食品化學課件資料

高級食品化學

AdvancedFoodChemistry高級食品化學

AdvancedFoodChemist第二專題食品化學組成的研究進展

食品中的含氮化合物

食品中的碳水化合物

食品中的脂質

思考題參考文獻第二專題食品化學組成的研究進展食品中的含氮化合物食品化學課件資料第一節(jié)食品中的含氮化合物

一、概述動物組織中除了含有蛋白氮外，還含有非蛋白氮。植物組織中含有相當數(shù)量的非蛋白氮（約占總氮的20～75%），其中2/3以上的氮是以游離氨基酸和其他組分形式存在的,如胺、嘌呤、嘧啶、核苷、甜菜堿、卟啉類和非蛋白氨基酸。非蛋白氮對食品的風味有較大的作用。例如，游離氨基酸對水果和蔬菜的風味有貢獻;某些品種馬鈴薯中甾類生物堿（茄靈）含量的增多會帶來苦味和毒性;甜菜堿是紅甜菜中的色素;而很多氨基酸和氨基酸衍生物是水果和蔬菜中芳香化合物的前體;新的研究發(fā)現(xiàn)，低溫貯藏過程中南瓜中的聚酰胺（例如亞精胺和精胺）含量上升，此類物質具有穩(wěn)定膜的能力，因而使得南瓜抗凍傷能力增強。

第一節(jié)食品中的含氮化合物一、概述（一）氨基酸（二）核酸化合物

是由糖、磷酸、堿基組成一個單位(稱為核苷酸)再聚合形成。根據(jù)組成糖的不同大致分為兩類，組成糖是2—脫氧核糖的你為脫氧核糖核酸(DNA)，組成糖為核糖的稱為核糖核酸(RNA)。堿基有嘌呤(purines)和嘧啶(pyrimidines)兩種，構成RNA堿基的兩種嘌呤是腺嘌呤(adenine)和鳥嘌呤(guanine)，兩種嘧啶為尿嘧啶(uracil)和胞嘧啶(cytosine)。在DNA中，尿嘧啶為胸腺嘧啶所取代(thymine)。此外，還有次黃嘌呤(hypoxanthine)。含有脫氧核糖的核苷酸、核苷不是重要的食品成分。腺苷三磷酸（ATP）、腺苷二磷酸（ADP）在動物體中對生理起著重要的作用。在食品化學上，與肌肉的收縮松弛有關，因為是通過消耗ATP來進行肌肉的收縮松弛。所以，動物死后，ATP的消耗已不能再產(chǎn)生，使得肌肉產(chǎn)生僵硬。

（一）氨基酸（三）含氮維生素硫胺素、核黃素、煙酸、維生素B6

、葉酸鹽、生物素、泛酸、維生素B12

、膽堿。

（四）含氮色素與著色劑含氮的天然色素有血紅素化合物、甜菜色素類和葉綠素類；含氮著色劑有莧菜紅、胭脂紅、檸檬黃、日落黃、靛藍、亮藍、新紅。

（三）含氮維生素（五）呈味化合物及香氣物質

糖精、不少氨基酸都有甜味?？辔段镔|主要可分為生物堿、糖苷、氨基酸、多肽和鹽。其中，番木鱉堿是目前已知的最苦的物質。含氰糖苷（如苦杏仁苷、木薯毒苷等），含芥子油糖苷（如黑芥子苷、白芥子苷等）一般有苦味，還可治病。肽的組成為苯丙氨酸-酪氨酸-脯氨酸-谷氨酸-亮氨酸-苯丙氨酸，顯示了較強的非極性特征，其味非?？啵斐闪顺墒旄衫业目辔?。（五）呈味化合物及香氣物質糖精、不少氨基酸都有甜味。含氰在吡嗪家族中第一個與蔬菜香味有關的是2-甲氧基-3-異丁基吡嗪，它有甜椒香味。辣味成分根據(jù)結構分類，大致可分為胺類、異硫氰酸酯類、硫化物類、香草酮類、倍半萜類5種。胺類的代表是辣椒中的辣椒素、胡椒中的胡椒脂堿，山椒果中的山椒素；異硫氰酸酯類有芥末、蘿卜含有的烯丙基異硫氰酸酯；硫化物類有蔥、蒜中的二烯丙基二硫化物；香草酮類有生姜含的姜酮。

在吡嗪家族中第一個與蔬菜香味有關的是2-甲氧基-3-異丁基吡天然鮮味化合物谷氨酸鈉，L-口蘑氨酸（tricholomicacid）,L-鵝膏蕈氨酸(ibotenicacid）；核苷酸類：肌苷酸鈉和(sodium5`-inosinate5-TMP)鳥苷酸鈉(sodiumguanylate,5`-GMP)。與魚臭有關的有三甲胺（trimethylamine）、吡啶（piperidine）,δ-氨基戊醛（δ-aminovaleral）等。魚體表面黏液中含有蛋白質、卵磷脂、氨基酸等，可被細菌作用而產(chǎn)生氨、甲胺、甲硫醇、硫化氫、吲哚、糞臭素、六氫吡啶等腥臭物質，如半胱氨酸生成氨和硫化氫，色氨酸生成吲哚等，這些物質不僅造成魚的臭味，在含量水平較高時能夠導致食用者中毒。

天然鮮味化合物谷氨酸鈉，L-口蘑氨酸（tricholomi二、蛋白質的分離提純及鑒定與結構分析技術

（一）蛋白質的分離提純

1.蛋白質的抽提蛋白質的來源組織破碎抽提蛋白質的關鍵步驟抽提液的選擇注意事項：（1）普遍存在各種蛋白水解酶，會導致蛋白質的降解。防止方法是低溫操作和加一些相應蛋白酶抑制劑(如DFP，PCMB，PMSF等)、鏊合劑(EDTA等)。（2）有一些蛋白質含巰基，這些巰基可能是活力所必須。要注意兩點，一是不要帶入金屬離子，二是要注意不要帶進氧化劑。（3）有一些蛋白質帶非共價鍵結合的配基。抽提時要注意保護，不要使配基丟失。

二、蛋白質的分離提純及鑒定與結構分析技術（一）蛋白質的分離2.蛋白質的分離純化（1）蛋白質純化的目的：一是將蛋白質(包括絡合著的非肽鏈結構部份)與非蛋白質物質分離；二是將各種不同的蛋白質相互分離開，把多組分蛋白質只留下單一蛋白質。（2）蛋白質純化的準則：什么是蛋白質最好的來源？關于蛋白質我們已知什么？蛋白質需要有多純？純化蛋白的量要多少?蛋白質應該如何進行鑒定？純化時間應該多長？2.蛋白質的分離純化（3）蛋白質分離純化的依據(jù)：分子的大小、形狀、電荷、等電點、電荷分布、疏水性、溶解度、密度、配體結合能力、金屬結合能力、可逆性締合、翻譯后修飾、特異性序列或結構、非尋常性質、基因工程構建的純化標記。（3）蛋白質分離純化的依據(jù)：分子的大小、形狀、電荷、等（4）純化蛋白質方法

表2-1分離純化蛋白質的方法分離方法方法的基礎分離方法方法的基礎沉淀法層析法

硫酸銨溶解度離子交換層析電荷、電荷分布

丙酮溶解度疏水作用層析疏水性

聚乙烯亞胺電荷、大小反相HPLC疏水性、大小

等電點溶解度，pI親和層析配位結合位點相分配法（如用聚乙二醇）溶解度DNA親和層析DNA結合位點電泳法外源凝集素親和層析糖基內容與種類

凝膠電泳電荷、大小、形狀固定化金屬親和層析金屬結合能力

等電聚焦電泳pI免疫親和層析特異抗原位點離心法大小、形狀、密度層析聚焦pI超濾法大小、形狀凝膠過濾層析大小、形狀（4）純化蛋白質方法表2-1分離純化蛋白質的方法分離方法3.蛋白質純度的鑒定對蛋白質純度的要求因工作需要而異。生物制品考慮制品的體內副作用；物理化學研究要求不干擾對象的物化性質；化學結構分析要求雜質含量低于分析方法的靈敏度等等，都要作具體分析。蛋白質的純度一般指是否含有其它雜蛋白，而不包括鹽、緩沖液離子、十二烷基硫酸鈉(SDS)等小分子在內。蛋白質純度如用百分數(shù)表示，有時還和檢測方法、定量方法、所選用儀器的參數(shù)有關。蛋白質具有微不均一性(Microheterogenity)。例如同樣的蛋白質分子，但有一部分分子的一個側鏈酰胺基變成了羧基；糖蛋白的配基糖相差一個單糖等等。此外，還有同功蛋白質(isoprotein)，它們功能相同，但化學結構不同，從功能看純了，從結構上看不純。3.蛋白質純度的鑒定蛋白質純度的鑒定方法通常有超離心沉降，分析電泳如SDS—PAGE、聚丙烯酰胺凝膠電泳、等電聚焦(IEF)、各種毛細管電泳(CE)；色譜(更常用HPLC)，如基于蛋白質分子量的凝膠過濾，基于蛋白質疏水性質的反相色譜，基于蛋白質表面電荷的離于交換色譜；近年來質譜在生物大分子中的應用也很活躍，特別是電噴霧質譜(ESI)的發(fā)展，只要pmol級的樣品就能作一測定。還有化學方法檢測蛋白質末端的均一性也是評價純度的好方法，例如觀察N端或C端是否均一，也是相當有效的方法，有時甚至比常用的HPLC更有效。比如有一個產(chǎn)品在HPLC中已是一對稱的峰，該生產(chǎn)單位認為是100％純，但在蛋白質的N端分析中指出純度還不到90％，有一定量的其他蛋白質存在。以上這些方法是根據(jù)蛋白質的分子大小和形狀，或表面電荷，或荷質比來檢查純度的。檢查蛋白質的純度至少應該用二種以上的方法，而且用兩種不同機理的方法來鑒定蛋白質的純度才比較可靠。只有一種檢定方法時應該用兩種以上的條件來鑒定。

蛋白質純度的鑒定方法通常有超離心沉降，分析電泳如SDS—PA（二）蛋白質的結構分析技術

圖2-2球狀蛋白結構的不同水平圖2-3蛋白質各級結構示意圖1.蛋白質結構

（二）蛋白質的結構分析技術圖2-2球狀蛋白結構的不同2.蛋白質一級結構的研究方法三大類：化學法、生物學方法和物理學方法。化學法測定：主要是先將多肽鏈降解成足夠短的順序以便得到整個順序。生物學方法：即先確定編碼蛋白質肽鏈的DNA的堿基序列，然后再由DNA的堿基序列推出肽鏈的氨基酸殘基序列。物理學方法有三種：X射線晶體分析，二維核磁共振和質譜法。這三種方法中，X射線晶體分析和二維核磁共振可以測定蛋白質的一級結構和立體結構。在測定分子質量較大的肽鏈氨基酸殘基序列時，質譜法經(jīng)常需要與化學測定的某些步驟聯(lián)合使用，如肽鏈的酶解和所得肽段的分離等。質譜技術在比較和鑒定肽鏈時卻非常有用。蛋白質順序測定包括以下步驟：蛋白質的純化以及二硫鍵的還原等衍生化；測定氨基末端及羧基末端的氨基酸；至少以兩種方式將多肽專一地斷裂成小的片段；分離純化并測定用不同斷裂方式獲得的小肽的順序；根據(jù)小肽順序的重迭重組這些小肽以確定整個順序；最后是肽鏈中二硫鍵的定位。在多數(shù)蛋白質肽鏈氨基酸殘基序列測定時，最后二硫鍵測定或是被遺忘了，或是因為測定比較困難，而被“省略”了。

2.蛋白質一級結構的研究方法3.蛋白質空間結構的測定檢測蛋白質中的二級結構的方法有旋光色散和圓二色性、紅外光譜和激光拉曼光譜、重氫交換、X射線晶體衍射和二維核磁共振。測定蛋白質三級結構的主要方法是X射線晶體衍射和核磁共振及熒光光譜；利用酶學和化學修飾可以了解一些氨基酸殘基和構象單元在蛋白質中的分布情況。研究水溶性蛋白質四級結構的方法有X射線晶體衍射、電子顯微鏡、掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、流體力學方法和化學交聯(lián)法等。

3.蛋白質空間結構的測定X射線晶體衍射揭示了蛋白質中亞基的空間結構和各亞基間的相對布局。電子顯微鏡通過對一些樣品的直接觀察可看到各亞基的排列情況，還能看到一些線性聚集物的結構細節(jié)，對于超分子水平向亞細胞水平過渡的層次，電鏡具有X射線晶體衍射分析所不能替代的作用。掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡用于觀察分子的細微結構，掃描隧道顯微鏡可對溶液中的分子進行觀察，其分辨率在10?的水平，正是蛋白質四級結構研究的范圍。流體力學方法包括超離心、擴散和粘度等技術，它們都可以測定大分子體系的分子質量和體系中顆粒的形狀和大小。研究分子外形的另一種流體力學方法是流動雙折射。利用雙功能團交聯(lián)劑，將非?？拷膬蓚€或多個分子交聯(lián)在一起是研究蛋白質-蛋白質相互作用的一種簡單而有效的方法，這種方法也被用于亞基間的交聯(lián)，進而確定組成四級結構的亞基成分。

X射線晶體衍射揭示了蛋白質中亞基的空間結構和各亞基間的相對布三、低聚肽的營養(yǎng)保健功能

（一）功能性低聚肽的結構組成

當氨基酸的殘基達到50個以上就可以稱作蛋白質。50個以下，10個以上的氨基酸組成的為多肽。10個氨基酸殘基以下，特別是3-9個氨基酸聚合而成的肽通常叫低聚肽，也可稱小肽、短肽。比低聚肽聚合度更小的就是二肽或三肽。目前發(fā)現(xiàn)的許多生物活性都屬于低聚肽。低聚肽一般是蛋白質經(jīng)蛋白質水解酶作用后，再經(jīng)過特殊處理而得，其相對分子量分布在5000以下。

三、低聚肽的營養(yǎng)保健功能

（一）功能性低聚肽的結構組成當氨（二）功能性低聚肽的理化性質

溶解性：低聚肽具有水溶性高的特點，且其溶解性明顯好于大豆蛋白，大豆蛋白在其等電點會形成沉淀，但低聚肽仍然會保持溶解狀態(tài)。粘度及熱穩(wěn)定性：大豆蛋白的粘度隨濃度增高而急劇升高，這是因為大豆蛋白溶液在濃度為l0%以上時經(jīng)高溫處理易于產(chǎn)生疏水鍵結合和二硫鍵結合形成網(wǎng)狀聚合物，使得大豆蛋白溶液粘度高達9000厘泊，造成后道操作的困難。但低聚肽的這種變化很少，濃度在高達65%以上時粘度只有2200厘泊，且溶解度高達99%以上，流動性良好，加熱后不凝固。酸穩(wěn)定性：功能性低聚肽具有較寬pH范圍，在pH2～8之間有良好的溶解性，NSI值達到95%以上；而大豆分離蛋白在pH=8時有較高的溶解度，但在pH4～5之間幾乎全部沉淀。（二）功能性低聚肽的理化性質溶解性：低聚肽具有水溶性高的特吸濕性和保濕性：低聚肽的吸濕性和保濕性較好，它的吸水性顯著高于大豆蛋白，在0～90℃范圍內隨溫度的升高而增大。滲透壓：低聚肽溶液滲透壓大小處于大豆蛋白質和同一組成氨基酸混合物之間。消化道中滲透壓高于體液時，組織中的水分將移向消化道而出現(xiàn)腹瀉。5%氨基酸混合物水溶液的滲透壓為422，而5%低聚肽水溶液的滲透壓僅有213。低聚肽滲透壓比氨基酸混合物低得多。因此，必會極大降低最終產(chǎn)物的滲透壓及減少引發(fā)不適癥的可能性。軟化凝膠：低聚肽具有抑制蛋白質形成凝膠的性質。水產(chǎn)品、肉禽蛋白質以及大豆蛋白質加熱時形成凝膠，面粉在形成面團時會使質構變硬。添加少量低聚肽，可以軟化凝膠，它對多糖類的魔芋凝膠也能起到軟化作用吸濕性和保濕性：低聚肽的吸濕性和保濕性較好，它的吸水性顯著高（三）功能性低聚肽的吸收理論

1、肽吸收理論的提出和發(fā)展蛋白質在動物的消化道內經(jīng)各種消化酶的作用，降解為游離氨基酸(FAA)和低聚肽(OP)。傳統(tǒng)的代謝模型認為：只有游離氨基酸才能被動物直接吸收利用，肽只有再降解成游離氨基酸才能被動物吸收利用。近年來的研究表明，蛋白質在消化道中的消化終產(chǎn)物的大部分往往是小肽，而且小肽能完整地通過腸黏膜細胞進入體循環(huán)。血液循環(huán)中的小肽能直接參與組織蛋內質的合成，此外，肝臟、腎臟、皮膚和其他組織也能完整地利用小肽。（三）功能性低聚肽的吸收理論1、肽吸收理論的提出和發(fā)展2、肽的吸收機制和轉運機制

肽與氨基酸吸收機制完全不同，它是一個依靠H+濃度、Ca2+濃度、電導和耗能的獨立過程，同時肽吸收的速度和效率更高。單胃動物體內肽轉運機理可能有以下三種形式：①具有pH依賴性的氫離子和鈉離子轉運體系，不消耗ATP。1994年Daniel等研究表明，小肽轉運的動力來源于質子的電化學梯度，質子向細胞內轉運產(chǎn)生的動力驅使小肽向細胞內運動，這樣小肽就以擴散的形式進入細胞，引起細胞漿的pH值下降，從而活化鈉離子/氫離子通道，氫離子被釋放出細胞，細胞內的pH值恢復到原來水平；②依賴氫離子或鈣離子濃度的主動轉運過程，需要消耗ATP。1985年Takwwa等首次證實了在氫離子濃度存在下的囊泡膜刷狀緣肽的主動加速轉運。這種轉運方式在缺氧或在添加代謝抑制劑的情況下被抑制；③谷胱苷肽(GSH)轉運系統(tǒng)。1989年Vincenzini報道，GSH的跨膜轉運與鈉離子、鉀離子、鋰離子、鈣離子、錳離子的濃度梯度有關，而與氫離子濃度無關。由于GSH在生物膜內具有抗氧化作用，因而GSH轉運系統(tǒng)可能具有特殊的生理意義。

2、肽的吸收機制和轉運機制1993年Webb提出反芻動物氨基酸和肽的吸收存在腸系膜系統(tǒng)和非腸系膜系統(tǒng)兩種途徑。空腸、結腸、回腸、盲腸吸收的小肽進入腸系膜系統(tǒng)，而由瘤胃、瓣胃、網(wǎng)胃、皺胃、十二指腸吸收的肽則進入非腸系膜系統(tǒng)。在反芻動物體內，肽的吸收以非腸系膜系統(tǒng)為主要途徑，其吸收的主要部位在瘤胃與瓣胃。反芻動物對小肽的吸收有的以被動擴散的形式進行，有的則是由載體介導的主動轉運過程。1998年Mccollum和Webb研究了羊瓣胃Gly-Sar的吸收機制，結果表明，其轉運是由載體介導的，并依賴氫離子的濃度梯度進行。

1993年Webb提出反芻動物氨基酸和肽的吸收存在腸系膜系統(tǒng)3、肽的吸收特點肽的吸收具有速度快、耗能低、不易飽和，且各種肽之間運轉無競爭性與抑制性的特點。這種生理特性可使底物對不同生理狀態(tài)及日糧變化具有更大的適應性。當動物由于疾病或其他因素對某種氨基酸不能很好吸收時，可通過添加含有此種氨基酸的肽來提供氨基酸，肽的這種吸收優(yōu)勢具有很大的潛在營養(yǎng)作用。

3、肽的吸收特點（三）功能性低聚肽的營養(yǎng)功能

易消化吸收性：低聚肽氨基酸組成均衡、全面，分子量小，易消化吸收。與原蛋白和同組成的氨基酸制劑相比，低聚肽更易被人體吸收，它可不經(jīng)胃腸消化，直接進入小腸被吸收，而且不受身體狀況所影響，其生物利用率遠高于蛋白質。呈味性：蕭鳳岐報道將魚露差速離心以分離出低聚肽組分，這些組分不僅對基本味，還對風味質量有重大影響。在中、堿性高分子組分，顯著增強了甜味，在持續(xù)性、前味、后味等風味質量上都有提高；在酸性組分，雖然甜味略有下降，酸味則明顯增強；加鹽試驗時，肽表現(xiàn)出帶甜的鮮味或帶鮮的甜味，這也表明呈味同食鹽的相互作用極大。（三）功能性低聚肽的營養(yǎng)功能易消化吸收性：低聚肽氨基酸組成促進肌肉生長：肽提高動物體干物質比例，并使脂肪比例顯著升高。其生理機理也可能體現(xiàn)在兩方面：一是肽在消化道中特殊的吸收機制。游離氨基酸在消化道吸收，需要消耗大量的能量，而肽轉運系統(tǒng)具有轉運速度快、耗能低、不易飽和的特點。以肽形式完整吸收，可以降低消化道的能量消耗，減少體內葡萄糖用于氨基酸吸收的分解供能，用于提供機體內生成蛋白質、脂肪的碳水化合物比例增多，促進了體蛋白和脂肪的合成。二是肽可以降低動物的基礎代謝強度。肽作為喂飼原料，減少機體細胞和組織和耗氧量，導致體內的物質代謝途徑和強度發(fā)生變化，包括碳水化合物和脂肪的分解供能減少，體內多余能量將通過脂肪合成途徑在體內沉積，吸收的肽和氨基酸在體內重新合成蛋白質等等。所以肽作為日糧蛋白原料促進了脂肪和蛋白質的合成，使機體內干物質含量顯著升高。促進礦物質吸收的作用：許多蛋白質中含有纖維、單寧及其他一些多酚類等物質，能抑制人體或動物對Zn、Cu、Ca、Mg等的生物利用率。而低聚肽，由于可溶性，易與Cu、Ca、Mg等離子螯合形成可溶性絡合物，有利于機體吸收。促進發(fā)酵作用(即雙歧因子作用)：肽有促進微生物生長發(fā)育和活躍代謝的作用，相同氨基酸和大豆蛋白都無此作用。在益生菌(雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌)酸奶配方中加人0.5%大豆低聚肽，或0.5%低聚糖，或未添加任何益生原制作酸奶。在發(fā)酵過程中，三個樣品的酸度隨發(fā)酵時間而變化，結果表明，加有0.5%大豆低聚肽的樣品在整個發(fā)酵過程中保持最快的益生菌增長速度;而加人0.5%低聚糖的樣品次之，但均快于未添加益生原的酸奶。這充分說明大豆低聚肽具有明顯的促進發(fā)酵作用，使雙歧桿菌等益生菌增殖，效果好于低聚糖。促進肌肉生長：肽提高動物體干物質比例，并使脂肪比例顯著升高（四）功能性低聚肽的生理功能

低過敏性：過敏反應是一種異常的病理性免疫應答。由于食物或食物組分中過敏原的存在，也會導致IgE傳遞的特異性過敏反應。據(jù)研究證明：分子量在3400以下的肽不會引起過敏反應?？寡趸钚裕汉薪M氨酸的大豆肽在40μmol/L濃度時，具有明顯的終止單線態(tài)氧生成反應的活性；大豆低聚肽還可以與促氧化的過渡金屬離子如Cu2+、Zn2+絡合，從而終止巰基自由基RS·等的生成；例如，研究結果表明:584μg大豆低聚肽的抗氧化能力相當于1μgTBHQ純品,即其抗氧化活性約相當于TBHQ的1/600。低聚肽能抑制機體內自由基的大量積累，對提高自由基清除能力起到特殊的功效。因此，能在一定程度上清除機體內多種生理功能障礙，延緩機體衰老，減少各種老年性疾病的發(fā)生。（四）功能性低聚肽的生理功能低過敏性：過敏反應是一種異常的降低血壓作用：血管緊張轉化酶(ACE)在人體血壓調節(jié)過程中是至關重要的。血漿中的血管緊張素原被腎素水解成血管緊張素I，在ACE酶作用下，繼續(xù)水解產(chǎn)生血管緊張素Ⅱ。血管緊張素Ⅱ致使血管強烈收縮，血壓上升。一般認為凡是能抑制ACE酶的物質都有降血壓功能。近年研究表明，從天然食品蛋白中亦可分離出ACE抑制肽，是一類較理想的降血壓藥。例如，彭曉虹等從絲素平均分子量為3000的降解物中能夠分離出兩種低聚肽，進行降血壓試驗，得出這兩種低聚肽具有血管緊張肽轉化酶(ACE)的抑制活性，能夠阻止血管緊張素Ⅱ的生成，從而起到降低內源血壓的功能。降低血液膽固醇水平：大豆蛋白具有降低血清膽固醇的作用，而大豆低聚肽不僅具有這一功能，且效果更為顯著。大豆低聚肽能夠刺激甲狀腺激素分泌增加，促進膽固醇的膽汁酸化，使糞便排泄膽固醇增加，從而起到阻止膽固醇水平升高的作用；大豆低聚肽阻礙了腸道內膽固醇的吸收，并促使其排除體外；且大豆低聚肽對膽固醇的調節(jié)是雙向的，即對于膽固醇值正常的人，大豆低聚肽沒有作用，而對于膽固醇值高的人，則具有降低的功效。降低血壓作用：血管緊張轉化酶(ACE)在人體血壓調節(jié)過程中是抗疲勞作用：支鏈氨基酸（BCAA）是唯一不限于在肝臟而在全身各組織進行分解代謝的必需氨基酸，而其他氨基酸則都要經(jīng)過肝臟代謝。Jimenez等認為:BCAA的主要功能是節(jié)氮。它們在肌肉組織氧化脫氨，生成相應的a-酮酸，其進入三羧酸循環(huán)氧化供能，而脫下的氨基則由酮酸接受，生成丙氨酸，經(jīng)血液到肝臟，其氨基形成尿素，碳架經(jīng)糖異生作用轉化為糖，進入糖代謝。補充外源性BCAA，能起到節(jié)氮作用，同時給機體也提供了能量物質。BCAA在體內除用于合成蛋白質外，還具有調節(jié)肌肉蛋白質代謝的作用。尤其在應激情況下，體外供給的BCAA能減少肌蛋白分解、降低必需氨基酸從肌肉流出，有利于糾正“負氮平衡”，對高強度工作者及運動員，它能及時補充能量，使機體適應高強度的工作和訓練?？蛊谧饔茫褐ф湴被幔˙CAA）是唯一不限于在肝臟而在全身輔助治療肝性腦?。涸缭?970年代，德國醫(yī)學博士Fischer等人發(fā)現(xiàn)肝病病人血液中氨基酸的組成失常：對于正常人而言，血液中支鏈氨基酸(如丙氨酸、亮氨酸、異亮氨酸等)對芳香族氨基酸(酪氨酸、苯丙氨酸等)摩爾數(shù)之比約在3～3.5，而肝病病人只有1.0或更低。支鏈氨基酸對芳香族氨基酸的摩爾比稱之為F值(Fischerratio)?，F(xiàn)已探明:正常人的芳香族氨基酸是在肝臟中代謝分解，當肝功能衰竭時其分解能力顯著降低，因此它在血液中積累而濃度增高；然而正常人對于支鏈氨基酸主要是在骨胳肌中代謝，即肝臟并不承擔它的分解作用，因此，肝臟的病變并不會延緩支鏈氨基酸的代謝。不僅如此，當肝功能衰竭時，胰島素在肝臟中的滅活作用明顯降低，其結果將導致胰島素的過量。胰島素能促進支鏈氨基酸進入肌肉，過量的胰島素則將使過量的支鏈氨基酸進入肌肉而耗用血液中過量的支鏈氨基酸。因此，肝病病人血液中的支鏈氨基酸濃度將顯著降低。上述二組氨基酸是在相互競爭和相互排斥中通過血腦屏障而進入大腦,影響了神經(jīng)傳導，產(chǎn)生肝性昏迷。大量的動物試驗和臨床證明，注射或口服高F值氨基酸混合物可使病人血液中的BCAA/AAA接近或大于3，糾正其病態(tài)模式，有效地改善腦昏迷的程度，緩解氨基酸代謝失衡。輔助治療肝性腦?。涸缭?970年代，德國醫(yī)學博士Fische目前國際上己有用于肝功衰竭的制品，如Hepatic-Aid(BCAA/AAA=29)與Travasorb-Hepaticl(BCAA/AAA=31)，其氮源為氨基酸混合物，所含的BCAA較高而AAA較低，主要用以防止肝性腦病的發(fā)生或減輕癥狀，同時又有改善營養(yǎng)狀態(tài)之效。Travasorb-Hepaticl由于BCAA含量更多，適用于創(chuàng)傷或膿毒病的肝功衰蝎患者。我國臨床上已將“肝醒靈”注射液和“肝寧復合氨基酸”注射液，用于假性神經(jīng)遞質出現(xiàn)的肝性腦病，用于慢性遷延性肝炎、慢性活動性肝炎及亞急性與慢性重型肝炎引起的氨基酸代謝紊亂，可以使肝昏迷病人蘇醒。在肝硬化和慢性肝病人中靜脈注射或口服肝醒靈(天津中央制藥二廠研制的六合氨基酸口服高F值制劑),30分鐘后血中BCAA/AAA均達到高峰:接近或大于3，并能有效地維持血中BCAA的濃度，肝醒靈對肝硬化、肝昏迷患者蘇醒率比傳統(tǒng)治療藥物為優(yōu)，據(jù)報道可以使90%的病人蘇醒。目前國際上己有用于肝功衰竭的制品，如Hepatic-Aid改善手術后和臥床病人的蛋白質營養(yǎng)狀況：支鏈氨基酸(BCAA)不僅是肌肉能量代謝的底物，而且還具有促進氮儲留和蛋白質合成，抑制蛋白質分解的作用。同時由于低聚肽具有在腸道內消化和吸收的特點，可作為腸道營養(yǎng)劑，患者直接從口、胃送入這種營養(yǎng)物比非經(jīng)口(靜脈)的氨基酸更能迅速地恢復正常營養(yǎng)狀態(tài)。因此，高F值低聚肽被廣泛用于燒傷、外科手術、膿毒血癥等高付出病人以及因缺乏酶系統(tǒng)而不能分解和吸收蛋白質的患者，補充蛋白質營養(yǎng),并取得了比較滿意的效果。此外，低聚肽還具有抗腫瘤，預防齲齒等功效。Hyonejolee等人從牛乳奶酪中分離出第11和12級分的物質可以抑制腫瘤細胞的生長，對其氨基酸組成分析發(fā)現(xiàn)組分中含有豐富的Leu的疏水性氨基酸低聚肽。英國專利(WO006989O23/II2OOO)報道了一個能預防齲齒的含兩種以上精氨酸的五到十的低聚肽，并且提供了它的使用方法。改善手術后和臥床病人的蛋白質營養(yǎng)狀況：支鏈氨基酸(BCAA)(五)功能性低聚肽的制備

工藝流程:

脫脂大豆粕→浸泡→磨漿分離→膠體磨→精濾→超濾→預處理→酶水解→分離→脫苦、脫色→脫鹽→殺菌→濃縮→干燥酶制劑的選擇:一般可選擇胰蛋白酶、胃蛋白酶等動物蛋白酶，也可以使用木瓜和菠蘿等植物蛋白酶,但考慮到經(jīng)濟成本及使用效果，目前應用較廣的是枯草桿菌1389、放線菌166、黑曲霉3350和芽孢桿菌等微生物蛋白酶。

(五)功能性低聚肽的制備工藝流程:脫脂大豆粕→浸泡→酶水解條件的選擇:影響酶水解反應的因素很多，如反應溫度、pH值、底物、酶濃度等。酶法脫苦技術:各種蛋白質的酶水解產(chǎn)物都含有苦味肽，是蛋白酶解制品及低聚肽在食品中應用的主要障礙，脫苦技術是眾所周知的難題，亦是該項目研究重點之一。蛋白酶解物脫苦普遍采用活性碳吸附法，這種方法雖能脫去大部分苦味肽，但隨著苦味肽的除去，同時亦破壞了蛋白質的氨基酸構成，使產(chǎn)品的營養(yǎng)價值受損?？刹捎妹阜摽啵淖兞丝辔峨牡姆肿咏Y構，使之沒有苦味，并能保持大豆蛋白原有的氨基酸構成，使得大豆低聚肽產(chǎn)品的營養(yǎng)價值免遭破壞甚至得以提高，且具有多種生理功能。膜分離技術的應用:產(chǎn)品中含有多肽、低聚肽、未水解的蛋白質和徹底水解的氨基酸，是一個分子量范圍很大的混合物。采用膜過濾技術，將大豆蛋白酶解物分級分離，使制得的大豆低聚肽的分子量限定在幾千的范圍之內，使其具有多種高活性生理功能。

酶水解條件的選擇:影響酶水解反應的因素很多，如反應溫度、pH(六)功能性低聚肽的應用

在食品工業(yè)上的應用

:康復營養(yǎng)食品:由于低聚肽具有極高的消化吸化率，對一些做過外科手術的患者，或因疾病的原因，對蛋白質吸收或消化不良的患者以及因缺乏酶系統(tǒng)而不能分解和吸收蛋白質的患者，都是很重要的蛋白質營養(yǎng)供應源，可作為康復營養(yǎng)食品。運動員食品:在體育活動中，一般消耗體內熱量的4%～10%是由破壞蛋白質提供的。由于體內不儲存蛋白質和不能合成必需氨基酸，所以必須及時地從外部補充氨基酸，以免造成肌肉蛋白質的負平衡。小分子的低聚肽比蛋白質或氨基酸更容易被吸收，因而食用低聚肽食品能迅速恢復和增強體力。療效保健食品:低聚肽能阻礙膽固醇的吸收，還有抑制血管緊張素轉換酶的作用，可用于開發(fā)降低膽固醇和治療高血壓的藥物。老年人等由于健康或衰老的原因食欲不振，攝取的蛋白質一般都低于需要量，這樣更容易引起疾病和衰老，由于肽能容易被吸收，老年人用肽補充蛋白質是最理想的辦法。因此,針對不同的患病人群開發(fā)不同的保健食品。

(六)功能性低聚肽的應用在食品工業(yè)上的應用:蛋白飲料:上述文中談到運動員和老年人都需要及時地補充蛋白質。補充蛋白質的形式最好是飲料，一般蛋白質不能溶于酸性飲料中，肽卻能在酸性飲料(pH3.5-4.0)中溶解，而且粘度低，不膩口。新型發(fā)酵食品:低聚肽具有促進微生物繁殖和活躍代謝的作用,把低聚肽用于生產(chǎn)酸奶、干酪、醬油、醋及豆腐乳等發(fā)酵食品?？商岣呱a(chǎn)效率，穩(wěn)定品質，增加產(chǎn)品風味，提高營養(yǎng)價值。軍需食品:

軍需食品應具有抗輻射、抗疲勞、抗中暑、抗缺氧、抗暈船等功能。目前，解放軍總后勤部軍需研究所和中食肽靈（北京）生物科技有限公司合作研制的軍用低聚肽營養(yǎng)粉已經(jīng)應用于部隊。這種功能食品在我軍實戰(zhàn)演習中官兵服用后表明，可以增強其抗核輻射能力，并可快速補充肽類高級營養(yǎng)、快速修復骨骼、快速恢復體力，減少大運動量造成的肌肉損傷。蛋白飲料:上述文中談到運動員和老年人都需要及時地補充蛋白質。低聚肽在飼料工業(yè)上的應用:低聚肽作為飼料添加劑用于家禽、寵物等中，可補充畜、禽、魚等生長所需的營養(yǎng)，減少疾病等。但由于目前生產(chǎn)多采用酶水解法，成本較高，不適合在飼料添加劑中應用。近年來，有人用微生物發(fā)酵技術制備低聚肽，可大大降低成本，這就使低聚肽在飼料工業(yè)上的應用成為可能。低聚肽在化妝品工業(yè)上的應用:低聚肽具有保護表皮細胞，防止黑色素沉淀的功能;它分子量小，很容易透過表皮細胞和毛囊孔進入真皮層，再加上大豆低聚肽具有很強的吸濕性和乳化性，能保持表皮細胞濕潤，起到護膚、護發(fā)、養(yǎng)顏的作用。它還能清除體內的氧自由基、阻止皮膚色素的沉淀，防治皮膚衰老松弛，正逐漸成為2l世紀護膚品的新寵。據(jù)研究表明，水解得到的低聚肽可以與金屬元素在一定條件下形成復合氨基酸絡合物，可作為化妝品添加劑。低聚肽可以與各種護發(fā)劑原料充分混合，制成洗發(fā)香波和護發(fā)素，使毛發(fā)柔潤，光滑；并且低聚肽中含有豐富的必需氨基酸，可與毛發(fā)中二硫鍵作用，對毛發(fā)有持續(xù)保護作用，改善發(fā)質。低聚肽在飼料工業(yè)上的應用:低聚肽作為飼料添加劑用于家禽、寵物四、水產(chǎn)食品中的含氮化合物

一般魚肉、蝦、蟹類含有約15%～22%的粗蛋白質，貝類的含量較低為8%～15%，且因種類、季節(jié)而不同。魚類和蝦、蟹類的蛋白質含量與牛肉、半肥瘦的豬肉、羊肉相近，不同的是脂肪、碳水化合物含量低。因此，水產(chǎn)品是一種高蛋白、低脂肪和低熱量食物。魚、貝、肉蛋白質大致分為肌原纖維蛋白、肌漿蛋白和肌基質蛋白三大部分，也可根據(jù)其對不同溶劑的溶解性而分為水溶性蛋白、鹽溶性蛋白、不溶性蛋白。

四、水產(chǎn)食品中的含氮化合物一般魚肉、蝦、蟹類含有約15%～一般將游離氨基酸、低分子肽、核苷酸關聯(lián)化合物、有機鹽基類、有機酸、低分子碳水化合物等水溶性成分總稱為抽提物成分、提取物成分或浸出物成分。抽提物成分中分為含氮成分和非含氮成分。含氮成分為非蛋白氮部分，有游離氨基酸、低聚肽、核苷酸及其關聯(lián)化合物、有機鹽基類（甜菜堿胍基化合物等）和其他低分子成分，這些成分同呈味、腐敗變質等有關。游離氨基酸主要有?；撬?、β-丙氨酸、肌氨酸、α-氨基丁酸、β-氨基丁酸、γ-氨基丁酸、鳥氨酸、瓜氨酸。已知魚貝類肌肉中含有二肽和三肽，由β-丙氨酸與組氨酸或甲基組氨酸構成的二肽有肌肽、鵝肌肽及鯨肌肽，分布具有特異性，因動物種類的不同，某些魚類大量含有其中的一種或兩種。三肽常見的為谷胱甘肽。水產(chǎn)動植物中分布著各種核苷酸及其關聯(lián)化合物，最有代表性的是三磷酸腺苷（ATP）、二磷酸腺苷（ADP）、腺苷酸（AMP）、肌苷酸（IMP）、腺苷（HxR）、次黃嘌呤（6-hydroxypurine）。一般將游離氨基酸、低分子肽、核苷酸關聯(lián)化合物、有機鹽基類、有魚類肌肉中常見的甜菜堿類有直鏈化合物的甘氨酸甜菜堿、環(huán)狀化合物的龍蝦膽堿，此外還有β-丙氨酸甜菜堿、γ-丁氨酸甜菜堿、肉堿、海鞘肌堿、葫蘆巴堿、脯氨酸二甲基內鹽等。魚貝類中還含有一些具有胍基的一類物質，如精氨酸、肌酸（creatine）、肌酸酐（creatinine），肌酸來自于磷酸肌酸（phosphocreatine）,在魚類肌肉中含量較高，休息肌肉中的大部分精氨酸、肌酸分別以磷酸肌酸、磷酸精氨酸作為磷酸原貯藏和提供高能磷酸，在新鮮肌肉中肌酸酐的含量比肌酸少。在軟骨魚類，如鯊魚、鰩魚中富含氧化三甲胺和尿素，在肌肉中氧化三甲胺的含量為14～21g/kg，尿素含量為10～15g/kg，對維持魚體滲透壓起重要的作用。除棘皮動物、節(jié)足動物之外的無脊柱動物，特別是軟體動物、環(huán)形動物一類的海產(chǎn)種類中存在著章魚肌堿、丙氨奧品（alanopine）、甘氨奧品（strombine）、?；菉W品（tauropine）、及β-丙氨奧品(β-alanopine)等，它們均具有D-丙氨酸骨架。魚類肌肉中常見的甜菜堿類有直鏈化合物的甘氨酸甜菜堿、環(huán)狀化合

水產(chǎn)品中也存在豐富的含氮維生素和含氮色素類物質，如魚類的體色由存在于皮膚的真皮或鱗周圍的色素胞和存在于真皮深處結合組織周圍的光彩胞二者的排列收縮和擴張使魚體呈現(xiàn)出微妙的不同色彩。色素胞主要有黑色色素胞、胞黃色色素、紅色色素胞；主要成分有黑色素、葉黃素、蝦黃質、類胡蘿卜素。光彩胞主要有銀白光彩胞、藍青光彩胞、綠青光彩胞，主要成分有鳥嘌呤、腺嘌呤和嘌呤。目前已知的魚醒味成分有揮發(fā)性含硫化合物、揮發(fā)性含氮化合物、揮發(fā)性脂肪酸、揮發(fā)性羧基化合物、非羰基中性化合物。水產(chǎn)品中也存在豐富的含氮維生素和含氮色素類物質

揮發(fā)性含氮化合物包含了最具魚腥味特征的三甲胺（TMA）、二甲胺（DMA）和氨等胺類物質。氨是ATP在魚類死亡后變化過程中，由AMP轉變?yōu)镮MP時產(chǎn)生的，在其后的貯藏過程中，由于微生物的作用，使游離氨基酸脫氨基反應使氨逐漸增加。TMA和DMA是海產(chǎn)魚貝類抽提物中廣泛分布的氧化三甲胺（TMAO）生成的，是同魚臭相關的重要成分，由TMAO生成TMA主要是由于微生物酶的還原作用，也有由暗色肉或內臟各器官的酶作用下生成的，DMA大都是暗色肉或內臟各器官的酶作用下生成的。揮發(fā)性含氮化合物包含了最具魚腥味特征的三甲胺另外，在鮮度降低的持續(xù)階段，膽堿也可以成為生成DMA和TMA的母體；甲胺、丙胺、二乙胺等直鏈胺及哌啶、吡啶類、吡嗪類、吲哚等環(huán)狀胺在各種魚貝類中均有檢出。哌啶呈腥味，主要分布于魚皮中，是河魚臭的主體。吡啶類和吡嗪類在南極磷蝦的新鮮凍品和煮熟凍品中存在，吲哚以色氨酸為主體分解生成，帶有糞臭和腐敗臭。另外，在鮮度降低的持續(xù)階段，膽堿也可以成為生成DMA和TMA第二節(jié)食品中的碳水化合物

一、概述

（一）“碳水化合物”名詞的由來及意義“碳水化合物”這個術語來源于德語的Kohlenhydrate，并與法語的hydratedecarbone很相似，表達了早期測定的基本組成Cx(H20)y，這意味著它含有碳、氫和氧，而氫和氧的比例與在水中的相同。 術語“糖”是由希臘詞sakchar衍生而來，意為糖或甜，單糖是多糖的主要組分，前綴glyco--,--saccharide或glycan-表示它們含有單糖組分。第二節(jié)食品中的碳水化合物

一、概述（一）“碳水化（二）碳水化合物的分類

1、根據(jù)水解程度，碳水化合物分為單糖（monosaccharides）、低聚糖（寡糖，oligosaccharides）和多糖（polysaccharides）三大類。單糖是結構最簡單的碳水化合物，是不能再被水解為更小的糖單位。根據(jù)單糖分子中碳原子數(shù)目的多少，可將單糖分為丙糖（triose,三碳糖），丁糖（tetrose,四碳糖），戊糖（pentose,五碳糖），己糖（hexose,六碳糖）等；根據(jù)其單糖分子中所含羰基的特點又可分為醛糖（aldoses）和酮糖（ketoses）。自然界中最重要也最常見的單糖是葡萄糖（glucose）和果糖（fructose）。α-D-吡喃葡萄糖α-D-呋喃果糖α-D-吡喃半乳糖

（二）碳水化合物的分類1、根據(jù)水解程度，碳水化合物分為單糖低聚糖是指能水解產(chǎn)生2～10個單糖分子的化合物，按水解后所生成單糖分子的數(shù)目，低聚糖可分為二糖（disaccharides）、三糖（trisaccharides）、四糖（tetrasaccharides）、五糖（pentasaccharides）等。其中以二糖最為重要，如蔗糖（sucrose）、乳糖（lactose）、麥芽糖（maltose）等；根據(jù)其還原性質不同也可分為還原性低聚糖（reducingoligosaccharides）和非還原性低聚糖。麥芽糖（α-D-吡喃葡糖基-（1→4）-D-吡喃糖）

乳糖（β-D-吡喃半乳糖基-（1→4）-D-吡喃葡糖）

蔗糖（α-D-吡喃葡糖基-（1→2）-β-D-呋喃果糖苷）

低聚糖是指能水解產(chǎn)生2～10個單糖分子的化合物，按水解后所生

多糖又稱為多聚糖，是指單糖聚合度大于10的糖類，如淀粉（starch）、纖維素（celllose）、糖原等。根據(jù)組成不同，多糖又可以分為均多糖和雜多糖兩類。均多糖是指由相同的糖基組成的多糖，如纖維素、淀粉；雜多糖是指由兩種或多種不同的單糖單位組成的多糖，如半纖維素、果膠質、黏多糖等。根據(jù)所含非糖基團的不同，多糖可以分為純粹多糖和復合多糖，主要有糖蛋白、糖脂、脂多糖、氨基糖等。此外，還可根據(jù)多糖功能的不同，分為構成多糖和生物活性多糖。

支鏈淀粉的結構

直鏈淀粉的結構

多糖又稱為多聚糖，是指單糖聚合度大于10的糖類，如淀粉（（三）淀粉的研究進展1、淀粉的分類按結構分：直鏈淀粉和支鏈淀粉。Englyst和Baghurst等人依淀粉在小腸內的生物可利用性將淀粉分為3類：一類是快速消化淀粉

(readydigestiblestarch,RDS)，指那些能在小腸中迅速被消化吸收的淀粉分子，一般是α-淀粉，如熱米飯、煮紅薯、粉絲等；一類是緩慢消化淀粉(slowlydigestiblestarch,SDS)，指那些能在小腸中被完全消化吸收但速度較慢的淀粉，主要指一些生的未經(jīng)糊化的淀粉，如生米、生面等；第3類便是所謂的抗消化淀粉(resistantstarch,RS)。其實這種分類方式是依單個淀粉分子為基礎的，也就是說有的食物中可能同時含有上述3類或其中的2類。（三）淀粉的研究進展1、淀粉的分類2、抗消化淀粉(1)RS的定義與分類Resistantstarch，簡稱RS，國內有人譯作抗淀粉、抗性淀粉、抗消化淀粉、抗酶淀粉或抗酶性淀粉等。中國淀粉協(xié)會名譽會長，著名淀粉專家張力田教授認為，“直譯為‘抗淀粉’，究竟是抗什么欠明確，還是用抗消化淀粉名稱好”。歐洲抗消化淀粉協(xié)會（FURESTA）1992年將其定義為：不被健康正常人體小腸所消化吸收的淀粉及其降解產(chǎn)物的總稱。目前國內外多數(shù)學者根據(jù)抗消化淀粉的形態(tài)及物理化學性質，又可將抗消化淀粉分為四種：即RS1，RS2，RS3，RS4。2、抗消化淀粉RS1稱為物理包埋淀粉，指淀粉顆粒因細胞壁的屏障作用或蛋白質等的隔離作用而難以與酶接觸，因此不易被消化。加工時的粉碎及碾磨，攝食時的咀嚼等物理動作可改變其含量。常見于輕度碾磨的谷類、豆類等食品中。RS2指抗消化淀粉顆粒，為有一定粒度的淀粉，通常為生的薯類和香蕉。經(jīng)物理和化學分析后認為，RS2具有特殊的構象或結晶結構（B型或C型X衍射圖譜）、對酶具有高度抗性。RS3為老化淀粉，主要為糊化淀粉經(jīng)冷卻后形成的。凝沉的淀粉聚合物，常見于煮熟又放冷的米飯、面包、油炸土豆片等食品中。這類抗消化淀粉又分為RS3a和RS3b兩部分，其中RS3a為凝沉的支鏈淀粉，RS3b為凝沉的直接淀粉。RS3b的抗酶解性最強。RS4為化學改性淀粉，經(jīng)基因改造或化學方法引起的分子結構變化以及一些化學官能團的引入而產(chǎn)生的抗酶解性，如乙?；?、羥丙基淀粉，熱變性淀粉以及磷酸化淀粉等。值得一提的是：RS1、RS2和RS3a經(jīng)過適當熱加工后仍可被消化吸收；RS3是目前最重要也是最主要的抗消化淀粉，國外對此類淀粉研究也較多。

RS1稱為物理包埋淀粉，指淀粉顆粒因細胞壁的屏障作用或蛋白質食品化學課件資料（2）RS的結構、理化性質RS顆粒是部分結晶體,有結晶區(qū)和無定型區(qū)。X-衍射表明,RS晶體在空間上形成雙螺旋結構，即RS晶體是來源于直鏈淀粉的結晶。DSC研究也發(fā)現(xiàn)RS晶體主要是由直鏈淀粉的結晶形成,在120~165℃之間有一直鏈淀粉晶體熔解溫度的吸熱高峰,而支鏈淀粉晶體在60~100℃即熔解。故用耐熱的α-淀粉酶所分離的RS只是直鏈淀粉的結晶。通過對高直鏈淀粉玉米淀粉、小麥淀粉、玉米淀粉按給定步驟形成的RS3的同質多晶型的研究發(fā)現(xiàn),40℃時老化形成B型結晶,而在95℃老化則形成A型與V型結晶的混合物。RS抗淀粉酶水解的能力來源于直鏈淀粉結晶。直鏈淀粉在加熱、冷卻和貯藏過程中部分分子相互靠近,通過氫鍵形成雙螺旋,雙螺旋相互疊加形成直鏈淀粉結晶。RS也含有少量的支鏈淀粉、脂類和蛋白質。（2）RS的結構、理化性質

RS3主要是由一些短結晶片段構成。用還原末端法測得RS的平均聚合度為50,數(shù)均分子量為8100,然后以此為依據(jù),在一個相對小的分子量范圍內為高效排阻色譜選擇分子量標樣,最后得出RS的分子量范圍絕大多數(shù)在6300～35000之間,數(shù)均分子量為12681,并得到了分子量分布曲線。Gidley等認為聚合度必須在10～100之間才能形成雙螺旋。Eerlingen等研究發(fā)現(xiàn),用β-淀粉酶處理馬鈴薯直鏈淀粉,得平均聚合度在40～610之間的片段的溶液(0.83%W/V),然后在4℃下老化,用X-衍射觀察發(fā)現(xiàn)所分離出來的RS是由短鏈(平均聚合度在19～26)組成。國外主要用還原末端法、凝膠滲透色譜、高效離子交換色譜和高效排阻色譜法測定RS的分子量分布,并且單一的測定方法存在著較大的誤差,人們逐漸傾向于采用多種方法相結合來測定。RS3主要是由一些短結晶片段構成。用還原末端法測得RS（3）RS的生理學特性及生理功能1/RS的能值RS在小腸中抗消化,但可在結腸中被細菌發(fā)酵,產(chǎn)生的短鏈脂肪酸(Short-ChainFattyAcids,SCFA)經(jīng)過結腸壁吸收進入血液后,可提供能量。每克RS平均提供8.4kJ的能量。含高RS的食物,大約能量的12%是由結腸發(fā)酵產(chǎn)生的SCFA提供的。此外RS還可減低食物的熱效應。（3）RS的生理學特性及生理功能2/對腸道的調節(jié)、保護作用RS在結腸內發(fā)酵可產(chǎn)生氣體(H2、CO2、CH4)和SCFA(乙酸、丙酸、丁酸、異戊酸等),主要為丁酸和CO2。與膳食纖維相比,RS可0～100%(一般為30%～70%)在結腸發(fā)酵。RS可作為微生物的碳源,有利于合成微生物蛋白,減少了不消化蛋白質腐敗產(chǎn)生酚、胺類和吲哚等物質。未降解的RS還可增加糞便通量,將腸道中有毒物質稀釋,縮短內容物通過腸道的時間,同時SCFA能有效降低腸道pH值,發(fā)揮酸化消毒用。RS產(chǎn)生的SCFA中丁酸含量很高,丁酸通過抑制腫瘤細胞分化并誘導其凋亡、抑制癌變的結腸粘膜細胞增殖、提高免疫監(jiān)督調節(jié)作用、抗發(fā)炎、抑制誘變物(如亞硝胺、氫過氧化物等)的潛在毒性而發(fā)揮抗癌作用。

2/對腸道的調節(jié)、保護作用3/控制餐后血糖,防止糖尿病血糖生成指數(shù)(GI)反應了食物最初消化和葡萄糖吸收的應答關系。RS有較低的血糖生成指數(shù),可降低人體飯后的血糖值,有利于糖尿病患者的病情控制。RS能降低進食后血糖指數(shù)和胰島素分泌，可部分阻止高蔗糖飲食誘發(fā)的大鼠葡萄糖耐量異常的發(fā)生,對糖尿病具有預防作用。4/促進鋅、鈣、鎂離子的吸收RS在結腸中的發(fā)酵產(chǎn)物SCFA,使腸道pH降低,促進上皮細胞增殖,促使鎂、鈣變成可溶性的Mg2+、Ca2+而易通過上皮細胞被人體吸收。RS在不影響大鼠鋅表觀吸收率的同時卻可通過調節(jié)血糖維持高糖飲食大鼠的鋅營養(yǎng)狀況。

3/控制餐后血糖,防止糖尿病5/防止脂肪堆積用RS替代膳食中總碳水化合物的5.4%,可顯著提高餐后脂類的氧化,說明RS可以降低脂肪的堆積。6/可作為膳食纖維成分并提高其作用RS發(fā)揮與水溶性膳食纖維類似的生理功效,但其降低腸道pH、誘導腫瘤細胞凋亡、預防結(直)腸癌的作用大于膳食纖維。另外,RS在控制體重、改善脂質構成、降低血漿膽固醇、甘油三酯、預防脂肪肝等方面也有顯著作用。

5/防止脂肪堆積7/防治結石：膽結石的形成與膽汁膽固醇含量過高有關，由于RS能降低膽固醇，促進膽汁分泌與循環(huán)，因而可預防膽結石的形成?？傊?，RS已經(jīng)過臨床驗證，對人體有許多保健功能，澳大利亞推薦，20g/人?天食用量可以對身體有很好作用，而30～40g/人?天的食用量可很好的預防結腸癌的發(fā)生。7/防治結石：膽結石的形成與膽汁膽固醇含量過高有關，由于RS（4）RS的制備

1/RS3的制備制備方法主要采用加熱、酶處理、加熱-酶聯(lián)用等手段。幾乎所有加工方法都傾向于用高直鏈淀粉原料進行回生,或者是形成高度結晶的區(qū)域以抗酶解。傳統(tǒng)的RS3制備方法是以高直鏈玉米淀粉(直鏈淀粉含量大于50%)為原料,一定濃度的淀粉懸浮液充分糊化后再進行老化處理等過程制得。其它一些改進方法,如采用脫支酶減少支鏈淀粉的比率等也可明顯增加成品中的RS含量。一種分別從“部分降解”的淀粉或麥芽糊精制備含25%～50%RS產(chǎn)品的方法。采用脫支酶催化脫除支鏈,充分糊化后再進行老化處理；然后通過噴霧干燥得到粉末狀的產(chǎn)物,產(chǎn)物RS含量可高達60%(W/W)；起始淀粉物料含低于40%的直鏈淀粉。（4）RS的制備1/RS3的制備

原料性質、配比不同時,擠壓對形成RS的影響效果不同,且得率尚不高。例如，Wang等分別將玉米淀粉(含水量13.5%,直鏈淀粉含量23%)與2%、5%、10%(干基)瓜爾膠混合后,調至含水量25%,于雙螺桿擠壓機中150℃、180rpm處理后,加水配成膠狀物于4℃過夜。隨著瓜爾膠添加量的增加,擠壓產(chǎn)物中RS含量提高;淀粉-瓜爾膠混合物中加2%檸檬酸可使RS提高至16.91%,而僅用玉米淀粉擠壓時產(chǎn)物中只含RS6.23%。又如，對蠟質裸大麥粉與普通裸大麥粉在90～160℃、含水量20%～40%,分別于60、80、100rpm處理的擠壓物研究結果表明,擠壓并不顯著改變原料的RS3含量,一般略降低。擠壓物于4℃放置24h后,RS3僅略有上升。高直鏈淀粉裸大麥粉擠壓后RS3增高,低直鏈淀粉裸大麥粉無此效果。但擠壓加工會減低大米粉中的RS含量。

原料性質、配比不同時,擠壓對形成RS的影響效果不2/RS4的制備由于食用安全性好,以淀粉檸檬酸酯、淀粉磷酸酯等RS4的制備研究最為活躍。淀粉蘋果酸酯的研究國內首先報道,但尚待深入?；蚣夹g改良原料提高RS產(chǎn)率的研究近年更加熱門,并已有商品面試。以下是幾個例子：普通玉米淀粉、高直鏈玉米淀粉或蠟質玉米淀粉制備的淀粉檸檬酸酯進行多種檢測，結果表明:所有淀粉的檸檬酸酯熱穩(wěn)定性好,加熱后不崩潰、不破壞；蠟質玉米淀粉檸檬酸酯無雙折射現(xiàn)象,而另兩種淀粉檸檬酸酯保持雙折射現(xiàn)象,但100℃加熱30min后雙折射消失。加熱前后X-衍射圖存在差異，如FT-IR圖中均有1724cm-1(酯鍵)峰;隨取代度的增加,1016cm-1/1045cm-1峰強度比增加,淀粉檸檬酸酯中無定型態(tài)/結晶態(tài)之比增加。這一點與RS3形成時的結晶度變化正好相反。2/RS4的制備采用來源于同一母系的兩種轉基因土豆淀粉,研究其不同熱處理后的生物可利用性，結果表明：與直鏈淀粉/支鏈淀粉比例相比,處理條件對RS的形成與水解的影響更小。高直鏈淀粉樣處理后含有20%～30%RS,而其它淀粉處理后RS僅達0～5%，這應與淀粉中各成分的相互作用有關。目前,更值得關注借鑒的是,多種方法聯(lián)用、采用新原料已成為RS制備的新趨勢。如US6929815發(fā)明一種新的1,4-α-D-葡聚糖,是由生物轉化、酶反應制得并進行化學修飾的產(chǎn)品,不溶于冷水,分支極少；以此為主要原料,經(jīng)冷凍處理,再冷凍干燥或壓熱處理(1.3bar,130℃1.5h)可制備熱穩(wěn)定性好的高RS(可達90%以上)產(chǎn)品。采用來源于同一母系的兩種轉基因土豆淀粉,研究其不同熱處理后的3/RS制備的影響因素內因包括植物來源、產(chǎn)地及種植環(huán)境、基因類型、與食品中其它營養(yǎng)成分的作用、直鏈/支鏈淀粉比率、直鏈淀粉鏈長、淀粉分子聚合度和淀粉顆粒的大小等；外因主要指對食品的處理方式、加工條件等因素。食品加工時應充分考慮諸因素以獲得高效穩(wěn)定的產(chǎn)品。3/RS制備的影響因素內因

現(xiàn)代淀粉老化理論認為淀粉的老化可以看作是無定形基質的結晶，和普通結晶過程一樣，淀粉老化有3個步驟：晶核形成、晶體成長和晶體成熟。食品中的水其實充當著增塑劑的角色，它可以降低食品的玻璃態(tài)轉變溫度（Tg），因而可以改變食品相態(tài)轉移的動力學和淀粉老化的進程。如濕熱處理時形成的抗消化淀粉量與原料水分含量緊密相關，且隨不同原料變化有較大差異。

內因現(xiàn)代淀粉老化理論認為淀粉的老化可以看作是無定形基質的結內因Chandrshekar和Kirlies研究了原料中蛋白質對高梁淀粉老化的影響，發(fā)現(xiàn)蛋白質對淀粉粒有嚴格保護，只有將這些蛋白質去除后，淀粉粒才能發(fā)生老化。但這些研究都是對谷物或糧食中自身所含蛋白質而言的，對外源蛋白添加物對淀粉老化的影響，Escarpa等人作了細致的研究，發(fā)現(xiàn)外加蛋白質也能與直鏈淀粉分子形成氫鍵而使淀粉分子被束縛，從而抑制了直鏈淀粉的老化，降低了食物中的抗消化淀粉含量。內因Chandrshekar和Kirlies研究了原料中蛋白內因脂質是存在于食物中的又一主要成分。Escarpa研究表明在谷類食物中加入棕櫚油，會使其中的抗消化淀粉含量降代。Eliasson等人發(fā)現(xiàn)單甘酯可與直鏈淀粉形成復合物從而競爭性地抑制由于直鏈淀粉分子間相互復合而導致的淀粉老化。磷脂酰膽堿（LPC）、硬脂酸乳酸鈉（SSL）和羥基磷脂（HPL）在95℃～110℃時會形成支鏈淀粉-脂質復合物。其它脂質如磷脂、油酸和大豆油都會使抗消化淀粉含量降低，但其降低幅度遠不及單甘酯。但馬鈴薯直鏈淀粉與油酸復合物的抗消化性非常高，但在馬鈴薯直鏈淀粉中同時加入油酸和十二烷基磺酸鈉則又會使抗消化性淀粉的含量降低。

內因脂質是存在于食物中的又一主要成分。內因可溶性糖是食品中常用的甜味劑，如葡萄糖、麥芽糖和蔗糖等。Kohyanma和Nishinari等人發(fā)現(xiàn)添加可溶性糖可降低糊化淀粉的重結晶程度，導致抗消化淀粉含量降低?？扇苄蕴且种坪矸劾匣臋C理被認為是可溶性糖分子與淀粉分子鏈間的作用改變了淀粉老化的基質，即可溶性糖作為抗塑劑而使食品玻璃態(tài)轉變溫度Tg升高。然而Eerlingeen等人發(fā)現(xiàn)高蔗糖添加量雖然使小麥淀粉的抗消化淀粉含量顯著降低，但卻導致高直鏈玉米淀粉抗消化淀粉含量增加。內因可溶性糖是食品中常用的甜味劑，如葡萄糖、麥芽糖和蔗糖等。內因Escarpa等人還對一些食品微量營養(yǎng)素，如鈣離子、鉀離子對抗消化淀粉形成的影響進行了研究，結果表明在糊化淀粉糊中添加金屬離子可使淀粉老化后形成的凝膠中抗消化淀粉含量降低，這可能是因為淀粉分子對這些金屬離子的吸附抑制了淀粉分子間的氫鍵形成的。Torre等人用纖維素試驗也發(fā)現(xiàn)了同樣的現(xiàn)象，雖可溶性纖維素（果膠等）和不溶性纖維素（木質素和纖維素）的存在都能使抗消化淀粉含量降低，但降低的幅度很小。

內因Escarpa等人還對一些食品微量營養(yǎng)素，如鈣離子、鉀離內因多酚類物質會大大降低淀粉的生物可利用性，這方面植酸的影響遠大小于兒茶素，是因為它們對淀粉酶活性的抑制作用有別。但對多酚類物質對抗消化淀粉形成的研究卻表明兒茶素使抗消化淀粉含量降低的幅度比植酸大。內因多酚類物質會大大降低淀粉的生物可利用性，這方面植酸的影響內因食物中直鏈淀粉/支鏈淀粉的比率大小也對抗消化淀粉的形成有顯著的影響，一般說來，比值大，抗消化淀粉含量越高，這是因為直鏈淀粉比支鏈淀粉更易老化。同時，相近直/支比的模擬體系抗消化淀粉含量明顯高于實物體系，這也從側面證明了實物體系中的其它成分（如蛋白質、脂質等）會降低抗消化淀粉的含量。

表常見食物的直/支比與抗消化淀粉含量食物名稱直/支比抗消化淀粉(%)直鏈玉米淀粉(I)直鏈玉米淀粉(II)豌豆淀粉小麥淀粉普通玉米淀粉馬鈴薯淀粉蠟質玉米淀粉70/3053/4733/6725/7525/7420/80<1/9921.3±0.317.8±0.210.5±0.17.8±0.27.0±0.14.4±0.12.5±0.2內因食物中直鏈淀粉/支鏈淀粉的比率大小也對抗消化淀粉的形成有內因不同來源的淀粉粒其大小亦有差異，其中馬鈴薯淀粉粒平均直徑較大，約為140μm，而豌豆、小麥和玉米淀粉粒相對較小，平均直徑約20μm～30μm，前者與后者的比表面積相差約20倍。假設淀粉酶的作用發(fā)生在淀粉粒的表面，這必然會導致在同樣條件下馬鈴薯淀粉水解速率低于其它淀粉。和淀粉粒大小一樣，淀粉分子的鏈長也會影響抗消化淀粉的形成。Eerlingen等人研究了平均聚合度（DPn）在40～610的淀粉中抗消化淀粉的含量，結果發(fā)現(xiàn)分子平均聚合度越小，抗消化淀粉含量越低。X-射線衍射分析發(fā)現(xiàn)抗消化淀粉粒有A、B、C3種衍射圖型，其中B型的抗性最強。內因不同來源的淀粉粒其大小亦有差異，其中馬鈴薯淀粉粒平均直徑外因

Parchure等人比較了常壓蒸煮，高壓蒸煮、焙烤、擠壓、煎炸和轉鼓干燥等處理方式對玉米和蠟質籽粒莧淀粉抗消化淀粉形成的影響，結果發(fā)現(xiàn)常壓蒸煮和高壓蒸煮的抗消化淀粉含量比其它處理方式高。Lijeberg等人發(fā)現(xiàn)低溫長時間（120℃，12h）烘烤制得的面包中抗消化淀粉（5.0%）比一般烘烤方式（200℃，40min）所得的（3.0%）高。溫度對抗消化淀粉形成的影響表現(xiàn)在溫度對淀粉結晶的影響，在溫度低于食物的玻璃態(tài)轉變溫度（Tg）時，晶粒無法形成，體系處于“冰凍狀態(tài)”，而此時由于擴散無法進行，晶體成長速率為零；而當溫度高于淀粉的熔化溫度（Tm）時，成長速率也為零。外因Parchure等人比較了常壓蒸煮，高壓蒸煮、焙烤、擠外因糊化——老化循環(huán)的次數(shù)也是影響RS含量的一個重要因素。循環(huán)次數(shù)升高到20次，RS的含量可達40%，市場所銷售的RS即是使用此法制取的，這種方法耗時，耗力，尋求一種簡便的提高RS含量的方法是目前研究的一個熱門的方向。Goni等人發(fā)現(xiàn)油炸后表面積大的土豆片RS含量要高于內部體積大而表面積較小的，但是RS的含量都比較低（5%干物質）。如果將馬鈴薯片在油炸前進行冷凍，那么經(jīng)此處理后RS含量則大大提高達（18～32%）；還發(fā)現(xiàn)添加乳酸能促進抗消化淀粉形成而添加酶母提取物對抗消化淀粉形成無明顯影響。

外因糊化——老化循環(huán)的次數(shù)也是影響RS含量的一個重要因素。循外因適當?shù)奈锢砀男詴黾覴S的產(chǎn)量。濕熱處理及糊化可以提高高直鏈玉米淀粉產(chǎn)品的RS含量但并不影響其有益的生理作用。其中壓熱處理又是獲取高RS的首選方法。擠壓作為強烈的短時高溫處理方式,可以加速糊化,理論上可增加參與老化的直鏈淀粉的數(shù)量及機率。部分糊化的糯米淀粉比完全糊化后再老化的樣品RS量提高。采用冷凍而不是傳統(tǒng)的冷藏法(如4℃)可提高RS?；瘜W改性不僅使被取代的片斷不能消化,而且可促進分子間的聚集而提高RS3的產(chǎn)量,若同時使用多種改性方法比單一改性更能提高RS的產(chǎn)量。我們通過化學改性的方法，已能成功地制造出抗消化淀粉含量大于90%的玉米抗消化淀粉。

外因適當?shù)奈锢砀男詴黾覴S的產(chǎn)量。濕熱處理及糊化可以提高高外因近年來利用淀粉老化的性質進行冷熱重復處理以制造抗消化淀粉，美國國民淀粉化工公司已有這種產(chǎn)品出售，抗消化淀粉含量在40%以上，與天然纖維比較，這種產(chǎn)品的顆粒小，吸水性低，耐熱性高，適于面包、餅干、糕點和其他面食中添加，其吸水量為每克產(chǎn)品吸水1.4g，低于天然纖維，如燕麥的約7.5g,小麥纖維的約5.0g，吸水性低,使產(chǎn)品能較長時間保持松軟;顆粒細小,僅為10～15μm，遠小于天然纖維的30～100μm，這使面包的結構更細小，更柔軟，更可口；另外耐熱性高，烘烤加熱，不影響其它穩(wěn)定性。外因近年來利用淀粉老化的性質進行冷熱重復處理以制造抗消化淀粉外因國外有一種商品叫Novelose240的淀粉產(chǎn)品已用于商業(yè)食品配方中，屬于RS2淀粉，是用一種高直鏈玉米淀粉加工而成，粒徑只有10～15μm，風味柔和，顏色潔白。外因國外有一種商品叫Novelose240的淀粉產(chǎn)品已用于（5）抗性淀粉的測定方法目前關于抗性淀粉的測定包括體內和體外兩方面。1/抗性淀粉的體內測量方法抗性淀粉的體內測定，主要是對食物到達大腸部位的抗性淀粉進行定量估計,有直接法和間接法兩種。（5）抗性淀粉的測定方法最早的體內試驗是在大鼠體內進行回腸插管測定腸道內容物中的抗性淀粉含量,采用抑制大鼠后段腸道菌群的平衡試驗和對結腸切除術大鼠的回腸流出物分析。人體的研究主要有回腸造口術和經(jīng)口(或經(jīng)鼻)的胃-回腸插管術,后者雖可保持正常的生理狀況但痛苦太大,目前的抗性淀粉的體內測量一般是指回腸造口術。1985-1994年間Englyst等主要利用進行回腸造口術的病人,對其回腸流出物中的抗性淀粉定量。2002年日本Kazuma等用HMT-HAS(濕熱處理的高直鏈玉米淀粉)首次在7名健康人身上進行試驗,回腸流出物中抗性淀粉用Englyst改良法定量,樣品經(jīng)過沉降、離心、脫水、打散、水解、冷卻后用分光光度計在530nm處測吸光度,再轉化成抗性淀粉,與HMT-HAS直接用Englyst改良法測定的結果比較,體內結果僅占體外結果的(34.5±9.7)%,個體差異22.2%～47.5%。間接法是通過對結腸發(fā)酵活性的不同標記物(呼吸H2、血碳酸鹽等)的分析,一般用于淀粉代謝對血糖調節(jié)的研究。最早的體內試驗是在大鼠體內進行回腸插管測定腸道內容物中的抗性食品化學課件資料食品化學課件資料食品化學課件資料幾種體內測定方法的比較Pigs/humansTworecentstudiesperformedwiththesamemealbasedonbeansonpigs(T-cannulation)andhealthyhumans(intubation)confirmedthegreaterdigestivecapacityofthepigcomparedtohumansubjects.Indeedwiththesamestarchintake,malabsorptionofstarchwaslower(11.2±3.6%)forpigs(Gratas,personalcommunication)thanforhumans(16.5±1.3%).Thedigestivecapacityofamanof65kgwasequivalenttotheoneofapigletof25kg.

幾種體內測定方法的比較Pigs/humansH2breathtest/ileostomymodel/intubationItisdifficulttocomparethedataobtainedwithindifferentstudieswithdifferenttypesofmealanddifferentstarchintakes.Howeveronecomparisoncanbemadebetweentwostudiesperformedwiththeileostomymodelandtheilealintubationinhealthysubjectswiththesamemealcontaining30gofstarchfromgreenbanana.Theilealexcretionsofstarch(=RS)wererespectively15.8±0.7and19.3±0.7g/dayfortheileostomatesandthehealthysubjects.H2breathtest/ileostomymodeSuchadifferencecanbeexplainedbyanunderestimationofRSinileos