燕麦葡聚糖研究进展PPT课件

.,1,-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,.,2,一、-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,.,3,一、-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,.,4,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,.,5,一、-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。,.,6,一、-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,.,7,一、-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。,.,8,二、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。,.,9,二、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,.,10,三、燕麦-葡聚糖的理化性质,化学结构：它通过-(13)和-(14)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-(14)键和30%的-(13)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,.,11,三、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-(13)糖苷键的含量和聚合度的影响。水溶性-葡聚糖中-(13)糖苷键与-(14)糖苷键含量之比为12.512.6,而非水溶性-葡聚糖中相应糖苷键含量之比为14.2。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2.12.4、大麦为2.83.3、黑麦为3.03.2、小麦为3.03.8。燕麦-葡聚糖研究进展食品科学2009,Vol.30,No.15231,.,12,三、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,.,13,三、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,.,14,三、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),.,15,三、燕麦-葡聚糖的生物活性,燕麦在化妆品中的添加,.,16,三、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,.,17,四、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,.,18,四、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,.,19,四、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（MW1106）-葡聚糖的比例降低，低分子量的比例增加，而分子量在1106和2106之间的-葡聚糖减少了近50%。,.,20,四、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。,.,21,四、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,.,22,四、燕麦-葡聚糖特性的影响因素,4.提取工艺