◎曾洲華,蘇愛華,呂振岳
(1.廣州博濤生物技術(shù)有限公司/廣州中康食品有限公司,廣東 廣州 510635 2.廣州中康食品有限公司,廣東 廣州 510500 3.華南理工大學(xué),食品科學(xué)與工程學(xué)院,廣東 廣州 510641)
燕麥?zhǔn)且环N起源于中國的古老栽培作物,也是我國內(nèi)蒙、河北、甘肅、山西等華北高寒地帶人民的主要糧食作物[1]。燕麥的營養(yǎng)價值高,不飽和脂肪酸占4.71%、蛋白質(zhì)占16.89%、膳食纖維占10.60%;其中燕麥β-葡聚糖是膳食纖維的主要功效成分,經(jīng)酶解、提取、沉淀、醇析、干燥、殺菌等工藝制成,我國在2014年就將燕麥β-葡聚糖列入新食品原料[2]。據(jù)恒州誠思YH最新研究報告顯示(圖1),在2021-2027年間,全球燕麥β-葡聚糖市場預(yù)計將以7.22%的年復(fù)合增長率保持增長,2027年底市值將達(dá)到收入達(dá)到8千萬美元,中國市場規(guī)模預(yù)計2021-2027年間復(fù)合增長率為8.1%,2027年市值就能達(dá)到2.2千萬美元,這說明未來燕麥β-葡聚糖的應(yīng)用會越來越廣泛,食品行業(yè)將成為燕麥β-葡聚糖的主要應(yīng)用領(lǐng)域,為食品行業(yè)的發(fā)展提供動力[3]。本文就燕麥β-葡聚糖的作用功效及其在食品加工生產(chǎn)中的應(yīng)用進行全面論述,旨在為進一步開發(fā)和應(yīng)用燕麥β-葡聚糖提供理論支持。
圖1 全球燕麥β-葡聚糖的市場收入及收入增長率趨勢圖(2016-2027年)
近日,Shivakoti Rupak[4]等人在《美國醫(yī)學(xué)會雜志:網(wǎng)絡(luò)開放》發(fā)表的文章提出,65歲以上的老年人每天食用5克谷物纖維(燕麥β-葡聚糖)能夠有效降低心血管疾病風(fēng)險。燕麥β-葡聚糖是來源于燕麥的膳食纖維,美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)、歐洲食品安全局(EFSA)報告指出,每天攝入至少3 g的燕麥β-葡聚糖可降低血液膽固醇水平,從而降低冠心病風(fēng)險;國際血脂異常管理指南建議每日攝入5~15 g(歐洲指南)或10~25 g(美國指南)來自燕麥的β-葡聚糖可以減少血液中膽固醇含量。裴素萍[5]研究發(fā)現(xiàn)大鼠灌胃燕麥β-葡聚糖后,其血液中總膽固醇含量顯著降低,證實燕麥β-葡聚糖具有降血脂功效。
燕麥β-葡聚糖來源于燕麥,膳食纖維豐富,屬于低GI食品原料,既可提高餐后飽腹感[6],也可減少腹部脂肪,起到降低體重、體重指數(shù)、體脂和腰臀比的作用,主要是由于燕麥β-葡聚糖可以在消化道內(nèi)壁形成粘液,阻止小腸中的內(nèi)容物和消化酶接觸,從而達(dá)到延長消化吸收時間的效果[7]。Tappy[8]等對糖尿病患者進行每天食用5 g燕麥β-葡聚糖的實驗結(jié)果表明,患者血糖水平可降低約50%。汪海波等[9]在研究糖尿病大鼠的血糖及糖代謝時也證實了燕麥β-葡聚糖能提高糖類在機體消化吸收利用過程中的轉(zhuǎn)運速度和效率,同時也能顯著降低肝糖原的分解,從而達(dá)到降低血糖的作用。ABBASI等[10]認(rèn)為燕麥 β-葡聚糖可通過延緩腸道對碳水化合物的吸收,維護體內(nèi)胰島素穩(wěn)定分泌來管理血糖。
Gudej Sylwia等[11]于2021年發(fā)表在《Nutrients》上的隨機臨床研究證明了燕麥β-葡聚糖在慢性胃炎中的有益作用。研究指出,在30 d的飲食中每天補充3克燕麥β-葡聚糖,可減少黏膜損傷,且不會加重臨床胃部疾病癥狀,可能的作用機制是燕麥β-葡聚糖吸水后可形成粘彈性物質(zhì)保護胃部。
LAZARIDOU等[12]研究發(fā)現(xiàn)燕麥β-葡聚糖作為水溶性膳食纖維,可以促進益生菌繁殖,幫助調(diào)節(jié)腸道菌群,促進人體腸道消化。李正華[13]實驗研究表明燕麥β-葡聚糖可以被厭氧菌分解代謝,產(chǎn)生短鏈脂肪酸(SCFA)和丁酸,增強腸道內(nèi)的酸性環(huán)境達(dá)到殺菌抑菌的作用。MA等[14]同時認(rèn)為燕麥β-葡聚糖具有強吸水作用和粘滯性,可以促進腸道移動食糜,減少了許多致病物質(zhì)對腸道的不利影響,從而減輕便秘和降低結(jié)腸癌的風(fēng)險。
燕麥β-葡聚糖可以作為一些免疫細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)配體,來提高食用者的免疫力[15]。ESTRADA[16]和Yun等[17]的研究均表明,燕麥β-葡聚糖具有免疫調(diào)節(jié)作用,燕麥β-葡聚糖既能促進小鼠淋巴細(xì)胞增殖,明顯提高小鼠對細(xì)菌、病毒入侵的抵抗能力,也能刺激小鼠腹膜巨噬細(xì)胞分泌腫瘤壞死因子和白介素-1等細(xì)胞免疫因子,增加小鼠血清免疫球蛋白的數(shù)量。寧鴻珍[18]和Christof[19]等研究通過體外實驗證明燕麥β-葡聚糖可以通過激活巨噬細(xì)胞來增加免疫球蛋白以及自然殺傷細(xì)胞等的量來刺激免疫功能,從而提高機體對感染以及寄生蟲病的抵抗力。Murphy[20]在大鼠上做了體內(nèi)實驗和CHOROMANSKA[21]通過體外實驗,均證明燕麥β-葡聚糖能抑制腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和擴散,具有良好的抗腫瘤功能,同時對正常細(xì)胞沒有副作用。
燕麥β-葡聚糖具有降血糖、降血脂、調(diào)節(jié)胃腸道健康和提高機體免疫力等功效,可通過添加燕麥β-葡聚糖開發(fā)具有功能性的食品。日本研發(fā)了一種富含燕麥β-葡聚糖,可溶性膳食纖維含量大于5%的EX健康食品,且其低脂肪但口感風(fēng)味良好并具有一定降低人體膽固醇水平、減少慢性病危險性的功效[22]。中國臺灣最新研發(fā)出的含3.1 g/份燕麥β-葡聚糖的燕麥麩皮粉和燕麥β-葡聚糖含量高達(dá)3.8%的葡聚糖燕麥奶產(chǎn)品,在產(chǎn)品開發(fā)上結(jié)合豌豆纖維,異麥芽寡糖,使產(chǎn)品富含植物蛋白、維生素、礦物質(zhì)等,為腸道健康提供全面營養(yǎng)且具有高纖、低GI、生酮飲食等優(yōu)點,幫助維持腸道健康。ABBASI等[10]通過實驗表明燕麥β-葡聚糖能夠調(diào)節(jié)腸道內(nèi)葡萄糖轉(zhuǎn)運為蛋白的活性,來降低人們餐后的血糖水平;故燕麥β-葡聚糖可作為一種降低餐后血糖的膳食補充劑,用于可降低糖尿病患者血糖水平的功能性食品中。
燕麥β-葡聚糖具有較好的乳化作用、增稠、增黏性,在酸性條件下各性質(zhì)穩(wěn)定,不僅可以改善產(chǎn)品的感官特性,同時還可作為包括乳酸菌、雙歧桿菌等在內(nèi)的益生菌發(fā)酵的底物。因此可應(yīng)用于酸奶、冰淇淋等乳制品和飲料中。梁瑩等[23]將燕麥β-葡聚糖添加到酸奶中進行試驗發(fā)現(xiàn),添加了燕麥β-葡聚糖的酸奶質(zhì)地光滑、口感細(xì)膩和奶香濃郁,具有良好的感官特性。董吉林等[24]通過將不同比例的燕麥β-葡聚糖與瓜爾膠和CMC等混合制作成復(fù)合穩(wěn)定劑添加到冰激凌中,發(fā)現(xiàn)加入0.20%的燕麥β-葡聚糖不僅能明顯提高冰淇淋的膨脹率和黏度,而且可以增加其抗融性。賈建波[25]利用燕麥β-葡聚糖可作為益生菌的發(fā)酵底物如雙歧桿菌和鼠李糖乳桿菌等,成功研發(fā)出一種以燕麥和脫脂奶粉為主料,富含活性成分的、具有降血糖和減肥功效的燕麥生物乳,產(chǎn)品中燕麥β-葡聚糖含量高達(dá)180 mg/L,活菌數(shù)約為1 011個/mL。
同時燕麥β-葡聚糖可以作為具有降膽固醇、降血糖、通便潤腸等功效的可溶性膳食纖維成分,搭配0糖低卡甜味劑,膳食纖維等開發(fā)酸奶、豆奶、以及中老年人奶粉等無糖食品。
在焙烤食品加工過程中添加燕麥β-葡聚糖不僅可以豐富了產(chǎn)品的營養(yǎng)成分,而且可以提高面團的耐揉性、持水性,同時也能延長了產(chǎn)品的保質(zhì)期。翟愛華等[26]在研制燕麥營養(yǎng)面包時發(fā)現(xiàn),當(dāng)燕麥粉添加量為15%、乳化劑和氧化劑添加量分別為1.0%和0.3%時,所加工生產(chǎn)出的燕麥營養(yǎng)面包中膳食纖維含量為普通面包的9.64倍,大大提高了面包中的營養(yǎng)成分含量。杜亞軍等[27]為了解決蛋糕中缺乏膳食纖維的問題,在蛋糕加工時加入燕麥膳食纖維, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)燕麥膳食纖維添加量為6%時,蛋糕在色、香、味方面都有了進一步提高,同時, 由于燕麥β-葡聚糖具有一定的持水性,因此對在存儲過程中的蛋糕具有一定保水作用, 延長了貨架期,此時烤制出蛋糕無論是在感官評價上還是其他理化指標(biāo)都最理想。
燕麥β-葡聚糖具有較好的持水性和持油性,能夠添加在肉制品中以改善感官風(fēng)味。董吉林等[28]以肥瘦肉、燕麥β-葡聚糖、淀粉和卡拉膠制成肉糜,發(fā)現(xiàn)添加了燕麥β-葡聚糖的肉糜的持水性和持油性均比未加燕麥β-葡聚糖的對照組高,肉糜的感官性質(zhì)也得到很大改善,風(fēng)味極佳,鮮嫩多汁,富有彈性。LIU等[29]通過對比實驗發(fā)現(xiàn)添加了燕麥β-葡聚糖的肉丸比空白肉丸的表面更加光滑,而且添加了燕麥β-葡聚糖的肉丸產(chǎn)品在紋理分析和感官評價上都表現(xiàn)出最高的總體可接受性。
以燕麥β-葡聚糖,果粉,山梨糖醇制成的壓片糖果(清口含片、起泡/微泡含片、磨砂刮舌清口片等),燕麥β-葡聚糖的存在既能增加胃內(nèi)容物的粘滯性,使得胃排空延遲,從而防止食后血糖急劇上升,又具有很好的通便潤腸和降低對人體有害的低密度膽固醇的效果;以燕麥β-葡聚糖為主要原料,麥芽糖醇、山梨糖醇和低聚異麥芽糖等為輔料,經(jīng)調(diào)配、混合、造粒、干燥、壓片等工序加工后, 可制成低熱量, 具有調(diào)節(jié)血脂、血糖, 改善腸道環(huán)境和潤腸通便等保健功能的燕麥膳食纖維咀嚼片[30]。
含燕麥β-葡聚糖的固體飲料,富含膳食纖維,且屬于低熱量食品,食用后不易被消化,產(chǎn)品所富含的燕麥β-葡聚糖具有強力的吸水膨脹性,食用后可在胃中產(chǎn)生持久的飽腹感和滿足感,降低食欲[31];能夠促進分泌一種酪酪肽(Peptide,PYY2-36)的胃腸激素,該激素能與下丘腦Y2受體相結(jié)合,而該受體能通過抑制食欲刺激因子神經(jīng)肽(YY )的釋放來降低食欲[32]。減肥的同時可以控制血糖和血脂、減少便秘等、從而達(dá)到減肥的效果。
以燕麥β-葡聚糖,抗性糊精,低聚果糖制成的口服液,可利用燕麥β葡聚糖的吸水膨脹性和成膜性,在腸道內(nèi)分布更均勻,進而提高其降血脂和降血糖作用,且可顯著改善產(chǎn)品的口味和接受度,具有降血脂和血清膽固醇以及提高高密度脂蛋白的效果,控制由胰島素引起的糖尿病,對預(yù)防和治療動脈粥樣硬化和心腦血管疾病具有重要意義。
燕麥β-葡聚糖作為純天然的新食品功能性原料,對機體健康具有多種功效,可以廣泛應(yīng)用在功能性食品,乳制品及飲料,谷物代餐等多種食品加工中,不僅能提高產(chǎn)品膳食纖維含量,而且有助于提高產(chǎn)品口感和改善質(zhì)構(gòu),同時還可以降低食品中脂肪和糖含量,從而實現(xiàn)低糖/無糖/減糖的創(chuàng)新聲稱,并滿足清潔標(biāo)簽的需求;燕麥β-葡聚糖的使用優(yōu)勢和應(yīng)用價值凸顯,相信燕麥β-葡聚糖的應(yīng)用越來越普遍。