第1章-功能性食品理论基础

第1章功能性食品理论基础功能因子：是功能性食品中调节人体生理机能的活性成分，又称功效成分、活性成分、保健因子，是功能食品的关键物质。目前已确定的功能因子主要有：蛋白类生物活性物质、活性多糖、功能性低聚糖、活性多肽、功能性油脂、功能性矿物质及微量元素、功能性维生素、自由基清除剂、功能性甜味剂、活性菌类及其它活性物质。第1章功能性食品理论基础第1节蛋白类生物活性物质第2节生物活性肽第3节活性多糖第4节功能性甜味剂第5节自由基清除剂第6节功能性矿物质第7节功能性维生素第8节功能性油脂第1节蛋白类生物活性物质蛋白类生物活性物质主要有：一、免疫球蛋白二、乳铁蛋白三、溶菌酶四、大豆球蛋白五、酶蛋白有着比较广泛的研究背景和应用潜力的是免疫球蛋白，乳铁蛋白和溶菌酶等作为具有抑菌蛋白也得到广泛的关注。一、免疫球蛋白（Immunoglobulin，简称Ig）是一类具有抗体活性或化学结构与抗体相似、能与相应抗原发生特异性结合的球蛋白。存在于血液、组织液和外分泌液中，是构成体液免疫作用的主要物质，与补体结合杀死细菌和病毒、增强机体的防御能力，是检查体液免疫功能的重要指标。补体：存在于人和脊椎动物血清中协助免疫反应的一组血清蛋白质，可被抗原-抗体复合物或微生物所激活，导致病原微生物裂解或被吞噬。免疫球蛋白的生理功能：①调理吞噬作用。②杀伤和破坏肿瘤细胞或受感染的细胞。③通过胎盘传递给胎儿，增强胎儿和新生儿的免疫力。④与补体结合杀死有害细菌和病毒，增强机体免疫力。免疫球蛋白(Ig)分类：按结构分五类：IgG、IgA、IgM、IgD和IgE5种，多数为丙种球蛋白(γ-球蛋白)，其中IgG是最主要的免疫球蛋白，约占人血浆丙种球蛋白的70%，所以，人血浆内的免疫球蛋白大多数存在于丙种球蛋白中。免疫球蛋白的活性易受到温度、pH的影响，温度60℃以上、pH4时，活性损失较大。免疫球蛋白来源：①母体遗传。②体内免疫器官合成。③体外补充。主要是来自乳、蛋。在牛初乳和常乳中，Ig总含量分别为50和0.6mg／mL，其中约80％～86％为IgG，人乳免疫球蛋白主要以IgA为主，含量为4.1～4.75μg／g。从鸡蛋黄中提取的免疫球蛋白为IgY，是鸡血清IgG在孵卵过程中转移至鸡蛋黄中形成的，生理活性与鸡血清IgG极为相似。免疫球蛋白的结构：含有四条异源性多肽链，分子量较大的为重链(H链)，较小的为轻链(L链)。两条H链和两条L链的氨基酸组成完全相同。Ig多肽链内的二硫键连接形成的110个氨基酸残基组成的环状结构称为Ig的结构域或功能区。重链和轻链靠近N端的约110个氨基酸的序列变化很大，为可变区(V区)，靠近C端氨基酸序列相对稳定的区域，为恒定区(C区)。免疫球蛋白IgG的结构模式图第1节蛋白类生物活性物质蛋白类生物活性物质主要有：一、免疫球蛋白二、乳铁蛋白三、溶菌酶四、大豆球蛋白五、酶蛋白二、乳铁蛋白(Lf)的基本结构和组成乳铁蛋白是一种天然蛋白质的降解物，存在于牛乳和母乳中。乳铁蛋白晶体呈红色，是一种铁结合性糖蛋白，牛乳铁蛋白的等电点（pI）为8，比人乳铁蛋白高2个pH单位。在1分子乳铁蛋白中，含有2个铁结合部位。谷氨酸、天冬氨酸、亮氨酸和丙氨酸的含量较高；除含少量半胱氨酸外，几乎不含其他含硫氨基酸；终端含有一个丙氨酸基团。乳铁蛋白的生理功能：①乳铁蛋白具有结合并转运铁的能力，到达肠道的特殊接受细胞中后再释放出铁，增强肠道对铁的吸收。②抑菌作用，抗病毒效应。③调节吞噬细胞功能。④调节发炎反应，抑制感染部位炎症。⑤抑制由于Fe2＋引起的脂氧化，Fe2＋或Fe3＋的生物还原剂（如抗坏血酸盐）是脂氧化的诱导剂。第1节蛋白类生物活性物质蛋白类生物活性物质主要有：一、免疫球蛋白二、乳铁蛋白三、溶菌酶四、大豆球蛋白五、酶蛋白三、溶菌酶(Lysozyme，Lz)又称胞壁质酶或N-乙酰胞壁质聚糖水解酶，1922年英国细菌学家Fleming在人的眼泪和唾液中发现并命名。存在于鸟、家禽的蛋清、哺乳动物的眼泪、唾液、血浆、尿、乳汁和组织(如肝肾)细胞中。蛋清含量最丰富。对热稳定性很高。母乳中的活力比鸡蛋清的高3倍，比牛乳Lz高6倍。溶菌酶(Lz)的生理功能：水解微生物细胞壁中的N-乙酰葡萄糖胺与N-乙酰胞壁质酸间的β－(1，4)糖苷键，使菌体细胞壁溶解杀死球菌。在食品中的应用：用于香肠、鱼片、火腿、蔬菜和水果的防腐剂。在日本，Lz还用于豆腐的保存。而且Lz可以使肠道双歧杆菌(Bifidusbacillus)增殖，对婴幼儿的肠道菌群有平衡作用。溶菌酶还可用于保存海产品。四、大豆球蛋白（Glycinin）存在于大豆中富含甘氨酸的一种球蛋白，约占大豆蛋白总量的30％。大豆球蛋白的生理功能：①对血浆胆固醇含量高的人，大豆球蛋白有降低胆固醇的作用。②当摄取高胆固醇食物时，大豆球蛋白可以防止血液中胆固醇的升高。③对血液中胆固醇含量正常的人，大豆球蛋白可降低血液中低密度脂蛋白(LDL)／高密度脂蛋白(HDL)的比值。LDL容易沉积在脉管壁上，其在血清中含量越高，动脉粥样硬化发生的可能性就越大。第1节蛋白类生物活性物质蛋白类生物活性物质主要有：一、免疫球蛋白二、乳铁蛋白三、溶菌酶四、大豆球蛋白五、酶蛋白五、酶蛋白超氧化物歧化酶(SOD)：广泛分布于各种生物体内，如动物，植物，微生物等，是极其重要的一类抗氧化酶，帮助机体细胞抵御各种氧化损伤，催化底物超氧自由基发生歧化反应，维持细胞内超氧自由基处于无害的低水平状态。SOD分类：SOD是金属酶，根据其金属辅基的不同分三类：铜锌超氧化物歧化酶（Cu／Zn-SOD）、锰超氧化物歧化酶（Mn-SOD）和铁超氧化物歧化酶（Fe-SOD）。(延缓皮肤衰老的大宝SOD蜜)SOD的生理功能：①清除机体代谢过程中产生的过量超氧阴离子自由基，延缓因自由基侵害引起的衰老。②提高人体对因自由基侵害而诱发疾病的抵抗力，如肿瘤、炎症、肺气肿、白内障和自身免疫疾病等。③提高人体对自由基外界诱发因子的抵抗力，如烟雾、辐射、有毒物品等，增强机体对环境的适应力。④减轻肿瘤患者在化疗、放疗时的疼痛及副作用，如骨髓损伤或白细胞减少等。⑤消除机体疲劳，增强对超负荷大运动量的适应力。第2章功能性食品理论基础第1节蛋白类生物活性物质第2节生物活性肽第3节活性多糖第4节功能性甜味剂第5节自由基清除剂第6节功能性矿物质第7节功能性维生素第8节功能性油脂第2节生物活性肽生物活性肽(或活性肽)：是一类分子量小于6000D、具有多种生物学功能的多肽，是蛋白质中25个天然氨基酸以不同组成和排列方式构成的从二肽到复杂的线性、环形结构的不同肽类的总称。食用安全性极高，是当前国际食品界最热门的研究课题和极具发展前景的功能因子。具有多种人体代谢和生理调节功能，如提高免疫、抗菌、抗病毒、降血压、降血脂等。生物活性肽的生理功能：⑴调节体内的水分、电解质平衡；⑵为免疫系统制造对抗细菌和感染的抗体，提高免疫功能；⑶促进伤口愈合；⑷在体内制造酵素，有助于将食物转化为能量；⑸修复细胞、改善细胞代谢、防止细胞变性癌变；⑹促进蛋白质、酶、酵素的合成与调控；⑺沟通细胞间、器官间信息的重要化学信使；⑻预防心脑血管疾病；⑼调节内分泌与神经系统；⑽改善消化系统、治疗慢性胃肠道疾病；⑾改善糖尿病、风湿、类风湿等疾病；⑿抗病毒感染、抗衰老，消除体内多余的自由基；⒀促进造血功能，治疗贫血，防止血小板聚集，能提高血红细胞的载养能力。生物活性肽的主要种类：谷胱甘肽降压肽矿物元素结合肽高F值低聚肽抗菌肽神经活性肽免疫活性肽其它肽类生物活性肽谷胱甘肽(GSH)：是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸通过肽键缩合而成的三肽化合物，存在于动物肝脏、血液、酵母和小麦胚芽中，西红柿、卷心菜、大蒜、洋葱中也富含谷胱甘肽。生理作用：较强的抗氧化剂、解毒剂、自由基清除剂、对白细胞减少起保护作用、纠正乙酰胆碱不平衡、抗过敏、缓解缺氧血症、恶心及肝脏疾病、防止皮肤老化及色素沉着，提高人体免疫功能、延缓衰老及抗癌功效，降压肽：来自乳酪蛋白的肽类、鱼贝类、大豆多肽、玉米多肽；食用安全性高，对正常人无降血压作用。生理功能：易消化吸收、促进脂肪代谢、增强肌力、加速肌红细胞恢复、抗过敏、降低血清胆固醇。如植物降压肽：适用于高血压、高血脂、冠心病、脑动脉硬化、肾功能衰退、头晕目眩，心烦少眠，大便秘结等。其成分有黄芩、决明子、山楂、槲寄生、臭梧桐叶、桑白皮、地龙等。生物活性肽的主要种类：谷胱甘肽降压肽矿物元素结合肽高F值低聚肽抗菌肽神经活性肽免疫活性肽其它肽类生物活性肽补充：功能性啤酒的研发动向活性多肽啤酒：活性多肽主要有酪蛋白磷酸肽、谷胱甘肽等，它是极好的营养保健品，能促进老年人钙的吸收。可以由富含活性多肽的天然原料中提取后加入啤酒液中，也可以直接用富含活性多肽的谷物作为辅料生产。矿物元素结合肽：能与多种矿物元素结合形成可溶性的有机磷酸盐，充当矿物元素在体内的载体，促进人体对钙、铁、锌等二价矿物营养素的吸收和利用。酪蛋白磷酸肽是研究最多的矿物元素结合肽，它以牛乳酪蛋白为原料，通过生物技术制得的具有生物活性的多肽，用于各种营养、保健食品中。酪蛋白磷酸肽的生理功能：（1）促进成长期儿童骨骼和牙齿的发育；（2）预防和改善骨质疏松症；（3）促进骨折患者的康复；（4）预防和改善缺铁性贫血；（5）抗龋(qǔ)齿。生物活性肽的主要种类：谷胱甘肽降压肽矿物元素结合肽高F值低聚肽抗菌肽神经活性肽免疫活性肽其它肽类生物活性肽高F值低聚肽：是动、植物蛋白经酶解后制得的具有高支链、低芳香族氨基酸组成的寡肽，以低苯丙氨酸寡肽为代表。因具有独特的氨基酸组成和生理功能而受到食品和医药界的高度关注。目前国内已研制出以鱼蛋白、大豆蛋白、葵花蛋白为原料的高F值低聚肽，但还没用到食品中。功能：防治肝性脑病、辅助治疗肝硬化；改善蛋白质营养状况；纠正血浆及脑中的氨基酸病态模式，改善肝昏迷和精神状态，抗疲劳，在应激情况下直接向肌肉提供能源，可作为高强度工作者和运动员的食品营养剂。生物活性肽的主要种类：谷胱甘肽降压肽矿物元素结合肽高F值低聚肽抗菌肽神经活性肽免疫活性肽其它肽类生物活性肽抗菌肽：常与抗生素肽和抗病毒肽联系在一起，包括环形肽、糖肽和脂肽，如短杆菌肽、杆菌肽、多粘菌素、乳酸杀菌素、枯草菌素和乳酸链球菌肽等，抗菌肽热稳定性较好。生理功能：具广谱抗菌活性，对细菌有很强的杀伤作用，某些抗菌肽对部分病毒、真菌、原虫和癌细胞等有杀灭作用，提高免疫力、加速伤口愈合过程。神经活性肽：多种食物蛋白经酶解后会产生神经活性肽，如来源于小麦谷蛋白的类鸦片活性肽，是体外胃蛋白酶及嗜热菌蛋白酶解产物。神经活性肽包括类鸦片活性肽、内啡肽、脑啡肽和其它调控肽。生理功能：调节人体情绪、呼吸、脉搏、体温等，与普通镇痛剂不同的是，无任何副作用。免疫活性肽：能刺激巨噬细胞的吞噬能力，抑制肿瘤细胞的生长、抗肿瘤。分为内源免疫活性肽和外源免疫活性肽两种，内源免疫活性肽包括干扰素、白细胞介素和β-内啡肽，它们是激活和调节机体免疫应答的中心；外源免疫活性肽主要来自于人乳和牛乳中的酪蛋白。其它肽类：酸味肽、甜味肽、苦味肽、咸味肽及增强风味的肽。第1章功能性食品理论基础第1节蛋白类生物活性物质第2节生物活性肽第3节活性多糖第4节功能性甜味剂第5节自由基清除剂第6节功能性矿物质第7节功能性维生素第8节功能性油脂第3节活性多糖活性多糖：具有某种特殊生物活性的多糖化合物，由糖甙键连接起来的醛糖或酮糖组成的天然大分子，是所有生命有机体的重要组成成分，大量存在于藻类、真菌、植物中。生理功能：抗肿瘤、免疫、降血脂、降血糖、通便等活性。分类：按来源分为植物多糖、微生物多糖；微生物多糖又分为真菌多糖、细菌多糖。主要介绍膳食纤维和真菌多糖。一、膳食纤维(Dietaryfiber)膳食纤维的定义：食物中不被消化吸收的