《功能性食品开发与应用》课件-第二章 功能性食品的生物活性成分

第二章

功能性食品的生物活性成分延时符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、活性肽和蛋白质、牛磺酸、功能性油脂、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。目录

Contents02延时符第三节功能性脂类一、多不饱和脂肪酸二、磷脂三、脂肪替代品功能性油脂: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。一、多不饱和脂肪酸06延时符（一）多不饱和脂肪酸的分类1.二十二碳六烯酸（DHA）

在人脑脂质中，DHA约占10%，可活化大脑细胞，改善大脑细胞和脑神经传导功能，提高人脑注意、感觉、判断、记忆能力。2.二十碳五烯酸（EPA）

降低血液粘稠度，预防动脉粥样硬化及冠心病。EPA还能使血小板凝聚能力降低，出血后血液凝固时间变长，预防心肌梗死和脑梗塞。EPA具有清理血管中的垃圾（胆固醇和甘油三酯）的功能，俗称“血管清道夫”。3.花生四烯酸（AA）

在大脑和神经组织中含量丰富，一般占总多不饱和脂肪酸的40％～50％，在神经末梢甚至高达70％，对大脑功能和视网膜起着重要作用。15141181ω

ω系列多不饱和脂肪酸Linoleicacid,LA,亚油酸α-Lindenicacid,ALA,α-亚麻酸γ-LinolenicAcid,GLA,γ-亚麻酸Arachidonicacid,AA,花生四烯酸Eicosapentaenoicacid,EPA,二十碳五烯酸Docesahexaenoicacid,DHA,二十二碳六烯酸ω-6系列ω-3系列C20：5ω3（EPA）C20：4ω6（AA）C18：3ω6（γ-亚麻酸）C18：2ω6（亚油酸）C22：6ω3（DHA）C18：3ω3（α-亚麻酸）1α-亚麻酸（C18：3ω3）存在：紫苏油（45%-70%）、胡桃油（10%-16%）、马脂（15%）、弯曲栅藻（30%）、土曲霉（21%）2二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）存在：海产鱼油中（EPA、DHA）、海藻中（EPA）制备方法：1从鱼油中分离提纯EPA和DHA2发酵法制备EPA和DHA3利用基因工程提高藻类和真菌产生EPA和DHA的数量一、多不饱和脂肪酸（三）多不饱和脂肪酸的来源（三）多不饱和脂肪酸的来源EPA和DHA都属于ω-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。一、多不饱和脂肪酸3亚油酸（C18：2ω6

）4γ-亚麻酸（C18：3ω6）存在：红花油（75%-78%）、小麦胚芽油（50%）、月见草（73%）大豆油、菜籽油、花生油、芝麻油、米糠油（29%-42%）等食用油存在：月见草（7%-13%）、玻璃苣（20%-25%）、黑加仑（16%）5花生四烯酸（C20：4ω6

）存在：亚油酸的代谢产物。

动物肝脏、霉菌一、多不饱和脂肪酸（三）多不饱和脂肪酸的来源一、多不饱和脂肪酸07延时符（二）多不饱和脂肪酸的生理功能1.增进神经系统功能，预防心脑血管疾病

DHA（二十二碳六烯酸）被誉为脑黄金，DHA（脑黄金）在大脑的脂肪酸组成中占30%，视网膜磷脂中占40%；具有促进胎儿脑部发育完善，提高脑神经机能，增强记忆、思考和学习能力，增强视网膜反射能力，预防视力退化。2.增智、健脑作用

多不饱和脂肪酸对人体组织特别是脑组织的生长发育至关重要。被称为“脑黄金”的DHA是人脑的主要组成物质之一。孕妇应摄入足量的DHA来促进胎儿大脑的发育和脑细胞的增殖。一、多不饱和脂肪酸08延时符（二）多不饱和脂肪酸的生理功能3.抑制肿瘤、预防癌变的作用

富含EPA、DHA的鱼油可抑制癌细胞的发生、转移及降低肿瘤生长速度。DHA还可降低治疗胃癌、膀胱癌、子宫癌等抗肿瘤药物的耐药性。4.抗炎、抑制溃疡及胃出血作用EPA的抗炎作用，γ－亚麻酸抑制胃液分泌，降低胃酸酸度。5.多不饱和脂肪酸的其它功能γ-亚麻酸治疗月经期综合征、精神分裂症，抗哮喘作用等等作用。DHA和EPA还具有保护视力、抗过敏等作用。花生四烯酸能明显减少因内分泌失衡而引起的黄褐斑、蝴蝶斑等，并具有减肥功效。

ω-3多不饱和脂肪酸生理功能（日本的研究成果）①降血脂血压，预防心脑血管疾病②抑制血小板凝集，预防血栓形成与中风，预防老年痴呆③增强视网膜的反射能力，预防视力退化④增强记忆力，提高学习能力。⑤预防动脉硬化，对糖尿病有一定疗效。⑥预防炎症和哮喘。➆抗过敏。⑧抑制促癌物质前列腺素的形成，因而防癌（特别是乳腺癌和直肠癌）。ω-3多不饱和脂肪酸的摄入量生理作用摄入剂量（g/d）显效时间（周）抗血小板凝集和抗血栓作用降脂作用抗炎作用2-344-242-441-4ω-6多不饱和脂肪酸生理功能①预防动脉粥样硬化降血脂。

γ-亚麻酸被认为是预防和治疗高血脂症疗效最好、安全性最高的物质，降低血清中甘油三酯和胆固醇③预防高血压，改善过敏性湿疹二、磷脂11延时符（一）磷脂的理化性质

1.甘油醇磷脂（1）卵磷脂卵磷脂分子含甘油、脂酸、磷酸、胆碱等基团，自然界存在的卵磷脂为L-α-卵磷脂。卵磷脂分子中的脂肪酸随不同磷脂而异。（2）脑磷脂脑磷脂是脑组织和神经组织中提取的磷脂，心、肝及其他组织中也含有脑磷脂，常与卵磷脂共同存在于组织中。（3）肌醇磷脂肌醇磷脂是一类由磷脂酸与肌醇结合的脂质，结构与卵磷脂、脑磷脂相似，是由肌醇代替胆碱位置构成。（4）缩醛磷脂存在于脑组织及动脉血管，有保护血管的功用。（5）心肌磷脂又称为二磷脂酰甘油或多甘油磷脂。

2.神经氨基醇磷脂

神经氨基醇磷脂是神经醇、脂酸、磷酸与胆碱组成的脂质。二、磷脂12延时符（二）磷脂的生理功能

1.构成生物膜的重要成分

生物膜具有重要的生理功能，起着保护层的作用，是细胞表面的屏障，也是细胞内外环境进行物质交换的通道。2.促进神经传导，提高大脑活力

人脑约有200亿个神经细胞，备种神经细胞之间依靠乙酰胆碱来传递信息，乙酰胆碱是由胆碱相醋酸反应生成的。食物中的磷脂被机体消化吸收后释放出胆碱随血液循环系统送至大脑，与醋酸结合生成乙酰胆碱。二、磷脂13延时符（二）磷脂的生理功能

3.促进脂肪代谢，防止脂肪肝形成

磷脂中的胆碱对脂肪有亲和力，可促进脂肪以磷脂形式由肝脏通过血液输送出去或改善脂肪酸本身在肝中的利用，并防止脂肪在肝脏里的异常积聚。磷脂是防治肝硬化，恢复肝功能的保健佳品。4.降低血清胆固醇，改善血液循环，预防心血管疾病

胆固醇在心脑血管内的沉积是造成心脑血管疾病的主要原因。二、磷脂13延时符（三）磷脂的来源

磷脂广泛存在于动植物细胞的原生质和生物膜中。在植物中则主要分布在种子、坚果和谷物内。植物来源虽然丰富，应用最多的是大豆等极少数几种。磷脂的动物来源主要是蛋黄、奶及脑、肝、肾等器官内。二、磷脂14延时符（四）磷脂在功能食品中的应用

1.在人造奶油和糖果中的应用

糖果中加入磷脂有助于糖浆和油脂快速乳化，降低原料的黏度，提高润湿效果，增加产品均匀度及稳定性。

2.在焙烤制品中的应用

面包、饼干、糕点面团中添加磷脂，改进面团吸水性，使面粉、水、油易于混合均匀，增加产品起酥性，抗氧化，防止老化。3.在乳制品和饮料中的应用

固体饮料中添加适量磷脂，可起乳化剂和润湿剂；豆浆或豆奶起消泡作用。

4.在肉制品中的应用

在香肠等肉制品中添加磷脂可以提高制品中淀粉的持水性、增加弹性、减少淀粉充填物的糊状感。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

产品组成制造公司Simplesse牛乳、鸡蛋蛋白，球形颗粒，0.1-2μm美国Nutra-Sweet公司Traiblazer鸡蛋白、乳蛋白和黄原胶，不规则纤维，<10μm美国Kraft通用食品公司LITA玉米醇溶蛋白，球形微粒，0.3-3μm美国Opta食品配料有限公司2.模拟脂肪

产品组成制造公司N-Oil木薯糊精，DE<5美国国立淀粉与化学俄做公司Maltrin玉米迈亚糊精，DE=4—7美国谷物加工合作公司PaselliSA-2马铃薯淀粉，DE<3荷兰Avebe公司NutrioP-Fibre豌豆纤维丹麦Danish糖业加工厂葡聚糖葡萄糖、山梨醇和柠檬酸的聚合物美国Pfizer公司三、脂肪替代品18延时符（二）国内外已开发的脂肪替代品⒈脂肪酸酯型脂肪替代品（1）短长链甘油三酯

短长链甘油三酯中至少含有一个短链脂肪酸和一个长链脂肪酸，短长链甘油三酯消化后提供的能量仅是普通脂肪的50%，因此它可用于低能量食品的生产并可任意比例代替普通脂肪。

（2）中（长、超长）链甘油三酯

中、长、超长链甘油三酯是经酯交换而得到的甘油三酯，分子中含有一个中链脂肪酸（C8或C10），一个长链脂肪酸（C16或C18）和一个超长链脂肪酸（C22），其能量只有普通脂肪的一半。这种脂肪具有与可可脂相似的质地、口感和熔融性，特别适合代替可可脂用于制作巧克力、奶油蛋糕、糖果，并可应用于高温煎、炸和焙烤加工的食品。三、脂肪替代品19延时符（二）国内外已开发的脂肪替代品2.蛋白质型脂肪替代品

（1）蛋白质型脂肪替代品：以蛋白质原料（牛乳蛋白、鸡蛋蛋白、大豆蛋白、玉米醇溶蛋白、动物胶、面筋等）为主料，配以黄原胶、果胶、麦芽糊精等增稠剂，以卵磷脂、柠檬酸等作为辅料加工制成的脂肪替代物。

（2）蛋白质型脂肪替代品的制备原理：首先对蛋白质原料进行湿热处理，一方面使隐藏在分子内部的疏水性基团暴露在分子表面，以增大其疏水性；另一方面在湿热处理过程中，各种蛋白质原料发生复杂的缔合反应，形成大分子缔合物，增强其稳定性。然后经特殊的微粒化装置对混合物料进行拌匀、乳化、均质与微粒化等作用，使蛋白质微粒的粒径降到0.1～2μm。三、脂肪替代品20延时符（二）国内外已开发的脂肪替代品3.碳水化合物型脂肪替代品（1）动植物胶类脂肪替代品

动植物胶类为高分子质量的一类碳水化合物，多用做增稠剂和稳定剂。常用的有卡拉胶、黄原胶、瓜尔胶、阿拉伯树胶和果胶。动植物胶类多用于色拉调味料、冰激凌、焙烤制品、乳制品、汤类中。卡拉胶是目前低脂肉制品中应用最普遍的一种脂肪替代品。几种胶类复配，脂肪模拟性能更好。（2）变性淀粉及糊精脂肪替代品三、脂肪替代品21延时符（二）国内外已开发的脂肪替代品3.碳水化合物型脂肪（3）纤维类脂肪替代品

微晶纤维素在水相条件下可模拟脂肪功能，有良好的口感，对乳化和发泡具有稳定作用。此外，还有纤维素衍生物可作为脂肪替代品，如羧甲基纤维素、甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基纤维素等。

对以上3种类型的脂肪替代品来说，蛋白质型脂肪替代品和碳水化合物型脂肪替代品都不能应用于煎炸食品，也不能完全代替脂肪，而脂肪酸酯型脂肪替代品可完全取代脂肪而且应用领域较宽。目录

Contents延时符第六节植物活性成分一、有机硫化合物二、有机醇化合物三、有机酸化合物四、类胡萝卜素五、黄酮类化合物六、原花青素和花色苷七、其他一、黄酮类化合物延时符异黄酮

黄酮类化合物中的一种，主要存在于豆科植物中。由于是从植物中提取，与雌激素有相似结构，因此称为植物雌激素。大豆异黄酮的雌激素作用影响到激素分泌、代谢生物学活性、蛋白质合成、生长因子活性，是天然的癌症化学预防剂。槲皮素

具有较好的祛痰、止咳作用，并有一定的平喘作用。此外还有降低血压、增强毛细血管抵抗力、减少毛细血管脆性、降血脂、扩张冠状动脉，增加冠脉血流量等作用。用于治疗慢性支气管炎。对冠心病及高血压患者也有辅助治疗作用。一、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。一、黄酮类化合物二、类胡萝卜素延时符

类胡萝卜素属于非皂化脂质。是广泛地分布于动植物中的黄、橙、红或紫色的一组色素。已知天然类胡萝卜素约有300种，其中不含氧的碳化氢类有胡萝卜素、菌脂素等；含氧的非常多，有醇、酮、醚、醛、环氧化物、羰酸和酯等。

它们之中叶黄素（lutein）、番茄红素、玉米黄质等常作为食物和脂肪的着色剂。

1.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β-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。二、类胡萝卜素生理功能(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。

1.番茄红素三、原花青素和花色苷延时符

原花青素：简称OPC，是一种有着特殊分子结构的生物类黄酮，是目前国际上公认的清除人体内自由基最有效的天然抗氧化剂。最新研究表明蓝莓叶提取物原花青素可阻止丙肝病毒复制。

在结构上，原花青素是由不同数量的儿茶素或表儿茶素结合而成。最简单的原花青素是儿茶素、或表儿茶素、或儿茶素与表儿茶素形成的二聚体。

花色苷：是花色素与糖以糖苷键结合而成的一类化合物，广泛存在于植物的花、果实、茎、叶和根器官的细胞液中，使其呈现由红、紫红到兰等不同颜色。花色苷是类黄酮——以黄酮核为基础的一类物质中能呈现红色的一族化合物。

三、原花青素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。

三、原花青素四、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，减肥作用五、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。

六、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。六、皂苷

皂苷主要分布于陆地高等植物中，也少量存在于海星和海参等海洋生物中。许多中草药如人参、远志、桔梗、甘草、知母和柴胡等的主要有效成分都含有皂苷。

七、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。七、L-肉碱

八、核酸核酸（nucleicacid）可以在体内合成，但当体内合成的核酸量不足时，就成为条件必需营养素（conditionalessentialnutrients）。核酸广泛存在于动植物食品中。富含核酸的食品主要有鱼类、动物内脏和干豆类食品。牛奶及奶制品、蛋类、谷类和一般果蔬中含核酸较少，但在菠菜、竹笋、蘑菇等食品中含量较高。主要生理功能：（1）免疫调节功能。（2）抗自由基。（3）抗衰老。（4）减轻放、化疗对人体的损伤。（5）改善循环系统：核酸能扩张血管，改善血流，降低血脂，促进血管壁再生，抑制血小板凝集。因此，对脑血栓、心肌梗死及动脉粥样硬化均有较好的保健作用。八、核酸九、硫化物广泛存在于大蒜、葱、韭菜等百合科植物和芥菜、萝卜、辣根等十字花科植物的有机硫化物，是这些食物辛辣风味的主体成分。食品中常见的有机硫化物有蒜素（allicin）、异硫氰酸盐(isothiocyanate,ITCs)和硫氰酸盐（thiocyanate）等。大蒜素在抑菌、降血脂、降血压、防治动脉粥样硬化等方面有重要生理功能。异硫氰酸盐和硫氰酸盐在抗氧化、防癌、抑菌等方面有重要生理功能。十、益生菌益生菌（probiotics）系指一类能够改善肠道菌丛平衡，从而对宿主健康发挥有益作用的微生物。它们可直接作为食品添加剂食用，以维持肠道菌丛的平衡。生理功能：（1）防治腹泻；（2）缓解不耐乳糖症状；（3）预防阴道感染；（4）增强人体免疫力；（5）缓解过敏作用；（6）降低血清胆固醇；（7）预防癌症和抑制肿瘤生长。

十一、益生元益生元（prebiotics）指通过选择性刺激一种或数种菌落中的细菌生长与活性而对寄主产生有益的影响从而改善寄主健康的不可被消化的食品成分或添加剂。益生元包括多种物质，如某些含氮多糖、低聚糖、抗性淀粉、辅酶及某些氨基酸等。生理功能：（1）降低肠道pH值；（2）调整菌群平衡；（3）改善血脂；（4）降低直肠癌发病率；（5）提高免疫；（6）减轻便秘。十二、有机醇化物