第六章 其它功能成分 吉林大学 功能性食品教学团队

第六章 其它功能成分 第一节 自由基清除剂 第二节 条件性必需氨基酸 第三节 微量元素 第四节 有益微生物 第五节 其他

第一节 自由基清除剂 自由基是指独立存在的带有不成对电子的原子、分子或离子。 第一节 自由基清除剂 自由基是指独立存在的带有不成对电子的原子、分子或离子。 自由基具有高度的化学活性，是人体生命活动中多种生化反应的中间代谢产物，人的生命离不开自由基。 自由基清除剂能够清除机体代谢过程中产生的过多自由基，因此是一种可增进人体健康的重要活性物质，也是一类重要的保健食品的功效成分。

一、自由基理论 (一)自由基的产生及对机体生命活动的影响 1.自由基的种类 2.自由基的产生 3.自由基对生命 大分子的损害 4.自由基积极的 生物学功能

体内主要的氧自由基的种类与生成

机体内活性氧自由基的产生途径

3.自由基对生命大分子的损害 (1)引发脂质过氧化反应

3.自由基对生命大分子的损害 (2)致使蛋白质分子发生交联、聚合、肽链断裂等多种损伤

3.自由基对生命大分子的损害 (3)致使核酸结构改变 (4)粘多糖分子如透明 质酸经氧化断链，则 可导致结缔组织基质 与滑液的正常性质与 功能丧失

4.自由基积极的生物学功能 (1)增强白细胞的吞噬功能，提高杀菌效果； (2)促进前列腺素的合成； (3)参与脂肪加氧酶产物的生成； (4)参与胶原蛋白的合成； (5)参与肝脏的解毒作用。 此外，自由基(如O2 ˉ·) 在调节细胞分裂，维持人 体正常的氧化代谢过程，增强抗菌素效力和抑制肿瘤方面也发挥作用。

二、自由基与疾病的关系 1.自由基与衰老 (1)生命大分子的交联聚合和脂褐素的累积。 (2)器官组织细胞的破坏与减少。 (3)免疫功能的降低。

二、自由基与疾病的关系 2. 自由基与癌症 自由基作用于脂质产生的过氧化产物，既能致癌又能致突变。致癌和致突变在分子水平上的机理是相同的。脂质氧化终产物丙二醛有致突变作用，另一种醛类产物则使DNA发生交联或出现单链断裂情况。

二、自由基与疾病的关系 3．自由基与缺血后重灌流损伤 缺血组织重灌流时造成的微血管和实质器官的损伤主要是由活性氧自由基引起的，这已在多种器官中得到证明。在创伤性休克、外科手术、器官移植、烧伤、冻伤和血栓等血液循环障碍时，都会出现缺血后重灌流损伤。

二、自由基清除剂 生命有机体内存在一些能清除自由基的物质，这些物质称为“自由基清除剂”。 应用时的注意事项： 1、自由基清除剂只有在足够浓度时才起作用。 2、清除剂只有在产生自由基的位置附近才能起作用。 3、清除剂与自由基反应后本身往往变成了新的自由基，这个新自由基的毒性或活泼性应小于原来自由基的毒性或活泼性才能起防护作用。

二、自由基清除剂 自由基清除剂的分类： 1、酶类清除剂(抗氧化酶) 酶类清除剂主要有超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH—Px)等。 2、非酶类清除剂(抗氧化剂) 非酶类清除剂主要有维生素E、维生素C、β—胡萝卜素和还原型谷肮甘肽(GSH)。 3、硒、锌、铜、生物类黄酮(主要有黄酮类、黄酮醇类、双黄酮类)、银杏萜内酯、茶多酚、泛醌(辅酶Q)、植酸、丹参酮、五味子素、黄苓甙及其铜锌络合物等，都是较好的天然抗氧化剂。

自由基清除剂及其作用机理

三、自由基清除剂的应用 (一)超氧化物歧化酶 超氧化物歧化酶是最重要的自由基清除剂，它是一类含金属的酶，按金属辅基成分的不同可分为三种。 最常见的一种含有铜锌金属辅基SOD(Cu·Zn—SOD)，该酶的纯品呈蓝绿色，由两条肽链组成，每条各含有一个铜原子和一个锌原子，活性中心的核心是铜。 第二种是含有锰辅基的SOD(Mn—SOD)，该酶的纯品为粉红色，由四条或两条肽链组成。 第三种是含有铁的SOD(Fe—SOD)，该酶的纯品为黄色或黄褐色，由两条肽链组成，大多为每一个二聚体中含有一个铁原子。

(一)超氧化物歧化酶 SOD存在于几乎所有的靠氧呼吸的生物体内，从细菌、真菌、高等植物、高等动物直至人体内均有存在。具有生物活性的SOD可从动物血液(如猪血、牛血和马血)的红细胞中提取，也可从牛奶、细菌、真菌、高等植物（如小白菜叶)中提取。

(一)超氧化物歧化酶

(一)超氧化物歧化酶 SOD生理功能： (1)抗衰老 (2)提高机体对多种疾病的抵抗力。 (3)增强机体对外界环境的适应力。 (4)减轻肿瘤患者在放疗、化疗过程中的严重毒副作用，如骨髓抑制、白细胞减少、皮肤放射损伤等。

(一)超氧化物歧化酶 SOD在食品工业中的应用 (1)作为保健食品的功效因子或食品营养强化剂 (2)制作各种剂型的SOD或复合型食品 (3)用作抗氧化剂 (4)作为水果、蔬菜良好的保鲜剂。

(二)自由基清除剂在食品中的应用 自由剂清除剂即抗氧化剂在食品中主要是防止食品氧化变性。 天然抗氧化剂的分类： 第一类是一些植物本身； 第二类是动植物提取物； 第三类是微生物发酵产物； 第四类是在食物加工过程形成的或本身就是食品的配方成分。

用于防止食品氧化变性的天然抗氧化剂

(三)含抗氧化剂的中草药及制品 丹酚酸、丹参酮、丹参素、复方丹参、五味子甲素、五味子乙素、五味子酚、甘草黄酮、知母宁、三七皂甙、川弯嗪、大蒜素、茶多酚、白花丹醌、蚁狮多糖、大豆皂甙、人参皂甙、没食子酸、五倍子酸、黄芩甙、金属硫蛋白、槲皮素、云芝多糖等。

第二节 条件性必需氨基酸 一、牛磺酸 牛磺酸是牛磺的组成成分，1827年牛磺酸被发现存在于牛胆汁中，故得名。牛磺酸的化学名称为α—氨基乙磺酸 (H2N—CH2—CH2—SO3H)，分子式C2H7NO3S，分子量125.4，白色棒状结晶或结晶性粉末，溶于水，不溶于乙醇、乙醚、丙酮之类有机溶剂，微溶于95％乙醇，328℃分解。 牛磺酸广泛分布于体内各组织器官，尤以脑组织的浓度最高。胚胎脑组织牛磺酸浓度比成年脑组织高3—4倍，出生后迅速降低。牛磺酸主要以游离氨基酸形式存在，不参与蛋白质组成。

一、牛磺酸 (一)牛磺酸的生理功能 1．保护视网膜 2．促进中枢神经系统的发育 3．抗氧化作用 4．调节渗透压 5．促进脂肪消化吸收

(二)牛磺酸的食物中来源（mg/100g）

(三)牛磺酸的制备

(四)牛磺酸的应用

二、精氨酸 精氨酸是鸟氨酸循环中的一个 组成成分，具有极其重要的生 理功能。多吃精氨酸，可以增 加肝脏中精氨酸酶的活性，有 助于将血液中的氨转变为尿素 而排泄出去。

一、精氨酸的生理功能 (1)正氮平衡与创伤愈合作用。 (2)免疫调节作用。 (3)补充精氨酸能减少患肿瘤动物的肿瘤体积，降低肿瘤的转移率，提高动物的活存时间与存活率。 (4)精氨酸可刺激垂体分泌生长激素，对促进儿童生长有作用。

二、精氨酸的制备

三、谷氨酰胺 谷氨酰胺是人体中含量最多的一种氨基酸。在肌肉蛋白质中，游离的谷氨酰胺要占细胞内氨基酸总量的61％，比所有的其他氨基酸要高。在血中的含量也最高，占血浆中游离氨基酸总量的20％。在剧烈运动、受伤、感染等应激条件下，谷氨酰胺的需要量大大超过了机体合成谷氨酰胺的能力。这时，体内谷氨酰胺含量降低，蛋白质合成量减少，出现小肠粘膜萎缩与免疫功能低下现象。

谷氨酰胺生理功能 (1)它在酰胺基上的氮是生物合成核酸的必需物质。 (2)它是器官与组织之间氮与碳转移的载体。 (3)是氨基氮从外周组织转运至内脏的携带者。 (4)是蛋白质合成与分解的调节器。 (5)是肾脏排泄氨的重要基质。 (6)是核酸生物合成的必要前体。 (7)是小肠粘膜的内皮细胞、肾小管细胞、淋巴细胞、肿瘤细胞与成纤维细胞能量供应的主要物质。 (8)能形成其他氨基酸。 (9)维持体内的酸碱平衡。

第三节 微量元素 一、硒 硒的生理功能： 1.具有抗氧化作用 2.抑制肿瘤作用 3.硒与金属有很强的亲和力 4.保护心血管，维护心肌的健康

部分食物的硒含量(mg／kg)

部分食物的硒含量(mg／kg)

二、铬 铬的生理功能： (1)是葡萄糖耐量因子的组成成分 “葡萄糖耐量”指的是经口服或注射葡萄糖使血糖水平升高后，由机体细胞从血液中带走的糖，使得血糖浓度降回原来正常水平的速度。

铬的生理功能 (2)铬对糖类代谢的影响 铬参与体内的糖类代谢，是维持机体正常的葡萄糖耐量、生长和寿命不可缺少的微量元素。缺铬会使组织对胰岛素的敏感性降低，注射胰岛素后血浆中的铬浓度会暂时地升高。

铬的生理功能 (3)铬对脂质代谢的影响 铬能影响机体的脂质代谢，缺铬可能会引起脂代谢方面的失调或紊乱。 对人体的试验表明，补充富铬酵母可显著改善葡萄糖耐量，有助于维持血清胆固醇和甘油三脂的正常水平。

铬的生理功能 (4)铬的其他生化功能。 铬能激活某些酶，这些酶大多参与了体内糖类、脂肪和蛋白质的代谢过程。不过这些酶中有一部分也可被其他金属元素(如铁、锌和镁等)所活化。铬能激活胰蛋白酶，但其他金属同样也有此作用。

部分天然食物中铬含量(mg／kg)

三、锗 锗于1868年由德国科学家发现，1887年合成了第一个有机锗化合物。但直到20世纪60年代，其生物学作用才被广泛研究。目前研究较多的有机锗化合物包括有机锗倍半氧化物、螺锗及其衍生物，含硫配位的有机锗化合物、四烃基锗及其卤化物，锗氧烷类和三烃基锗乙酸酯等。

Ge—132的生理功能 (1)免疫调节作用。 (2)抗癌防癌作用。 (3)抗肝病作用。 (4)抗衰老作用。

富含锗的食物 锗在天然食物中的存在比较广泛，但含量一般都在lppm以下。蔬菜和豆类的平均含量为0.15—0.45ppm。因此，通过生物转化法制成富锗食品，如富锗酵母、富锗豆芽、 富锗鸡蛋、富锗牛乳、富锗蜂蜜，也可制成有机锗口服液等。

部分天然食物中的锗含量(mg／kg)

第四节 有益微生物 一、乳酸菌的种类 有益微生物，是指对人体具有保健功能的有益菌群。 乳酸菌是一类可发酵利用碳水化合物(主要是葡萄糖）而产生大量乳酸的细菌通称。 乳酸菌分为乳杆菌属、链球菌属、明串珠菌属、 双歧杆菌属和片球菌属5个属。

乳杆菌 同型发酵乳杆菌：德氏乳杆菌、保加利 亚乳杆菌、瑞士乳杆菌、嗜酸乳杆菌和干酪乳杆菌等； 异型发酵乳杆菌：短乳杆菌和发酵乳杆菌。

双歧杆菌 目前已知的双歧杆菌有24种，应用于发酵乳制品生产的仅有5种，即两歧双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、婴儿双歧杆菌和青春双歧杆菌，它们都存在于人的肠道内。

二、乳酸菌的生理功能 （一)营养作用 (二)抗菌和维持肠道菌群平衡 (三)抗肿瘤作用 (四)降低胆固醇 (五)增强免疫功能 (六) 解毒保肝作用 (七)抗辐射作用

三、乳酸菌发酵食品 发酵乳制品的品种很多，常见的有酸奶、乳酸菌饮料、干酪、酸性酪乳、酸性稀奶油、马奶酒、双歧杆菌乳和嗜酸菌乳等。 发酵食品可分成九类：饮料、谷制品、乳制品、鱼制品、果蔬制品、豆制品、肉制品、淀粉谷物制品、杂类等。 发酵乳制品的品种很多，常见的有酸奶、乳酸菌饮料、干酪、酸性酪乳、酸性稀奶油、马奶酒、双歧杆菌乳和嗜酸菌乳等。

四、微生态制剂 微生态制剂(Microecologics)也有人称之为“微生态调节剂”。是指具有维持宿主的微生态平衡，调整其微生态失调，提高其健康水平的功能成分。

（一）微生态制剂的分类 1．益生菌(Probiosis)，即狭义的微生态制剂，应用一至几种有益茵。这些菌通常是从相应部位分离出的正常菌群，将其培养增殖，浓缩干燥制成菌剂。 2．益生素(Probiotics ，有人又译为“益生元”)． 它不被宿主消化吸收，却又能有选择性地促进其体内有益菌如双歧杆菌的代谢和增殖。 3 ．合生元(Synbiotics，又译合生剂)，是指在制剂中包括有益生素和益生菌两部分的制剂。

（二）微生态制剂标准 (1)含一至几种高质量的有效菌株(种)； (2)活菌含量高； (3)保质期长，在此期限内不应低于原初一半的活菌数； (4)具有良好的微生态调节和其他保健功能； (5)制剂具有较强的抗氧、抗胃酸和抗胆汁酸功能(可采用胶囊等剂型)； (6)尽可能添加双歧因子类可促进外源性和内源性有益菌增殖的物质； (7)稳定、安全、可靠、质优价廉。

第五节 其他 一、皂甙（苷） 皂甙(苷)又名“皂素”或“皂草苷”，是广泛存在于植物界以及某些海洋生物中的一种特殊苷类，具有溶血等生物作用，它大多可溶于水，形成胶体溶液，并具有类似肥皂溶液的泡沫，故称为“皂苷”。 从化学角度看，皂甙是一类由螺甾烷与其生源相似的甾类化合物形成的寡糖甙以及三菇类化合物的寡糖甙。

一、皂甙（苷） 皂甙物质的生理活性： 抗菌、抗病毒、抗癌、抗生育、抗炎、降血脂、降血糖、免疫调节等多方面的作用，对心血管系统、神经系统、肾上腺皮质系统和酶活性方面都有生理活性，因此皂甙类成分至今已成为天然药物研究中的一个重要领域。

二、黄酮类化合物 黄酮类化合物：是指两个苯环(A环与B环)通过中间三碳键连接而成的一系列化合物。如黄酮、异黄酮、黄烷酮、双黄酮及其甙类。 天然黄酮类多为基本母体的衍生物，常见的取代基有羟基、甲氧基、甲二氧基及萜类等。

黄酮类化合物的生理功能 (1)对心血管系统的作用 (2)抗氧化性和清除自由基的作用 (3)抗肿瘤作用 (4)抗菌抗病毒作用

黄酮类化合物的食物来源

三、类胡萝卜素 类胡萝卜素是异戊二烯残基为单元组成的共轭双键为基础的一类色素。它们都属于多烯色素。类胡萝卜素广泛分布于生物界中，已知的类胡萝卜素达300种以上，颜色从黄、橙、红以至紫色都有，不溶于水，而溶于脂肪溶剂。

（一）类胡萝卜素的分类 按组成和溶解性质：胡萝卜素类和叶黄素类。 按结构：无环化合物，如番茄色素； 单环化台物，如γ—胡萝卜素； 双环化合物，如α—胡萝卜素和 β—胡萝卜素。

(二)类胡萝卜素的生理功能 1．预防肿瘤 2．增强免疫功能 3．抗氧化作用 4．预防眼病、心血管疾病

(三)天然类胡萝卜素制品的开发利用 高等植物来源的类胡萝卜素制品：胡萝卜的胡萝 卜素制品、辣椒类胡萝卜素制品、胭脂树红制品、 叶黄素制品和棕桐油类胡萝卜素制品。 动物来源的类胡萝卜素产品：主要来自于虾、蟹 壳，其类胡萝卜素主要是虾黄素及其他的酯类。

四、二十八烷醇 （一）化学结构

(二) 二十八烷醇生理功能 (1)增强耐力、精力和体力。 (2)提高肌力。 (3)改进反应时间、反射和敏锐性。 (4)强化心脏机能。 (5)消除肌肉疼痛，降低肌肉摩擦。 (6)增强对高山等反应力的抵抗性。 (7)改变新陈代谢的比率。 (8)减少必要的需氧量。 (9)刺激性激素。 (10)降低收缩期血压。

（三）来源和制取 米糠蜡 甘蔗蜡 虫白蜡

(四)二十八烷醇在保健食品中的应用

五、L—肉碱 肉碱又称“肉毒碱”、“维生素BT”．化学名称为β—羟基—γ—三甲氨丁酸，分子式C7H15N03，分子量161.20。 L—肉碱有多种存在形式：D型、L—型、 D L型、盐酸盐形式、复合盐形式等。 它是一种白色吸水性结晶，极易溶于水(250g／ 100g)和乙醇，熔点210—212℃。

五、L—肉碱 结构式如下：

(一)生理功能 1．促进脂肪酸的运输与氧化 2．加速精子的成熟并提高活力 3．提高机体的耐受力 4．防止乳酸积累 5．促进碳水化合物和氨基酸的利用

(二)L—肉碱的食物来源及应用

五、L—肉碱 L—肉碱作为一种新型的营养强化剂，尤其是作为婴儿配方食品、运动员食品以及减肥健美食品的强化剂，目前在功能性食品中已经得到较为广泛的应用。