第二章第二章 生物活性成分化学与营养学生物活性成分化学与营养学 本章内容是传统食品化学、营养学的开展，本章内容是传统食品化学、营养学的开展，是功能食品学的根底内容，以生物活性成分是功能食品学的根底内容，以生物活性成分为主要的研讨对象。为主要的研讨对象。 生物活性成分化学研讨其来源、制备、构生物活性成分化学研讨其来源、制备、构造、性能、分析与运用等。造、性能、分析与运用等。 生物活性成分营养学研讨其对人体的营养生物活性成分营养学研讨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。保健规律及对各种慢性病的预防改善作用。主要内容主要内容1、功能性碳水化合物、功能性碳水化合物2、氨基酸、肽和蛋白质、氨基酸、肽和蛋白质3、功能性脂类、功能性脂类4、维生素和维生素类似物、维生素和维生素类似物5、矿物元素、矿物元素6、植物活性成分、植物活性成分7、益生菌、益生菌第一节第一节 功能性碳水化合物功能性碳水化合物v本节要点本节要点v一、膳食纤维一、膳食纤维v膳食纤维的定义与分类膳食纤维的定义与分类v膳食纤维的化学组成与物化性质膳食纤维的化学组成与物化性质v膳食纤维的生理功能膳食纤维的生理功能v膳食纤维的副作用膳食纤维的副作用v膳食纤维的加工、运用及引荐摄入量膳食纤维的加工、运用及引荐摄入量v二、真菌多糖二、真菌多糖一、膳食纤维一、膳食纤维(Dietary fiber) (Dietary fiber) 1. 1. 膳食纤维定义膳食纤维定义19721972年，年，TrowellTrowell等人在测定食品中各种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。食物中不被消化吸收的植物成分。19761976年年TrowellTrowell博士又将膳食纤维的定义博士又将膳食纤维的定义扩展为扩展为“不被人体消化吸收的多糖类碳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质素，以及植物体内含量较少的成分如糖蛋白、角质、蜡等。糖蛋白、角质、蜡等。v膳食纤维定义为膳食纤维定义为“凡是不能被人体内源酶消化吸收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的可食用植物细胞、多糖、木质素以及相关物质的总和总和。这一定义包括了食品中的大量组成成分如。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、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、粘质、寡糖、果胶以及少量组成成分如蜡质、角质、软木质。软木质。v总之，目前膳食纤维的定义与测定方法总之，目前膳食纤维的定义与测定方法( (找文献找文献?)?)之之间依然存在一定的差距，包含一切膳食纤维组成成间依然存在一定的差距，包含一切膳食纤维组成成分的测定方法有待于进一步建立。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膳食纤维与粗纤维的区别 粗纤维粗纤维(Crude fiber)的概念，传统意义上的概念，传统意义上的粗纤维是指植物经特定浓度的酸、碱、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。剧烈醇或醚等溶剂作用后的剩余残渣。剧烈的溶剂处置导致几乎的溶剂处置导致几乎100%水溶性纤维、水溶性纤维、50%60%半纤维素和半纤维素和1030纤维纤维素被溶解损失掉。因此，对于同一种产素被溶解损失掉。因此，对于同一种产品，其粗纤维含量与总膳食纤维含量往品，其粗纤维含量与总膳食纤维含量往往有很大的差别，两者之间没有一定的往有很大的差别，两者之间没有一定的换算关系。换算关系。虽然膳食纤维在人体口腔、胃、小肠内不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厉意义上说，膳食纤维的净能量并不严厉等于零。而且，膳食纤维被大肠内微生等于零。而且，膳食纤维被大肠内微生物降解后的某些成分被以为是其生理功物降解后的某些成分被以为是其生理功能的一个原因。能的一个原因。 植物来源的有：纤维素、半纤维素、木质植物来源的有：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，也是研讨和运用最多聚糖等；主要来源，也是研讨和运用最多的一类。的一类。 动物来源的有：甲壳素、壳聚糖和胶原等动物来源的有：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微生物多糖如黄原胶等 合成类的如羧甲基纤维素等合成类的如羧甲基纤维素等2 2、膳食纤维的分类、膳食纤维的分类来源不同来源不同 溶解特性溶解特性不溶性膳食纤维：不被人体消化道酶消化不溶性膳食纤维：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，是使细胞糖，其中木质素不属于多糖类，是使细胞壁坚持一定韧性的芳香族碳氢化合物。壁坚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，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但溶于温水或热水且其水溶性又能被4 4倍倍体的乙醇再沉淀的那部分膳食纤维。主要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、黄原包括果胶、海藻酸、卡拉胶、琼脂、黄原胶、羧甲基纤维素钠盐等。胶、羧甲基纤维素钠盐等。中国营养学会中国营养学会 总的膳食纤维总的膳食纤维可溶膳食纤维可溶膳食纤维水溶膳食纤维水溶膳食纤维非淀粉多糖。非淀粉多糖。3 3、膳食纤维的化学组成、膳食纤维的化学组成 纤维素是纤维素是Glcp(Glcp(吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖) )经经-(14)-(14)糖苷键衔接而成的直链线性多糖，聚合度糖苷键衔接而成的直链线性多糖，聚合度大约是数千，通常所说的大约是数千，通常所说的“非纤维素多糖非纤维素多糖(Noncellulosic polysaccharides)(Noncellulosic polysaccharides)泛泛指果胶类物质、指果胶类物质、-葡聚糖和半纤维素等葡聚糖和半纤维素等物质。物质。半纤维素半纤维素 半纤维素的种类很多，不同种类的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、分都不溶于水。不同植物中半纤维素的种类、含量均不一样，其中组成谷物和豆类膳食纤含量均不一样，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、半乳糖甘露聚糖和糖、半乳糖甘露聚糖和-(1 3,1 4)葡聚葡聚糖等数种。糖等数种。果胶及果胶类物质、木质素果胶及果胶类物质、木质素 果胶主链是经果胶主链是经-(14)糖苷键衔接而成的聚糖苷键衔接而成的聚GalA(半乳糖醛酸半乳糖醛酸)，主链中连有，主链中连有(12)Rha(鼠李糖鼠李糖)，部分，部分GalA经常被甲基酯化。果胶经常被甲基酯化。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。果胶能构成凝胶，对维持膳伯半乳聚糖等。果胶能构成凝胶，对维持膳食纤维的构造有重要的作用。食纤维的构造有重要的作用。木质素木质素 本质素是由松柏醇、芥子醇和对羟基肉桂醇本质素是由松柏醇、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严密结合在一同，很质素大多与碳水化合物严密结合在一同，很难将之别分开来。木质素没有生理活性。难将之别分开来。木质素没有生理活性。4 4、膳食纤维的物化特性、膳食纤维的物化特性高持水力亲水基团高持水力亲水基团吸附作用膳食纤维分子外表存在活性基团产吸附作用膳食纤维分子外表存在活性基团产生氢键、静电力等作用力生氢键、静电力等作用力对阳离子有结合和交换才干分子中的羧基、对阳离子有结合和交换才干分子中的羧基、羟基、氨基可与阳离子结合、置换羟基、氨基可与阳离子结合、置换无能量填充剂无能量填充剂发酵作用易被大肠内微生物酵解发酵作用易被大肠内微生物酵解溶解性与粘性溶解性与粘性5 5、膳食纤维的生理功能、膳食纤维的生理功能 1 1调整肠胃功能调整肠胃功能( (整肠作用整肠作用) ) 防止便秘添加粪便量及排便次数、刺激防止便秘添加粪便量及排便次数、刺激蠕动、缩短经过时间蠕动、缩短经过时间 改善肠内菌群和辅助抑制肿瘤作用为正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、吸附有害物释大肠内容物、吸附有害物2 2调理血糖值延缓和抑制对糖类的消化调理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吸收，改善末梢组织对胰岛素的感受性3 3调理血脂调理血脂4 4控制肥胖降低营养素的吸收速率、利控制肥胖降低营养素的吸收速率、利用率用率 ，影响吸收部位，影响吸收部位5 5消除外源有害物质消除外源有害物质可溶性和不溶性膳食纤维的差别可溶性和不溶性膳食纤维的差别不明显有预防作用对大肠癌抑制上升不变食后血糖值下降不变血清胆固醇关系不大添加大便量添加偶有添加肠粘性物质较高极弱可发酵性不结合结合与胆汁酸的结合降低无对肠内pH值的变化延伸略有延伸胃内滞留时间缩短延伸咀嚼时间可溶性膳食可溶性膳食纤维纤维不溶性膳食不溶性膳食纤维纤维生理作用生理作用6 6、膳食纤维的缺陷、膳食纤维的缺陷束缚束缚CaCa和一些微量元素和一些微量元素 许多膳食纤维对许多膳食纤维对CaCa、CuCu、ZnZn、FeFe、MnMn等等金属离子都有不同程度的束缚作用，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束缚人体对维生素的吸收和利用 研讨阐明：果胶、树胶和大麦、小麦、研讨阐明：果胶、树胶和大麦、小麦、燕麦等的膳食纤维对维生素燕麦等的膳食纤维对维生素A A、维生素、维生素E E和和胡萝卜素都有不同程度的束缚才干。由此胡萝卜素都有不同程度的束缚才干。由此阐明膳食纤维对脂溶性维生素的有效性有阐明膳食纤维对脂溶性维生素的有效性有一定影响。一定影响。引起不良生理反响引起不良生理反响 过量摄入，尤其是摄入凝胶性强的膳食过量摄入，尤其是摄入凝胶性强的膳食纤维，如瓜尔豆胶等会有腹胀、大便次数纤维，如瓜尔豆胶等会有腹胀、大便次数减少、便秘等副作用。减少、便秘等副作用。7 7、膳食纤维的引荐摄入量、膳食纤维的引荐摄入量美国美国FDAFDA引荐的成人总膳食纤维摄入量为引荐的成人总膳食纤维摄入量为202035g/d35g/d。美国能量委员会引荐的总膳食纤维中，。美国能量委员会引荐的总膳食纤维中，不溶性膳食纤维占不溶性膳食纤维占70%70%75%75%，可溶性膳食纤维，可溶性膳食纤维占占25%25%30%30%。 我国低能量摄入我国低能量摄入(7.5MJ)(7.5MJ)的成年人，其膳食纤维的成年人，其膳食纤维的适宜摄入量为的适宜摄入量为25g/d25g/d。中等能量摄人的。中等能量摄人的(10MJ)(10MJ)为为30g/d30g/d，高能量摄入的，高能量摄入的(12MJ)(12MJ)为为35g/d35g/d。但对。但对患病者来说剂量普通都有所加大。膳食纤维生患病者来说剂量普通都有所加大。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的比例大约是1:31:3。8 8、膳食纤维的加工、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、脱水枯燥和废品粉碎、冲洗、漂白脱色、脱水枯燥和废品粉碎、过筛等。过筛等。反复的水浸泡冲洗和频繁的热处置睬明显减反复的水浸泡冲洗和频繁的热处置睬明显减少纤维终产品的持水力与膨胀力，影响其少纤维终产品的持水力与膨胀力，影响其生理功能的发扬。生理功能的发扬。高温短时的挤压机处置睬对纤维产品的功能高温短时的挤压机处置睬对纤维产品的功能特性产生良好的影响，添加产品的持水力特性产生良好的影响，添加产品的持水力与膨胀力；可改良其色泽与风味；并能钝与膨胀力；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。化部分引起不良风味的分解酶。详细的加工工艺及参数大豆纤维、小麦纤详细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。维等可到中国期刊网上查询。9 9、膳食纤维的运用、膳食纤维的运用在焙烤食品中的运用在焙烤食品中的运用在果酱、果冻食品中的运用在果酱、果冻食品中的运用在制粉业中的运用在制粉业中的运用在制糖业中的开发运用在制糖业中的开发运用在馅料、汤料食品中的运用在馅料、汤料食品中的运用在油炸食品中的运用在油炸食品中的运用在饮料制品中的运用在饮料制品中的运用二、真菌多糖二、真菌多糖v真菌多糖是从真菌子实体、菌丝体、发酵液中分别出真菌多糖是从真菌子实体、菌丝体、发酵液中分别出的、可以控制细胞分裂分化，调理细胞生长衰老的的、可以控制细胞分裂分化，调理细胞生长衰老的一类活性多糖。一类活性多糖。v真菌多糖主要有香菇多糖、灵芝多糖、云芝多糖、银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、耳多糖、冬虫夏草多糖、茯苓多糖、金针菇多糖、黑木耳多糖等。黑木耳多糖等。v对真菌多糖的研讨主要始于对真菌多糖的研讨主要始于50年代，在年代，在60年代以后成年代以后成为免疫促进剂而引起人们兴趣。研讨阐明：香菇多为免疫促进剂而引起人们兴趣。研讨阐明：香菇多糖、银耳、灵芝多糖、茯苓多糖等食药性真菌多糖糖、银耳、灵芝多糖、茯苓多糖等食药性真菌多糖具有抗肿瘤、免疫调理、抗突变、抗病毒、降血脂、具有抗肿瘤、免疫调理、抗突变、抗病毒、降血脂、降血糖等方面功能。降血糖等方面功能。 1 1、物理性质与效果的关系、物理性质与效果的关系溶解度与效果的关系溶解度与效果的关系分子量与效果的关系分子量与效果的关系粘度与效果的关系粘度与效果的关系2 2、生理功能、生理功能真菌多糖的免疫调理功能真菌多糖的免疫调理功能抗肿瘤的功能抗肿瘤的功能真菌多糖的抗突变作用真菌多糖的抗突变作用降血压、降血脂、降血糖的功能降血压、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病毒作用真菌多糖的抗氧化作用真菌多糖的抗氧化作用真菌多糖的其它功能抗辐射、抗溃疡和抗真菌多糖的其它功能抗辐射、抗溃疡和抗衰老等功能衰老等功能 3 3、加工、加工真菌多糖的加工方法有两种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，普通一种是从栽培真菌子实体提取，普通粉碎后在真菌子实体中参与多糖粉碎后在真菌子实体中参与多糖5 52020倍体积的水、稀酸或稀碱倍体积的水、稀酸或稀碱(0.2(0.2lmol/L)lmol/L)，在，在50508080温度下进展浸提，温度下进展浸提，有时为了加速浸提速度，也可添加些纤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。维素酶或半纤维素酶。 另一种是发酵法短时间消费大量的真菌另一种是发酵法短时间消费大量的真菌菌丝体。菌丝体。自学内容自学内容v植物多糖植物多糖v功能性低聚糖功能性低聚糖v单糖衍生物单糖衍生物v主要是了解种类、构造，掌握其功能主要是了解种类、构造，掌握其功能作业题作业题v什么是膳食纤维，其与粗纤维有何区别？什么是膳食纤维，其与粗纤维有何区别？v膳食纤维的化学组成是什么？各有什么特点膳食纤维的化学组成是什么？各有什么特点？v简述大豆纤维的生理功能和加工方法。简述大豆纤维的生理功能和加工方法。v举例阐明膳食纤维在食品加工中的运用。举例阐明膳食纤维在食品加工中的运用。v真菌多糖加工的方法有几种？各是什么？真菌多糖加工的方法有几种？各是什么？