Bài giảng thực phẩm chức năng dietry fiber

Chất xơ tiêu hóaChất xơ thực phẩm, dietary fiber “Thực phẩm chức năng”; Bài giảng cho sinh viên ngành CN Thực phẩm và CN Sinh học ĐH Bách khoa Hà nội 1.3... Concept of dietary fiber• 19

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 và 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 ra khái niệm xơ tiêu hóa (gồm

thành tế bào thực vật) trong phòng ngừa nhiễm độc

máu thai nghén

• Những năm 1970: Vai trò của polysaccharide trong

tiêu hóa ngăn ngừa các bệnh mãn tính

• Những năm 1990: Vai trò của thành tế bào thực vật

• điều hòa vận động ruột,

• ảnh hưởng đến chuyển hóa lipid và glucose,

• tăng lượng phân,

• kích thích hoạt đọng trao đổi chất của vi khuẩn,

• thải độc,

• làm cân bằng hệ sinh thái đường ruột và bảo toàn niêm mạc

ruột

Different definitions of dietary fiber

Organisation or countries Definition and constituents of dietary fibre

COST (1994) European

Concerted Action for

Co-operation on Science and

Technology

Lignin, inositolphosphate, resistant starch, oligosaccharides, plant cell-wall polysaccharides, inulin,

polydextrose CIAA (1992)

Confederation of the Food and

Drink Industries of the European

Union

Organic constituents non-hydrolysed by human digestive

enzymes CEEREAL (1993)

European Breakfast cereal

Association

Indigestible polysaccharides + lignin

Belgium (1993) Indigestible oligo + indigestible polysaccharides +

lignin Croatia, Germany, Norway and

Sweden (1993)

Indigestible polysaccharides + lignin Scientific Committee for Foods

(1994)

Oligosaccharides and polysaccharides and hydrophilic derivatives that are not digested and not absorbed in the 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

DeVries, On defining dietary fibre, Proceedings of the Nutrition Society (2003), 62, 37–43

AACC: the American Association of Cereal Chemists

Một số định nghĩa và thành phần xơ thực phẩm

Tổ chức, nước Định nghĩa và thành phần xơ thực phẩm

COST (1994) Lignin, inositolphosphate, tinh bột bền “resistant starch”, oligosaccharide,

polysaccharide ở thành tế bào thực vật, inulin, polydextrose CIAA (1992) Thành phần chất hữu cơ không thủy phân được bởi các enzyme tiêu hóa

trong cơ thể người CEEREAL (1993) Polysaccharide không tiêu hóa được + lignin

Bỉ (1993) Oligo-, Polysaccharide không tiêu hóa được + lignin

Croatia,Đức,Nauy, Thụy

Điển (1993)

Polysaccharide không tiêu hóa được + lignin Hội đồng khoa học thực

phẩm (1994)

Oligo-, Polysaccharide và các dẫn xuấtkhông tiêu hóa được và không bị hấp thụ ở phần trên đường ruột bao gồm cả lignin

AOAC Hiệp hội hóa

nông Mỹ (2000)

Phần còn lại của thực vật hoặc các chất tương tự carbohydrate bền trong quá trình tiêu hóa và không được hấp thụ ở ruột non, bị lên men hoàn toàn hoặc một phần ở ruột già Bao gồm poly- , oligosaccharide, lignin và các hợp chất liên quan Xơ tiêu hóa có tác dụng nhuận tràng hoặc/và giảm cholesterol máu, hoặc/và giảm gluco trong máu

Classification and chemical characteristics

of the main dietary fibres (1)

Polysacchari

des of cell

walls in

higher plants

Cellulose

Hemicellulose

β-D-glucan

Xyloglucan Xylan Arabinoxylan-Glucuronoarabinoxylan Mixed linkage -D-glucan (3-and 4-linked)

No fractionated plant material

Dicotyledons Dicotyledons Monocotyledons Monocotyledons, more abundant

in barley, oat grains Pectic

susbtances

Galacturonans and rhamnogalacturonans Arabinan(alpha-L-5 linked, with attached side chains) Arabinogalactan 1 (beta-D-4 linked galactan with attached side chains)

Dicotyledons

Other

molecules

Lignin Complex polyphenolic

polymer

Mature plants

Classification and chemical

characteristics of the main dietary fibres

Phân loại chất xơ thực phẩm (1)

Polysaccharide từ

thành tế bào thực

vật bậc cao

Cellulose

Hemicellulose

β-D-glucan

Xyloglucan Xylan Arabinoxylan-Glucuronoarabinoxylan Hỗn hợp liên kết β-D-glucan (lien kết vị trí 3- và 4-)

Vật liệu thực vật không phân đoạn Cây hai lá mầm Cây hai lá mầm Cây một lá mầm

Một lá mầm, nhiều trong đại mạch, hạt yến mạch Các hợp chất

pectin

Galacturonan và rhamnogalacturonan Arabinan (liên kết α-L-5 có chuỗi gắn kèm)

Arabinogalactan 1 (β-D-4 galactan có chuỗi gắn kèm)

Cây hai lá mầm

Các phân tử khác Lignin Poly mer polyphenol phức tạp Thực vật trưởng

thành

Hydrocolloid

tách chiết từ

rong tảo biển

Carageenan Polymer suphat hóa của

galactose và anhydrogalactose

Tảo đỏ Chondrus crispus

Alginate Polymer của axit D Mannuronic

và L-guluronic

Rong nâu Laminaria digitata, Laminaria hyperborean, Ascophylum nodosion, Fucus serratus Nguồn vi sinh

vật

Xanthan gum Giống cellulose có trisaccharide

gồm α-manose, axit D-glucuronic, β- D manose

Xanthomonas campestris

Gellan gum Mạch thẳng cấu tạo bởi

1,3-beta-D-glucose, 1,4-beta-D-glucuronic acid, 1,4 beta-D-glucose and 1,4-alpha D rhamnose

Pseudomonas elodea

Phân loại chất xơ thực phẩm (2)

Phân loại chất xơ thực phẩm (3)

Nhựa cây Gum arabic Cấu trúc gần giống arabinogalactan

loại II với chuỗi phức tạp hơn

Các loài cây keo

Gum Karaya Cấu trúc gần giống pectic, mạch

nhánh chứa glucuronic acid

Cây Trôm

(Sterculia)

Gum tragacanth Cấu trúc Pectic và arabinogalactan II Cây đậu ván dại

Astragalus gummifer

Chiết xuất từ

hạt

Guar gum Galactomannan, tỷ lệ D-galactose và

D-mannose : 1 : 2

Nội nhũ của các hạt họ đậu

Cyamopsis teragonolobus

Gum carob Galactomannan, tỷ lệ D-galactose và

D-mannose : 1 : 4

Cerotona siliqua

Psyllium Polysaccharide cấu tạo từ arabinose,

xylose và galacturonic acid

Cây mã đề bọ chét

Plantago ovata

Phân loại chất xơ thực phẩm (4)

Loại Thành phần Cấu trúc Nguồn chính

Chiết xuất từ rễ Konjac Acetylated glucomannan Cây nưa Konjac

(Amorphophall

us konjac)

Cellulose biến

tính và

pectins

Cellulose Carboxymethyl cellulose

Methyl cellulose Hydroxypropylmethyl cellulose

Pectins Methyl ester hóa bậc thấp

hoặc cao, Pectins amin hóa

Bã táo, vỏ quả cam chanh

Dietary fibre content of some foods

(g/100 g edible portion)

(FAO/WHO 1997)

Thành phần chất xơ trong một số

thực phẩm(g/100g phần ăn được)

Thực phẩm Độ ẩm Thành phần xơ

Polysaccharide không phải tinh bột

Xơ tổng số

Đậu Pháp (đỗ quả) 13,3 4,7

(FAO/WHO 1997)

Dietary fibre and its effect on the

gastrointestinal tract

Tính chất hóa lý và hiệu quả sinh lý

• Độ nhớt

• Tính hút nước

• Hấp thụ muối mật

• Bã của quá trình lên men

• Kích thước hạt

• Khả năng giữ nước

• Chuyển hóa Glucose và lipid

• Béo phì, tiểu đường, các bệnh tim mạch

• Vận chuyển phân

• Sức khỏe ruột

Fermentation and its effects on colonic

physiology

Quá trình lên men và ảnh hưởng đến sinh lý

ruột

Recommended intake

Liều lượng khuyến cáo

Source of Dietary fiber

• Endogenous

• Concentrate

• Dried fruits

• Agricultural co-products and food

by-products

• Isolate from foods

Các dạng sử dụng

• Thành phần tự nhiên của thực phẩm

• Dạng cô đặc

• Hoa quả sấy

• Sản phẩm phụ của nông nghiệp và thực

phẩm

• Dạng tách chiết từ thực phẩm

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 trong sản xuất thực phẩm có vai trò kép:

• Chất tạo cấu trúc cho thực phẩm chế biến

• Biểu hiện tính chức năng

• Tính chất lý hóa của chất xơ đóng vai trò quan trọng

• Cấu trúc không gian

• Tính chất hút nước, lưu biến

• Khả năng giữ/nhả chất béo

• Màu sắc, hương vị

• Kỹ thuật sản xuất chất xơ “thế hệ thứ 2” nhằm tăng tính

chức năng

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 của cellulose

• Tăng diện tích tiếp xúc -> tăng khả năng hấp thụ

• Các phương pháp xử lý nhiệt

• Xử lý cơ nhiệt (ép đùn, “instant controlled depression”)

• Xử lý hóa chất

• Xử lý bằng enzyme (pectinase, cellulase,…)

Tài liệu tham khảo

• Gibson & Williams (Eds) (2000) Functional Food:

Concept to product Woodhead Publishing Limited CRC

Press LLC