功能性食品生产主要技术方法

功能性食品生产的主要技术方法

功能食品的发展为消费者提供一条选择健康食品的最佳途径。功能食品当中发挥功能作用的物质称为生物活性物质, 具有延缓衰老、提高机体免疫力、抗肿瘤、抗辐射等功能, 大多生物活性物质具有热敏性, 在生物活性物质的提取分离中保留其生物活性和稳定性至关重要。

功能食品的生产技术主要包括，生物工程技术（包括发酵工程，酶工程，基因工程，细胞工程等），分离纯化技术，超微粉碎技术，冷冻干燥技术，微胶囊技术，冷杀菌技术。目前对于功能食品的研究集中于：1.活性多糖及其加工技术，活性多糖包括膳食纤维，真菌活性多糖，植物活性多糖。2.活性多肽及其加工技术，酪蛋白磷酸肽（酶解-沉淀法，酶解-离子交换法），谷胱甘肽（萃取法，发酵法），降血压肽功能性油脂及其加工技术3.多不饱和脂肪酸，磷脂活性微量元素及其加工技术。4.自由基清除剂及其加工技术（超氧化物歧化酶，沉淀法制备，离子交换层析法）5.活性菌类及其加工技术6.功能性甜味料及其加工技术。1.一般分离技术

1.1初步分离纯化

从固液分离出来后的提取液需初步分离纯化, 进一步除去杂质。常用的初步分离纯化技术主要有萃取分离、沉淀分离、吸附澄清、分子蒸馏技术、膜过滤法、树脂分离方法等。1.1.1 萃取分离

萃取分离萃取分离法既是一个重要的提取方法, 又是一个从混合物中初步分离纯化的一个重要的常用分离方法。这是因为溶剂萃取具有传质速度快、操作时间短、便于连续操作、容易实现自动化控制、分离纯化效率高等优点。萃取分离法: 一是水一有机溶剂萃取, 即用一种有机溶剂将目标产物自水溶液中提取出来, 达到浓缩和纯化的目的; 二是两水相萃取, 这是近期出现的、引人注目的、极有前途的新型分离纯化技术。当两种性质不同、互不相溶的水溶性高聚物混合, 并达到一定的浓度时, 就会产生两相, 两种高聚物分别溶于互不相溶的两相中。常用的两水相萃取体系为聚乙二醇( P E G ) 一葡聚糖( eD x t ar n ) 系统

1.1.2 沉淀分离纯化

沉淀分离纯化利用加人试剂或改变条件使功能活性成分( 或杂质) 生成不溶性颗粒而沉降的沉淀法是最常用和最简单的分离纯化方法, 由于其浓缩作用常大于纯化作用, 因此通常作为初步分离的一种方法。沉淀分离纯化方法主要有盐析法、等电点法、有机溶剂沉淀法、非离子型聚合物沉淀法、聚电解质沉淀法、高价金属离子沉淀法和其他沉淀方法等

1.1.3 吸附澄清技术

吸附澄清是通过吸附澄清剂的吸附、架桥、絮凝作用以及无机盐电解质微粒和表面电荷产生絮凝作用等, 使许多不稳定的微粒联结成絮团, 并不断增长变大, 以增加微粒半径, 加快其沉降速度, 提高滤过率。

1.1.4 分子蒸馏技术

分子蒸馏是利用液体混合物各分子受热后会从液面逸出, 并在离液面小于轻分子平均自由程而大于重分子平均自由程处设置一个冷凝面, 使轻分子不断逸出, 而重分子达不到冷凝面, 从而打破动态平衡而将混合物中的轻重分子分离。

1.1.5 膜过滤法

膜过滤法是以压力为推动力, 依靠膜的选择透过性进行物质的分离纯化的方法, 包括微滤、

纳滤、超滤、反渗透和电渗析等类型。膜过滤法具有比普通分离方法更突出的优点, 由于在分离时, 料液既不受热升温, 又不发生相变化, 功能活性成分不会散失或破坏, 容易保持活性成分的原有功能。

1.2高度分离纯化

经过初步分离纯化后的功能活性成分, 纯度可能还达不到要求, 还含有一些杂质, 需要进一步的高度分离纯化, 才能满足对功能活性成分的性质、结构和活性的研究。高度分离纯化的方法大体有结晶分离纯化和色谱法分离纯化等。

1.2.1结晶分离纯化

结晶是溶质呈晶态从溶液中析出的过程。由于初析出的结晶多少总会带一些杂质, 因此需要反复结晶才能得到较纯的产品。从比较不纯的结晶再通过结晶作用精制得到较纯的结晶, 这一过程叫重结晶。晶体内部有规律的结构, 规定了晶体的形成必须是相同的离子或分子, 才可能按一定距离周期性地定向排列而成, 所以能形成晶体的物质是比较纯的。

1.2.2 色谱法

分离纯化纸色谱是以纸和吸附的水作为固定相的液相色谱法, 主要应用于亲水化合物的分离。通常的纸色谱是正相色谱, 但有时也将滤纸用极性较小的液体处理作为固定液, 而以极性大的含水溶剂为流动相, 此即为反相纸色谱法。纸色谱点样量少, 分离后的纯品量少, 难以大量收集供功能活性成分的进一步研究之用。薄层色谱是将吸附剂涂布在薄板上作为固定相的液相色谱法。薄层色谱的点样量比纸色谱大, 分离纯化效果也比纸色谱好, 可用于纯度鉴定; 也可将分离后的斑点刮下, 溶解后收集纯品, 但收集量还是太小, 除特殊的情况外,

一般也不用做纯品的收集方法。

2.现代提取方法

分离是食品加工中的一个主要操作，它是依据某些理化原理将一种中间产品中的不同组分分离。生产功能食品时, 常利用一些功效成分含量较高的功能性动植物基料, 如银杏叶、荷叶、茶叶、茶树花、山药等, 以提取黄酮、酚类、生物碱、多糖等功能活性成分川。经典提取方法主要是有机溶剂提取法, 这种提取方法往往不需要特殊的仪器, 因此应用比较普遍。现代提取方法是以先进的仪器为基础发展起来的新的提取方法, 主要有水蒸气蒸馏技术、超声波提取技术、微波提取技术、生物酶解提取技术、固相萃取技术。

2.1水蒸气蒸馏技术

水蒸气蒸馏是利用被蒸馏物质与水不相混溶, 使被分离的物质能在比原沸点低的温度下沸腾, 生成的蒸气和水蒸气一同逸出, 经冷凝、冷却, 收集到油水分离器中, 利用提取物不溶于水的性质以及与水的相对密度差将其分离出来, 达到分离的目的。

2.2超声波提取技术

天然植物有效成分大多存在于细胞壁内, 细胞壁的结构和组成决定了其是植物细胞有效成分提取的主要障碍, 现有的机械方法或化学方法有时难以取得理想的破碎效果。超声波提取技术是利用超声波具有的机械效应、空化效应及热效应, 加强了胞内物质的释放、扩散和溶解, 加速了有效成分的浸出,大大提高了提取效率。

2.3微波提取技术

微波提取技术是利用微波能来提高提取率的一种新技术。微波提取过程中, 微波辐射导致植物细胞内的极性物质, 尤其是水分子吸收微波能, 产生大量热量, 使细胞内温度迅速上升, 液态水汽化产生的压力将细胞膜和细胞壁冲破, 形成微小的孔洞; 进一步加热, 导致细胞内部和细胞壁水分减少, 细胞收缩, 表面出现裂纹。孔洞和裂纹的存在使胞外溶剂容易进入细胞内, 溶解并释放出胞内产物。

2.4生物酶解提取技术

生物酶解提取技术是利用酶反应具有高度专一性等特性, 根据植物细胞壁的构成, 选择相应的酶,将细胞壁的组成成分水解或降解, 破坏细胞壁结构, 使有效成分充分暴露出来, 溶解、混悬或胶溶于溶剂中, 从而达到提取细胞内有效成分的一种新型提取方法。由于植物提取过程中的屏障—细胞壁被破坏, 因而酶法提取有利于提高有效成分的提取效率。此外, 由于许多植物中含有蛋白质, 因而采用常规提取法, 在煎煮过程中, 蛋白质遇热凝固, 影响有效成分的溶出。

2.5固相萃取技术

固相萃取( S P E ) 是根据液相色谱法原理, 利用组分在溶剂与吸附剂间选择性吸附与选择性洗脱的过程, 达到提取分离、富集的目的, 即样品通过装有吸附剂的小柱后, 目标产物保留在吸附剂上, 先用适当的溶剂洗去杂质, 然后在一定的条件下选用不同的溶剂, 将目标产物洗脱下来。

3.膜分离技术

3.1 膜分离技术概述

膜分离技术自1950 年开始应用于海水的脱盐，至今已经成为最具发展前景的高新技术之一，被广泛应用于化工、制药、生物以及食品工业等领域。膜分离技术以选择性透过膜为分离介质，借助外界推动力，对两种组分或多种组分进行分级、分离和富集。与其它分离技术相比，膜分离为物理过程，无需引入外源物质，节约能源的同时，减少了对环境的污染; 其次，膜分离在常温下进行，过程中没有相变，适宜对食品工业中生物活性物质进行分离及浓缩。将膜分离技术应用于食品工业的浓缩、澄清以及分离，可以较好地保持产品原有的色、香、味和多种营养成分。另外，膜分离设备具有结构简单、易操作、易维修的特点，使其在化工、制药、生物以及食品工业等领域的应用更加广泛。

3.2 膜分离技术在功能食品中的应用

功能食品的发展为消费者提供一条选择健康食品的最佳途径。功能食品当中发挥功能作用的物质称为生物活性物质，具有延缓衰老、提高机体免疫力、抗肿瘤、抗辐射等功能，大多生物活性物质具有热敏性，在生物活性物质的提取分离中保留其生物活性和稳定性至关重要。膜分离技术是在常温下进行操作，对生物活性物质的分离是一种较为理想的分离技术。

Loginov 等用超滤膜对亚麻籽皮提取物中的蛋白质和多酚进行分离，通过调节pH 值为4.4，使蛋白质凝集，离心后使用截留分子量为30 KDa 聚醚砜超滤膜对上清液过滤。通过蛋白质凝集，多酚纯度由33.5%增至56. 0%，超滤后多酚纯度进一步增至76. 6%。许浮萍等将膜分离与醇沉法相结合，对大豆异黄酮纯化。试验采用20 nm 和50 nm两种孔径的膜对脱脂豆粕的乙醇萃取液进行超滤。

4.超微粉碎技术

4.1 超微粉碎技术概述

微粉碎技术是近年来随着现代化工、电子、生物、材料及矿产开发等高新技术的不断发展而兴起的，是国内外食品加工的高科技尖端技术。在国外，美国、日本市售的果味凉茶、冻干水果粉、超低温速冻龟鳖粉、海带粉、花粉和胎盘粉等，多是采用超微粉碎技术加工而

成; 而我国也于20 世纪90 年代将此技术应用于花粉破壁，随后一些口感好、营养配比合理、易消化吸收的功能性食品( 如山楂粉、魔芋粉、香菇粉等) 应运而生。超微粉碎技术是利用机械或流体动力的方法，将物料颗粒粉碎至微米级甚至纳米级微粉的过程。微粉是超微粉碎的最终产品，具有一般颗粒所不具备的一些特殊理化性质，如良好的溶解性、分散性、吸附性、化学反应活性等。其粒径限度至今尚无统一的标准，普遍认为将微粉粒径界定为小于75 μm较为合理。

超微粉碎的原理与普通粉碎相同，只是细度要求更高，它利用外加机械力，使机械力转变成自由能，部分地破坏物质分子间的内聚力，来达到粉碎的目的。超微粉碎技术是利用各种特殊的粉碎设备，通过一定的加工工艺流程，对物料进行碾磨、冲击、剪切等，将粒径在3 mm 以上的物料粉碎至粒径为10 μm 以下的微细颗粒，从而使产品具有界面活性，呈现出特殊功能的过程。与传统的粉碎、破碎、碾碎等加工技术相比，超微粉碎产品的粒度更加微小。超微粉碎是基于微米技术原理的。随着物质的超微化，其表面分子排列、电子分布结构及晶体结构均发生变化，产生块( 粒) 材料所不具备的表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应，从而使得超微产品与宏观颗粒相比具有一系列优异的物理、化学及表界面性质。

4.2 超微粉碎技术在功能食品中的应用

Zhu等制备了苦瓜超微粉, 并用于糖尿病患者的治疗, 发现食用1周后, 患者血糖从21.40 mmol/L降至12.54 mmol/L, 表明苦瓜超微粉具有较好的抑制糖尿病的性能, 可作为降血糖性功能食品开发利用.Sun等制备了杏鲍菇超微粉, 并研究其在小鼠体内的免疫调节和抗氧化作用, 结果发现, 杏鲍菇超微粉具有良好的抗氧化、抗病毒和抗肿瘤功能.Kurek等将燕麦纤维超微粉以一定质量比加入小麦粉面团中, 随着超微粉比例的增加, 面团体积变小, 含水量及弹性增加, 为开发高膳食纤维含量的面包提供了参考。

4.3 超微粉碎技术应用前景展望

有关超微粉碎技术在功能保健食品中应用的研究，国内外都在进行之中，但研究尚属初步。随着人类生存环境的恶化，水资源和空气污染现象的加剧。各种恶性疾病发病率的上升，这些因素都刺激着人们更加关注自身的健康。因此，人们对功能保健食品都寄托了很大的希望。包括超微粉碎技术在内的各种食品加工新技术，将在功能保健食品中得到更深入广泛的应用。总之，随着现代食品工业的不断发展，必将出现更多、更为先进的高新技术，超微粉碎技术在食品加工中的应用还只是在一个起步的阶段，超微细粉技术，因为有着其他一般粉碎方式所没有的优势与特点，以后在汤料、药材的生产中肯定会起到更加突出的作用，相信

在不久的将来，这种节能，高效产品品质高的新技术会更加趋于完善。

5.微胶囊技术

5.1 微胶囊技术概述

纳米微胶囊(nanocapsule)，即具有纳米尺寸的微胶囊，其颗粒微小，易于分散和悬浮在水中，形成均一稳定的胶体溶液，并且具有良好的靶向性和缓释作用。在功能食品领域中，运用纳米微胶囊技术对功能食品中的功能因子进行包埋，既可以减少功能因子在加工或贮藏过程中的损失，又能有效地将功能因子输送到人体的胃肠道位置。纳米胶囊特定的靶向性可以使功能因子改变分布状态而浓集于特定的靶组织，以达到降低毒性、提高疗效的目的，并

通过控制释放功能因子提高其生物利用率，同时保持食品的质地、结构以及其感官吸引力。因此，纳米微胶囊技术对于功能食品的研究与开发提供了新的理论和应用平台，十分有利于功能食品的发展。

微胶囊技术(microencapsulation)是指利用天然的或者是合成的高分子包囊材料，将固体的、液体的甚至是气体的囊核物质包覆形成的一种直径在1～5000m范围内，具有半透性或密封囊膜的微型胶囊的技术。纳米微胶囊技术是指利用纳米复合、纳米乳化和纳米构造等技术在纳米尺度范围内(1～1000nm)对囊核物质进行包覆形成微型胶囊的新型技术。其中，被包覆的物质称为微胶囊的芯材，用来包覆的物质称为微胶囊的壁材。

5.2 微胶囊技术在功能食品中的应用

5.2.1 功能性油脂的纳米微胶囊化

Zambrano-Zaragoza等采用乳液分散法，制备了以食品级的油脂(红花油、葵花油、大豆油、β-胡萝卜素、α-生育酚)为芯材的纳米微胶囊，并对纳米微胶囊的性质进行了研究，确定了制备纳米微胶囊的最佳条件，制得的食品级油脂的平均粒径大约在300nm左右，该研究对于油脂类食品的保存和贮藏具有一定的意义。Zimet等采用β-乳球蛋白和低甲氧基果胶为载体，制备了ω-3系列多不饱和脂肪酸中的二十二碳六烯酸(DHA)的纳米微胶囊，该纳米粒子的平均粒径为100nm，纳米微胶囊显示出了良好的胶体稳定性，能够有效地抑制DHA 的氧化分解，在40℃的环境中将DHA产品放置100h，经过纳米微胶囊化的DHA只有5%～10%被氧化分解掉，而未经过处理的DHA却损失了80%。这项研究对于将长链多不饱和脂肪酸进行纳米微胶囊化后，再应用于澄清酸饮料中有一定的指导意义。G kmen等采用喷雾干燥法，用高直链玉米淀粉对ω-3系列不饱和脂肪酸亚麻籽油进行纳米微胶囊化包埋，并按不同的量添加到生面团中，研究其对面包品质的影响。

5.2.2 抗氧化剂类的纳米微胶囊化

应用于功能食品中的抗氧化剂主要包括酚类物质、黄酮类化合物(主要有黄酮醇类、黄酮类、黄烷酮类、黄烷酮醇类等)、生物碱类等，同时还包括食用色素中的β-胡萝卜素、番茄红素、叶黄素、姜黄素等，都是天然的抗氧化剂。采用纳米微胶囊对抗氧化剂进行包埋，可以提高其在食品应用中的稳定性和人体的生物利用率，增强其对人体的保健功效。

表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)是从茶叶中分离得到的儿茶素类单体，也是最有效的水溶性的多酚类抗氧化剂，具有抗氧化、抗癌、抗突变等生物活性。2010年，Shpigelman 等用经过热变性处理的β-乳球蛋白对EGCG进行纳米微胶囊包埋，得到的纳米粒子尺寸小于50nm，并且该产品对EGCG有很好的保护作用，能够有效地防止EGCG的氧化分解，对开发澄清饮料这类强化食品有很好的指导意义。2012年，Shpigelman等通过改变β-乳球蛋白和EGCG的比例，并采用冷冻干燥法对该纳米粒子进行再改造，研究了纳米粒子构成的胶体溶液的稳定性、尺寸变化、包埋率、感官性质以及模拟胃肠道消化的实验。

5.2.3 维生素类和矿物质类的纳米微胶囊化

维生素是维持人体正常生理功能、促进各种新陈代谢过程中不可缺少的营养成分，维生素几乎不能由人体合成，必须从食物中获取，主要包括水溶性维生素(VC、VB系列、叶酸、泛酸等)和脂溶性维生素(VA、VD、VE等)。将维生素制成微胶囊，可以大大提高其稳定性。在功能食品中作为功效成分的矿物质主要有钙、铁、锌、硒等，对矿物质进行微胶囊主要解决矿物质自身的不稳定性、易对食品产生不良风味以及降低毒副作用等问题。

Semo等以rCM为壁材，对脂溶性的VD2进行包埋，成功制备了平均粒径在150nm左右的VD2的纳米微胶囊。该研究表明，微胶囊中的VD2浓度是血清中的5.5倍，并且rCM 微胶囊的形态和平均粒径与天然形成的酪蛋白相似，rCM微胶囊可以部分地保护VD2，防止紫外光照射引起的VD2的降解。CM可以作为包埋、保护和传递敏感疏水性营养物质的纳米载体，对于开发和生产富集脱脂或低脂的食品有重要的意义。Haham等在上述研究基础上，制备了以rCM为壁材，平均粒径为(91±8)nm的VD3纳米微胶囊(VD3-rCM)，并研究了超高压均质对微胶囊性质的影响，评价了rCM/CM对VD3的热降解和光降解的保护作用，并通过临床实验评价了VD3的生物利用率。

5.3 微胶囊技术应用前景展望

纳米微胶囊技术，它是涉及物理和胶体化学、高分子物理和化学、分散及干燥技术、纳米技术中的纳米材料和纳米加工学等多交叉性学科。纳米微胶囊技术作为微胶囊技术的发展和延伸，在功能食品加工生产过程中的应用受到越来越多的关注，尤其是人们对功能食品中的功效成分的保持与生物利用率的重视，针对功能食品中的功效成分在应用过程中的溶解度

低、功能靶向性差、生物活性低以及生物利用率差等问题，采用纳米微胶囊技术对各种功效成分进行包埋，增强其在生物体内的功能靶向释放性能，提高生物利用率，延长贮藏稳定期。纳米微胶囊作为一种复合相功能材料，其发展趋势将朝着胶囊的粒径小、分布窄、分散性好、选择性高、应用范围广等方面进行。

纳米微胶囊技术在功能食品领域中的应用与发展取得了一些进展，但对于纳米微胶囊技术本身而言，在理论和应用方面都还刚刚起步，需要进行更深入的研究。

6.超临界CO2萃取

超临界流体萃取技术( S F E ) 是近20 年来发展起来的提取技术, 它既是提取技术, 又是较理想的分离技术。超临界流体萃取是根据超临界流体对溶质有很强的溶解能力, 且在温度和压力变化时, 流体的密度、赫度和扩散系数随之变化, 溶质的亲和力也随之变化, 从而使不同性质的溶质被分段萃取出来, 达到萃取、分离的目的。这种流体可以是单一的, 也可以是复合的, 添加适当的夹带剂可以大大增加其溶解性和选择性。用于超临界流体的物质很多, 但最常用的是二氧化碳, 利用超临界二氧化碳萃取技术提取功能食品的功效成分, 对于提高功效成分的纯度和活性具有重要的作用。

第一章活性微量元素及其加工技术

第一节活性硒

一、概述

硒是人体必需的重要的微量元素，虽然含量只占人体重的0.01%以下，却广泛存在于人体组织细胞，发挥多种作用。硒可分为有机硒和无机硒，真正发挥生物活性作用的是有机硒。硒在生物体内主要以硒代氨基酸的形式存在，构成含硒蛋白质，含硒蛋白分为酶类和非酶类。缺硒可导致人体生长发育停滞、免疫力降低、劳累后头晕、心悸、疲乏、气短、恶心，以及脱发、脱甲，部分患者可出现皮肤症状、神经症状及牙齿损害。硒的抗氧化能力比维生素E强50~100倍。

二、硒的生理功能

（一）参与构成含硒的酶类

硒是谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的必需组成因子。

GSH-Px催化还原型的谷胱甘肽成为氧化型，使对人体有毒的过氧化物还原为无害的羟基化合物。

（二）非酶硒化物的清除自由基功能

硒化物对过氧自由基（ROO.）有很强的清除效果，且有机硒的清除效果优于无机硒。

（三）提高机体的免疫力

硒能有效地提高机体的免疫水平，其作用涉及体液免疫和细胞免疫。（四）抗肿瘤作用

硒预防和抑制肿瘤作用的机制是多方面的。谷胱甘肽过氧化酶清除自由基；硒能激活机体免疫系统；硒能提高中性粒细胞的活性.

（五）对部分重金属元素解毒作用

硒与金属有很强亲和力。把能诱发癌变的金属离子排出体外，缓减了有毒金属离子对组织的损害，起到了减毒排毒的作用。

（六）保护心血管、维护心肌健康

硒对心肌纤维、小动脉及微血管的结构与功能有重要作用。

以心肌损伤为特点的克山病，缺硒是重要原因。

（七）促进生长、保护视觉器官

硒是动物生长与繁殖所必需的。

缺硒可引起生长迟缓。

三、富硒制品的制备

微生物合成转化法。

植物种子发芽转化法。

植物天然合成转化法。

四、富硒基料在功能食品中的应用

（一）富硒功能性饼干

面粉58％、富硒麦芽粉1.4％、多功能纤维粉8.5％、高果糖浆5.7％、乳糖醇14.5％，起酥油8。6％、食盐1。2％，大豆磷脂1.2％，碳酸氢钠0.6％、碳酸氢铵0.3％、水适量。

这种饼干的生产工艺与普通酥性饼干大致相同。首先，将富硒麦芽粉与一小部分面粉预混合倒入和面机内与主料面粉充分混匀，其他配量少的辅料，如大豆磷脂、起酥油、高果糖浆、碳酸氢钠、乳糖醇等也要预混合后一起倒入和面机中，控制和面温度25℃～30℃，和面时间10～15分钟，和好面的面团含水量宜为15％（占面粉总量），将和好的面团静置熟化10分钟后，经冲印或辊印成型，送入烤炉中进行烘烤，烘烤温度240℃～260℃，时间3～4分钟。

（二）富硒早餐食品

配方：富硒麦芽粉、面粉、食盐、糖、水及酵母等。

（三）富硒多糖饮料

配方：富硒绿豆芽汁、柠檬酸、葡聚糖、香菇浸出液、苯甲酸钠、香精、木糖醇。

第二节活性铬

一、概述

1957年Schwarz和Mertz发现从猪肾中提取出一种称作“葡萄糖耐量因子”的化合物能恢复大鼠受损的葡萄糖耐量。以后认定这种“葡萄糖耐量因子”的主要成分是铬，并确定铬是增强胰岛素作用的必需元素。铬在自然界有两种形式：三价铬和六价铬。 Cr3+是最稳定的一种形式，人体内的铬几乎以Cr3+存在于配位化合物中，它的配位键是一定pH条件下溶解、吸收、发挥生理功能的先决条件。

二、铬的生理功能及作用机理

（一）铬与葡萄糖耐量因子

铬是葡萄糖耐量因子（GTF）的重要组成部分。GTF能增强葡萄糖的氧化利用以使葡萄糖转化为脂肪，降低血液中胰岛素水平。

（二）铬在糖代谢中作用

微量元素在胰岛素的生成和作用以及糖尿病人的能量底物代谢中起着极为重要的作用。

（三）铬脂代谢中作用

铬与脂肪代谢有明显关系，维持正常血清胆固醇水平作用。

（四）对蛋白质核酸代谢的作用

铬参与蛋白质代谢，能促进肌肉的增加。

铬在核蛋白中含量特别高，与DNA的合成和代谢有一定的作用。三、富铬制品的制备工艺

铬的食物来源为肉类及整粒粮食、豆类。有机铬或以GTF形式存在的铬消化吸收率高，主要分布在牡蛎、啤酒酵母、干酵母、蛋黄、肝脏、肉制品、海产品

中。

四、富铬基料在功能食品中的应用

目前，在食品加工中应用的富铬基料以富铬酵母为主，这是因为富铬酵母不仅含有较多的有机铬，还含有丰富的蛋白质、核酸、糖原、脂肪、多种Ｂ族维生素和其他多种微量元素。

第二章自由基清除剂及其加工技术

一、自由基的概念及其对人体的影响

定义：自由基是指任何包含一个或多个未成对电子并能独立存在的原子或基团种类:包括氢自由基（H·）、超氧阴离子自由基（O

2

-· ）、羟自由基（·OH）、

烷氧基（R·）、氢过氧基（HO

2 -）、单线态氧（1O

2

，属于活性氧，是普通氧3O

2

的

激发态）。

自由基的利与弊 :（PPT的图）

第一节黄酮类化合物

一、概述

黄酮类化合物是优良的活性氧清除剂和脂质抗氧化剂，它是广泛存在于自然界的一大类化合物，多具有艳丽的色泽，是许多中草药中主要活性成分之一。

生理功能：

1 清除自由基

机理：与超氧阴离子反应阻止自由基反应的引发，与铁离子络合阻止羟基自由基的生成，与脂质过氧化基反应阻止脂质过氧化过程。

2 调节免疫功能

增强巨噬细胞吞噬能力和自然杀伤细胞活性；

增加抗体产量，调节体液免疫功能和细胞免疫功能；

通过血脑屏障吸收活性自由基，起抗衰老作用。

3 保护心血管系统

能影响血管的脆性和渗透性，改善血液循环状态，增加冠脉流量；

选择性地与血管壁上的血栓结合，起抗血栓形成作用；

防治血管老化和脑血管供血不足作用。

4 抗癌作用

致癌物(苯、苯并芘、亚硝基化合物)，是由惰性物经生物转化成的高活性物质，能破坏细胞结构，引发疾病，转化中产生一些自由基中间物，进一步形成活性很强的羟基自由基和单线态氧，引发癌症。

5 抗炎作用

黄酮类化合物具有抗病原微生物、抗炎症、抗感染作用。

6 保护肝脏作用

能促进组织再生，修复内脏器官的病变组损伤。临床上用以治疗急、慢性肝炎，肝硬化以及多种肝损伤等。

7 调节内分泌功能

国外流行病因学研究证明，东方人的乳腺癌、结肠癌和大肠癌的发病率远低于西方人，其重要原因是东方人的食物中含有大量的植物雌激素。

二、黄酮类化合物的制备工艺

（一）原料

1 豆类：大豆等;

2 水果类：山楂、葡萄柚、蔷薇果、柑桔、柠檬等。

3 蔬菜类：花茎甘蓝、洋葱、番茄

4 中草药类：杜仲、黄芩、红花、金银花、菊花、甘草、陈皮、射干、地锦、淫羊藿、蒲黄等;

（二）减压蒸馏法

黄酮类化合物在水中有一定溶解度，易溶于甲醇、乙醇、醋酸乙酯等有机溶剂。

用热水浸提出多糖、脂类及黄酮类化合物等可溶性成分，再用有机物溶剂进一步提纯。

（三）树脂柱纯化法

离子交换树脂是一种不溶性高分子物质，对溶液中的离子具有选择吸附能力;

选择适宜的树脂，极性相近的黄酮类被吸附在树脂柱内，得到富集、纯化，然后用洗脱剂洗脱出来。

（四）碱提取酸沉淀法

黄酮苷类不溶于酸性水，易溶于碱性水;

采用碱液提取，再在提取液中加酸，黄酮苷类即可沉淀析出。

简便易行，如芦丁、橙皮苷、黄芩苷的提取。

（五）超声波提取

破坏植物细胞壁，使细胞内有效成分大量溶于有机溶剂，提高提取效率。

提取

（六）超临界CO

2

在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。当然，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可以控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的，所以超临界流体萃取过程是由萃取和分离组合而成的。

三、黄酮类化合物的应用

黄酮类化合物的两种利用方式：

1 植物提取液直接制取功能食品。

2 提取液经浓缩、分离纯化、干燥，制取高纯度的黄酮化合物，用于食品抗氧化剂和制造功能食品。

第二节超氧化物歧化酶

一、概述

1969年Mccord和Fridivich首次从牛血红细胞中发现并分离出超氧化物歧

-· ）。

化酶。超氧化物歧化酶可以专一清除超氧自由基（O

2

生理功能：

1 延缓由于自由基侵害引起的衰老现象

2 治疗由自由基损伤而诱发的疾病

3 消除肌肉疲劳

4 提高人体的抵抗力

二、超氧化物歧化酶的制备工艺

（二）沉淀法制备超氧化物歧化酶原理

1 SOD热稳定性好，温度低于80℃，短时间热处理酶活力损失不大，一般杂蛋白在高于55℃易变性沉淀。

2 酶蛋白在等电点时，溶液中的静电荷为零，酶蛋白的溶解度最小而沉淀下来。

3 在超氧化物歧化酶粗酶溶液中加入一些弱极性有机溶剂（丙酮），改变溶液的介电常数，使不同种类的蛋白质的溶解度产生不同程度的下降，把超氧化物歧化酶和其他的杂蛋白分开。

（三）离子交换层析法

离子交换剂为固定相，液体为流动相的系统中进行。

SOD等电点在4~6之间，pH>7.0时带负电，能被阴离子交换剂吸附，

根据离子交换剂对蛋白质结合力差异，用具有一定离子强度流动相进行洗脱，就可和其他杂蛋白分开。经透析，冷冻干燥

（四）盐析法和金属螯合亲和层析法

（五）酵母发酵法

将酵母菌种进行摇瓶培养，离心收集菌体，悬浮于磷酸钾缓冲液中，超声波破壁，离心除去残渣，得粗酶提取液，经盐析和柱层析得酵母SOD。

三、超氧化物歧化酶的修修饰工艺

为了提高SOD的稳定性，有必要对SOD分子进行修饰改造。途径有

1 对SOD氨基酸残基进行化学修饰

2 用水溶性大分子对SOD氨基酸残基进行共价修饰

3 对SOD进行酶切修饰

第三章活性菌类（益生菌）及其加工技术

一、益生菌概述

二、益生菌的生理学功能

（1）维持肠道菌群平衡，治疗肠道功能紊乱

益生菌可粘附于肠粘膜上皮细胞，通过自身及产生代谢物和抑制物排斥致病菌；

（2）抗癌、抗肿瘤作用

益生菌的抗肿瘤作用是由于益生菌的存在及其生成的代谢产物优化了肠道菌群的组合，增强了免疫功能，抑制了肿瘤细胞的增殖和致癌物质的产生。

3）增强免疫系统的功能

人体免疫功能会随着年龄的增长而降低,免疫系统的功能失调将带来健康问题,如过敏和炎症反应。

（4）营养作用

益生菌代谢产生的酸可促进对维生素D、钙和铁离子的吸收。当某些因素造成肠道菌群失调时，明显表现出维生素缺乏症。

（5）控制内毒素的产生

益生菌可抑制肠道中腐败细菌的繁殖，从而减少肠道中内毒素和尿素酶的含量，使血液中内毒素和氨含量下降。

（9）益生菌的其他功能

提高食物转化率；改善人体健康水平等。

三、益生菌在食品中的应用

目前,在食品中益生菌主要用于发酵乳制品的生产,但它也正逐步被用于开发各种功能食品,如果汁、糖果、冰棋淋、冷冻酸奶等。在中国与亚太地区益生菌的最普及的应用仍是奶制品领域，如酸奶和乳酸菌饮品等。

应用于功能性食品的常见益生菌也主要指两大类乳酸菌群：双歧杆菌和乳杆菌。

四、乳酸杆菌在功能食品中的应用

大豆酸乳饮料是利用大豆代替牛乳生产的发酵饮料，主要是利用乳酸菌的产酸、生香、脱臭等作用，对豆乳进行蛋白质、糖分的降解。

第四章功能性甜味料及其加工技术

一、概述

蔗糖被认为会导致某些健康问题，其中最常见是蛀牙，这是由于口腔的细菌可将食物中的蔗糖成份转换成酸，从而侵蚀牙齿的珐琅质。

蔗糖有高热量，摄取过量容易引起肥胖。

功能性甜味剂的分类： 1、功能性单糖；

2、功能性低聚糖；

3、糖醇；

4、强力甜味剂。

二、功能性低聚糖

功能性低聚糖-不被人体消化吸收，但可被人体肠道中的双歧杆菌等益生菌利用，如低聚果糖、低聚半乳糖、低聚乳果糖。

（一）功能性低聚糖的制备工艺

可从5条途径获得功能性低聚糖

1、从天然原料中提取；

2、利用转移酶、水解酶催化的糖基转移反应合成；

3、天然多糖的酶水解；

4、天然多糖的酸水解；

5、化学合成

最实用的方法是利用酶法水解或酶法转移来生产各种低聚糖。

（二）、功能性低聚糖在功能食品中的应用

在欧美、日本等许多市场已出现，广泛应用于功能性食品。

应用比较广泛的主要是低聚果糖和低聚异麦芽糖。

低聚果糖和低聚异麦芽糖能有效的促进人体内有益细菌-双歧杆菌的生长繁殖，故又称为“双歧杆菌生长促进因子”，简称“双歧因子”。

一种低热量荸荠纤维营养片

用低热量的荸荠纤维粉为原料，配以低聚果糖和低聚异麦芽糖作为甜味科，并配入脱脂无糖奶粉制得。

低热量荸荠纤维营养片属高纤维低脂肪低糖且蛋白质含量较高的食品，可最大限度地满足那些喜爱甜食又担心发胖的人群，亦适宜作为糖尿病、高血压、高血脂、高血糖、冠心病、便秘、龋齿、肥胖症等患者的食品和中老年人的食品。

三、多元糖醇

多元糖醇是由相应的糖经镍催化加氢制备的，主要产品有木糖醇、山梨糖醇、甘露糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇、异麦芽酮糖醇和氢化淀粉水解物等。

（一）多元糖醇的制备

1、山梨醇和甘露醇

原理：原料经镍催化氢化生产山梨醇和甘露醇。甘露醇也可以从含量丰富的海藻中提取。随着酶工程技术的发展，结合化学催化工艺，目前主要采用淀粉为主要原料生产各种多元糖醇，并分别纯化而得。

2、麦芽糖醇

原理：以淀粉为原料制取高麦芽糖浆，在镍催化作用下加氢反应制得。（二）、多元糖醇在功能食品中的应用

1、在口香糖和泡泡糖中的应用

利用其抗龋齿和清爽甜味口感。

生产工艺包括混合、成型和包装工序。

2、在焙烤食品中的应用

因为麦芽糖醇难以被面包酵母、霉菌等菌类利用，属于难发酵性糖质，可以延长面包的保质期。同时，加入麦芽糖醇后，面包更加柔软、口感细腻，更能防止龋齿，在肠胃内吸收缓慢，能抑制脂肪的形成，促进钙的吸收，而所生产出来的饼干，在面团粘度、烘烤参数、颜色、味道、体积及酥脆度等方面都与传统产品相似。

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