第二节 生物活性物质及功能作用

1. 第二节 生物活性物质及功能作用

2. 一、生理活性物质、生理活性成分 • 1、生理活性物质：把功能食品中发挥功能作用的物质称作生物活性物质 , 也可称功能食品基料。 • 2、生理活性成分：每种生物活性物质均包括一些结构和功能相关的成分, 称作生物活性成分。 • 3、生物活性成分的分离方法： • （1）从天然食物中直接分离提取而获得；（2）将天然成分进行加工方可获得。 • 化学合成品不属于此范畴 • 4、目前已被确认的生物活性物质有下列 11 类： • (1) 活性多糖类膳食纤维、香菇多糖等功能性成分。 • (2) 功能性甜味料 ( 剂 ) 类功能性单糖、功能性低聚糖及多元醇。 • (3) 功能性油脂类包括有ω -3 多不饱和脂肪酸、磷脂及其它复合脂质等。 • (4) 氨基酸、肽与蛋白质包括牛磺酸、谷胱甘肽、金属硫蛋白及免疫球蛋白等。

3. (5) 维生素类各种水溶性和脂溶性维生素。 • (6) 矿物元素各种常量和微量元素。 • (7) 微生态调节剂主要是指乳酸菌类, 尤其是双歧杆菌。 • (8) 自由基清除剂酶类 ( 超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶 ) 和非酶类( 维生素 E 、维生素 C 、β一胡萝卜素 ) 等。 • (9) 醇、酮、醛与酸类黄酮类化合物、廿八醇、谷维素、茶多酚、 L-肉碱等。 • (10) 低能量或无能量物质油脂替代品与强力甜味剂。 • (11) 其它生理活性物质如褪黑素、皂苷、叶绿素等。

4. 二、功能作用 • 不同的成分具有不同功能作用和作用机制, 已明确的并完全通过人体证实的并不多 , 大部分功能作用是通过动物实验进行推测的。功能食品更注重运用科技手段去证实其功能成分的作用。 • 一般是以亚健康症状为研究对象, 寻找或证实某种生物活性成分具有改善症状的依据而得出的结论, 具有严谨的科学性。切不可错误地理解为某成分仅具有一种功能, 只能说该成分可能还具有其他尚未被研究证实的功能作用。 • 亚健康症状的出现不是单一的 , 甚至有的是互为因果的。同样功能作用对于改善身体状况的效果也不是孤立的。 • 例1、硫酸软骨素（氨基己糖）能提高机体免疫力, 其实作用效果并不仅只限于此 , 因为免疫力的提高本身就可能起到抗癌作用或者改善胃肠功能; 降低胆固醇的功能, 也可能起到调节血脂的作用。 • 如抗氧化物质：生育酚、超氧化歧化酶、茶多酚、谷胱甘肽、大豆、玉米、灵芝等。

5. 1. 延缓衰老 • 自由基学说, 认为由于自由基攻击生命大分子, 会造成组织细胞损伤, 因此是引起机体衰老的根本原因。自由基作用于脂质生成过氧化 物, 过氧化物发生裂解形成丙二醛。丙二醛与蛋白质交联聚合成非水溶性物质—脂褐质 ,其颗粒的大小随年龄的增加而增大。脂褐质堆积在皮肤细胞中, 则形成老年斑; 堆积在脑细胞中, 可导致记忆力减退或智力障碍甚至老年痴呆。 • 实验证实 , 功能性成分银耳多糖能明显降低小鼠心肌组织脂褐质含量, 增加小鼠脑和肝脏组织中的 SOD 酶的活力 , 可有效地清除体内自由基 , 起到抗衰老的作用。 • 造成记忆力减退和智力衰退的另一种原因是随着年龄的增加, 血液中胆碱含量下降, 乙酰胆碱的合成随之减少, 致使神经细胞间信息传递速度减慢所致。食物中的磷脂被机体消化后可以释放出胆碱 , 与酸结合后便可生成乙酰胆碱 , 当大脑中的乙酰胆碱含量增加, 就可以加速神经细胞间的信息传递速度, 使记忆力和大脑的活动能力明显增加加。磷脂 • 还能通过重新修复损伤的生物膜显示出延缓机体衰老的 • 作用。

6. 此外 , 如金属硫蛋白是目前发现的人体内清除氧自由基最强的生物活性物质; 维生 素 A能调理细胞的分裂, 帮助提高肌肤表皮的延展性强化真皮组织; 维生素 E能保护 生物膜 , 有助于维护细胞结构的完整和稳定, 防止大脑衰老, 而且它在清除自由基的过 程中, 还能够保护人的生育能力。这些不同成分的不同作用途径都能引发抗衰老、抗肿瘤的有效连锁反应。 • 2. 提高机体免疫力 • 免疫功能下降是亚健康的重要标志之一, 也是功能食品之功能体现的重要指标之一。各种成分都有各自的作用机制 , 通过实验查明植物多糖中的香菇多糖是通过刺激 T 细胞产生抗体而起到提高机体免疫功能作用的。裂褶多糖是通过促进抗体形成细胞数量的增多, 和消除抗胸腺球蛋白对机体免疫功能的抑制, 来实现这一作用。另外, SOD能清除致病的氧化自由基, 提高人体免疫力, 并 • 增强对疾病的抵抗力。

7. ****3. 抗疲劳 • 在高强度的体能消耗过程中, 机体部分细胞, 尤其是肌肉细胞会出现暂时性缺血，细胞 ATP( 三磷酸腺苷) 生成量将因此而减少, 造成细胞内的能量缺乏、AMP( 腺苷酸 ) 增多、不能维持正常离子浓度等负面作用, 使得脱氢酶 “不可逆 ”地转化成氧化酶 , 减少了细胞内的电子接受体, 过多地产生自由电子( 这也是自由基的形成原因之一)。所产生的AMP 将逐步分解成次黄嘌呤。当供血恢复时, 氧分子重新进入组织, 与所积累的次黄嘌呤和氧化酶发生反应 , 生成大量活性氧自由基, 导致细胞膜脂质过氧化、透明脂酸和胶原蛋白降解,改变了细胞的结构与功能, 造成组织的不可逆损伤, 这种现象称为重灌流损伤。由于缺血 , 组织合成抗氧化酶类 ( 自由基清除剂 ) 的能力发生障碍 , 从而加重灌流损伤的程度。由于缺血缺氧细胞内有大量乳酸生成, 加上严重的重灌流损伤, 就会引起肌肉组织疲劳和劳损。

8. SOD能有效地清除自由基, 因而也具有抗疲劳作用。 • 美国加利福尼亚大学的研究人员最近就乙酰肉碱 和硫辛酸做了三项研究 , 结果发现乙酰肉碱能增强人体能量, 而硫辛酸则是一种抗氧化剂, 这两种物质混合使用对动物细胞里的线粒体有益, 具有抗衰老作用。 研究人员还发现, 随着年龄的增长, 人类及其它一些动物的肉碱不如年轻时活跃。服用这两种混合物后, 年老实验鼠细胞内的肉碱便会活跃起来, 记忆力得到改善, 并更有朝气。 • 4. 抗辐射 • 某些多糖 ( 银耳多糖), 有促进因射线而受损伤的造血细胞修复的作用, 可以加速造血功能的恢复, 对磷环酰胺引起的白细胞数目下降有明显抑制效果, 可作为临床放化疗 的辅助治疗物质。 SOD能够抑制放射线对机体组织的损伤, 可有效地防治放射病。化疗可诱发产生大量的自由基, 引起骨髓损伤、白血球减少。 SOD 通过催化自由基的破坏，有 • 利于损伤的恢复和提高白血球的数量。

9. 5、抗肿瘤 • 香菇多糖能够刺激 T 细胞产生大量抗体, 从而具有抗肿瘤的作用; 银耳多糖可明显地抑制癌细胞 DNA 合成的速率, 提高癌细胞中AMP 含量, 以此影响核酸和蛋白质代谢, 改变癌细胞的特点, 使其往正常方向转化, 实现抗癌作用。 • 6、耐缺氧 • 一般情况下, 心肌细胞靠有氧代谢来提供能量。在缺氧的情况下, 正常的心肌细胞就要靠糖酵解来解决能量提供的问题。对于一个冠状动脉出现硬化的有病心脏来说, 心肌缺血, 造成了细胞内 H+ 浓度过高, 抑制了磷酸果糖激酶的活性, 一旦缺氧发生, 葡萄糖的有氧氧化将无法进行,因而出现细胞坏死的危重现象。 1,6 一二磷酸果糖,可以避开无氧氧化起始两步的耗能磷酸化过程, 直接刺激丙酮酸激酶产生大量 ATP, 恢复心肌缺氧时的能量代谢。同 • 时还能够稳定细胞膜和溶酶体膜, 抑制氧自由基 • 的产生, 保护组织不受损伤。

10. 7. 降低胆固醇 • 某些功能因子如壳聚糖, 在消化道内能与胆酸结合, 使之随粪便排出, 阻碍了胆酸在肠内的循环, 从而减少血液胆固醇含量。ω-3 脂肪酸能使 HDL-C( 高密度脂蛋白 , 有将胆固醇带出机体细胞的功能 ) 水平升高, 控制或降低血胆固醇水。大豆蛋白也有明显的降低胆固醇的作用。 • 8、调节血压 • 有些功能食品起直接调节作用 , 而有的则起的是间接作用。血管紧张素系统是体内血压调节机制之一。在肝脏合成的血管紧张素原随血液循环到肾脏 , 并与肾素结合形成血管紧张素Ⅱ, 具有收缩血管升高血压的作用。体内的另一种激素——血管紧张素转换酶是导致血管紧张素Ⅱ分泌增多的主要因子, 而 Cl-则是血管紧张素转换酶的活化剂。某些功能成分就是通过与 Cl 一结合, 使血管紧张素转换酶活化程度降低, 从而抑制血管紧张素Ⅱ分泌, 达到调节血压的目的。

11. 9. 调节血脂 • 磷脂具有乳化性 , 因而可以降低血液黏度 , 促进血液循环 , 改善血液供氧环境。 • 10. 调节血糖 • 糖尿病是由于体内胰岛素的相对或绝对缺乏, 导致葡萄糖不能进入肝脏发生磷酸化作用, 因而出现高血糖。果糖的代谢特点是从进入肝脏到随之发生的氧化磷酸化释放能量 , 这两个过程均与胰岛素无关。而且由果糖转化成的葡萄糖的过程缓慢,往往转化的葡萄糖尚未参与代谢, 体内己达到了所需的能量水准，因此只能转化成肝糖原, 待人体处于低血糖时才会变成葡萄糖进入血液来满足人体对能量的所需。这样就避免了餐后血糖的迅速上升。对于糖尿病患者来说无疑是一种赖以生存的摄生办法。

12. 11. 改善贫血症状 • 此外 , 还有许多成分目前正处在探索或证实其功效的过程中，银耳多糖能兴奋骨髓造血功能; 磷脂可增加血色素含量, 延长红细胞生存时间, 并增强造血功能, 缓和贫血症状。

13. 第三节 功能食品的原则要求 • 食品不同于药品 , 药食同源这一古老的传说实际说的是中医药学发源于日常生活 中的经验积累 , 并不意味着食品与药品可以共用 , 更不可错误地理解为药可以代替食品 任意服食。 • 作为食品应符合食品的各项标准; 既然具有功能性, 就应明确其功能特性。根据我国保健食品法的规定 , 功能食品的开发与生产应遵循如下原则和要求: • (1) 安全无害。原料和产品必须符合法定的食品卫生要求 , 必须保证对人体不产生任何急性、亚急性或慢性危害。 • (2) 有科学性。必须通过科学实验 , 包括有效成分的定性、定量分析; 动物或人群的功能性实验证实其功能特性明显、作用稳定。

14. (3) 产品的配方及生产工艺均有科学依据 , 具有调节人体机能作用的某一种功能。 • (4) 生产企业应符合有关规定 , 有健全的质量保证体系（GMP）。 • (5) 不得描述、介绍或暗示产品有 " 治疗 " 疾病的作用。 • (6) 产品应有类属食品应该有的基本形态、色泽、气昧、滋味、质地。不能有令人厌恶的气味和滋味。 • (7) 标签说明符合规定。必须标明功效成分的名称及含量。一般应有与功能相对应的功效及食用对象 ; 标明成分的最低有效含量 , 必要时控制其最高含量。

15. 第四节 天然食品中的某些功能性成分

16. 一、二烯丙基二硫化物和大蒜素 • 二烯丙基二硫化物和大蒜素是主要存在于大蒜中的功能性成分。二烯丙基二硫化物 (DADS), 化学名双-2 一丙烯基二硫化物或烯基二硫化物。分子式 C6H10S2, 相对分子质量 146.28, 为无色至淡黄色, 带有特殊的大蒜样气味的液 体。经 100 ℃蒸馏可获得, 其含量占大蒜精油的 60%。 • 具有抑制结肠癌、肺癌和皮肤癌癌细胞生长的作用。可制成调味品。大蒜素 (allicin) 是大蒜所含的另一种成分 , 为氧化型二烯丙基一二硫化物 , 容易转化为挥发性更强的二烯丙基一二硫化物。

17. 二、表没食子儿茶素没食子酸酯和没食子儿茶素二、表没食子儿茶素没食子酸酯和没食子儿茶素 • 表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG), 是绿茶含有的多酚化合物,分子式 C22H18O11, 相对分子质量 458.38, 占固体茶的 11.6%。如右图。 • 没食子儿茶素 (EGC)分子式C15H14O7, • 相对分子质量 306.03, • 占固体茶的 10.33%。 • 如下图。

18. 热水提取即可获得, 具有抗消化道和乳腺癌、降低血清胆固醇、预防冠心病及提高免疫力的功效。 • 人摄入绿茶后1h,血浆中的EGCG主要以其硫酸盐 (58%～72%)、游离态(12%～28%)和糖苷(8%～19%)的形式存在;EGC主要以糖苷(23%～36%)和游离态(3%～13%)的形式存在。EGCG 主要由胆汁排泄;EGC主要由胆汁和尿排泄。

19. 三、黄酮类化合物 (flavorloids) • 是在植物中分布最广的一类物质, 几乎每种植物体内都有, 它们常以游离态或与糖结合成昔的形式存在, 它们对植物的生长、发育、开花、结果以及抵御异物的侵入起着重要的作用。由于其分布广且部分化合物在植物中的含 量较高, 而且多数化合物易以结晶形式获得 , 所以它们是较早被人类发现的一类天然产物。据估计 , 经植物光合作用所固定的碳约有 2%( 每年约1×1090转变成黄酮类化合物 或与其紧密相关的其他化合物。黄酮类化合物实际上存在植物的所有部分——根、心材、边 材、树皮、叶、果实和花中, 在花、果实、叶中较多; 且大多存在于一些有色植物中, 如松 树皮提取物、绿茶提取物、银杏叶提取物、红花提取物中。

20. 基本结构和分类 • 在 1952 年以前黄酮类化合物主要是指基本母核为 2- 苯基色原酮的系列化合物。天然黄酮类化合物母核上常有-OH、-OCH3等取代基, 由于这些助色基团的存在使该类化合物多显黄色。

21. 目前该类化合物是泛指2个芳环（A与B）通过三碳链相互连接而成的一系列化合物 ,由 15 个碳原子组成的基本结构如下 : • 例如槲皮素 (quercetin), 具抗氧化性, 柠檬、柚子、柑橘、绿茶中含量高。称“素”者, 则 A 环上为游离的酚羟基或甲氧基。称“苷”者 , 则至少一 • 个羟基与糖成苷。

22. 四、染料木苷元和染料木苷 • 在大豆和大豆制品中含有两种异黄酮类物质, 一种是结构与雌激素相似的, 被称为植物雌激素的杂环酚——染料木苷元( 或金雀异黄素 ,genistein) 化学名称为4‘,5,7 -三羟基异黄酮。分子式 C15H10O5, 相对分子质量 270.24,其β一糖苷结合物是染料木苷。一种是大豆苷元(daidzein), 化学名为 4,7 一二羟基异黄酮。如图下左。 • 分子式C15H10O4, 相对分子质量 • 254.24,其β一糖苷结合物是大 • 豆苷daidzin)。 • 见图下右。

23. 具有抗癌、降低血浆胆固醇、降低低密度脂蛋白 (LDL) 和极低密度脂蛋白 (VLDL), 升高高密度脂蛋白 (HDL) 的作用。 • 豆奶、豆腐、豆粉以及大豆中总黄酮含量为 1.3～1.8mg/g干重, 染料木苷元和大豆苷元一般均以糖苷的形式存在于这些食品中。由于大豆在发酵过程中染料木苷可转化为染料木苷元, 所以发酵豆制品中的染料木苷元含量明显高于非发酵制品。 • 大豆中的染料木苷元和大豆苷元含量因大豆品种的不同和收获年份的不同而不同, 总异黄酮含量范围为200～4200μg/g。除用乙醇提取外, 加工过程一般并不降低食物中的异黄酮含量, 但发酵过程中的热处理和酶反应可以改变食品中异黄酮的存在形式。

24. 五、 槲皮素 • 在许多的水果蔬菜类食物中 , 如洋葱、芦笋、芥菜、青椒、生菜、萝卜、马铃薯、苹果、 芒果、李子等中都含有一种称为槲皮素 (quercetin) 的功能性成分, 其化学名是 3,3‘,4’, 5,7 一五羟黄酮。化学结构式如下： • 分子式C15 H10 O7, 相对分子质量 302.240 以苹果和洋葱含量最为丰富。具有抑制黑色素瘤及其它癌细胞增殖的作用。小鼠急性口服 LD50为 160mg/kg, 皮下注射LD50为 100mg/kg。低剂量对人体无毒。

25. 六、异硫氰酸盐 • 异硫氨酸盐 (Isothiocyanates,ITC) 存在于十字花科植物, 如日常膳食中常见的卷心菜、西兰花、菜花、萝卜等, 它是由于植物细胞壁受到损伤后产生的黑芥子硫苷酶 (myrosinase) 引起葡糖异硫氨酸盐化合物水解后经分子重排 ( 洛森重排 ) 生成的。 现已报告有 100 多种葡糖异硫氨酸盐分布于多种植物中。在异硫氨酸盐的结构中含有 R- N=C=S, 最常见的 R 基团是烯丙基( 如烯丙基异硫氨酸盐 ,AITCh 苯甲基 ( 如甲苯基 异硫氨酸盐 ,BITC); 苯乙基 ( 如苯乙基异硫氨酸盐 ,PEITC) 等。卷心菜含 AITC4～146mg/kg.成熟的木瓜果实中含有BITC，异硫氰酸盐可有一定的抗癌作用, 且与其化学结构有关。此外, 异硫氰酸盐尚曾被制成抗菌素用于呼吸道和尿路感染。

26. 七、柠檬烯 • 柠檬烯 (Lmonene) 是存在于以柑橘类水果为主的多种水果、蔬菜及香料中一种天然功能性成分, 化学名为单环单萜：1一甲基-4一(1- 甲基乙烯基 )环己烯。分子式 C10H6, 在提取的挥发油中占42%。 在橙皮精油中的含量可高达 90%～95%。 在制作柑橘汁和油后, 用碱处理和蒸馏柑橘皮果肉可得到柠檬烯。它可溶解胆固醇结石; 在乳腺癌、肝癌、胃癌、肺癌等癌症的起始和促进阶段均具有化学预防作用。柠檬烯是公认的安全性调味剂, 被广泛用于食物、饮料和口香糖中。化学结构式如下：

27. 八、低聚果糖 • 低聚果糖的主要食物来源是小麦、洋葱和香蕉。其它食物如 菊苣和大蒜、芦笋、豌豆等中也含有一定数量的低聚果糖。黑麦和大麦仅有少量存在。 • 低聚果糖是一种由短链和中长链的β-D-果聚糖与果糖基单位通过β-2,1-糖苷键连接而成的混合物。常见的低聚果糖为合成的短链低聚果糖(或称为新糖)。商业生产的低聚果糖是从菊苣提取的菊糖经内切糖苷酶部分水解产生或由蔗糖经果糖转移活性的酶生成（蔗果三糖+蔗果四糖+蔗果五糖）,甜度为蔗糖的3倍。低聚果糖具有改变肠道菌群、促进双歧杆菌增殖, 预防便秘、降低甘油三酯、降低血总胆固醇等作用。 • 低聚果糖在胃肠道几乎不被吸收, 大部分由肠道细菌水解成短链羧酸(醋酸、丙酸、 L一乳酸和丁酸 )后, 通过肠壁吸收入体内。发达国家已将其列为公认的安全性食物组 • 分 , 广泛应用于乳制品、焙烤食品、涂抹(酱类)食 • 品、冰淇淋和控制饮食用的食品。

29. 九、植物固醇 • 植物油(食用油)所提供的天然功能性成分是植物固醇 (phytosterols)。 目前已从植物中鉴定出的植物固醇有 44 种, 食用油中存在的功能性的成分主要有β一谷固醇、菜子固醇和豆固醇。其中以β一谷固醇为主, 占总固醇的 60%～90%， • β一谷固醇化学结构式 菜子固醇化学结构式

30. 豆固醇化学结构式如下： • 分子式分子式 C29H48O, 相对分子质量 412.27。 它们具有降低胆固醇的吸收和血浆胆固醇水平, 降低血清 VLDL 和 LDL, 升高 EEL 的作用。它可作为生产人造黄油的原料。

31. 十、番茄红素 • 番茄红素 (Lycopene) 是番茄中的功能成分, 西瓜和番石榴中的含量也较丰富。其化学结构式如下: • 分子式 C41H56, 相对分子质量 536.88。 番茄红素属类胡萝卜素, 在植物质体 (plantplas- tids) 中合成。在成熟的水果中以长型的和针状的晶体形式存在。它具有抗癌、预防冠心病、消除老年视网膜黄斑变性等作用。番茄红素可用作黄 / 红色食品色素。欧洲和日本早已将其批准为食用色素应用。

32. 十一、角黄素 • 角黄素或斑螯黄素 (canthaxanthin) 是人类食用的某些海鱼 ( 如蹲鱼、大麻哈鱼等 )、 贝类和藻类以及食用菌类中含有的一种天然功能性成分, 属类胡萝卜素, 是β一胡萝卜素代谢的中间产物, 化学名为β-胡萝卜素—4,4‘—二酮, 化学结构式： • 分子式 C40H52O, 相对分子质量 564.9。具有增进免疫力、抑制肿瘤生长、预防脂质过氧化的作用。

33. 目前 , 角黄素已用于医疗、美容、食品三个领域。临床上单独用角黄素或与β一胡萝卜素结合, 治疗光照性皮肤病;美容方面主要用于制作使皮肤变为古铜色和不接触阳光使皮肤着色的化妆品;食品方面, 角黄素作为直接和间接食品添加剂, 在欧美市场已有 30 多年历史。目前是全世界广泛批准应用的食用色素, 也作为间接着色剂被添加到动物饲料中。角黄素还作为红色色素用于饮料、乳制品、沙拉酱、肉代用品和糖果的生产。 • 功能食品的发展将为消费者提供一条选择健康食品的最佳途径。其发展的速度及对人类健康所达效果的理想程度, 取决于科学而严谨的研究方法、先进的技术手段及随 之而获得的精确结论。可以说 , 功能食品是人类饮食向最佳营 • 养方向发展的一种进步。