功能性碳水化合物

1、第二章 功能性碳水化合物 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 1、了解功能性碳水化合物的種類(lèi) 2 2、掌握各種功能性碳水化合物的生理功能 3 3、了解各種功能性碳水化合物的主要品種 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(qiáng) 力 甜 味 劑 第一節(jié) 膳食纖維 （二）膳食纖維的分類(lèi) 水溶性膳食纖維 不被人體消化酶消 化，但溶于溫水或 熱水且其水溶性又 能被4倍體的乙醇 再沉淀的那部分膳 食纖維。 不溶性膳食纖維 不被人體消化道 酶消化且不溶于 熱水的那部分膳 食纖維，是構(gòu)成 細(xì)胞壁的主要成 分。 根據(jù)溶解性 膳食纖維的種類(lèi)、食物來(lái)源

2、種類(lèi)主要食物來(lái)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(jìn)胃腸蠕動(dòng) 可溶性纖維 果膠、樹(shù)膠、粘膠 少數(shù)半纖維素 柑橘類(lèi)、燕麥制品 和豆類(lèi) 延緩胃排空時(shí)間、 減緩葡萄糖吸收、 降低血膽固醇 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(duì)糖類(lèi)的消化吸收，并改善末 梢組織對(duì)胰島素的感受性，降低對(duì)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(lèi)的擴(kuò)散，推遲 了在腸內(nèi)的吸收，因而抑制了糖類(lèi)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

3、，如胰汁的分泌減少，從而抑制了糖類(lèi)的消化 吸收，并減少小腸內(nèi)糖類(lèi)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 止型糖尿病的發(fā)生。 FDA 成人：總20-35g/d 不溶性纖維 70-75% 可溶性纖維25-30% 我國(guó) 成人：適宜攝入25g/d 中等30g/d 高能量35g/d 膳食纖維的副作用 束縛Ca2+和一些微量元素 束縛人體對(duì)維生素的吸收和利用 引起不良生理反應(yīng) 影響到人體對(duì)其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收 膳食纖維的 副作用 第二節(jié) 活 性 多 糖 3、真菌多糖生理功能 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(xì)胞、巨噬細(xì)胞和NK細(xì)胞等

4、免 疫細(xì)胞，對(duì)免疫系統(tǒng)發(fā)揮多方面的調(diào)節(jié)作用。 在細(xì)胞分裂時(shí)，會(huì)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(huì)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(qiáng)的抗突變作用。 4、真菌多糖性質(zhì)與功效關(guān)系 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(duì)支鏈進(jìn)行修 飾，均可提高溶解度， 從而增強(qiáng)其活性。 1分子量大功能單位多， 生理功能越強(qiáng)。 2分子量大，溶解性差。 3分子量大于16kD時(shí)， 才有生物活性。 1粘度過(guò)高，不利于多 糖的擴(kuò)散與吸收 ，生 理功能也隨之降低。 2通過(guò)引入支鏈破壞氫 鍵和對(duì)主鏈進(jìn)行

5、降解 的方法可降低多糖粘 度，提高其活性。 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 自然界中的單糖有很多種類(lèi)，屬于功能性單糖的僅D-D-果糖一種。 果糖的特性物化特性 物化特性 pH3.3時(shí)最穩(wěn)定 無(wú)色針狀或三棱形結(jié)晶， 故稱(chēng)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(qiáng) 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. 1. 2 21.81.8倍。 溫度、pHpH和濃度都 會(huì)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-L-糖 不提供能量， 與D-糖的口感一樣 口腔微生物不能發(fā)

6、酵L糖，因此它不會(huì)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(diǎn) 第四節(jié) 功能性低聚糖 普通低聚糖 功能性低聚糖 -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-1，6糖苷鍵連接的低聚糖 人體不能代謝這類(lèi)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(duì)人體特殊的生理功能。 低聚糖 分類(lèi) 低聚糖，由2 21010個(gè)分子單糖通過(guò)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、

7、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(lái)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(mén)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(lái)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(lái)生產(chǎn)各種低聚糖。 二、低聚糖的生理功能 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 抑制病原菌，抑制有毒物代謝和有害酶的產(chǎn)生 ，防止便秘 ，

8、降低血清膽固醇 ，提高機(jī)體免疫力，抗腫瘤 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3.0g3.0g， 低聚半乳糖2.02.02.5g2.5g， 大豆低聚糖2.0g2.0g， 低聚木糖0.7g0.7g。 HataHata等報(bào)道大豆低聚糖最大的不引起腹瀉劑量為： 男人0.64g0.64gkgkg女人0.96g/kg0.96g/kg。 SpieselSpiesel等報(bào)道低聚果糖引起腹瀉的最小劑量：男人 44g44g、女人49g49g。 低聚半乳糖急性中毒的

9、LD50LD5015g15gkg(kg(對(duì)兔) ) 。 四、幾種低聚糖 第三節(jié)多元糖醇 一、種類(lèi) 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 1）代謝與胰島素?zé)o關(guān)、攝入不會(huì)引起血糖水 平波動(dòng)，適用于糖尿病人； （2 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(duì)菌的生長(zhǎng)繁殖，不引起牙齒齲 變； （3 3）部分多元糖醇代謝類(lèi)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(diǎn) 與相對(duì)應(yīng)的糖相比，其特征表現(xiàn)在： （1 1）甜度較低； （2 2）粘度較低； （3 3）吸濕性較大； （4 4）不參與美拉德褐變：焙烤食品須配

10、合其他甜味劑使用； （5 5）能量值較低。 主要問(wèn)題：過(guò)量攝取會(huì)引起腸胃不適或腹瀉。 四、常見(jiàn)多元糖醇 1 1、木糖醇 （1 1）生理功能 1 1）不引起血糖水平波動(dòng)； 2 2）可作為非腸道營(yíng)養(yǎng)的能量來(lái)源： 木糖醇取代葡萄糖用于靜脈注射（研究中） 3 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： 木糖醇不產(chǎn)酸，PHPH值不適于菌生長(zhǎng)； 直接抑制突變鏈球菌生長(zhǎng)。 日本有木糖醇潔齒片出售； 兒童吃糖是天性、也是一大樂(lè)趣！ 2 2、山梨醇、甘露醇 自然界存在廣泛 山梨醇：哺乳動(dòng)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

11、 生理功能 1 1）不引起血糖水平波動(dòng)； 2 2）不引起牙齒齲變。 第六節(jié) 強(qiáng)力甜味劑 一、概述 1 1、甜度：蔗糖的5050倍以上，最高達(dá)20002000至25002500 2 2、生產(chǎn)方法： （1 1）化學(xué)合成：糖精，甜蜜素（CydamateCydamate），甜 味素(Aspartame)(Aspartame)，安塞甜(Acesulfame)(Acesulfame) （2 2）半合成：三氯蔗糖、二氫查耳酮的衍生物 （3 3）天然提?。憾洳闋柾?，甜菊苷，甜菊雙糖 苷，甘草甜素，ThaumatinThaumatin 3 3、強(qiáng)力甜味劑的優(yōu)點(diǎn)： （1 1）甜度高，用量少，能量近似為0 0；

12、（2 2）不引起牙齒齲變； （3 3）可供糖尿病人、肥胖病人、心血管病人、老年 人服用； （4 4）部分品種有風(fēng)味增強(qiáng)作用，如甜味素 4 4、缺點(diǎn)： （1 1）甜味不純正，三氯蔗糖除外； （2 2）有一定的苦澀味或金屬異味； （3 3）甜度大、用量小，有些食品加工可能須加 填充劑。 5 5、理想的甜味劑應(yīng)具備的條件 （1 1）絕對(duì)的安全性； （2 2）良好的口感； （3 3）適當(dāng)?shù)娜苄院头€(wěn)定性； （4 4）等甜度條件下的價(jià)格。 目前尚沒(méi)有一種強(qiáng)力甜味劑能完全達(dá)到上述要求 常見(jiàn)強(qiáng)力甜味劑 一、糖精（SaccharinSaccharin） 1 1、簡(jiǎn)介 甜度為蔗糖的300300倍 9090多年歷史

13、，19701970年受到較多指責(zé)，甚至被禁用 美國(guó)：7070萬(wàn)人經(jīng)常服用（小孩）；60%60%軟飲料，20%20%其 他飲料、食品，20%20%其他方面 FDAFDA統(tǒng)計(jì)：年消耗量300300噸，年銷(xiāo)售額10001000萬(wàn)美元，相當(dāng)于 100100萬(wàn)噸的蔗糖被糖精取代。 2 2、特點(diǎn) （1 1）價(jià)格便宜，等甜度下為蔗糖的1/101/10； （2 2）不參加代謝，無(wú)能量，不致人發(fā)胖； （3 3）不引起牙齒齲變； （4 4）性質(zhì)穩(wěn)定。 重大缺陷：?jiǎn)为?dú)使用有金屬味和苦后味； 研究方向：降低苦后味，提高味覺(jué)質(zhì)量。 3 3、安全毒理問(wèn)題 小鼠實(shí)驗(yàn)：?jiǎn)未桂B(yǎng)含5%5%的食品，無(wú)影響；二代雄鼠有統(tǒng) 計(jì)意義的瘤變現(xiàn)象； 19771977年，美FDAFDA禁用，遭公眾反對(duì)而擱置； 19851985年，5 5月4 4至6 6日，科學(xué)家們?cè)贒ukeDuke大學(xué)對(duì)糖精進(jìn)行了 權(quán)威的評(píng)價(jià)： （1 1）白鼠大量攝入會(huì)有明顯的生化和生理特性變化； （2 2）國(guó)際研究發(fā)展聯(lián)合物的研究指出：人一天服用750750罐 飲料所包含的糖精總數(shù)量才會(huì)發(fā)生身體的變化； （3 3）白鼠身上的腫瘤似乎與科屬及機(jī)體特異性有關(guān)； 總之：9090年的歷史，證明“糖精與癌癥無(wú)必然的聯(lián)系” 4