第3讲活性多糖课件

1 功功 能能 性性 食食 品品 第三第三讲讲 河南工业大学 粮油食品学院 2/37 第二节：活性多糖第二节：活性多糖?主要内容?膳食纤维的定义与分类?膳食纤维的化学组成与物化性质?膳食纤维的生理功能?膳食纤维的副作用?膳食纤维的加工、应用及推荐摄入量?真菌多糖的物理性质与功效的关系?真菌多糖的生理功能 3/37?多糖(polysaccharides)是由多个单糖分子缩合而成的糖类物质，也称聚糖。多糖是所有生命有机体的重要组成成分，大量存在于藻类、真菌、高等陆生植物中。?具有生物学功能的多糖称为活性多糖。动物多糖 壳聚糖，硫酸软骨素等 多糖 植物多糖 种类较多，高等、低等植物多糖 微生物多糖 细菌、放线菌、真菌、原核藻类 4/37 一、膳食纤维一、膳食纤维(Dietary fiber)?（一）膳食纤维的定义?1972年，Trowell 等定义：食物中不被消化吸收的植物成分。?1976年：不被人体消化吸收的多糖类碳水合物和木质素。?1999年：凡是不能被人体内源酶消化吸收的可食用植物细胞、多糖、木质素以及相关物质的总和。包括了纤维素、半纤维素、木质素、胶质、改性纤维素、粘质、寡糖、果胶以及少量组成成分如蜡质、角质、软木质。5/37（二）膳食纤维的分类?按来源分类?植物来源：纤维素、半纤维素、木质素、果胶、阿拉伯胶、愈疮胶和半乳甘露聚糖等；?动物来源：甲壳素、壳聚糖和胶原等；?海藻多糖类：海藻酸盐、卡拉胶和琼脂等；微生物多糖如黄原胶等。?合成类：如羧甲基纤维素等。6/37?按溶解特性分类：按溶解特性分类：?不溶性膳食纤维(Insoluble Dietary fiber,IDF)：指不被人体消化道酶消化，且不溶于热水的膳食纤维。是构成细胞壁的主要成分，包括纤维素、半纤维素、木质素、原果胶和动物性的甲壳素和壳聚糖。?水溶性膳食纤维(Soluble Dietary fiber,SDF)：指不被人体消化酶消化，但溶于温水或热水，且其水溶性又能被4倍体的乙醇再沉淀的膳食纤维。主要包括果胶、海藻酸、卡拉胶、琼脂和微生物发酵产物黄原胶，以及人工合成的羧甲基纤维素钠盐等。7/37（三）膳食纤维的化学组成与性质 纤维状碳水化合物(纤维素)。基质碳水化合物(果胶类物质等)。填充类化合物(木质素)。1.化学组成（1）纤维素 是D-葡萄糖经-(14)糖苷键连接而成的直链线性多糖。聚合度大约是数千，是细胞壁的主要结构物质。8/37?（2）果胶类物质果胶类物质 广泛存在于动植物细胞壁中，能使细胞黏合在一起。在植物种子、果实、块茎、叶中均含有果胶类物质，水果和蔬菜中含量较多。果胶主链是经-(14)糖苷键连接而成的聚半乳糖醛酸，主链中连有(12)鼠李糖，部分半乳糖醛酸经常被 甲基化。原果胶：可溶性果胶与纤维素合成的高分子化合物 可溶性果胶：半乳糖醛酸甲酯及少量半乳糖醛酸通过 14糖苷键连接而成的长链高分子化合物 果胶酸：半乳糖醛酸经14糖苷键连接而成的高分子化合物 9/37?（3）木质素 是由松柏醇、芥子醇和对羟基肉桂醇三种单体组成的大分子化合物。天然存在的木质素大多与碳水化合物紧密结合在一起，很难将之分离开来。木质素没有生理活性。10/37?2.膳食纤维的物化特性?1）高持水力 亲水基团。膳食纤维的持水性可以增加人体排便的体积与速度，可减轻了泌尿系统的压力，从而缓解了诸如膀胱炎、膀胱结石等泌尿系统疾病的症状，并能使毒物迅速排出体外。?2）吸附作用 活性基团，可以吸附螯合胆固醇、胆汁酸以及肠道内的有毒物质(内源性毒素)、化学药品和有毒医药品(外源性毒素)等有机化合物。11/37?3）对阳离子有结合和交换能力 所包含的羧基、羟基和氨基等侧链基团，可产生类似弱酸性阳离子交换树脂的作用，可与阳离子进行可逆的交换，从而影响消化道的pH、渗透压及氧化还原电位等，形成更缓冲的环境，利于消化吸收。?4）无能量填充剂 膳食纤维体积较大，遇水膨胀后体积更大，易引起饱腹感。同时影响可利用的碳水化合物成分在肠内的消化吸收，使人不易产生饥饿感。所以，膳食纤维对预防肥胖症十分有利。12/37?5）发酵作用 膳食纤维虽不能被人体消化道内的酶所降解，但却能被大肠内的微生物所发酵降解，产生乙酸、丙酸和丁酸等短链脂肪酸，使大肠内pH降低，从而影响微生物菌群的生长和增殖，诱导产生大量的好气有益菌，抑制厌气腐败菌。?6）溶解性与粘性 溶解性、粘性对其生理功能有重要影响，水溶性纤维更易被肠道内的细菌所发酵，粘性纤维有利于延缓和降低消化道中其他食物成分的消化吸收。可使胃肠道中的内容物粘度增加，降低胃排空率，延缓和降低葡萄糖、胆汁酸和胆固醇等物质的吸收。13/37 （四）膳食纤维的生理功用（四）膳食纤维的生理功用?1889 年，Allinson 提出假如食物中完全不含膳食纤维或麸皮，不但易引起便秘，而且还会引起痔疮、静脉血管曲张和迷走神经痛等疾病。?1923年，Kellogg 博士论述了小麦麸皮的医疗功能。?1960s，膳食纤维的重要生理功能并逐渐得到公认。?现在：第七营养素。14/37?1.防止便秘?有助于大肠的蠕动，增加排便次数；在肠腔中被细菌酵解，生成短链脂肪酸，酸度增加、加速肠内容物在结肠内的转移。?2.改善肠内菌群、辅助抑制肿瘤?活化有益菌群，产生有机酸，使大肠内酸性化，从而抑制肠内有害菌的繁殖。?粪便中可能含有致癌物，膳食缩短了粪便在肠道内的停留时间，减少与肠壁的接触，从而减少癌变的危险性。?已知膳食纤维能显著降低大肠癌、结肠癌、乳腺癌、胃癌、食管癌等癌症的发生。15/37?3.调节糖尿病人的血糖水平调节糖尿病人的血糖水平?SDF能延缓和抑制对糖类的消化吸收，降低对胰岛素的要求，抑制餐后血糖值的上升。?水溶性膳食纤维形成凝胶，阻止糖类的扩散，推迟了在肠内的吸收。?能改变消化道激素的分泌，如胰汁的分泌减少，从而抑制了糖类的消化吸收，从而延迟血糖值的上升。?提高可溶性膳食纤维的摄入量可以防止 型糖尿病的发生。16/37?4.调节血脂?SDF可螯合胆固醇，抑制机体对胆固醇的吸收，且都是降低对人体健康不利的低密度胆固醇，而高密度脂蛋白胆固醇降得很少或不降。17/37 成人每日胆固醇摄入量不宜超过成人每日胆固醇摄入量不宜超过 300 mg，量化如下，量化如下：18/37?5.控制肥胖控制肥胖?大多数富含膳食纤维的食物，仅含有少量的脂肪。因此，在控制能量摄入的同时，会起到减肥的作用。?粘性纤维使碳水化合物的吸收减慢，防止了餐后血糖的迅速上升并影响氨基酸代谢，对肥胖病人起到减轻体重的作用。?膳食纤维能与部分脂肪酸结合，使脂肪酸通过消化道不能被吸收。?6.消除外源有害物质?膳食纤维对汞、砷、镉和高浓度的铜、锌都具有清除能力。19/37?（五）膳食纤维的缺点?1.束缚微量元素 对Ca、Cu、Zn、Fe、Mn等金属离子都有不同程度的束缚作用。?2.束缚人体对维生素的吸收和利用 果胶、树胶和大麦、小麦、燕麦、羽扇豆等的膳食纤维对维生素A、维生素E和胡萝卜素都有不同程度的束缚能力。?3.引起不良生理反应 过量摄入，尤其是摄入凝胶性强的膳食纤维，如瓜尔豆胶等会有腹胀、大便次数减少、便秘等副作用。20/37?（六）膳食纤维的推荐摄入量?中国营养学会推荐，每人每日摄入膳食纤维 25-30g。?美国FDA推荐：20-35g/天。?英国国家顾问委员会建议膳食纤维的摄入量为 25g-30g/天。?澳大利亚人每日平均摄入膳食纤维25g，可明显地减少冠心病的发病率和死亡率。?加拿大的一份调查结果为每人日膳食纤维的摄入量为22-24g。21/37（七）（七）膳食纤维的主要品种及其特性 国内外已研究开发的膳食纤维共 6大类30余种。?谷物纤维：?豆类纤维：?水果、蔬菜纤维：?微生物纤维?其它天然纤维：?合成、半合成纤维 22/37 膳食纤维含量较高的常用食物(单位：g/100g)23/37?（八）膳食纤维在食品中的应用?1.在焙烤食品中的应用：面包、蛋糕、桃酥、饼干等焙烤食品，一般为面粉含量的5%10%。?2.在制粉业中的应用：含麸量达50%60%的面粉，适口性稍差于精白粉，但蛋白质含量、热量优于精白粉，粗脂肪低于精白粉，面粉质地疏松。?3.在制糖业中的开发应用：酶法生产低聚糖?4.在饮料制品中的应用?5.在其他食品中的应用：快餐、膨化食品、糖果、酸奶、肉类及其他一些功能性方便食品 24/37 二、真菌多糖二、真菌多糖?真菌多糖真菌多糖是从真菌子实体、菌丝体、发酵液中分离出的、可以控制细胞分裂分化，调节细胞生长衰老的一类活性多糖。?真菌多糖被称为称为“生物反应调节剂”（Biological Response Modifier，BRM）。?真菌多糖主要有香菇多糖、灵芝多糖、云芝多糖、银耳多糖、冬虫夏草多糖、茯苓多糖、金针菇多糖、黑木耳多糖等。25/37?（一）真菌多糖生理功能?1.免疫调节功能 免疫调节作用是大多数活性多糖的共同作用，也是发挥其他生理作用的基础。真菌多糖不仅能激活T、B淋巴细胞、巨噬细胞和自然杀伤细胞(NK)等免疫细胞，还能活化补体，促进细胞因子的生成，对免疫系统发挥多方面的调节作用。?2.抗氧化作用 许多真菌多糖具有清除自由基、提高抗氧化酶活性和抑制脂质过氧化的活性，起到保护生物膜和延缓衰老的作用。26/37?3.降血压、降血脂、降血糖的功能 冬虫夏草多糖、蘑菇、香菇、金针菇、木耳、银耳和滑菇等13种食用茵的子实体具有降低胆固醇的作用，其中尤以金针菇为最强。云芝多糖、灵芝多糖、猴头菇多糖等具降血糖或降血脂等活性。真菌多糖可降低血脂，预防动脉粥样硬化斑的形成。?4.抗突变作用 突变是癌变的前提，抑制突变的发生有利于癌症的预防。多种真菌多糖表现出较强的抗突变作用。27/37?5.其他功能?抗辐射作用：灵芝多糖和猴头多糖?抗溃疡作用：猴头多糖和香菇多糖?抗衰老作用：香菇多糖、虫草多糖、灵芝多糖、云芝多糖、猴头菌多糖等 28/37 三、海洋生物多糖 海洋植物 海洋动物 海洋微生物 海洋藻类多糖 棘皮动物多糖 贝类多糖 海洋生物 目前，海洋多糖主要集中于 29/37?1.螺旋藻多糖?螺旋藻的蛋白质含最高达 6070%，且消化吸收率高达95%以上。特有的藻蓝蛋白，能够提高淋巴细胞活性，增强人体免疫。维生素及矿物质含量极为丰实，包括 VB1、VB2、VB6、VB12、VE、VK等，并含Ca、Fe、Zn、Se、Mg、I等微量元素。?螺旋藻多糖是从蓝藻的钝顶螺旋藻中分离提取的多糖。?对肿瘤细胞具有一定的抑制和杀伤作用，而对正常细胞基本无影响，还具有较强的抗氧化、抗衰老、抗疲劳、抗辐射及提高机体免疫力作用。30/37?2.卡拉胶?卡拉胶是从某些红藻类海草中提炼出来的亲水性胶体，是一种线性半乳糖聚糖。?卡拉胶具有可溶性膳食纤维的基本特性，在体内降解后的卡拉胶能与血纤维蛋白形成可溶性的络合物。?临床发现，卡拉胶能缓解约 1/2溃疡病人的病症。?卡拉胶作为一种很好的凝固剂，可取代通常的琼脂、明胶及果胶等。31/37?3.褐藻胶?褐藻胶是从褐藻门类藻中提取的一种物质。其主要成分为多聚甘露糖醛酸和多聚古罗糖醛酸所构成的高分子化合物。其亲水性、高黏性及与多种高价阳离子形成胶凝，而广泛应用于食品、医药、化工领域。?具有降血脂、降血糖作用，已作为肥胖病人、糖尿病人的食品添加剂。?可增强T细胞、B细胞、巨筮细胞、NK细胞的功能。?排铅功能。32/37 四、膳食纤维的加工?现已开发的膳食纤维共6大类约30余种。?目前广泛应用的只有 10余种，如麦麸纤维、玉米纤维、大豆纤维、甜菜纤维等。谷物纤维 豆类种子和种皮纤维 水果和蔬菜纤维 微生物 其他天然纤维 合成和半合成纤准 33/37?1.麦麸纤维（麦麸纤维（Wheat bran fiber）?麦麸俗称麸皮，是小麦制粉的副产物。含膳食纤维约为45%，其中纤维素占23%，半纤维素占65%，木质素约6%，水溶性多糖约5%，另含一定量的蛋白质、胡萝卜素、维生素E、Ca、K、Mg、Fe、Zn、Se等多种营养素。?工艺流程：工艺流程：?原料预处理浸泡漂洗脱水干燥粉碎过筛灭菌包装成品。34/37?加工方法加工方法 麸皮与热水混合搅匀（5060，w/v=1:10）调节pH至5.0，搅拌保持6h(分解植酸)调节pH至6.0，在55条件下加入适量蛋白酶升温至7075，加入-淀粉酶再升温95100，保持0.5h（灭酶、杀菌）数次清洗过滤压榨脱水 干燥包装成品。35/37?2.大豆皮膳食纤维?工艺流程?大豆皮粉碎筛选调浆软化过滤漂白离心干燥粉碎成品。36/37?3.香菇多糖香菇多糖?(1)提取法?工艺流程 鲜香菇捣碎浸渍过滤浓缩乙醇沉淀乙醇、乙醚洗涤干燥成品。37/37?（2）深层发酵法 发酵液离心发酵上清液浓缩透析浓缩离心上清液乙醇沉淀沉淀物丙酮、乙醚洗涤干燥胞外粗多糖 上清液胞外多糖 菌丝体胞内多糖 发酵液离心菌丝体干燥菌丝体干粉抽提浓缩离心上清液透析浓缩离心上清液沉淀物丙酮、乙醚洗涤干燥胞内粗多糖。