功能性低聚糖(2)

2019-04-02 18:37

和结晶糖的析出。低聚异麦芽糖也具有双歧杆菌增殖活性和低龋齿特性。低聚异麦芽糖的制取是以由淀粉制得的高浓度葡萄糖浆为反应底物,通过葡萄糖基转移酶催化作用发生α-葡萄糖基转移反应而制得。

环 糊 精

环糊精(Cyclodextrin,CD)是D-吡楠葡萄糖通过α(1→4)糖苷键连接而成的低度聚合物,通常用葡萄糖转移酶作用于谷物粉而制得。环糊精包括α-、β-和γ-三种类型,它们分别由6、7和8个葡萄单元聚合而成。在环糊精分子的环形结构中,极性羟基团位于环糊精单位的边缘,仲位和伯位极性羟基从边缘伸出,因此单体的外表面(项部和底部)具有亲水性。又由于氢和配糖的氧位于空洞内部,因此单体内部的空洞具有较高的电子密度和疏水性。环糊精的特殊分子结构,致使其具有有限的溶解度,并且可以使具有适当大小、形状和疏水性分子非共价地与之相互作用而形成稳定的包合物。因此,环糊精可以与各种生理活性物质形成包囊物,可以加强活性物质的稳定性,改善其色泽、外观、气味等物理性质,还可以使一些液体活性物质转变成固体粉末状,以便于某些场合下的特殊要求。

环糊清除了作为包囊材料应用在功能性食品上,它本身也有一定的生理作用。特别是α-环糊精,由于不被人体消化吸收,具有膳食纤维的某些性质,可望在减肥、抑制血清与肝脏中中性脂肪的积累以及降低血清胆固醇等方面得到应用。因此,环糊精对于那些专供肥胖、高脂血症、动脉硬化、脂肪肝等患者的功能食品开发上可望得到应用。

一、环糊精的难消化特性

环糊精对唾液和胰液淀粉酶显示较强的抵抗性。α-CD几乎不被上述酶所消化,而γ-CD则容易被消化。

一系列的结果研究表明,CD的消化性以γ-CD>β-CD>α-CD为序,即γ-CD容易被唾液、胰液中的α-淀粉酶所消化,β-CD主要由肠道内细菌所消化,而α-CD属于难消化的低聚糖。

二、环糊精的生理功能

环糊精(特别是α-CD),由于属于难消化性低聚糖,因此具有多种生理功能。

1、减肥作用

将CD添加入饲料中对动物进行长期饲养,大鼠摄取0.1~0.6g/(kg·d)的β-CD持续180d,其体重与对照组没有明显的差别。但将α-CD含量较高的CD制品(α-CD:β-CD:γ-CD:糊精=30:15:5:50),按10%、20%、30%和40%的比例添加饲料中,经110d喂养的成长期的大鼠,视其对动物体重增加的影响情况。另对已充分成长后的大鼠(体重400~500g)喂予含有10%~40í制品的限制性饲料,从而观察其对动物减重的影响情况,结果CD可抑制正在成长期动物体重的增加现象,而可促进限食动物体重的减轻情况。

2、降低血清与肝脏中的中性脂肪含量

添加10%~40í可显著降低大鼠肝脏的血清中的总脂质和苷油三酯含量。这可能是由于CD向消化道内移动时,刺激内分泌系统和自律神经系统,从而对脂肪代谢产生影响。

三、环糊精的安全毒理分析

CD的原料是淀粉,由微生物所产的酶转化而成。人们已进行了急性、亚急性毒理试验等,证实α-CD、β-CD和γ-CD等产品的食用安全性。

四、环糊精的应用

环糊精(特别是难消化性的α-CD),在人体大肠内具有包裹油性成分并使其排出体外的作用。利用这一特点,可作为有效的功能性食品基料。另外,要考虑α-CD、β-CD和γ-CD在机体内消化性的显著差别。γ-CD能被唾液中的α-淀粉酶消化,到胃肠中便被分解。β-CD至小肠亦难消化,到达大肠中则由细菌将其大部分水解。α-CD对大肠细菌的耐性很高,因此排出体外的可能性也大。在开发功能性食品时,应考虑到不同产品的特点分别对待。

利用环糊精的包裹特性,在β-环糊中分子的环形中心的空洞部位,配料可以进入其中而与其分子形成包囊物。这些包囊物的形成只能在有水存在时通过反应才能进行,因为β-环糊精分子的非极性基团占据的水分子可以被无极性的外来分子快速转换下来。这种被认为是比较稳定的最终包囊物,可以从溶液中沉淀析出并可通过过滤将其分离出来,最后可用常规的方法进行干燥即可。

囊心物质的含量一般在6%~15%,这种无味晶体状的包囊物由于核心物质与环糊精结合得非常牢固,在温度即使高达200℃时也不会发生分离。不过当这种包囊物含在人们口中时,由于口腔中具有一定的温度和湿度,因而包囊物中络合的配料可以很容易地释放出来。

外来分子至少必须嵌入空洞,才能形成包囊物。由于包含物的形状类似于一个单分子,因此可能改变外来分子的理化性质。环状糊精包囊外来分子的方法有下列几种:

1、把环状糊精和外来分子混合在一起,然后搅拌混合(在某些情况下,如要包裹一种不溶于水的外来分子,首先必须用水溶性剂溶解它)。

2、把固体环状糊精与外来分子混合,加水制成糊状,在此过程中不用任何溶剂。

3、把气体通入环状糊精溶液中,不过这种方法很少用。

例如,EPA之类多不饱和脂肪酸具有降低血清胆固醇预防冠心病的独特功效。但因它的不饱和度高,极易受光、氧和热的作用而氧化变质、氧化产物不但没有功效反而对机体有害。通过微囊技术将之与外界环境隔离开,就可解决这一十分棘手的难题。生产实例是,先对含15.5%EPA和9.7%DHA的沙丁鱼油进行脱腥、脱臭处理,然后用明胶和阿拉伯依据复凝聚法对其进行微胶囊化,再用醋酸调节混合液至pH4.0并结合冷却处理促使胶囊壁固化,再经水洗干燥后即得性质稳定的微胶化颗粒产品,可作为功能性食品直接食用。可利用环糊精包

裹的功能性食品基料还有角沙烯、γ-亚麻酸、红花油、大豆卵磷脂、花粉和卢丁等。

1,6-二磷酸果糖

1905年由Harden等人发现的天然化合物1,6-二磷酸果糖(Esafosfina),化学名为D-fructose1,6-bisdihydrogen phosphate,简称FDP,分子式C6H14O12P2,相对分子质量340.1,FDP是葡萄糖代谢过程中的重要中间产物和驱动物质,近年来发现它在医药、功能性食品及化妆品等方面有许多新的用途。

1,6-二磷酸果糖的生理功能

作为医药品,FDP主要用于治疗心血管疾病,是急性肌梗塞、心功能不全、冠心病、心肌缺血发作和休克等症的急救药。对各类肝炎引起的深度黄疸、转氨酶升高及低白蛋白血症有治疗作用。

改善缺氧条件下心肌细胞的能量代谢

正常情况下的心肌主要是靠有氧代谢来供能,而缺氧后的能量只能由糖酵解来提供。发生实验性冠状动脉阻塞后,有人试图用葡萄糖、胰岛素和氯化钾重建缺血心肌的的无氧代谢,但未获成功。其原因就是因为心血肌缺血时发生了细胞内酸中毒,H+浓度增高导致磷酸果糖激酶被抑制,所以尽管有大量的葡萄糖也不能进行无氧代谢。但此时如果输注FDP,就可以避开两步耗能的磷酸化过程(即葡萄糖激酶产生比葡萄糖酵解多一倍的ATP,改善和恢复心肌缺氧状态时的能量代谢,同时还能提高心肌的工作效率。

避免在缺氧或缺血条件下的组织损伤

心肌缺血时由于ATP生成量的减少及代谢性酸中毒现象的出现,细胞膜及细胞内溶体和稳定性下降,溶酶体酶被释放出来,其中的组织蛋白酶可使组织蛋白分解而生成前列腺素、激肽、心肌抑制因子等。FDP在增加ATP的同时,具有稳定细胞和溶酶体膜的作用。心肌在缺血或重灌流时,中性白细胞产生氧自由基而造成缺血后重灌流的组织损伤。而FDP可抑制氧自由基的产生,保护组织不受损伤。

其他功能

在心功能衰竭时,常伴有肾、脑、肝和肺等器官的功能障碍,临床上也可应用FDP来改善肾功能。另外动物试验还发现,FDP对全身其他器官包括肾脏、肠、下肢、脑和神经系统、肝脏等因缺血造成的损伤和功能障碍等均有明显的改善作用。

1990年Tabuse等人发现静脉注射0.8mmol/kg FDP可促进肝细胞DNA和蛋白质的合成。Cavicchia等人发现FDP能治疗急性酒精中毒。Markow等研究发现FDP可用于治疗成年人

呼吸窘迫症。Lazzarino等将FDP和蒽环类抗肿瘤化疗药物联合使用,可减轻毒副作用。除了医药外,FDP还可制备口服液、牙膏和护肤护发化妆品等。国外已开发了片剂、胶囊、冲剂等产品,显示了FDP在功能性食品中的应用前景,并已制成稳定的注射剂,包括安瓿和输液。

1,6-磷酸果糖的开发前景

Siren等人发现包括FDP在内的,分子式为(OH)6-p(C4+nH5+m)(OPO3h2)P(m,n,p=1,2,3)的一系列100种磷酸糖均有生理活性。Galzigna等将FDP制成其棕榈酸酯,发现其生物利用和生理活性均明显提高。目前,FDP的应用和开发尚存在着巨大潜力,为功能性食品的开发及其医药工业的发展提供一类新的活性成分。

低聚木糖(Xylooligosaccharide)

低聚木糖是由2~7个木糖以β(1→4)糖苷链结合而成的低聚糖,它的甜度比蔗糖和葡萄糖均低,与麦芽糖差不多,约为蔗糖的40%。低聚木糖的热稳定性较好,即使在酸性条件(pH=2.5~7)下加热也基本不分解,所以较适合用在酸奶、乳酸菌饮料和碳酸饮料等酸性饮料中。

低聚木糖在人体内难以消化,在肠道内残存率高,具有极好的双歧杆菌增殖活性,每天只需摄入少量(如0.7g)就有明显的效果,而且,食用该低聚糖后不会使血浆中葡萄糖水平大幅度上升,所以也可作为糖尿病或肥胖症患者的甜味剂。

低聚木糖一般是以富含木聚糖(Xylan)的植物(如玉米芯、蔗渣、棉子壳和麸皮等)为原料,通过木聚糖酶的水解作用然后分离精制而获得。自然界中很多霉菌和细菌能产生木聚糖酶,工业上多采用球毛壳霉(Chaetomium globosum)产生内切型木聚糖酶进行木聚糖的水解,然后分离提纯而制得低聚木糖。


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