菊粉是植物中儲(chǔ)備性多糖,主要來(lái)源于植物,已發(fā)現(xiàn)有36000多種,包括雙子葉植物中的菊科、桔???、龍膽科等11個(gè)科及單子葉植物中的百合科、禾木科。例如,在菊芋、菊苣的塊莖、天竺牡丹(大理菊)的塊根、薊的根中都含有豐富的菊粉,其中菊芋的菊粉含量是最高的。
菊粉分子約由31個(gè)β-D-呋喃果糖和1~2個(gè)吡喃菊糖殘基聚合而成,果糖殘基之間能通過(guò)β-2,1-鍵連接。是由D-果糖經(jīng)β(1→2)糖苷鍵鏈接而成的線性直鏈多糖,末端常帶有一個(gè)葡萄糖殘基,聚合度(DP)為2~60,其中平均聚合度DP≤9的菊粉又稱為短鏈菊粉,從天然植物中提取的菊粉同時(shí)含有長(zhǎng)鏈與短鏈 [1] 。菊粉的分子式表示為GFn,其中G代表終端葡萄糖單位,F(xiàn)代表果糖分子,n代表果糖的單位數(shù)。
食品應(yīng)用
1、加工低脂食品(如奶油、涂抹食品)
菊粉是一種優(yōu)良的脂肪替代品,當(dāng)與水完全混合后會(huì)形成一種奶油狀結(jié)構(gòu),這使其容易在食品中替代脂肪,并提供光滑的口感、良好平衡及圓滿的風(fēng)味。可把脂肪替代成纖維,增加產(chǎn)品緊密及口感并能穩(wěn)定提高乳化的分散性,在奶油、涂抹食品加工可代替30~60%的脂肪。
2、配置高纖維膳食
菊粉在水中有較好的溶解性,這使它能與水性系統(tǒng)相結(jié)合,含豐富的水溶性膳食纖維,而不像其他纖維產(chǎn)生沉淀問(wèn)題,使用菊粉作為纖維配料十分方便,并能夠使感官特性有所改善,它們能幫助人體獲得更平衡的飲食,因此可做高纖維食品配料。
3、可作為雙歧桿菌增殖因子,屬于益生元食品配料
菊粉在人的腸道能被有益菌利用,特別是能使雙歧桿菌增殖5~10倍,同時(shí)有害菌會(huì)顯著減少,改善人體菌群分布,促進(jìn)健康,菊粉已被列為重要的雙歧桿菌增殖因子。
4、用于乳飲料、酸牛奶、液態(tài)奶中
在乳飲料、酸牛奶、液態(tài)奶中添加菊粉2~5%,使產(chǎn)品具有膳食纖維和低聚糖的功能之外,還可以增加稠度,賦予產(chǎn)品更濃的奶油口感、更好的平衡結(jié)構(gòu)和更飽滿的風(fēng)味。
5、用于焙烤制品
在焙烤制品中加入菊粉,用于發(fā)展新概念面包,如益生源面包、多纖維白面包甚至多纖維無(wú)谷蛋白面包。菊粉能夠增加面團(tuán)穩(wěn)定性、調(diào)整水的吸收、增加面包體積、提高面包瓤的均勻性及成片能力。
6、用于果汁類飲料、功能性水飲料、運(yùn)動(dòng)飲料,果露、果凍中
在果汁類飲料、功能性水飲料、運(yùn)動(dòng)飲料,果露、果凍中添加菊粉0.8~3%,能使飲料風(fēng)味為更濃,質(zhì)地更好。
7、用于奶粉、鮮奶干吃片、奶酪、冷凍甜點(diǎn)中
在奶粉、鮮奶干吃片、奶酪、冷凍甜點(diǎn)中添加8~10%的菊粉,能使產(chǎn)品功能更強(qiáng),風(fēng)味更濃,質(zhì)地更好。
功 效
1、控制血脂
攝入菊粉可有效降低血清總膽固醇(TC)和低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C),提高高密度脂蛋白/低密度脂蛋白比率,改善血脂狀況。Hidaka 等人報(bào)道,50-90歲的老年病人,每日攝食8g 短鏈的膳食纖維,兩周后血液中甘油三酸酯和總膽固醇的水平降低。 Yamashita 等人給18名糖尿病人進(jìn)食8g菊粉兩周,總膽固醇減少 7.9%,但HDL-膽固醇沒(méi)變。而攝食食糧的對(duì)照組,上述參數(shù)沒(méi)有變化。Brighenti 等人觀察到,12名健康年輕的男子,在每日的谷物早餐中加入9g菊粉共4周,總膽固醇減少 8.2%,甘油三酸酯則大幅降低26.5%。
許多膳食纖維通過(guò)吸收腸內(nèi)脂肪,形成脂肪——纖維復(fù)合物隨糞便排出,從而降低血脂水平。而且,菊粉在腸道末端前,自身就發(fā)酵成短鏈脂肪酸和乳酸鹽,乳酸鹽是肝臟代謝的調(diào)節(jié)劑。短鏈脂肪酸(醋酸鹽和丙酸鹽)在血液里可作燃料,丙酸鹽抑制膽固醇的合成。
2、降低血糖
菊粉是一種不會(huì)導(dǎo)致尿中葡萄糖升高的碳水化合物。它在腸道的上部不會(huì)被水解成單糖,因而不會(huì)升高血糖水平和胰島素含量。如今研究表明,空腹血糖的降低是低聚果糖在結(jié)腸發(fā)酵所產(chǎn)生的短鏈脂肪酸的結(jié)果。
3、促進(jìn)礦物質(zhì)的吸收
菊粉能大大提高Ca2+、Mg2+、Zn2+、Cu2+、 Fe2+等礦物質(zhì)的吸收。據(jù)報(bào)道,青少年食用8 g/d(長(zhǎng)和短鏈菊粉型果聚糖)分別8周和1年,結(jié)果發(fā)現(xiàn),都顯著提高Ca2+吸收,而且身體的骨骼礦物質(zhì)含量和密度也顯著增加。
菊粉促進(jìn)礦物質(zhì)元素吸收的主要機(jī)制是:1)菊粉在結(jié)腸發(fā)酵生成的短鏈脂肪使其黏膜上的隱窩變淺,隱窩細(xì)胞增多從而增大了吸收面積,盲腸靜脈更發(fā)達(dá)。2)發(fā)酵所產(chǎn)生的酸降低結(jié)腸pH,使得許多礦物質(zhì)的溶解度、生物有效性得以提高,特別是短鏈脂肪酸可以刺激結(jié)腸粘膜細(xì)胞的生長(zhǎng),提高腸黏膜的吸收能力;3)菊粉能促進(jìn)一些微生物分泌植酸酶,植酸酶能使與植酸螯合的金屬離子釋放出來(lái),促進(jìn)其吸收。4)發(fā)酵生成的某些有機(jī)酸可與金屬離子螯合,促進(jìn)金屬離子吸收。
4.調(diào)節(jié)腸道微生物菌群,改善腸道健康,防止便秘
菊粉是一種天然的水溶性膳食纖維,幾乎不能被胃酸水解和消化,只有在結(jié)腸被有益微生物利用,從而改善腸道環(huán)境。有研究表明,雙歧桿菌的增殖程度取決于人體大腸中初始雙歧桿菌的數(shù)量,當(dāng)初始雙歧桿菌數(shù)量減少時(shí),使用菊粉后增殖效果明顯,當(dāng)初始雙歧桿菌的數(shù)量多時(shí),使用菊粉后效果并不明顯。其次,攝入菊粉后能增強(qiáng)胃腸道蠕動(dòng),提高腸胃功能,增加消化和食欲,提高機(jī)體免疫力。
5. 抑制有毒發(fā)酵產(chǎn)物的生成,保護(hù)肝臟,預(yù)防結(jié)腸癌
食物經(jīng)消化吸收后到達(dá)結(jié)腸,在腸道腐生菌(大腸桿菌、擬桿菌等)的作用下,可產(chǎn)生許多有毒的代謝產(chǎn)物(如氨、亞硝胺、苯酚與甲苯酚、次級(jí)膽汁酸等),而菊粉在結(jié)腸被發(fā)酵產(chǎn)生的短鏈脂肪酸能夠降低結(jié)腸pH,抑制腐生菌的生長(zhǎng),減少有毒產(chǎn)物的生成,減少其對(duì)腸壁的刺激。由于菊粉一系列代謝活動(dòng)能抑制有毒物質(zhì)產(chǎn)生,增加排便次數(shù)和重量,增加糞便酸度,加速致癌物的排泄,產(chǎn)生有抗癌作用的短鏈脂肪酸,有利于預(yù)防結(jié)腸癌。
6.防便秘及治療肥胖癥膳食纖維減少食物在胃腸的停留時(shí)間,以及增加糞便量,有效地治療便秘。其減肥作用是提高內(nèi)容物的黏度,降低食物從胃進(jìn)入小腸的速度,從而降低饑餓感,減少食物的攝食量。
7. 菊粉中有少量的2-9低聚果糖,研究表明,低聚果糖可使大腦神經(jīng)細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)因子表達(dá)升高,對(duì)皮質(zhì)酮誘導(dǎo)的神經(jīng)元損作有很好的保護(hù)作用,具有良好的抗抑郁作用。
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