Bài giảng thực phẩm chức năng dietry fiber

1.3 Chất xơ tiêu hóa (Chất xơ thực phẩm, dietary fiber) “Thực phẩm chức năng”; Bài giảng cho sinh viên ngành CN Thực phẩm CN Sinh học ĐH Bách khoa Hà nội 1.3 Dietary fiber Concept of dietary fiber • 1953: Hispley described plant cell wall components of foods, which he suggested to be protective against toxemia during pregnancy • 1970s: relationships between diet and incidence of chronic disease, in particular the role of polysaccharides in the diet • 1990s: beneficial effects of dietary fibre • • • • • regulation of the gastrointestinal motility influence glucose and lipid metabolism, promote faecal ouput stimulate bacterial metabolic activity, detoxify the colon luminal contents and contribute towards maintaining the equilibrium of the colon ecosystem and integrity of intestinal mucosa Khái niệm • 1953: Hispley đưa khái niệm xơ tiêu hóa (gồm thành tế bào thực vật) phịng ngừa nhiễm độc máu thai nghén • Những năm 1970: Vai trị polysaccharide tiêu hóa ngăn ngừa bệnh mãn tính • Những năm 1990: Vai trị thành tế bào thực vật • • • • • • điều hịa vận động ruột, ảnh hưởng đến chuyển hóa lipid glucose, tăng lượng phân, kích thích hoạt đọng trao đổi chất vi khuẩn, thải độc, làm cân hệ sinh thái đường ruột bảo toàn niêm mạc ruột Different definitions of dietary fiber Organisation or countries COST (1994) European Concerted Action for Cooperation on Science and Technology Definition and constituents of dietary fibre Lignin, inositolphosphate, resistant starch, oligosaccharides, plant cell-wall polysaccharides, inulin, polydextrose CIAA (1992) Confederation of the Food and Drink Industries of the European Union CEEREAL (1993) European Breakfast cereal Association Belgium (1993) Organic constituents non-hydrolysed by human digestive enzymes Indigestible polysaccharides + lignin Indigestible oligo + indigestible polysaccharides + lignin Indigestible polysaccharides + lignin Croatia, Germany, Norway and Sweden (1993) Scientific Committee for Foods Oligosaccharides and polysaccharides and hydrophilic derivatives that are not digested and not absorbed in the (1994) upper gut of humans, including lignin Definition of dietary fibre AACC (1999) • Dietary fibre is the remnants of the edible part of plants and analogous carbohydrates that are resistant to digestion and absorption in the human small intestine with complete or partial fermentation in the human large intestine It includes polysaccharides, oligosaccharides, lignin and associated plant substances • Dietary fibre exhibits one or more of either laxation (faecal bulking and softening; increased frequency; and/or regularity), blood cholesterol attenuation, and/or blood glucose attenuation AACC: the American Association of Cereal Chemists DeVries, On defining dietary fibre, Proceedings of the Nutrition Society (2003), 62, 37–43 Một số định nghĩa thành phần xơ thực phẩm Tổ chức, nước COST (1994) Định nghĩa thành phần xơ thực phẩm Lignin, inositolphosphate, tinh bột bền “resistant starch”, oligosaccharide, polysaccharide thành tế bào thực vật, inulin, polydextrose CIAA (1992) Thành phần chất hữu không thủy phân enzyme tiêu hóa thể người Polysaccharide khơng tiêu hóa + lignin Oligo-, Polysaccharide khơng tiêu hóa + lignin CEEREAL (1993) Bỉ (1993) Croatia,Đức,Nauy, Thụy Điển (1993) Hội đồng khoa học thực phẩm (1994) AOAC Hiệp hội hóa nơng Mỹ (2000) Polysaccharide khơng tiêu hóa + lignin Oligo-, Polysaccharide dẫn xuấtkhơng tiêu hóa khơng bị hấp thụ phần đường ruột bao gồm lignin Phần lại thực vật chất tương tự carbohydrate bền q trình tiêu hóa khơng hấp thụ ruột non, bị lên men hoàn toàn phần ruột già Bao gồm poly- , oligosaccharide, lignin hợp chất liên quan Xơ tiêu hóa có tác dụng nhuận tràng hoặc/và giảm cholesterol máu, hoặc/và giảm gluco máu Classification and chemical characteristics of the main dietary fibres (1) Class Components Polysacchari Cellulose Hemicellulose des of cell walls in higher plants Structure β-D-glucan Xyloglucan Xylan ArabinoxylanGlucuronoarabinoxylan Mixed linkage -D-glucan (3and 4-linked) Pectic susbtances Other molecules Lignin Galacturonans and rhamnogalacturonans Arabinan(alpha-L-5 linked, with attached side chains) Arabinogalactan (beta-D-4 linked galactan with attached side chains) Complex polyphenolic polymer Sources No fractionated plant material Dicotyledons Dicotyledons Monocotyledons Monocotyledons, more abundant in barley, oat grains Dicotyledons Mature plants Classification and chemical characteristics of the main dietary fibres Phân loại chất xơ thực phẩm (1) Loại Thành phần Polysaccharide từ Cellulose thành tế bào thực Hemicellulose vật bậc cao Các hợp chất pectin Các phân tử khác Lignin Cấu trúc Nguồn Vật liệu thực vật khơng phân đoạn Cây hai mầm Cây hai mầm Cây mầm β-D-glucan Xyloglucan Xylan ArabinoxylanGlucuronoarabinoxylan Hỗn hợp liên kết β-D-glucan (lien kết vị trí 3- 4-) Galacturonan rhamnogalacturonan Arabinan (liên kết α-L-5 có chuỗi gắn kèm) Arabinogalactan (β-D-4 galactan có chuỗi gắn kèm) Poly mer polyphenol phức tạp Một mầm, nhiều đại mạch, hạt yến mạch Cây hai mầm Thực vật trưởng thành Phân loại chất xơ thực phẩm (2) Loại Thành phần Hydrocolloid Carageenan tách chiết từ rong tảo biển Alginate Cấu trúc Polymer suphat hóa galactose anhydrogalactose Nguồn Tảo đỏ Chondrus crispus Polymer axit D Mannuronic L-guluronic Rong nâu Laminaria digitata, Laminaria hyperborean, Ascophylum nodosion, Fucus serratus Nguồn vi sinh Xanthan gum vật Giống cellulose có trisaccharide gồm α-D-manose, axit Dglucuronic, β- D manose Xanthomonas campestris Mạch thẳng cấu tạo 1,3beta-D-glucose, 1,4-beta-Dglucuronic acid, 1,4 beta-D-glucose and 1,4-alpha D rhamnose Pseudomonas elodea Gellan gum Phân loại chất xơ thực phẩm (3) Loại Nhựa Thành phần Gum arabic Gum Karaya Gum tragacanth Chiết xuất từ hạt Guar gum Gum carob Psyllium Cấu trúc Cấu trúc gần giống arabinogalactan loại II với chuỗi phức tạp Cấu trúc gần giống pectic, mạch nhánh chứa glucuronic acid Cấu trúc Pectic arabinogalactan II Nguồn Các lồi keo Cây Trơm (Sterculia) Cây đậu ván dại Astragalus gummifer Galactomannan, tỷ lệ D-galactose Nội nhũ D-mannose : : hạt họ đậu Cyamopsis teragonolobus Galactomannan, tỷ lệ D-galactose Cerotona siliqua D-mannose : : Polysaccharide cấu tạo từ arabinose, Cây mã đề bọ chét xylose galacturonic acid Plantago ovata Phân loại chất xơ thực phẩm (4) Loại Chiết xuất từ rễ Thành phần Konjac Cấu trúc Acetylated glucomannan Cellulose biến tính pectins Cellulose Carboxymethyl cellulose Methyl cellulose Hydroxypropylmethyl cellulose Methyl ester hóa bậc thấp Bã táo, vỏ cao, cam chanh Pectins amin hóa Pectins Nguồn Cây nưa Konjac (Amorphophall us konjac) Dietary fibre content of some foods (g/100 g edible portion) (FAO/WHO 1997) Thành phần chất xơ số thực phẩm(g/100g phần ăn được) Thực phẩm Độ ẩm Chuối Đậu Pháp (đỗ quả) Đậu xanh Đậu lăng xanh Khoai tây Lúa mỳ Ngô Gạo Yến mạch (FAO/WHO 1997) 75,1 13,3 11,3 10,8 79,6 14,0 12,0 11,8 8,9 Thành phần xơ Polysaccharide Xơ tổng số tinh bột 1,1 1,6 4,7 17,0 40,0 8,9 1,3 1,8 9,0 12,6 11,0 2,0 3,5 6,8 10,3 Dietary fibre and its effect on the gastrointestinal tract Tính chất hóa lý hiệu sinh lý • • • • • • Độ nhớt Tính hút nước Hấp thụ muối mật Bã trình lên men Kích thước hạt Khả giữ nước • • • • Chuyển hóa Glucose lipid Béo phì, tiểu đường, bệnh tim mạch Vận chuyển phân Sức khỏe ruột Fermentation and its effects on colonic physiology Quá trình lên men ảnh hưởng đến sinh lý ruột 10 Recommended intake Liều lượng khuyến cáo 11 Source of Dietary fiber • Endogenous • Concentrate • Dried fruits • Agricultural co-products and food byproducts • Isolate from foods Các dạng sử dụng • Thành phần tự nhiên thực phẩm • Dạng cô đặc • Hoa sấy • Sản phẩm phụ nơng nghiệp thực phẩm • Dạng tách chiết từ thực phẩm 12 Dietary fiber manufacturing • Fiber in food production: • Texture for food processing • Functionality • Physcochemical properties play important roles • • • • Structure Hydration Lipid holding/releasing ability Colour, taste • Technology of secondary generation dietary fiber Sản xuất xơ tiêu hóa • Chất xơ sản xuất thực phẩm có vai trị kép: • Chất tạo cấu trúc cho thực phẩm chế biến • Biểu tính chức • Tính chất lý hóa chất xơ đóng vai trị quan trọng • • • • Cấu trúc khơng gian Tính chất hút nước, lưu biến Khả giữ/nhả chất béo Màu sắc, hương vị • Kỹ thuật sản xuất chất xơ “thế hệ thứ 2” nhằm tăng tính chức 13 Dietary fiber manufacturing • Grinding • reduces particle size • disrupt the crystalline order of cellulose • Increase contacting surface  Increase absorbtion effect • Heat treatment • Thermo-mechanical treatment (extrusion, “instant controlled depression”) • Chemical treatments • Enzyme treatment (pectinase, cellulase,…) Sản xuất chất xơ tiêu hóa • Nghiền (các loại bột cám) • Giảm kích thước • Phá vỡ cấu trúc tinh thể cellulose • Tăng diện tích tiếp xúc -> tăng khả hấp thụ • • • • Các phương pháp xử lý nhiệt Xử lý nhiệt (ép đùn, “instant controlled depression”) Xử lý hóa chất Xử lý enzyme (pectinase, cellulase,…) 14 Tài liệu tham khảo • Gibson & Williams (Eds) (2000) Functional Food: Concept to product Woodhead Publishing Limited CRC Press LLC 15 ... (FAO/WHO 1997) 75,1 13, 3 11 ,3 10,8 79,6 14,0 12,0 11,8 8,9 Thành phần xơ Polysaccharide Xơ tổng số tinh bột 1,1 1,6 4,7 17,0 40,0 8,9 1 ,3 1,8 9,0 12,6 11,0 2,0 3, 5 6,8 10 ,3 Dietary fibre and its... tiêu hóa + lignin Oligo-, Polysaccharide khơng tiêu hóa + lignin CEEREAL (19 93) Bỉ (19 93) Croatia,Đức,Nauy, Thụy Điển (19 93) Hội đồng khoa học thực phẩm (1994) AOAC Hiệp hội hóa nơng Mỹ (2000) Polysaccharide... Cereal Chemists DeVries, On defining dietary fibre, Proceedings of the Nutrition Society (20 03) , 62, 37 – 43 Một số định nghĩa thành phần xơ thực phẩm Tổ chức, nước COST (1994) Định nghĩa thành phần