本科《功能食品開發(fā)》課件抗衰老

1、大蒜、洋蔥最佳生物酶解技術(shù)蒜氨酸酶動力學研究超臨界流體萃取技術(shù)分子蒸餾技術(shù)精制大蒜、洋蔥精油第三代功能性調(diào)味料包埋技術(shù)、劑型技術(shù)等功能評價調(diào)味料中試生產(chǎn)生姜超臨界流體萃取技術(shù)姜精油第三代功能性調(diào)味料包埋技術(shù)、劑型技術(shù)功能評價姜油樹脂分子蒸餾技術(shù)純化姜辣素生姜香精產(chǎn)品調(diào)味料中試生產(chǎn)延緩衰老的功能食品的開發(fā)眾所周知，目前世界上人的平均壽命為61歲，工業(yè)發(fā)達國家為72歲，日本78歲。全世界65歲以上的老人占總?cè)丝诘?%。解放初，我國人均壽命僅35歲，至1979年為68.2歲，1990年為70歲左右，現(xiàn)在我國60歲以上老人將近1億，65歲以上者為5000萬，60歲以上人口占全國人口的8%。目前老年人口

2、還存在有增長趨勢。美國今后10年，65歲以上老人將增加1%。 2000年全世界65歲以上老人達到5.78億，在發(fā)達國家，80歲以上老人占65歲以上老人的47%。生命的數(shù)量與質(zhì)量。 高齡化社會的到來會帶來一系列的社會問題，老年人的營養(yǎng)問題是其中之一。從營養(yǎng)角度做好老人的保健工作，延緩老年病發(fā)生，具有十分重要的經(jīng)濟意義和社會價值。衰老是指人體各器官功能開始并逐漸降低的一種生理現(xiàn)象，是一種自然規(guī)律，是任何生物都不可避免的過程。隨著科學的進步，使有限地延緩衰老的進程成為可能。有學者建議，當進入成年人開始，就應(yīng)該考慮延緩衰老的問題。 人的生命極限壽命和衰老幾乎是一個永恒的科學命題，科學的發(fā)展永遠不會做到

3、使人長生不老，但是科學會提供越來越多的方法延緩衰老，延長人的壽命。根據(jù)對哺乳動物的研究推斷，人的壽命有120-150歲?，F(xiàn)在世界上有一些長壽區(qū)如厄瓜多爾的比爾卡班，僅819名居民，有9人活到100歲，最老的142歲。我國廣西巴馬縣也是一個長壽區(qū)，15萬人口，90歲以上的有226人，超過100歲的64人。我國有記載的老人最高壽命達155歲。衰老學說(300多種學說) 衰老遺傳學說（程序衰老學說） 體細胞突變學說 蛋白質(zhì)合成的差錯災(zāi)難學說 脂褐素累積的殘渣學說 內(nèi)分泌功能減退學說 免疫功能下降學說 交聯(lián)學說 自由基學說（由于自由基學說能比較清楚地解釋機衰老過程中出現(xiàn)的種種癥狀，如老年斑、皺紋及免疫

4、力下降等，因此倍受關(guān)注，已為人們所普遍接受。） 自由基此起機體衰老的主要機制生命大分子的交聯(lián)聚合和脂褐素的累積 脂褐素（Lipofuscin）是丙二醛與蛋白質(zhì)等生命大分子的交聯(lián)聚合產(chǎn)物，由于它不溶于水故不易被排除，這樣就在細胞內(nèi)大量堆積，其顆粒呈直徑為15m的圓形或橢圓形、顆粒大小會年齡增加而增大。 器官組織細胞的破壞與減少免疫功能的降低 目前，自由基學說已得到了普遍的認可，即細胞代謝過程中不斷產(chǎn)生的具有很強生物活性的自由基及過氧化脂質(zhì)，是引起組織細胞衰老的主要因素，而人體內(nèi)的超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSHPX）等物質(zhì)可以清除體內(nèi)過多的自由基，降低機體內(nèi)的過氧化脂質(zhì)，從而

5、達到延緩人體器官衰老的目的。某些保健食品經(jīng)動物和人體試驗證明，具有提高體內(nèi)超氧化物歧化酶及谷胱甘肽過氧化物酶的作用，從而有效地清除體內(nèi)過多的自由基，或使機體內(nèi)過氧化脂質(zhì)下降，由此推斷出這些保健食品具有延緩衰老的作用。評價延緩衰老功能食品的常用指標腦、肝MAO-B活性（activity of monoaminoxdase B）過氧化脂質(zhì)和脂褐質(zhì)超氧化歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶羥脯氨酸動物生存試驗（或稱壽命實驗）自由基清除劑（Scavenger）非酶類清除劑（抗氧化劑） 維生素E、維生素C、胡蘿卜素和還原型谷胱甘肽（GSH）等 。酶類清除劑（抗氧化酶） 超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT

6、）和谷胱甘肽氧化物酶（GSHPx）等。與維生素E有關(guān)的自氧化和抗氧化反應(yīng) 其中，L=fatty acid radical， LO2=peroxy radical， LH=fatty acid， E=tocopherol， LOOH=hydroperoxide， C=ascorbic acid， C=ascorbyl radical， GSH=reduced glutathione， GSSG=glutathione disulfide超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,簡稱SOD）存在于幾乎所有靠氧呼吸的生物體內(nèi)，從細菌、真菌、高等植物、高等動物直至人體內(nèi)均有存在 一類含

7、金屬的酶（metalle-enzymes） CuZu-SODMn-SOD Fe-SOD 超氧化物歧化酶的生理功能清除機體代謝過程中所產(chǎn)生過量的超氧陰離子自由基，延緩由于自由基侵害而出現(xiàn)的衰老現(xiàn)象，如延緩皮膚衰老和脂褐素沉淀的出現(xiàn)。 提高人體對那由于自由基侵害而誘發(fā)疾病的抵抗力，包括腫瘤、炎癥、肺氣腫、白內(nèi)障和自身免疫病等。 提高人體對自由基外界誘發(fā)因子的的抵抗力，如煙霧、輻射、有毒化學品和有毒醫(yī)藥品等，增強機體對外界環(huán)境的適應(yīng)力。 減輕腫瘤患者在進行化療、放療時的疼痛及嚴重的副作用，如骨髓損傷或白細胞減少等。 消除機體疲勞，增強對超負荷大運動量的適應(yīng)力。 富含SOD功能性食品的開發(fā)利用大蒜細胞

8、培養(yǎng)生產(chǎn)富含SOD的功能性食品大蒜愈傷組織的誘導(dǎo)形成及培養(yǎng) 大蒜細胞懸浮培養(yǎng)深層發(fā)酵 SOD濃縮液的提取及功能性食品制造 植物細胞培養(yǎng)技術(shù)可以不受環(huán)境因素如氣候、季節(jié)、土壤和病蟲害的影響，能在地球上任何地方、任何時候生產(chǎn)，培養(yǎng)物能達到土壤栽培從未見過的整齊程度可實現(xiàn)工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)，無需占用耕地，培養(yǎng)物生長迅速生產(chǎn)周期短，能在人工控制條件下采取措施提高產(chǎn)品和質(zhì)量 任何新發(fā)現(xiàn)的種類都能進行細胞培養(yǎng)，縮短了繁殖與引種栽時間。對于那些含有有毒目標物的植物還能防止素物向自然界的擴散 大蒜愈傷組織的誘導(dǎo)形成及培養(yǎng) 先將大蒜放在8的低溫環(huán)境中貯藏1個月，以打破其休眠期，去保護葉后用無菌水沖洗蒜瓣，再在無菌條

9、件下用70乙醇漂洗15-30s，置于0.1%的升汞溶液中消毒8min，取出經(jīng)無菌水沖洗三遍，將蒜瓣切成0.50.30.2cm3帶表皮的25，光照強度6000lux，每天循環(huán)光照12h，過20天左右移植于盛有愈傷組織增殖培養(yǎng)基的三角瓶中，在相同條件下培養(yǎng)20天。如此重復(fù)移植培養(yǎng)4-5次。 愈傷組織的誘導(dǎo)培養(yǎng)基以3蔗糖為碳源，加0.8%瓊脂，pH值為5.8。添加2ppm的2，4-二氯苯氧乙酸（植物細胞生長素）和0.1ppm的6-糖基氨基嘌呤（植物細胞分裂素）對誘導(dǎo)大蒜愈傷組織的形成有明顯的促進作用。生長素能刺激細胞分裂，其作用機理是消除DNA復(fù)制進的抑制物，從基因水平上影響細胞分裂。 增殖培養(yǎng)基與

10、誘導(dǎo)培養(yǎng)基一樣，只是新添加了0.02%的酪蛋白水解物。對愈傷細胞第5次增殖5次增殖培養(yǎng)的跟蹤表明，在培養(yǎng)前期大蒜細胞生長旺盛，呼吸激烈，胞內(nèi)合成與積累SOD的能力也隨之加強。隨著時間的推移，胞內(nèi)SOD急驟增加，至15天時SOD的比活力達到天然大蒜的1.5倍。但細胞增殖速率的最大值是在對數(shù)生長末期（約培養(yǎng)20天）才出現(xiàn)，此時胞內(nèi)SOD的積累也達到高峰期。 大蒜細胞的懸浮培養(yǎng)和深層發(fā)酵 將處于對數(shù)生長期（約培養(yǎng)15天）的大蒜愈傷組織接種于懸浮培養(yǎng)基中進行液體培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度為25-30，pH值在5-6范圍內(nèi)，以28、pH5.8為好。經(jīng)過7天的培養(yǎng)后，單細胞和部分小細胞團從結(jié)構(gòu)松散的愈傷組織上脫落下來

11、，由此獲得的單細胞作為懸浮培養(yǎng)種子進行液體懸浮擴大培養(yǎng)或深層發(fā)酵。最初的大蒜細胞形態(tài)大小不一，經(jīng)3-4次移種培養(yǎng)后，細胞趨于整齊一致，以圓形或橢圓形為主?？梢源藶榉N子液進行深層發(fā)酵擴大培養(yǎng)。 在大蒜細胞的液體擴大培養(yǎng)中，碳源的選擇很是重要的，可選用的碳源包括蔗糖、葡萄糖、果糖、半乳糖、蜂蜜、乳糖及淀粉水解物等，其中以蔗糖和葡萄糖和產(chǎn)效果較好。糖類既是碳源又是培養(yǎng)液的滲透壓調(diào)節(jié)劑，其濃度的變化會影響到細胞的生長和代謝物的產(chǎn)生。因此，糖類的濃度有個適宜范圍，如蔗糖的范圍為1.5%-4.5%（最佳值為3）。小于1.5%，則因碳源不足，對數(shù)生長期較短；大于4.5%，則會抑制細胞的生長。 氮源對植物細胞

12、的生長和代謝物的積累起關(guān)鍵作用，常見的有NO-3（如KNO3）和NH4（如NH4NO3）兩種。對大蒜細胞培養(yǎng)來說，NH4NO3能刺激細胞的生長但不利于SOD的積累，KNO3能刺激SOD的積累但會抑制細胞的生長。兩者的合理配合，如0.17%的KNO3溶液和0.2%的NH4NO3溶液對細胞生長和SOD積累均有滿意的結(jié)果。 植物細胞生長對營養(yǎng)成分的要求是多方面的，若往液體懸浮培養(yǎng)其中添加些有機物質(zhì)及其他營養(yǎng)物質(zhì)（如維生素、氨基酸等），會對細胞生長和SOD的積累產(chǎn)生不同程度的促進作用。研究表明，添加0.04%的酪蛋白水解物、1ppm的甘氨酸和0.2ppm的泛酸鈣，可促進細胞生長與SOD的積累，使細胞產(chǎn)

13、量提高15，細胞單位產(chǎn)酶量增加21。與愈傷組織培養(yǎng)一樣，添加些細胞生長素與激動素，如2ppm的2，4-二氯苯氧乙酸和0.1ppm的糠基氨基嘌呤，對培養(yǎng)過程也有明顯的促進作用。此外，添加0.5U/mL的果膠酶和0.5U/mL的纖維素酶可減少細胞的凝聚和增強細胞的分散程度，使細胞單位酶活力提高26.7。1的芹菜提取物雖不能刺激細胞生長但有利于SOD的積累，細胞單位酶活力因此提高了77.4%。 SOD濃縮液的提取和功能性食品的制造 大蒜細胞深層發(fā)酵結(jié)束后，經(jīng)離心機處理，去除上清液，收集沉積的細胞，用水沖洗數(shù)次，然后加入2-3倍體積的50mmol/L磷酸鉀緩沖溶液（ pH=7.8）研磨或破壁勻漿，再次

14、離心處理取上清液，經(jīng)超濾濃縮后即得SOD濃縮液?？梢源藵饪s為主劑，配合些甜味劑、酸味劑和食用香精等，調(diào)制成富含SOD的功能性飲料。 往SOD濃縮液中加入0.25倍體積的氯仿-乙醇（3：5）溶液攪拌15min，經(jīng)離心分離取上清液，加入等量丙酮使之出現(xiàn)沉淀，沉淀物即為SOD粗制酶。提純時將此粗制酶置于50mmol/L磷酸鉀緩沖液中，在55-60溫度下保持15min，離心分離去除沉淀，上清液用凝膠柱或離子交換柱層析，收集具有SOD活性的洗脫液，濃縮凍干后即得高純度的SOD制品。 保存SOD活性的天然大蒜飲料 大蒜含有原本穩(wěn)定無味的蒜氨酸，加工過程中由于受到從細胞釋放出的蒜酶催化作用，蒜氨酸會轉(zhuǎn)變成大

15、蒜素。大蒜素本身為新鮮蒜香味，但極易分解生成具有強烈蒜臭味的揮發(fā)性化合物，如甲基丙烯基三硫化物、二丙烯基三硫化物和丙烯基三硫醇等，從而極大地影響了產(chǎn)品的風味。 為了脫除大蒜臭味，目前應(yīng)用的方法主要有酒精溶液浸泡法、冷凍干燥法和高溫滅酶法等。酒精浸泡法是用5倍體積的35乙溶液浸泡2天以去除異味，方法簡單可行，但SOD易被破壞。高溫滅酶法脫臭效果好，但SOD的破壞率很高。冷凍干燥法是在-30條件下進行，脫臭效果好，SOD保存率高。 一種即能脫蒜臭異味又有利于SOD活力保存的混合液浸泡法，是將脫皮大蒜放在含0.1%半胱氨酸、0.2%硫酸銅、5氯化鈉的pH值為4的水溶液中，于3下浸泡80-100h。半胱氨酸和較低的酸性可鈍化蒜酶抑制蒜氨酸的轉(zhuǎn)化，氯化鈉能促進浸泡液向大蒜細胞內(nèi)部滲透并抑制雜菌的生長，Cu2SO4的作用在于保護SOD酶蛋白的失活。蒜酶的最適作用條件是pH6.5和溫度37，在貯存及預(yù)過程中應(yīng)避免接近此條件。 經(jīng)上述溶液處理過的大蒜，取出洗凈后用2檸檬酸水溶液進行磨漿，在這里添加檸檬酸的作用在于抑制浸泡中可能未被完全鈍化的少部分蒜酶的活性。磨漿后過濾取濾汗，經(jīng)合理調(diào)配后用高溫瞬時法進行殺菌，最后無菌包裝即得終產(chǎn)品。 利用本方法制作的大蒜飲料，即脫除了大蒜的異味又最大限度地保存原有的SOD活性，是一種普及型的功能性飲料。 市場上具有延緩衰老功能的功能食品產(chǎn)品名稱功效成分批準