第3講活性多糖

1功能性食品

第三講河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院2/37第二節(jié)：活性多糖主要內(nèi)容膳食纖維的定義與分類膳食纖維的化學(xué)組成與物化性質(zhì)膳食纖維的生理功能膳食纖維的副作用膳食纖維的加工、應(yīng)用及推薦攝入量真菌多糖的物理性質(zhì)與功效的關(guān)系真菌多糖的生理功能3/37多糖(polysaccharides)是由多個單糖分子縮合而成的糖類物質(zhì)，也稱聚糖。多糖是所有生命有機體的重要組成成分，大量存在于藻類、真菌、高等陸生植物中。具有生物學(xué)功能的多糖稱為活性多糖。

動物多糖

殼聚糖，硫酸軟骨素等多糖植物多糖

種類較多，高等、低等植物多糖

微生物多糖

細(xì)菌、放線菌、真菌、原核藻類4/37一、膳食纖維(Dietaryfiber)

（一）膳食纖維的定義1972年，Trowell等定義：食物中不被消化吸收的植物成分。1976年：不被人體消化吸收的多糖類碳水合物和木質(zhì)素。1999年：凡是不能被人體內(nèi)源酶消化吸收的可食用植物細(xì)胞、多糖、木質(zhì)素以及相關(guān)物質(zhì)的總和。包括了纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、膠質(zhì)、改性纖維素、粘質(zhì)、寡糖、果膠以及少量組成成分如蠟質(zhì)、角質(zhì)、軟木質(zhì)。

5/37（二）膳食纖維的分類按來源分類植物來源：纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、果膠、阿拉伯膠、愈瘡膠和半乳甘露聚糖等；動物來源：甲殼素、殼聚糖和膠原等；海藻多糖類：海藻酸鹽、卡拉膠和瓊脂等；微生物多糖如黃原膠等。合成類：如羧甲基纖維素等。6/37按溶解特性分類：不溶性膳食纖維(InsolubleDietaryfiber,IDF)：指不被人體消化道酶消化，且不溶于熱水的膳食纖維。是構(gòu)成細(xì)胞壁的主要成分，包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、原果膠和動物性的甲殼素和殼聚糖。水溶性膳食纖維(SolubleDietaryfiber,SDF)：指不被人體消化酶消化，但溶于溫水或熱水，且其水溶性又能被4倍體的乙醇再沉淀的膳食纖維。主要包括果膠、海藻酸、卡拉膠、瓊脂和微生物發(fā)酵產(chǎn)物黃原膠，以及人工合成的羧甲基纖維素鈉鹽等。

7/37（三）膳食纖維的化學(xué)組成與性質(zhì)

纖維狀碳水化合物(纖維素)?；|(zhì)碳水化合物(果膠類物質(zhì)等)。填充類化合物(木質(zhì)素)。1.化學(xué)組成（1）纖維素是D-葡萄糖經(jīng)β-(1→4)糖苷鍵連接而成的直鏈線性多糖。聚合度大約是數(shù)千，是細(xì)胞壁的主要結(jié)構(gòu)物質(zhì)。8/37（2）果膠類物質(zhì)廣泛存在于動植物細(xì)胞壁中，能使細(xì)胞黏合在一起。在植物種子、果實、塊莖、葉中均含有果膠類物質(zhì)，水果和蔬菜中含量較多。果膠主鏈?zhǔn)墙?jīng)α-(1→4)糖苷鍵連接而成的聚半乳糖醛酸，主鏈中連有(1→2)鼠李糖，部分半乳糖醛酸經(jīng)常被甲基化。原果膠：可溶性果膠與纖維素合成的高分子化合物可溶性果膠：半乳糖醛酸甲酯及少量半乳糖醛酸通過1→4糖苷鍵連接而成的長鏈高分子化合物果膠酸：半乳糖醛酸經(jīng)1→4糖苷鍵連接而成的高分子化合物9/37（3）木質(zhì)素是由松柏醇、芥子醇和對羥基肉桂醇三種單體組成的大分子化合物。天然存在的木質(zhì)素大多與碳水化合物緊密結(jié)合在一起，很難將之分離開來。木質(zhì)素沒有生理活性。10/372.膳食纖維的物化特性

1）高持水力親水基團。膳食纖維的持水性可以增加人體排便的體積與速度，可減輕了泌尿系統(tǒng)的壓力，從而緩解了諸如膀胱炎、膀胱結(jié)石等泌尿系統(tǒng)疾病的癥狀，并能使毒物迅速排出體外。

2）吸附作用活性基團，可以吸附螯合膽固醇、膽汁酸以及腸道內(nèi)的有毒物質(zhì)(內(nèi)源性毒素)、化學(xué)藥品和有毒醫(yī)藥品(外源性毒素)等有機化合物。11/373）對陽離子有結(jié)合和交換能力所包含的羧基、羥基和氨基等側(cè)鏈基團，可產(chǎn)生類似弱酸性陽離子交換樹脂的作用，可與陽離子進行可逆的交換，從而影響消化道的pH、滲透壓及氧化還原電位等，形成更緩沖的環(huán)境，利于消化吸收。4）無能量填充劑膳食纖維體積較大，遇水膨脹后體積更大，易引起飽腹感。同時影響可利用的碳水化合物成分在腸內(nèi)的消化吸收，使人不易產(chǎn)生饑餓感。所以，膳食纖維對預(yù)防肥胖癥十分有利。12/375）發(fā)酵作用膳食纖維雖不能被人體消化道內(nèi)的酶所降解，但卻能被大腸內(nèi)的微生物所發(fā)酵降解，產(chǎn)生乙酸、丙酸和丁酸等短鏈脂肪酸，使大腸內(nèi)pH降低，從而影響微生物菌群的生長和增殖，誘導(dǎo)產(chǎn)生大量的好氣有益菌，抑制厭氣腐敗菌。

6）溶解性與粘性

溶解性、粘性對其生理功能有重要影響，水溶性纖維更易被腸道內(nèi)的細(xì)菌所發(fā)酵，粘性纖維有利于延緩和降低消化道中其他食物成分的消化吸收?？墒刮改c道中的內(nèi)容物粘度增加，降低胃排空率，延緩和降低葡萄糖、膽汁酸和膽固醇等物質(zhì)的吸收。13/37

（四）膳食纖維的生理功用1889年，Allinson提出假如食物中完全不含膳食纖維或麩皮，不但易引起便秘，而且還會引起痔瘡、靜脈血管曲張和迷走神經(jīng)痛等疾病。1923年，Kellogg博士論述了小麥麩皮的醫(yī)療功能。1960s，膳食纖維的重要生理功能并逐漸得到公認(rèn)?，F(xiàn)在：第七營養(yǎng)素。

14/371.防止便秘

有助于大腸的蠕動，增加排便次數(shù)；在腸腔中被細(xì)菌酵解，生成短鏈脂肪酸，酸度增加、加速腸內(nèi)容物在結(jié)腸內(nèi)的轉(zhuǎn)移。2.改善腸內(nèi)菌群、輔助抑制腫瘤活化有益菌群，產(chǎn)生有機酸，使大腸內(nèi)酸性化，從而抑制腸內(nèi)有害菌的繁殖。糞便中可能含有致癌物，膳食縮短了糞便在腸道內(nèi)的停留時間，減少與腸壁的接觸，從而減少癌變的危險性。已知膳食纖維能顯著降低大腸癌、結(jié)腸癌、乳腺癌、胃癌、食管癌等癌癥的發(fā)生。15/37

3.調(diào)節(jié)糖尿病人的血糖水平SDF能延緩和抑制對糖類的消化吸收，降低對胰島素的要求，抑制餐后血糖值的上升。水溶性膳食纖維形成凝膠，阻止糖類的擴散，推遲了在腸內(nèi)的吸收。能改變消化道激素的分泌，如胰汁的分泌減少，從而抑制了糖類的消化吸收，從而延遲血糖值的上升。提高可溶性膳食纖維的攝入量可以防止Ⅱ型糖尿病的發(fā)生。16/374.調(diào)節(jié)血脂

SDF可螯合膽固醇，抑制機體對膽固醇的吸收，且都是降低對人體健康不利的低密度膽固醇，而高密度脂蛋白膽固醇降得很少或不降。17/37成人每日膽固醇攝入量不宜超過300mg，量化如下：

18/375.控制肥胖

大多數(shù)富含膳食纖維的食物，僅含有少量的脂肪。因此，在控制能量攝入的同時，會起到減肥的作用。粘性纖維使碳水化合物的吸收減慢，防止了餐后血糖的迅速上升并影響氨基酸代謝，對肥胖病人起到減輕體重的作用。膳食纖維能與部分脂肪酸結(jié)合，使脂肪酸通過消化道不能被吸收。6.消除外源有害物質(zhì)

膳食纖維對汞、砷、鎘和高濃度的銅、鋅都具有清除能力。19/37（五）膳食纖維的缺點1.束縛微量元素對Ca、Cu、Zn、Fe、Mn等金屬離子都有不同程度的束縛作用。2.束縛人體對維生素的吸收和利用果膠、樹膠和大麥、小麥、燕麥、羽扇豆等的膳食纖維對維生素A、維生素E和胡蘿卜素都有不同程度的束縛能力。3.引起不良生理反應(yīng)過量攝入，尤其是攝入凝膠性強的膳食纖維，如瓜爾豆膠等會有腹脹、大便次數(shù)減少、便秘等副作用。20/37（六）膳食纖維的推薦攝入量

中國營養(yǎng)學(xué)會推薦，每人每日攝入膳食纖維25-30g。美國FDA推薦：20-35g/天。英國國家顧問委員會建議膳食纖維的攝入量為25g-30g/天。澳大利亞人每日平均攝入膳食纖維25g，可明顯地減少冠心病的發(fā)病率和死亡率。加拿大的一份調(diào)查結(jié)果為每人日膳食纖維的攝入量為22-24g。21/37（七）膳食纖維的主要品種及其特性國內(nèi)外已研究開發(fā)的膳食纖維共6大類30余種。谷物纖維：豆類纖維：水果、蔬菜纖維：微生物纖維其它天然纖維：合成、半合成纖維22/37膳食纖維含量較高的常用食物(單位：g/100g)23/37（八）膳食纖維在食品中的應(yīng)用1.在焙烤食品中的應(yīng)用：面包、蛋糕、桃酥、餅干等焙烤食品，一般為面粉含量的5%～10%。2.在制粉業(yè)中的應(yīng)用：含麩量達50%～60%的面粉，適口性稍差于精白粉，但蛋白質(zhì)含量、熱量優(yōu)于精白粉，粗脂肪低于精白粉，面粉質(zhì)地疏松。3.在制糖業(yè)中的開發(fā)應(yīng)用：酶法生產(chǎn)低聚糖4.在飲料制品中的應(yīng)用5.在其他食品中的應(yīng)用：快餐、膨化食品、糖果、酸奶、肉類及其他一些功能性方便食品24/37二、真菌多糖真菌多糖是從真菌子實體、菌絲體、發(fā)酵液中分離出的、可以控制細(xì)胞分裂分化，調(diào)節(jié)細(xì)胞生長衰老的一類活性多糖。真菌多糖被稱為稱為“生物反應(yīng)調(diào)節(jié)劑”（BiologicalResponseModifier，BRM）。真菌多糖主要有香菇多糖、靈芝多糖、云芝多糖、銀耳多糖、冬蟲夏草多糖、茯苓多糖、金針菇多糖、黑木耳多糖等。

25/37（一）真菌多糖生理功能1.免疫調(diào)節(jié)功能免疫調(diào)節(jié)作用是大多數(shù)活性多糖的共同作用，也是發(fā)揮其他生理作用的基礎(chǔ)。真菌多糖不僅能激活T、B淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞(NK)等免疫細(xì)胞，還能活化補體，促進細(xì)胞因子的生成，對免疫系統(tǒng)發(fā)揮多方面的調(diào)節(jié)作用。2.抗氧化作用許多真菌多糖具有清除自由基、提高抗氧化酶活性和抑制脂質(zhì)過氧化的活性，起到保護生物膜和延緩衰老的作用。26/373.降血壓、降血脂、降血糖的功能冬蟲夏草多糖、蘑菇、香菇、金針菇、木耳、銀耳和滑菇等13種食用茵的子實體具有降低膽固醇的作用，其中尤以金針菇為最強。云芝多糖、靈芝多糖、猴頭菇多糖等具降血糖或降血脂等活性。真菌多糖可降低血脂，預(yù)防動脈粥樣硬化斑的形成。4.抗突變作用突變是癌變的前提，抑制突變的發(fā)生有利于癌癥的預(yù)防。多種真菌多糖表現(xiàn)出較強的抗突變作用。27/375.其他功能

抗輻射作用：靈芝多糖和猴頭多糖抗?jié)冏饔茫汉镱^多糖和香菇多糖抗衰老作用：香菇多糖、蟲草多糖、靈芝多糖、云芝多糖、猴頭菌多糖等

28/37三、海洋生物多糖海洋植物海洋動物海洋微生物海洋藻類多糖棘皮動物多糖貝類多糖海洋生物目前，海洋多糖主要集中于29/371.螺旋藻多糖螺旋藻的蛋白質(zhì)含最高達60～70%，且消化吸收率高達95%以上。特有的藻藍蛋白，能夠提高淋巴細(xì)胞活性，增強人體免疫。維生素及礦物質(zhì)含量極為豐實，包括VB1、VB2、VB6、VB12、VE、VK等，并含Ca、Fe、Zn、Se、Mg、I等微量元素。

螺旋藻多糖是從藍藻的鈍頂螺旋藻中分離提取的多糖。對腫瘤細(xì)胞具有一定的抑制和殺傷作用，而對正常細(xì)胞基本無影響，還具有較強的抗氧化、抗衰老、抗疲勞、抗輻射及提高機體免疫力作用。30/372.卡拉膠卡拉膠是從某些紅藻類海草中提煉出來的親水性膠體，是一種線性半乳糖聚糖。卡拉膠具有可溶性膳食纖維的基本特性，在體內(nèi)降解后的卡拉膠能與血纖維蛋白形成可溶性的絡(luò)合物。臨床發(fā)現(xiàn)，卡拉膠能緩解約1/2潰瘍病人的病癥?？ɡz作為一種很好的凝固劑，可取代通常的瓊脂、明膠及果膠等。31/373.褐藻膠褐藻膠是從褐藻門類藻中提取的一種物質(zhì)。其主要成分為多聚甘露糖醛酸和多聚古羅糖醛酸所構(gòu)成的高分子化合物。其親水性、高黏性及與多種高價陽離子形成膠凝，而廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工領(lǐng)域。具有降血脂、降血糖作用，已作為肥胖病人、糖尿病人的食品添加劑?？稍鰪奣細(xì)胞、B細(xì)胞、巨筮細(xì)胞、NK細(xì)胞的功能。排鉛功能。32/37

四、膳食纖維的加工現(xiàn)已開發(fā)的膳食纖維共6大類約30余種。目前廣泛應(yīng)用的只有10余種，如麥麩纖維、玉米纖維、大豆纖維、甜菜纖維等。谷物纖維豆類種子和種皮纖維水果和蔬菜纖維微生物其他天然纖維合成和半合成纖準(zhǔn)33/371.麥麩纖維（Wheatbranfiber）

麥麩俗稱麩皮，是小麥制粉的副產(chǎn)物。含膳食纖維約為45%，其中纖維素占23%，半纖維素占65%，木質(zhì)素約6%，水溶性多糖約5%，另含一定量的蛋白質(zhì)、胡蘿卜素、維生素E、Ca、K、Mg、Fe、Zn、Se等多種營養(yǎng)素。工藝流程：原料預(yù)處理→浸泡漂洗→脫水干燥→粉碎→過篩→滅菌→包裝→成品。

34/37加工方法麩皮與熱水混合攪勻（50～60℃，w/v=1:10

）→調(diào)節(jié)pH至5.0，攪拌保持6h(分解植酸)→調(diào)節(jié)pH至6.0，在55℃條件下加入適量蛋白酶→升溫至70～75℃，加入α-淀粉酶→再升溫95～100℃，保持0.5h（滅酶、殺菌）→數(shù)次清洗→過濾→壓榨脫水→干燥→