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1产品研发报告一．产品的研发思路β-葡聚糖是禾谷类植物籽粒胚乳和糊粉层细胞壁的主要成分。近20年来，围绕着从禾谷类植物中提取的β-葡聚糖，国内外学者进行了大量的的人体和动物试验，发现其在增强免疫力、加快人体免疫反应、降血脂及血清胆固醇、控制由胰岛素引起的糖尿病等方面均具有良好的效果。燕麦作为世界8大粮食作物之一，也是我国北方各省的重要的小杂粮作物。医学研究证明，长期服用燕麦，有增强免疫力、降血脂、降血糖和减少心血管疾病的作用。而燕麦的保健功能，都归功于其中的主要功效成分，可溶性膳食纤维——β-葡聚糖。目前,燕麦β-葡聚糖的结构已被确认,它是由β（1-3）,β（1-4）糖苷键连接组成的线性β-葡聚糖，相对分子质量为2.62×106。β-葡聚糖在增强免疫力方面的作用已经被大量学者实验并验证。早在1982年,图伦大学医学院研究表明，以β-葡聚糖免疫的小白鼠在经过高浓度的大肠杆菌注射后数小时内，不论死亡率还是血液中细菌浓度都较未处理者低得多，证明β-葡聚糖的确具有免疫保护功能。上海第三军医大学郭波等进行的动物实验，结果证明，β-葡聚糖可明显提高小鼠的特异性IgG、IgG2a、IgG1抗体应答，具有促进抗体产生的作用[1]。加拿大的YUNCH等用感染了艾美球虫的大鼠实验同样证明，燕麦中提取的β-葡聚糖（oat-glucan）可明显提高大鼠血清中总IgG,IgG1,IgG2a,IgM和IgA抗体水平【2】。在后续研究中，发现从燕麦中提取的β-葡聚糖可明显提高对细菌及寄生感染等的抵抗力【3】。EstradaA等研究发现燕麦β-葡聚糖可促进腹膜巨噬细胞IL-1、TNF-alpha等细胞免疫因子的分泌，对脾细胞也具有促进IL-2,、IFN-gamma、IL-4等细胞免疫因子分泌的作用【4】。对于燕麦β-葡聚糖增强免疫力方面的机理,目前主要认为,燕麦β－葡聚糖与体内的巨噬细胞、嗜中性细胞表面的受体（CR3）结合,从而刺激免疫细胞,提高其活力,达到增强机体免疫力的效果，J.M.Davis等人的研究也确认了燕麦β－葡聚糖增强巨噬细胞等活力的作用【5】。2此外，从燕麦中提取的β-葡聚糖目前已被证实在以下方面具有良好的作用：1．抑制肿瘤,防止癌变。燕麦中的β-葡聚糖可以刺激体内巨噬细胞、嗜中性细胞，提高活力，增强对癌细胞毒素的抵抗能力。美国的一项大鼠实验证明，在大鼠灌喂了燕麦β-葡聚糖10天后，静脉注射2x105的同源的B16黑素瘤细胞，之后继续灌喂14天。检测结果发现，大鼠的肺肿瘤病灶明显减少，同时巨噬细胞的细胞毒作用（macrophagecytotoxicity）则也有所增强。另外，作为一种水溶性膳食纤维，燕麦β-葡聚糖在肠内促进肠管蠕动，缩短了废弃物通过肠道的时间,减少了肠内致癌物对肠管的污染,达到防癌作用【6－8】。2．降血脂。国内外已有大量的人体、动物实验探讨了燕麦β-葡聚糖降血脂的效果与机理【9－11】。相关研究均表明，燕麦β-葡聚糖可明显降低血清中血脂总量及对人体有害的低密度脂蛋白含量，同时，对人体有益的高密度脂蛋白含量基本保持不变。关于其作用机理，主要以下方面：①燕麦β-葡聚糖可减少小肠对脂肪及胆固醇的吸收率,从而降低血清胆固醇；另外,燕麦β-葡聚糖还可以减少对碳水化合物的吸收,从而降低血浆胰岛素浓度,减弱对胆固醇及脂蛋白合成的刺激；②燕麦β-葡聚糖在小肠内与胆汁酸结合,增加了胆汁酸的排泄及初级胆汁酸的合成,从而加速胆固醇向胆汁酸的转化；③燕麦β-葡聚糖在结肠内通过微生物的发酵降解产生短链脂肪酸,抑制了胆固醇的合成。3．降血糖。燕麦β-葡聚糖作为一种水溶性膳食纤维，它的存在增加了胃内容物的粘滞性，使得胃排空延迟，从而防止了食后血糖急剧上升。同时，可溶性膳食纤维进入人小肠，肠道粘表面的脂类微团和蛋白多糖复合物相互作用，导致粘膜表面水层厚度增加，降低了糖的吸收。国内汪海波等进行的一项动物实验也证实了燕麦β-葡聚糖显著的血糖调节作用【12】。综上所述，燕麦β-葡聚糖的各项保健作用已被众多国内外专家学者研究证实，是结构、功能、机理均已明确的具有极大发展潜力的功能食品。目前，增强免疫力类功能食品是国内需求量及消费量最大的功能食品种类，其市场规模、潜在消费群体仍然在保持不断扩大的趋势。随着人们对中老年人提高免疫力的必要性认识的提高，中老年人服用具有增强免疫力效果的功能食品也越来越成为一种普遍现象。在各类增强免疫力的功能食品中，β-葡聚糖等多糖类保健食品已被众多消费者所熟知和接受。燕麦β-葡聚糖在国外更早已成为人3们熟知的保健功能成分，美国FDA曾2次（1995，1996）对燕麦β-葡聚糖的保健功能做出声明。国内目前销售的功能多糖提取物类产品种类繁多，从原料上来看，主要以从真菌类等原料提取的β-葡聚糖为主，包括香菇多糖、灵芝多糖、姬松茸多糖、酵母多糖等；从功能上看，大部分的功能诉求点为增强免疫力，也有少量为降血脂，降血糖，抑制肿瘤，抗疲劳，改善睡眠等。从类型上来看，也多种多样，有经国家食品药品监督管理局批准的国产保健食品和进口保健食品，有特殊营养食品、进口的营养健康食品等；从剂型上来看，硬胶囊制剂，软胶囊制剂、片剂、冲剂等均有销售。对国内市场上的同类及相似产品的调查结果如下：1．多糖类保健食品中，以多糖为功效成分的产品共435种，其中300余种含增强免疫力（免疫调节）功能，以葡聚糖为功效成分的产品共50种，其中增强免疫力（免疫调节）功能的为25种，其他功能为降血脂，改善睡眠，抗疲劳等。2．以燕麦为原料的保健食品，目前市场上有售的主要为两种，一为北京特品降脂燕麦开发公司“世壮牌燕麦片”，其功能为调节血脂，另一产品佛山市麦之素食品工业有限公司的“一生伴润通冲剂”(原名：麦之素)，其功能为润肠通便。二者均为以燕麦为原料简单加工而制，而非有效成分提取物。国内市场上目前尚无燕麦β-葡聚糖类保健食品销售。3．燕麦相关其他产品中，主要以普通食品及营养食品为主，主要是品类众多的营养麦片等。4．国外市场上，燕麦β-葡聚糖产品功能主要集中在免疫调节、降血脂、降血糖、减肥4个方面。剂型上包括胶囊、片剂、冲剂等。消费对象主要为中老年男女。相对于其他多糖类产品而言，本产品（燕麦β-葡聚糖）具有以下特点及优势：1.原料来源上，燕麦β-葡聚糖提取自人们所熟知的普通食品——燕麦中，是燕麦中起主要生理健康功能的功效成分的浓缩，相对于从某些真菌、酵母等产品来说，更易为人们所接受。42.产品以燕麦β-葡聚糖为主要功能成分，原料、成分、结构、功能、机理明确，并均具有大量的科学研究作为依据。3.相对于其他真菌等多糖产品，以燕麦为原料提取的β-葡聚糖不存在甘露醇等可能导致部分人出现过敏反应的成分，服用更安全。目前国内尚无禾谷中提取的多糖类免疫调节功能方面的保健食品，如果能通过国家食品药品监督管理局批准一种燕麦β-葡聚糖保健食品，占据一定的市场份额是大有可能的。二．保健功能筛选燕麦是我国北方一种常见的粮食作物，利用燕麦加工而成的各类燕麦片产品已经是众多人们日常饮食的重要一部分。燕麦及麦片对于人体的保健作用，如有助于增强免疫力，降低血脂，降低心脏病危险等，已成为食品健康中的常识内容。提取出燕麦中中有益于人体健康的，尤其是有益于增强免疫力的功效成分是产品配方筛选的目的。燕麦中的成分主要包括蛋白、脂类、矿物质、维生素、膳食纤维、淀粉等。国内外的众多科学研究发现，燕麦的保健作用，主要都归功于其中的水溶性膳食纤维——β-葡聚糖【13－15】。国内的张丽萍，胡新中，黄相国等专家学者均对燕麦的营养成分及生理功能做了分析论述，阐明了燕麦中的β-葡聚糖，尤其是水溶性的β-葡聚糖正是起到保健作用的主要功效成分。而如本文的第一部分产品研发思路中所述，大量的实验验证了燕麦β-葡聚糖在增强免疫力方面具有的良好效果。与燕麦β-葡聚糖功能类似的还有大麦、小麦等提取的β-葡聚糖，但其水溶性β-葡聚糖含量均比燕麦要低。所以综合考虑功效与成本，本产品采用优质燕麦为原料，从中提取燕麦β-葡聚糖作为基物，并以它作为主要功效成分。根据对众多专家学者的文献分析及本公司的实验测定，并经省疾病预防控制中心功能学实验证明，燕麦β-葡聚糖每日服用量在400-600mg时便可达到良好的增强免疫力效果。在产品的安全用量方面，产品长期服用，无毒副作用及其他不良反应。美国食品和药品管理局(FDA)1997年即允许燕麦水溶性膳食纤维食品无需批报，就可以进行功效宣传，并允许燕麦β-葡聚糖日服用量高达三克以上。5在产品的工艺上，因主要功效成分为燕麦β-葡聚糖中的水溶性部分，所以产品在提取工艺上采用了热水提取后，加淀粉酶去淀粉，调等电点去蛋白，浓缩醇析的工艺处理，最后经过干燥粉碎得到固体燕麦β-葡聚糖粉末。产品的工艺路线比较简单，提取后得到的为固体粉末，易于灌装胶囊。工艺优选过程：燕麦中β－葡聚糖分为水溶性与水不溶性2种，其中大部分为水溶性β－葡聚糖，它作为水溶性膳食纤维，具有一系列的有益生理作用，它的含量在燕麦总β－葡聚糖中约为65－90％。此外，燕麦中还包括蛋白质、淀粉以及游离糖分和少量矿物质等。故本工艺主要采取水提取法去除不溶性聚糖、加淀粉酶去淀粉、等电点沉淀法去蛋白，最后通过醇析得到纯度较高的水溶性β－葡聚糖。产品工艺中对燕麦β－葡聚糖的提取过程：1)水提取：按水料比18：1的比例加80℃温水搅拌，同时加入NaOH调节pH为10.0。提取时间为2小时。水料比设定：经研究水料比在9：1－21：1区间的提取情况，随着液固比的增加，β一葡聚糖得率逐渐增加，当液固比在15～21之间时，β一葡聚糖产率提高非常有限，另考虑增加水的比例后，浓缩成本的提高，故水料比定为18：1。提取温度设定：经研究，在18：1的水料比、提取1小时的情况下，随水温提高，β一葡聚糖提取率逐渐增加，当温度达到80℃时，β一葡聚糖基本溶出完全，故工艺采用80℃为提取温度。pH的设定：由于β－葡聚糖本身的碱溶性质，随着pH的升高，提取率逐渐升高，但在pH10以后，体系会发生美拉德反应导致得率下降，综合考虑，工艺采用体系pH为10。提取时间的设定：在水料比18：1，水温80℃，pH10的情况下，随提取时间增加，提取率逐渐升高，2小时后趋于平缓，在3小时后基本不变。综合考虑，采用提取时间为2小时。2)去淀粉：耐热α一淀粉酶以30U／100mL量加入，作用时间为30分钟。经检测，当淀粉酶以10U／100mL的量加入时，需75分钟以上方可基本反应完6全；30U／100mL量加入时，需30分钟；50U／100mL时，需15分钟。考虑到生产周期及节约成本，工艺采用300U／L用量，30分钟反应时间，温度控制为95℃，pH为6.5。3)去蛋白：加盐酸控制溶液pH至等电点(pH4.5)，急速搅拌。参考了不同提取工艺（三氯乙酸法，等电点沉淀法，Sevag法），兼顾蛋白质的去除率(75.6%)及β-葡聚糖的保留率(96.4%)，本工艺采用等电点法。4)减压浓缩：真空度600MPa,温度为75℃，浓缩至相对密度1.12左右。生产采用的设备为ZN200真空减压浓缩罐(真空度max640MPa)，考虑到设备性能，实际采用了600MPa。此压力下，溶液于75℃左右沸腾，浓缩至相对密度1.12后若继续浓缩，体系则有沉淀析出。5)醇析：采用95%的乙醇溶液加入至乙醇浓度60％后，于4℃过夜。醇析时，随乙醇浓度提高，最后多糖的得率也相对提高，但在乙醇浓度达到60％时，多糖即基本沉淀完全（得率6.04%），此后即使继续增加乙醇浓度，得率也基本不变。6）干燥消毒：采用远红外干燥消毒柜按仪器操作规范对产品干燥消毒。温度控制在120℃，工作4个周期（每周期30分钟），可达到良好的消毒效果，仪器标准为有效杀灭金黄色葡萄球菌和大肠杆菌等致病菌的杀灭率达99.9%以上，红外高温消毒满足在120ºC以上不低于20分钟下时二星级消毒指标要求。该提取工艺最终β－葡聚糖得率为6％以上；原料中总β－葡聚糖含量为6－10％，其中水溶性β－葡聚糖含量则不超过9％。可见，本工艺较好的达到了提取纯化原料中的有效功能成分水溶性β－葡聚糖的目的。