第二章 生物活性成分化学与营养学,本章内容是传统食品化学、营养学的发展，是功能食品学的基础内容，以生物活性成分为主要的研究对象。 生物活性成分化学研究其来源、制备、结构、性能、分析与应用等。 生物活性成分营养学研究其对人体的营养保健规律及对各种慢性病的预防改善作用。,主要内容,1、功能性碳水化合物 2、氨基酸、肽和蛋白质 3、功能性脂类 4、维生素和维生素类似物 5、矿物元素 6、植物活性成分 7、益生菌,第一节 功能性碳水化合物,本节要点 一、膳食纤维 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 二、真菌多糖,一、膳食纤维(Dietary fiber) 1. 膳食纤维定义 1972年，Trowell等人在测定食品中各种营养成分时给出了膳食纤维的定义，即食物中不被消化吸收的植物成分。 1976年Trowell博士又将膳食纤维的定义扩展为“不被人体消化吸收的多糖类碳水合物和木质素”。主要是指那些不被人体消化吸收的多糖类碳水化合物与木质素，以及植物体内含量较少的成分如糖蛋白、角质、蜡等。,膳食纤维定义为“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”。这一定义包括了食品中的大量组成成分如纤维素、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。 总之，目前膳食纤维的定义与测定方法(找文献?)之间仍然存在一定的差距，包含所有膳食纤维组成成分的测定方法有待于进一步建立。,膳食纤维与粗纤维的区别 粗纤维(Crude fiber)的概念，传统意义上的粗纤维是指植物经特定浓度的酸、碱、醇或醚等溶剂作用后的剩余残渣。强烈的溶剂处理导致几乎100%水溶性纤维、50%60%半纤维素和1030纤维素被溶解损失掉。因此，对于同一种产品，其粗纤维含量与总膳食纤维含量往往有很大的差异，两者之间没有一定的换算关系。 虽然膳食纤维在人体口腔、胃、小肠内不被消化吸收，但人体大肠内的某些微生物仍能降解它的部分组成成分。从这个意义上说，膳食纤维的净能量并不严格等于零。而且，膳食纤维被大肠内微生物降解后的某些成分被认为是其生理功能的一个起因。,植物来源的有：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；主要来源，也是研究和应用最多的一类。 动物来源的有：甲壳素、壳聚糖和胶原等 海藻多糖类有：海藻酸盐、卡拉胶和琼脂等 微生物多糖如黄原胶等 合成类的如羧甲基纤维素等,2、膳食纤维的分类,来源不同,溶解特性,不溶性膳食纤维：不被人体消化道酶消化且不溶于热水的那部分，包括纤维素、半纤维素、木质素、原果胶、甲壳素和壳聚糖，其中木质素不属于多糖类，是使细胞壁保持一定韧性的芳香族碳氢化合物。 水溶性膳食纤维：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那部分膳食纤维。主要包括果胶、海藻酸、卡拉胶、琼脂、黄原胶、羧甲基纤维素钠盐等。,中国营养学会,总的膳食纤维 可溶膳食纤维 水溶膳食纤维 非淀粉多糖。,3、膳食纤维的化学组成 纤维素是Glcp(吡喃葡萄糖)经-(14)糖苷键连接而成的直链线性多糖，聚合度大约是数千，通常所说的“非纤维素多糖”(Noncellulosic polysaccharides)泛指果胶类物质、-葡聚糖和半纤维素等物质。,半纤维素 半纤维素的种类很多，不同种类的半纤维素其水溶性也不同，有的可溶于水，但绝大部分都不溶于水。不同植物中半纤维素的种类、含量均不相同，其中组成谷物和豆类膳食纤维中的半纤维素有阿拉伯木聚糖、木糖葡聚糖、半乳糖甘露聚糖和-(1 3,1 4)葡聚糖等数种。,果胶及果胶类物质、木质素 果胶主链是经-(14)糖苷键连接而成的聚GalA(半乳糖醛酸)，主链中连有(12)Rha(鼠李糖)，部分GalA经常被甲基酯化。果胶类物质主要有阿拉伯聚糖、半乳聚糖和阿拉伯半乳聚糖等。果胶能形成凝胶，对维持膳食纤维的结构有重要的作用。 木质素 本质素是由松柏醇、芥子醇和对羟基肉桂醇3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。,4、膳食纤维的物化特性 高持水力亲水基团 吸附作用膳食纤维分子表面存在活性基团产生氢键、静电力等作用力 对阳离子有结合和交换能力分子中的羧基、羟基、氨基可与阳离子结合、置换 无能量填充剂 发酵作用易被大肠内微生物酵解 溶解性与粘性,5、膳食纤维的生理功能 （1）调整肠胃功能(整肠作用) 防止便秘增加粪便量及排便次数、刺激蠕动、缩短通过时间 改善肠内菌群和辅助抑制肿瘤作用为正常存在的大肠菌群提供发酵底物 缓和由有害物质所导致的中毒和腹泻稀释大肠内容物、吸附有害物 （2）调节血糖值延缓和抑制对糖类的消化吸收，改善末梢组织对胰岛素的感受性 （3）调节血脂 （4）控制肥胖降低营养素的吸收速率、利用率 ，影响吸收部位 （5）消除外源有害物质,可溶性和不溶性膳食纤维的差别,6、膳食纤维的缺点 束缚Ca和一些微量元素 许多膳食纤维对Ca、Cu、Zn、Fe、Mn等金属离子都有不同程度的束缚作用， 束缚人体对维生素的吸收和利用 研究表明：果胶、树胶和大麦、小麦、燕麦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。由此说明膳食纤维对脂溶性维生素的有效性有一定影响。 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。,7、膳食纤维的推荐摄入量 美国FDA推荐的成人总膳食纤维摄入量为2035g/d。美国能量委员会推荐的总膳食纤维中，不溶性膳食纤维占70%75%，可溶性膳食纤维占25%30%。 我国低能量摄入(7.5MJ)的成年人，其膳食纤维的适宜摄入量为25g/d。中等能量摄人的(10MJ)为30g/d，高能量摄入的(12MJ)为35g/d。但对患病者来说剂量一般都有所加大。膳食纤维生理功能的显著性与膳食纤维中的比例有很大关系，合理的可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维的比例大约是1:3。,8、膳食纤维的加工 必需的几道加工工序为包括原料粉碎、浸泡冲洗、漂白脱色、脱水干燥和成品粉碎、过筛等。 反复的水浸泡冲洗和频繁的热处理会明显减少纤维终产品的持水力与膨胀力，影响其生理功能的发挥。 高温短时的挤压机处理会对纤维产品的功能特性产生良好的影响，增加产品的持水力与膨胀力；可改良其色泽与风味；并能钝化部分引起不良风味的分解酶。 具体的加工工艺及参数（大豆纤维、小麦纤维等）可到中国期刊网上查询。,9、膳食纤维的应用 在焙烤食品中的应用 在果酱、果冻食品中的应用 在制粉业中的应用 在制糖业中的开发应用 在馅料、汤料食品中的应用 在油炸食品中的应用 在饮料制品中的应用,二、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。 对真菌多糖的研究主要始于50年代，在60年代以后成为免疫促进剂而引起人们兴趣。研究表明：香菇多糖、银耳、灵芝多糖、茯苓多糖等食药性真菌多糖具有抗肿瘤、免疫调节、抗突变、抗病毒、降血脂、降血糖等方面功能。,1、物理性质与功效的关系 溶解度与功效的关系 分子量与功效的关系 粘度与功效的关系 2、生理功能 真菌多糖的免疫调节功能 抗肿瘤的功能 真菌多糖的抗突变作用 降血压、降血脂、降血糖的功能 真菌多糖的抗病毒作用 真菌多糖的抗氧化作用 真菌多糖的其它功能（抗辐射、抗溃疡和抗衰老等功能）,3、加工 真菌多糖的加工方法有两种 一种是从栽培真菌子实体提取，一般粉碎后在真菌子实体中加入多糖520倍体积的水、稀酸或稀碱(0.2lmol/L)，在5080温度下进行浸提，有时为了加速浸提速度，也可添加些纤维素酶或半纤维素酶。 另一种是发酵法短时间生产大量的真菌菌丝体。,自学内容,植物多糖 功能性低聚糖 单糖衍生物 主要是了解种类、结构，掌握其功能,作业题,什么是膳食纤维，其与粗纤维有何区别？ 膳食纤维的化学组成是什么？各有什么特点？ 简述大豆纤维的生理功能和加工方法。 举例说明膳食纤维在食品加工中的应用。 真菌多糖加工的方法有几种？各是什么？,