 与婴儿出生后脑的迅速生长有密切关系 许多牛乳的维生素含量因微生物的代谢而增加 维生素的产生与微生物种类 培养温度 培养时间和其他几种过程参数密切相关 B族维生素及维生素C在发酵乳中的稳定性较鲜乳高 6抗感染 乳酸菌 主要是乳杆菌 在防治泌尿生殖系统感染方面有较明显的功效 阴道内源性菌群具有共凝聚 Coaggregate 作用 可在阴道上皮细胞表面定殖 乳杆菌是健康女性阴道的正常菌群 能与其他细菌发生共凝聚 从而抑制病原菌的生长 二 益生素 益生素是能促进乳酸菌生长繁殖的物质 由于通常是对双歧杆菌起作用 故又称双歧因子 bifidusfactors 1双歧因子1N 乙酰 葡萄糖胺的寡糖或多糖 促进两歧双歧杆菌生长 首先在母乳中发现 N 乙酰半乳糖胺和N 乙酰甘露糖胺对两歧双歧杆菌生长也具有促进作用 但较乙酰葡萄糖胺弱一些 2双歧因子2 酪蛋白经酶水解生成的多肽及次黄嘌呤 可促进两歧双歧杆菌生长 往牛乳中添加20 经胃蛋白酶消化过的乳 对活体外双歧杆菌的生长及产酸影响很大 由母乳 酪蛋白中分离出的糖肽 在50mg kg浓度下就可促进两歧双歧杆菌的增值 双歧杆菌中有很多菌株在纯牛乳中不能产生 需要添加酪蛋白降解产生的肽或氨基酸 因为这些菌株缺乏分解蛋白质的活性 除了添加酪蛋白水解物外 可加入嗜酸乳杆菌共同培养 嗜酸乳杆菌能分解蛋白质 乳清蛋白 酵母提取液 牛肉浸液 大豆胰蛋白酶水解产物等也是双歧杆菌生长因子 其中酵母提取液效果最好 双歧杆菌生长促进因子有抑制共同成分 含硫的肽 如果其二硫键被还原或烷基化 则失去作用 但仅含有二硫键的物质 如谷胱甘肽 也没有作用 3植物提取物 明间用胡萝卜汁治疗婴儿消化不良或痢疾 胡萝卜汁中含有双歧因子 磷酸泛酰巯基乙胺 是双歧生长因子辅酶A的前体 马铃薯提取物对培养于牛乳中的双歧杆菌有促进生长作用 玉米提取物也能促进双歧杆菌在牛乳中的生长 4溶菌酶 鸡蛋中的溶菌酶可促进婴儿体内双歧杆菌增值 母乳中溶菌酶含量 40mg 100mL 牛乳中平均含量 13 g 100mL 5双泛酰硫乙胺双歧杆菌不能利用泛酸 但双泛酰硫乙胺能促进其生长 6核苷酸 Nucleotide 核苷酸在肠道内可促进双歧杆菌增值 婴儿配方乳中添加核苷酸后 粪便中双歧杆菌和乳酸杆菌数量明显增多 7功能性低聚糖功能性低聚糖 包括低聚果糖 低聚乳果糖 大豆低聚糖 低聚异麦芽糖 低聚木糖等 是目前最实用的双歧因子 8膳食纤维壳聚糖 菊粉等膳食纤维也是比较实用的双歧因子 四功能性碳水化合物专论 增强免疫力 降低血脂 调节肠道菌群等生理功效 一 膳食纤维 1 膳食纤维的定义膳食纤维 Dietaryfiber 指那些不被人体消化吸收的多糖类碳水化合物与木质素的总称 2 膳食纤维的化学组成1纤维素 2半纤维素 种类很多 如阿拉伯木聚糖 木糖葡聚糖 半乳糖甘露聚糖 1 3 1 4 葡聚糖等 少部分可溶于水 绝大部分不溶于水 3果胶及果胶类物质 果胶 主链是经 1 4 糖苷键连接而成的聚半乳糖醛酸 主链中连有 1 2 鼠李糖 部分半乳糖醛酸被甲酯化 果胶类物质 主要有阿拉伯聚糖 半乳聚糖 阿拉伯半乳聚糖等 果胶及果胶类物质均能溶于水形成凝胶 对维持膳食纤维的结构有重要作用 4木质素 是由松柏醇 芥子醇和对羟基肉桂醇3种单体组成的大分子化合物 无生理活性 天然存在的木质素大多与碳水化合物紧密结合在一起 很难将之分开 3 膳食纤维的理化特征 1高持水力 膳食纤维的持水力大小及其束缚水的存在形式 影响其生理功能的发挥 2吸附作用 可吸附或螯合胆固醇 胆汁酸 肠道内的有毒物质 有毒化学医药品等 涉及静电力 氢键力 疏水相互作用等 3阳离子交换作用 可与阳离子 尤其有机阳离子进行交换 影响消化道的pH 渗透压等 出现一个更缓冲的环境 有利于消化吸收 4无能量填充剂5发酵作用 能被大肠内的微生物所发酵降解 产生乙酸 丙酸和丁酸等 降低大肠pH 调节肠道菌群 诱导产生大量的好气有益菌 抑制厌养腐败菌 4 膳食纤维的生理功效 1低 无 能量 预防肥胖症2调节血糖水平 有助于延缓和降低餐后血糖和血清胰岛素水平的升高 改善葡萄糖耐量曲线 机理 延缓和降低机体对葡萄糖的吸收速度和数量 3降血脂 可有效降低血清总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平 机理 1 吸附肠腔内胆汁酸 减少胆汁酸的重吸收 阻断胆固醇的肠肝循环 2 降低膳食胆固醇的吸收率 3 被大肠内细菌发酵降解 所产生的短链脂肪酸 对肝脏胆固醇的生物合成可能有抑制作用 4抑制有毒发酵产物 润畅通便 预防结肠癌 食物残渣在结肠可能被微生物发酵产生的有毒代谢产物 氨 肝毒素 胺 肝毒素 亚硝胺 致癌物 苯酚与甲苯酚 促癌物 吲哚与3 甲基吲哚 致癌物 次级胆汁酸 致癌物或结肠癌促进物 等 可被膳食纤维吸附螯合 并促进排除体外 丁酸的作用 a结肠上皮细胞过度增生极易导致结肠癌 丁酸可抑制上皮细胞的过度增生和转化 预防结肠上皮细胞癌变 b可促进癌细胞的分化 抑制肿瘤细胞系初级阶段的生长与增殖 降低其生长速率 c丁酸可诱导肿瘤细胞产生与正常细胞相似的类型 使正常细胞增殖 并有助于促使转化细胞向正常细胞转变而防止其癌变 5调节肠道菌群 调节pH 某些膳食纤维是双歧杆菌的增殖因子 5 膳食纤维的有效摄入量FDA 20 35g d 我国 低能量摄入 7 5MJ 25g d 中等能量摄入 10MJ 30g d 高能量 12MJ 35g d 二 活性多糖 来自植物 真菌 微生物的不少多糖 具有免疫调节功能 有的还有明显的抗肿瘤活性 还有的能调节血糖 1 真菌多糖 具有增强免疫力 抗肿瘤活性的真菌多糖的共同结构特征 以 1 3 糖苷键连接的葡聚糖主链具有三股螺旋构象 沿主链随机分布着由 1 6 连接的葡萄糖基 香菇 灵芝 猪苓 冬虫夏草等大部分真菌多糖 都具有抗肿瘤活性 2 植物多糖 人参多糖 米糠多糖 南瓜多糖等 三 功能性低聚糖 低聚糖 oligosaccharide 由3 9个单糖经糖苷键连接而成 人体肠胃道内没有水解这些低聚糖的酶系统 它们不被消化吸收而直接进入大肠 优先被双歧杆菌所利用 是双歧杆菌的有效增殖因子 除低聚龙胆糖有苦味外 其余低聚糖都带有程度不一的甜味 1 低聚糖的生理功效 1促进双歧杆菌的增殖 每天摄入2 10g低聚糖数周后 肠道内的双歧杆菌活菌数平均增加7 5倍 而产气夹模梭状芽孢杆菌总数减少了81 双歧杆菌发酵低聚糖 产生短链脂肪酸和一些抗菌素物质 抑制外源致病菌和肠内固有腐败菌的生长繁殖 醋酸和乳酸均可抑制肠道内的有害菌 两歧双歧杆菌产生的双歧杆菌素 bifidin 能非常有效地抑制志贺氏杆菌 沙门氏菌 金黄色葡萄球菌 大肠杆菌和其他一些微生物 2减少有毒发酵产物及有害细菌酶的产生 抑制病原菌和腹泻 每天摄入3 6g低聚糖 或往体外粪便培养基中添加相应数量的低聚糖 3周之内减少有毒发酵产物44 6 有害细菌酶40 9 摄入低聚糖或双歧杆菌 都可抑制病原菌和腹泻 机理 减少肠道有害细菌数量 3防止便秘 双歧杆菌发酵产生大量的短链脂肪酸 能刺激肠道蠕动 增加粪便湿润度并保持一定渗透压 人体试验 摄入低聚糖3 10g d 1周可起到防便秘效果 4增强免疫力 抗肿瘤双歧杆菌的细胞 细胞壁成分和胞外分泌物 使机体的免疫力提高 5降低血清胆固醇摄入6 12g d低聚糖 持续2周 3月6保护肝功能摄入低聚糖或双歧杆菌 可减少有毒代谢产物形成 这大大减轻了肝脏解毒的负担 7合成维生素 促进钙的消化吸收 双歧杆菌在肠道内能合成维生素B1 B2 B6 B12 烟酸和叶酸 但不能合成维生素K 乳糖转化为乳酸 增加水溶性可吸收钙的含量 大鼠 任意摄取2 低聚木糖 对Ca2 的消化吸收率提高了23 体内Ca2 的保留率提高了21 8低 无 能量 不会引起龋齿 龋齿是由口腔微生物 特别是突变链球菌 Streptococcusmutans 侵蚀引起 2 低聚糖的具体产品 1异麦芽酮糖 不增殖双歧杆菌 抗龋齿性能特别好 2乳酮糖 大豆低聚糖 低聚果糖 低聚乳果糖 低聚木糖 低聚半乳糖 低聚异麦芽糖 3 低聚糖的有效剂量 低聚糖最低有效剂量 低聚果糖 3g d 低聚半乳糖 2 2 5g d 大豆低聚糖 2g d 低聚木糖 0 7g d 低聚糖引起腹泻的最低剂量 男性 44g d 女性 48g d 四 1 6 二磷酸果糖 D Fructose1 6 bisdihydrogenphosphate FDP 通常异钠 钙或锌盐等形式存在 FDP是葡萄糖代谢过程中的重要中间产物和驱动物质 可改善缺氧条件下心肌细胞的能量代谢 避免在缺氧或缺血条件下的组织损伤 心肌缺血时 输入FDP 可避开两步耗能的磷酸化过程 即葡萄糖激酶和磷酸果糖激酶催化的反应 直接刺激丙酮酸激酶产生比葡萄糖酵解多1倍的ATP 改善和恢复心肌缺氧状态时的能量代谢 同时还提高心肌的工作效率 心肌缺血时 由于ATP生成量的减少及代谢性酸中毒现象的出现 细胞膜及细胞内溶酶体的稳定性下降 FDP可稳定它们的作用 五功能性氨基酸 肽和蛋白质专论 一 半必需氨基酸这些氨基酸虽然人体能够合成 但在严重的应激或疾病状态下容易发生缺乏现象 给人体健康带来不利影响 1 牛磺酸牛磺酸普遍存在于动物乳汁 脑与心脏中 在肌肉中含量最高 不参与蛋白质代谢 在体内由半胱氨酸代谢产生 婴幼儿缺乏 影响体力 视力 心脏与脑的正常生长 出现视网膜功能紊乱 体力与智力发育迟缓 长期全静脉营养输液的病人 被细菌感染的病人 需补充 2 精氨酸 机体发育不成熟或在严重应激等条件下 如果缺乏 则机体不能维持正氮平衡与正常的生理功效 病人缺乏 会导致血氨过高 甚至昏迷 婴儿若先天性缺乏尿素循环中的某些酶 必须补充精氨酸 精氨酸可促进胶原组织合成 加速伤口愈合 精氨酸可通过酶反应形成NO活化巨噬细胞与中性细胞 精氨酸还是形成NO的前体 而NO可在内皮细胞合成松弛因子 精氨酸可防止胸腺退化 当人体血浆中精氨酸维持在0 04 0 1mmol L时 可使机体维持足够的免疫能力 3 谷氨酰胺 是人体中含量最多的一种氨基酸 在剧烈运动 受伤 感染等应激条件下的需要量大大超过机体的合成量 会导致小肠黏膜萎缩与免疫功能低下 谷氨酰胺很容易水解 在加热消毒后容易转化为有毒物质 目前谷氨酰胺研究的重点是其衍生物 乙酰化 与丙氨酸或甘氨酸合成二肽 二 活性肽 1 酪蛋白磷肽 CaseinPhosphopeptides CPP CPP对钙的吸收由促进作用 它促使小肠下部可溶性钙增加 酪蛋白约占牛乳总蛋白的80 含磷 用胰蛋白酶水解酪蛋白可制得CPP 2 高F值低聚肽 HighFValueOligopeptide 高F值低聚肽 是蛋白酶作用于蛋白质后形成的一种低分子活性肽 F Fisher 值是支链氨基酸 Branchedchainaminoacids BC 与芳香族氨基酸 Aromaticaminoacids AC 的摩尔比值 生理功效 1防止肝性脑病注射或经口摄取高F值低聚肽 可使患者血中BC AC比值接近或大于3 有效维持血中BC浓度 纠正血脑中氨基酸的病态模式 改善肝昏迷程度和精神状态 2改善蛋白质的营养状况低聚肽在肠道内易于消化和吸收 可作肠道营养剂 3抗疲劳作用 3 谷胱甘肽 Glutathion 由谷氨酸 半胱氨酸和甘氨酸经肽键缩合而成 含巯基 生理功效 1作为解毒剂 可用于丙烯腈 氟化物 CO 重金属及有机溶剂等的解毒上 2作为自由基清除剂 3抗辐射4抗过敏 能够纠正乙酰胆碱 胆碱酯酶的不平衡 5对缺氧血症 恶心以及肝脏疾病所引起的不适 具有缓解作用 6可防止皮肤老化及色素沉着 7治疗眼角膜病 4 降压肽 目前主要有3种来源的降压肽 1来自乳酸蛋白的降压肽C12肽 Phe Phe Val Ala Pro Phe Pro Glu Val Phe Gly GysC7肽 Ale Val Pro Tyr Pro Gln ArgC6肽 Thr Thr Met Pro Leu Trp 2来自鱼贝类的降压肽C8肽 沙丁鱼 Leu Lys Val Gly Val Lys Gln TyrC11肽 沙丁鱼 Tyr Lys Ser Phe Ile Lys Gly Tyr Pro Val MetC8肽 金枪鱼 Pro Thr His Ile Lys Trp Gly AspC3肽 南极磷虾 Leu Lys Tyr 3来自植物的降压肽大豆降压肽 大豆蛋白经酶水解 制得以相对分子质量抵御1000为主的降压肽 无花果降压肽 Ala Val Asp Pro Ile Arg Leu Tyr Pro Val Lys Leu Val Arg玉米降压肽 玉米醇溶蛋白经酶水解 制得以Pro Pro Val His Leu连接片段组成的低聚肽 5 大豆肽 大豆蛋白的酶水解产品 由3 6个氨基酸组成 分子量分布低于1000为主 主要在300 700范围内 大豆肽生理功效 1易于消化吸收大豆肽可由肠道直接吸收 比氨基酸渗透压低 从胃到肠的移动率及在小肠的吸收率都比较快 2促进脂肪代谢既能有效地使体脂减少 同时又能保持骨骼肌重量不变 机理 促使交感神经活化 诱发褐色脂肪组织功能激活 促进能量代谢 3增强肌肉运动力 加速肌红细胞的恢复4较低的过敏性 6 易吸收肽 牛乳 鸡蛋 大豆等蛋白质经蛋白酶水解而得得多肽混合物 消化吸收率大大提高 肽由肠道直接吸收 肽得吸收途径比氨基酸有更大的输送量 7 海洋抗肿瘤肽 从印度洋海兔分离出的小分子环肽Dolastatins1 15 抗肿瘤活性很高 具有强烈的细胞毒性 能阻断P388淋巴癌细胞 从沙海葵中提取出4种肽PalystainA D 对体外的PS瘤细胞抑制很强 从鲨鱼软骨种提取一种多肽 是血管生成抑制因子 可阻断恶性肿瘤细胞的生长和扩散 三 活性蛋白质 1 乳铁蛋白天然蛋白质的降解物 存在于牛乳和母乳中 一个分子中有两个铁结合部位 生理功效 1刺激肠道中铁的吸收 2抑菌 抗病毒 3调节吞噬细胞功能 调节NK细胞与ADCC细胞的活性 4调节发炎反应 抑制感染部位炎症 5抑制由于Fe2 引起的脂氧化 铁含量对其抑菌作用有决定性作用 碳酸盐的存在可明显增强其抑菌能力 而柠檬酸盐的增加明显减弱其抑菌能力 pH小于6基本无抑菌作用 2 金属硫蛋白 Metallothionein MT 含大量Cd和Zn 富含半胱氨酸 每分子含有60 61个氨基酸 含巯基18个 每3个巯基 SH 可结合1个2价金属离子 其生理功效 1参与微量元素的贮藏 运输和代谢 2清除自由基 拮抗电离辐射 3重金属的解毒作用 4参与激素和发育过程调节 增强机体对各种应激的反应 5参与细胞DNA的复制和转录 蛋白质的合成与分解以及能量代谢的调节过程 3 免疫球蛋白 Immunoglobulin Ig 共5种 即IgG IgA IgD IgE和IgM 其中在体内起主要作用的是IgG 而在局部免疫中起主要作用的是IgA 从鸡蛋黄提取免疫球蛋白IgY 温度60 以上 pH 4时 活性损失较大 4 大豆球蛋白 Glycinin 是大豆贮藏性蛋白的总称 大约占总量的30 其主要成分是11S球蛋白 可溶 和7S 与 浓缩球蛋白 1大豆球蛋白营养价值高自2周岁的幼儿至成年人 都能满足其对必需氨基酸的需要 在保持氮平衡方面 与牛肉没有差别 2降低胆固醇 1 对血浆胆固醇含量高的人 大豆球蛋白有降低胆固醇的作用 2 当摄取高胆固醇食物时 大豆球蛋白可防止血液中胆固醇的升高 3 对于血液中胆固醇含量正常的人 大豆球蛋白可降低血液中LDL HDL比值 140g d剂量连续摄取1月 可改善并保持健康状况 进一步过量摄取 抑制铁吸收 摄取量在0 8g kg左右 对铁 锌等微量元素的利用没有影响 四 酶蛋白 1 超氧化物歧化酶 SOD 根据其金属辅基成分的不同 分Cu Zn SOD Mn SOD Fe SOD SOD的生理功效 1清除自由基 延缓衰老等 2提高人体对由于自由基侵害而诱发疾病的抵抗力 包括肿瘤 炎症 肺气肿 白内障和自身免疫疾病等 3提高人体对自由基外界诱发因子的抵抗力 如烟雾 辐射 有毒化学品和有毒医药品等 增强机体对外界环境的适应力 4减轻肿瘤患者在进行化疗 放疗时的疼痛及严重的副作用 如骨髓损伤或白细胞减少等 5消除机体疲劳 增强对超负荷大运动量的适应力 2 谷胱甘肽过氧化物酶 GSH Px 含硒 清除组织中有机氢过氧化物和过氧化氢 也可清除DNA氢过氧化物 3 溶菌酶 Lysozyme 是一种碱性球蛋白 广泛存在于鸟和家禽的蛋清中 热稳定性高 专门作用于细菌细胞壁 引起细胞壁溶解 可直接破坏革兰氏阳性菌的细胞壁 某些革兰氏阴性菌也会受溶菌酶破坏 溶菌酶有间接杀菌作用 对抗体活性具有增强作用 溶菌酶可使婴儿肠道中大肠杆菌减少 促进双歧杆菌的增加 六功能性脂类专论 一 3多不饱和脂肪酸 1 3多不饱和脂肪酸的存在1 亚麻酸 存在于许多植物油中 如紫苏油 455 70 胡桃油 10 16 2EPA和DHA EPA为5 8 11 14 17 二十碳五烯酸 DHA为4 7 10 13 16 19 二十二碳六烯酸 陆地动植物油一般不含有它们 但一些高等动物的某些器官与组织如眼 脑 睾丸及精液中含较多DHA 海藻类及海水鱼中 都含有较高含量的EPA和DHA 2 3多不饱和脂肪酸的生理功效 3系列多不饱和脂肪酸在营养上的重要性 更多地集中在生命成长的初期 特别是胎儿和婴幼儿 1 亚麻酸 人体必需脂肪酸 在防治心血管疾病 抗衰老 增强机体免疫力 抗肿瘤等方面都具有明显效果 亚麻酸对增强视力有良好作用 长期缺乏 亚麻酸会影响视力 还会对注意力和认知过程有不良影响 它是 3系列多不饱和脂肪酸的母体 在体内可代谢生成EPA和DHA 2EPA和DHA的功效 1 降低血脂 胆固醇和血压 预防心血管疾病 2 抑制血小板凝集 防止血栓形成与中风 预防老年痴呆症 3 增强视网膜的放射能力 预防视力退化 4 增强记忆力 提高学习效率 5 抑制促癌物质前列腺素的形成 因而能预防癌症 特别是乳腺癌和直肠癌 6 预防炎症和哮喘 7 降低血糖 预防糖尿病 8 抗过敏 3DHA的增智作用 1 胎儿 婴儿发育阶段必需DHA 若缺乏 造成脑细胞磷脂貭不足 产生弱智儿或造成流产 死胎 2 DHA能够健脑 有助于增强神经的信息传递 有预防老年性痴呆 心血管疾病 视网膜疾病的作用 长期过量食用会引起精神过度兴奋 不易入睡 一般认为 儿童摄入EPA在4mg d以下比较安全 4 3多不饱和脂肪酸的摄入量 早产儿 脑和肝磷脂中DHA的生物功能不足 需要量 11mg kg d 年龄较大的人 亚麻酸需要量0 8 1g d