功能性碳水化合物課件

第二章功能性碳水化合物學(xué)習(xí)目標1、了解功能性碳水化合物的種類2、掌握各種功能性碳水化合物的生理功能3、了解各種功能性碳水化合物的主要品種定義：在增強機體免疫力、降低血脂、調(diào)解腸道菌群方面具有生理功效的碳水化合物。功能性碳水化合物膳食纖維活性多糖功能性單糖功能性低聚糖多元糖醇強力甜味劑第一節(jié)膳食纖維一、膳食纖維的定義及分類（一）定義

膳食纖維（Dietaryfiber，DF）：不被人體腸道內(nèi)消化酶消化吸收，但能被大腸內(nèi)的某些微生物部分酵解和利用的一類非淀粉多糖類物質(zhì)與木質(zhì)素的總稱。*

粗纖維（Crudefiber，CF）：植物經(jīng)特定濃度的酸、堿、醇或醚等溶劑處理后的剩余殘渣。膳食纖維的種類、食物來源種類主要食物來源主要功能不溶性纖維木質(zhì)素纖維素半纖維素所有植物所有植物（如小麥制品）小麥、黑麥、大米、蔬菜正在研究之中增加糞便體積促進胃腸蠕動可溶性纖維果膠、樹膠、粘膠少數(shù)半纖維素柑橘類、燕麥制品和豆類延緩胃排空時間、減緩葡萄糖吸收、降低血膽固醇二、膳食纖維的物化特性1.高持水力①自身體重的1.5-25倍②水溶性膳食纖維>非水溶性膳食纖維調(diào)節(jié)腸道功能，有利于增加糞便的含水量及體積，促進糞便的排泄2.吸附作用

吸附、螯合膽固醇、膽汁酸、腸道內(nèi)有毒物質(zhì)（內(nèi)源性毒素）、有毒化學(xué)藥品（外源性毒素）3.陽離子交換作用

羧基、羥基、氨基等側(cè)鏈，產(chǎn)生類似弱酸性陽離子交換樹脂的作用，可與陽離子，尤其是有機陽離子進行交換。4.無能量填充劑

本身體積較大，縛水后體積更大，腸道內(nèi)起填充劑的容積作用，易引起飽腹感。5.發(fā)酵作用

被大腸內(nèi)微生物發(fā)酵降解，產(chǎn)生乙酸、丙酸、丁酸等短鏈脂肪酸，降低大腸pH值，調(diào)節(jié)腸道菌群，誘導(dǎo)產(chǎn)生有益菌，抑制有害菌。2.調(diào)節(jié)血糖水平膳食纖維中的可溶性纖維，能抑制餐后血糖值的上升，其原因是延緩和抑制對糖類的消化吸收，并改善末梢組織對胰島素的感受性，降低對胰島素的要求。水溶性膳食纖維隨著凝膠的形成，阻止了糖類的擴散，推遲了在腸內(nèi)的吸收，因而抑制了糖類吸收后血糖的上升和血胰島素升高的反應(yīng)。此外，膳食纖維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，并減少小腸內(nèi)糖類與腸壁的接觸，從而延遲血糖值的上升。因此，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。3.降血脂可溶性膳食纖維可螯合膽固醇，從而抑制機體對膽固醇的吸收，并降低血漿膽固醇5%～10%，且都是降低對人體健康不利的低密度脂蛋白膽固醇，而高密度脂蛋白膽固醇降得很少或不降。相反，不溶性纖維很少能改變血漿膽固醇水平。此外，膳食纖維能結(jié)合膽固醇的代謝分解產(chǎn)物膽酸，從而會促使膽固醇向膽酸轉(zhuǎn)化，進一步降低血漿膽固醇水平。流行病學(xué)的調(diào)查表明，纖維攝入量高與冠心病死亡的危險性大幅度降低有關(guān)。

便秘的預(yù)防！膳食纖維在大腸內(nèi)吸收水分后，體積膨大，糞便變的柔軟且體積增大刺激腸壁，腸活動增加通腸速度增加，糞便順利排出便秘解決！4.抑制有毒發(fā)酵物、潤腸通便、預(yù)防結(jié)腸癌有毒代謝物肝毒素：氨、胺致癌物：亞硝胺、苯酚、甲苯酚、次級膽汁酸等五、膳食纖維的主要品種1.玉米膳食纖維2.甜菜膳食纖維3.小麥麩皮膳食纖維4.大豆膳食纖維5.魔芋膳食纖維膳食纖維的副作用4231束縛Ca2+和一些微量元素束縛人體對維生素的吸收和利用引起不良生理反應(yīng)影響到人體對其它營養(yǎng)物質(zhì)的吸收膳食纖維的副作用1、定義：從真菌子實體、菌絲體、發(fā)酵液中分離出來的，可以控制細胞分裂分化，調(diào)節(jié)細胞生長衰老的一類活性多糖，具有增強免疫力、抗腫瘤活性的特性。2.種類：香菇多糖、靈芝多糖、云芝多糖、銀耳多糖、蟲草多糖、茯苓多糖、金針菇多糖、木耳多糖等。一、真菌活性多糖3、真菌多糖生理功能免疫調(diào)節(jié)功能

抗腫瘤功能

抗突變功能

降血壓、降血脂、降血糖功能

抗病毒作功能抗氧化功能真菌多糖主要功能真菌多糖的共同作用，能激活T、B淋巴細胞、巨噬細胞和NK細胞等免疫細胞，對免疫系統(tǒng)發(fā)揮多方面的調(diào)節(jié)作用。

在細胞分裂時，會產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因突變。突變是癌變的前提，但并非所有突變都會導(dǎo)致癌變。抑制突變的發(fā)生有利于癌癥預(yù)防。多種真菌多糖表現(xiàn)出較強的抗突變作用。4、真菌多糖性質(zhì)與功效關(guān)系多糖的溶解度、分子量、粘度等性狀影響其生理功能。溶解度與功效

分子量與功效

粘度與功效1多糖必須溶于水，才能表現(xiàn)出生理功能。2降低分子質(zhì)量、引入支鏈、對支鏈進行修飾，均可提高溶解度，從而增強其活性。

1分子量大功能單位多，生理功能越強。

2分子量大，溶解性差。

3分子量大于16kD時，才有生物活性。

1粘度過高，不利于多糖的擴散與吸收，生理功能也隨之降低。2通過引入支鏈破壞氫鍵和對主鏈進行降解的方法可降低多糖粘度，提高其活性。蟲草多糖

定義：

由甘露糖、蟲草素、腺苷、半乳糖、阿拉伯糖、木糖精、葡萄糖、巖藻糖組成的多聚糖?！?/p>

蟲草多糖為白色粉末，無異味，易溶于水，多糖的化學(xué)定性試驗呈陽性反應(yīng)，多糖與蒽酮試劑反應(yīng)為藍綠色，與苯酚?硫酸試劑反應(yīng)為桔紅色，與α?萘酚試劑反應(yīng)為紫紅色。不溶于高濃度乙醇與有機溶劑。

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來源：①從天然蟲草子實體中提取；②從人工培養(yǎng)蟲草子實體中提取；③從發(fā)酵培養(yǎng)的菌絲體和發(fā)酵液中提取?！?/p>

活化巨噬細胞刺激抗體產(chǎn)生，提高人體免疫能力，改善呼吸系統(tǒng)，抑制腫瘤生長，并具有抗腫瘤、抗輻射、降血糖和血漿脂蛋白，還能抗心律失常，抗心肌缺血，擴張外周血管，降壓，降血脂，抑制血小板聚集。靈芝多糖

定義：

目前已分離到的有200多種，其中大部分為β–葡聚糖，少數(shù)為α–葡聚糖，多糖鏈由三股單糖鏈構(gòu)成，是一種螺旋狀立體構(gòu)形物，其立體構(gòu)形和DNA、RNA相似，螺旋層之間主要以氫鍵固定，分子量從數(shù)百到數(shù)十萬，除一小部分小分子多糖外，大多不溶于高濃度酒精，在熱水中溶解，大多存在于靈芝細胞內(nèi)壁?！?/p>

能提高機體免疫力，提高機體耐缺氧能力，消除自由基，抑制腫瘤、抗輻射，提高肝臟、骨髓、血液合成DNA、RNA、蛋白質(zhì)能力，延長壽命，靈芝多糖還具有刺激宿主非特異性抗性、免疫特異反應(yīng)以及抑制移植腫瘤生理活性的特性。

茯苓多糖

定義：

從多孔菌科真菌茯苓菌核中提取的有效成分。具有免疫增強活性，可用于抗病毒、抗腫瘤，減輕放、化療副作用，以及治療慢性肝炎、延緩衰老等。二、植物多糖1、種類：茶多糖、枸杞多糖、銀杏葉多糖等。2.生理活性：A.抑制腫瘤B.調(diào)節(jié)免疫C.延緩衰老D.抗疲勞E.降血糖三、動物多糖1）種類：

海參多糖、殼聚糖、透明質(zhì)酸等。A.增強免疫、抗腫瘤B.降血脂C.排出腸道毒素、降低重金屬對人的危害、抗輻射、防齲齒2）生理活性：第三節(jié)功能性單糖甜度大，等甜度下的能量值低代謝途徑與胰島素?zé)o關(guān)不易被口腔微生物利用果糖作為功能單糖的原因自然界中的單糖有很多種類，屬于功能性單糖的僅D-果糖一種。果糖的特性—物化特性物化特性pH3.3時最穩(wěn)定無色針狀或三棱形結(jié)晶，故稱結(jié)晶果糖具有還原性非口腔微生物的合適底物能使偏振光左旋吸濕性強果糖的特性—甜味特性果糖是最甜的天然糖品。甜度一般為蔗糖的1.2～1.8倍。溫度、pH和濃度都會影響果糖的甜度溫度的影響最明顯，溫度降低，甜度升高。二、L-糖不提供能量，與D-糖的口感一樣口腔微生物不能發(fā)酵L—糖，因此它不會引起牙齒齲變反應(yīng)作為D-糖的替代品，不需另外添加填充劑在水溶液中穩(wěn)定，在需經(jīng)熱處理的食品加工中穩(wěn)定L-糖具備以下一些特點第四節(jié)功能性低聚糖普通低聚糖功能性低聚糖β-1，4糖苷鍵連接的低聚糖如蔗糖、乳糖、麥芽糖、麥芽三糖和麥芽四糖以α-1，6糖苷鍵連接的低聚糖人體不能代謝這類低聚糖故不產(chǎn)生熱量。普通低聚糖和功能性低聚糖區(qū)別，在于能否被人體所降解，能否對人體特殊的生理功能。低聚糖分類低聚糖，由2～10個分子單糖通過糖苷鍵連接形成的低度聚合糖一、概述功能性低聚糖包括低聚異麥芽糖、低聚半乳糖、低聚果糖、低聚乳果糖、乳酮糖、大豆低聚糖、低聚木糖、帕拉金糖、耦合果糖、低聚龍膽糖等。除低聚龍膽糖具有苦味外，其余均帶有甜味，可作為功能性甜味劑用來替代或部分替代食品中的蔗糖。自然界中只有少數(shù)食品中含有天然的功能性低聚糖。例如：洋蔥、大蒜、芒殼、天門冬等含低聚果糖，大豆中含有大豆低聚糖。由于受到生產(chǎn)條件的限制，所以除大豆低聚糖等少數(shù)幾種由提取法制取外，大部分由來源廣泛的淀粉原料經(jīng)生物技術(shù),即酶法水解或酶法轉(zhuǎn)移來生產(chǎn)各種低聚糖。二、低聚糖的生理功能ABC低熱量，難消化有水溶性膳食纖維作用腸道中有益菌群雙歧桿菌增殖直接生理功能間接生理功能間接生理功能抑制病原菌，抑制有毒物代謝和有害酶的產(chǎn)生

防止腹瀉，防止便秘，降低血清膽固醇保護肝功能，提高機體免疫力，抗腫瘤營養(yǎng)素吸收促進作用，產(chǎn)生營養(yǎng)素原因：雙歧菌產(chǎn)生的短鏈脂肪酸(乙酸：乳酸=3：2)的抑菌作用

原因：雙歧菌能產(chǎn)生維生素B1、B2、B6、B12、煙酸、葉酸三、攝入劑量功能性低聚糖純品日攝入有效劑量：低聚果糖3.0g，低聚半乳糖2.0～2.5g，大豆低聚糖2.0g，低聚木糖0.7g。Hata等報道大豆低聚糖最大的不引起腹瀉劑量為：男人0.64g／kg女人0.96g/kg。Spiesel等報道低聚果糖引起腹瀉的最小劑量：男人44g、女人49g。低聚半乳糖急性中毒的LD50＞15g／kg(對兔)。1.異麥芽酮糖（Isomaltulose）

白色結(jié)晶，無臭、味甜、甜度約為蔗糖的42%，甜味純正，與蔗糖基本相同，無不良后味，熔點122～124℃，耐酸，耐熱，不易水解，熱穩(wěn)定性比蔗糖低，易溶于水，其水溶液的黏度亦比同等濃度的蔗糖略低。在腸道內(nèi)可被酶解，由機體吸收利用。對血糖值影響不大，不致齲齒。

2.乳酮糖（Lactulose）

乳酮糖則是由半乳糖與果糖以β-（1一4）糖苷鍵合組成的。味甜,比乳糖甜，但不如蔗糖。乳酮糖在小腸內(nèi)不被消化吸收，到達大腸被雙歧桿菌利用，具有較高的增殖活性，因此乳酮糖被列為低熱值甜味劑和功能性食品添加劑。另外可使人工哺喂的嬰兒腸道菌群與母乳哺喂的嬰兒腸道菌群相接近，因此在嬰兒配方奶粉當中乳酮糖是一種必需添加劑。四、幾種低聚糖3.大豆低聚糖（SoybeanOligodaccharide）

大豆低聚糖是大豆中所含可溶性碳水化合物的總稱呼,它是a-半乳糖苷類，主要由水蘇糖、棉子糖和蔗糖組成，其中功效成分為水蘇糖和棉籽糖。大豆低聚糖是一種低甜度、低熱量的甜味劑，其甜度為蔗糖的70％，其熱量僅是蔗糖熱能的1／2，而且安全無毒?！?/p>

改善腸道生態(tài)環(huán)境，增殖雙歧桿菌。防治便秘，預(yù)防洗腸引起的腸黑變，腸麻痹，抑制有害菌，提高機體抗病力，降血脂，調(diào)節(jié)血壓，糾正兒童偏食厭食。促進鈣鋅吸收，防止骨質(zhì)疏松，促進維生素合成，抗衰老。4.低聚果糖（Fructooligosacde）

低聚果糖是指2～5個果糖基為鏈節(jié)，以一個葡萄糖基為鏈的端基，以果糖基→果糖連接鍵為主體骨架連結(jié)形成的碳水化合物。即是指1～4個果糖連接在蔗糖上而形成的蔗果三糖（GF2）、蔗果四糖（GF3）、蔗果五糖（GF4）和蔗果六糖（GF5）的混合物。■

甜度為蔗糖的0.3-0.6倍。既保持了蔗糖的純正甜味性質(zhì)，又比蔗糖甜味清爽。是具有調(diào)節(jié)腸道菌群，增殖雙歧桿菌，促進鈣的吸收，調(diào)節(jié)血脂，免疫調(diào)節(jié)，抗齲齒等保健功能的新型甜味劑，已在乳制品、乳酸菌飲料、固體飲料、糖果、餅干、面包、果凍、泠飲等多種食品中應(yīng)用。低聚木糖又稱木寡糖，是由2-7個木糖分子以β-1,4糖苷鍵結(jié)合而成的功能性聚合糖。與通常人們所用的大豆低聚糖、低聚果糖、低聚異麥芽糖等相比具有獨特的優(yōu)勢，它可以選擇性地促進腸道雙歧桿菌的增殖活性。其雙歧因子功能是其它聚合糖類的10-20倍。6.低聚木糖

分子結(jié)構(gòu)一般是在半乳糖或葡萄糖分子上連接1-7個半乳糖基。在自然界中，動物的乳汁中存在微量的GOS，而人母乳中含量較多，嬰兒體內(nèi)的雙歧桿菌菌群的建立很大程度上依賴母乳中的GOS。7.低聚半乳糖(Galactooligosaccharides，GOS)8.低聚異麥芽糖單糖數(shù)在3-5不等，各葡萄糖分子之間至少有一個是α?(1-6)糖苷鍵結(jié)合而成，包括異麥芽糖、異麥芽三糖、潘糖、異麥芽四糖及以上的各支鏈低聚糖。第三節(jié)

多元糖醇一、種類木糖醇、山梨醇、甘露醇、麥芽糖醇、乳糖醇、異麥芽酮糖、氫化淀粉水解物等。二、生理功能：（1）代謝與胰島素?zé)o關(guān)、攝入不會引起血糖水平波動，適用于糖尿病人；（2）不是口腔微生物的適宜底物，如木糖醇甚至可抑制突變鏈球隊菌的生長繁殖，不引起牙齒齲變；（3）部分多元糖醇代謝類似騰食纖維，可預(yù)防便秘、結(jié)腸癌的發(fā)生；三、多元糖醇的共同特點與相對應(yīng)的糖相比，其特征表現(xiàn)在：（1）甜度較低；（2）粘度較低；（3）吸濕性較大；（4）不參與美拉德褐變：焙烤食品須配合其他甜味劑使用；（5）能量值較低。主要問題：過量攝取會引起腸胃不適或腹瀉。四、常見多元糖醇1、木糖醇（1）生理功能

1）不引起血糖水平波動；

2）可作為非腸道營養(yǎng)的能量來源：木糖醇取代葡萄糖用于靜脈注射（研究中）

3）防齲齒特性不僅不致齲齒，還可預(yù)防齲齒；服用木糖醇比內(nèi)服氟化物治療齲齒效果更好，尤其是口香糖中添加；原因：①木糖醇不產(chǎn)酸，PH值不適于菌生長；②直接抑制突變鏈球菌生長。

日本有木糖醇潔齒片出售；

兒童吃糖是天性、也是一大樂趣！

2、山梨醇、甘露醇

自然界存在廣泛山梨醇：哺乳動物和人體內(nèi)正常的代謝產(chǎn)物甘露醇：海藻與蘑菇中含量豐富生理功能

1）不引起血糖水平波動；

2）不引起牙齒齲變。第六節(jié)強力甜味劑一、概述

1、甜度：蔗糖的50倍以上，最高達2000至25002、生產(chǎn)方法：（1）化學(xué)合成：糖精，甜蜜素（Cydamate），甜味素(Aspartame)，安塞甜(Acesulfame)

（2）半合成：三氯蔗糖、二氫查耳酮的衍生物（3）天然提?。憾洳闋柾?，甜菊苷，甜菊雙糖苷，甘草甜素，Thaumatin

3、強力甜味劑的優(yōu)點：（1）甜度高，用量少，能量近似為0；（2）不引起牙齒齲變；（3）可供糖尿病人、肥胖病人、心血管病人、老年人服用；（4）部分品種有風(fēng)味增強作用，如甜味素4、缺點：（1）甜味不純正，三氯蔗糖除外；（2）有一定的苦澀味或金屬異味；（3）甜度大、用量小，有些食品加工可能須加填充劑。

5、理想的甜味劑應(yīng)具備的條件（1）絕對的安全性；（2）良好的口感；（3）適當?shù)娜苄院头€(wěn)定性；（4）等甜度條件下的價格。目前尚沒有一種強力甜味劑能完全達到上述要求常見強力甜味劑一、糖精（Saccharin）

1、簡介

甜度為蔗糖的300倍

90多年歷史，1970年受到較多指責(zé)，甚至被禁用

美國：70萬人經(jīng)常服用（小孩）；60%軟飲料，20%其他飲料、食品，20%其他方面

FDA統(tǒng)計：年消耗量300噸，年銷售額1000萬美元，相當于100萬噸的蔗糖被糖精取代。

2、特點（1）價格便宜，等甜度下為蔗糖的1/10；（2）不參加代謝，無能量，不致人發(fā)胖；（3）不引起牙齒齲變；（4）性質(zhì)穩(wěn)定。重大缺陷：單獨使用有金屬味和苦后味；研究方向：降低苦后味，提高味覺質(zhì)量。

3、安全毒理問題

小鼠實驗：單代喂養(yǎng)含5%的食品，無影響；二代雄鼠有統(tǒng)計意義的瘤變現(xiàn)象；

1977年，美FDA禁用，遭公眾反對而擱置；

1985年，5月4至6日，科學(xué)家們在Duke大學(xué)對糖精進行了權(quán)威的評價：

（1）白鼠大量攝入會有明顯的生化和生理特性變化；

（2）國際研究發(fā)展聯(lián)合物的研究指出：人一天服用750罐飲料所包含的糖精總數(shù)量才會發(fā)生身體的變化；

（3）白鼠身上的腫瘤似乎與科屬及機體特異性有關(guān)；

總之：90年的歷史，證明“糖精與癌癥無必然的聯(lián)系”4、發(fā)展前景

70年代受指責(zé)，目前又有所緩和，有80多個國家同意使用，世界食品添