新型功能性食品添加剂

新型功能性食品添加剂——植物甾醇类
植物甾醇是3位为羟基的甾体化合物，以环戊烷全氢菲为主体骨架。

占四环三萜类化合物的大部分。

它的分类方法一般有三种：根据4位的甲基有无分类（可分为4-无甲基甾醇，4-甲基甾醇，4，4-二甲基甾醇）；根据在自然界的来源分类（可分为动物甾醇、植物甾醇、微生物甾醇）；根据甾醇连接其它基团后的化学结构分类（可分为甾醇酯、游离甾醇、甾醇糖苷和酰基甾醇糖苷）。

一般认为，植物油及其加工产品是植物甾醇最丰富的自然来源，其次是谷物、谷物副产品和坚果，少量来自水果和蔬菜。

据英国膳食方面的统计数据，每天摄入的甾醇中，81％的菜籽甾醇，59％的菜油甾醇，44％的谷甾醇，44％的7-燕麦甾醇和39％的5-燕麦甾醇来自膳食中的油脂。

36％的谷甾醇和5一燕麦甾醇，50％的7-燕麦甾醇来自面包和谷物类食品。

在西方的膳食结构中，人们平均每天摄入250mg植物甾醇，这和胆固醇每天300mg的摄入很不平衡。

植物甾醇摄入量数据在146mg一405mg范围内随着食物性质的不同而改变。

摄入植物性食物的人，每天最高的摄入量可达1g。

食用海洋贝类食品，如蚌、牡蛎和扇贝，摄入的菜籽甾醇，5-燕麦甾醇，22-脱氢胆甾醇和菜油甾醇，与植物性食物相似。

植物甾烷醇（甾醇的饱和形式）的摄入量很少，每天只有25mg,要来源于谷物、小麦、燕麦和大米。

目前在植物体中发现了40种较为主要的甾醇，其中最大量的是谷甾醇、豆甾醇和菜油甾醇。

这是目前研究最多的几种甾醇。

下文对植物甾醇作一简介。

1．植物甾醇的物化性质
植物甾醇和胆甾醇从角鲨烯经生物合成衍化而来。

四个环（a，b，c，d）成反式连接，形成一个alpha平面系统。

侧链和两个甲基（c—18，c—19）与环成一角度并在环平面的上方，即形成beta立体异构。

此外，从c—20形成的侧链，使甾醇分子顶部和底部都产生一个平面，这就使得刚性的甾醇核与膜基质之间形成多样化的疏水相互作用。

一般来说c—3位羟基具有beta立体异构。

多数甾醇和谷甾醇都有c—5位双键，并且在c—24上有甲基或乙基的取代。

豆甾醇比前两者还多一个侧链上的双键，同时c—24上和谷甾醇一样有乙
基的取代。

这种取代反应由反式甲基化反应形成，甲基或乙基具有alpha或beta 差向（立体）异构体的醇是24alpha差向（立体）异构体，而24一甲基甾醇是alpha和beta差向（立体）异构体的混合物。

植物中的这种c—24烷基化反应是特异性的。

另一个植物甾醇的特征是反式c—22位双键的大量存在，顺式双键则要少的多。

大部分的植物甾醇是固体，如谷甾醇、菜油甾醇和豆甾醇，它们的熔点分别是140℃，157℃——158℃和170℃。

侧链越大，自醇的疏水性越强。

带有28或29个碳原子的植物甾醇比27碳的胆甾醇疏水性更强，加溶容量更低。

侧链上的双键使甾醇具有亲水性。

然而，游离甾醇和甾醇在非极性溶剂如正己烷中是可溶的，而甾醇糖昔更适合用极性溶剂来溶解。

游离甾醇3位上的羟基可与脂肪酸或酚酸形成甾醇酯，或是与糖的贝位形成beta连接的甾醇糖苷或酰甾督醇糖苷。

在酰基甾醇糖苷的糖的6位上可与长链脂肪酸发生酯化。

甾醇的氧化反应是甾醇在经历加工和贮藏稳定性考验中最重要的化学反应。

研究的最彻底的是胆甾醇的氧化机理，5位双键甾醇都遵循这一机理，但植物甾醇的氧化产物并不清楚。

2．植物甾醇的主要生理功能-—调节血脂
早在上个世纪五十年代，人们就已经知道从膳食中摄入植物甾醇越多，胆固醇的吸收率就越低，血清中的胆固醇水平就越低。

poollak在1953年使用谷甾醇作为药物，治疗高胆固醇症。

由于当时使用的是植物甾醇晶体，溶解性和生物可利用性都比较差，因此使用的剂量很大，每天可高达259。

同样的原因也使得它在食品中没能得到广泛应用。

到七十年代，大剂量使用植物甾醇的治疗方法开始减少，因为人们发现大剂量的使用会导致谷固醇血症，即血清中的植物甾醇浓度明显升高。

十年后，甾烷醇酯的混合物在高胆固醇血症的应用中表现出促血清脂质减少的作用。

甾烷醇的溶解性太差，因此这方面的研究报道出现不一致和不稳定的现象。

如果把油溶性的甾烷醉酯添加到蛋黄酱或人造奶油中去的话，使用这种产品后能够减少10—15％血清中的总胆固醇，且效果稳定。

这些结果重新燃起了人们对植物甾醇的研究兴趣，并试图开发新的功能性食品，尤其是能够降低血清中胆固醇的食品。

促进血清脂质减少的药物将可以大幅度降低初级、次级预防医学中心血管疾病的发病率和死亡率。

从九十年代开
始，人们的研究转到了植物甾烷醇酯的研究和产品开发上。

1995年，芬兰raisiogoup的benecol产品的问世，具有里程碑的意义。

benecol是一种植物甾烷醇酯的形式，可以添加到脂肪类食品当中去，例如人造黄油。

这种甾醇酯可以被小肠中的酶类水解，释放出具有生理活性的游离甾醇。

最近的体内试验表明，当甾醇通过小肠后，人约有90％的甾醇酯被水解。

helsinki大学的研究人员将beneco给患有心脏病的妇女服用，降血清中的胆固醇效果明显，甚至有三分之一的人降到了正常水平。

对于儿童它也是同样有效且安全的。

在动物试验中发现，给动物饲喂普通脂肪含量的饲料（占能量的4％），血清中胆固醇降低19％，血管壁脂肪损伤降低了69％，如果动物摄入超过10％能量的脂肪，则上两项指标分别可以降低到21％和53％。

医学界关于甾醇对血脂的作用开展了二十多项的临床研究。

这些针对成年男性和女性的研究表明，甾醇酯可以降低14％低密度蛋白胆固醇（ldl—c），对于胆固醇水平过高的儿童也有同样的功效。

对人体健康有益的高密度脂蛋白胆固醇（hdl—c）和甘油三酯的水平却并没有受到影响。

最近的一项研究证实，服用药物的患者在服用添加了甾醇酯的食品后，ldl—c的水平可以再降低10％作用。

还有许多研究正在进行之中。

3．植物甾醇降胆固醇功能的作用机理
饱和β一谷甾烷醇和β-谷甾醇阻碍胆固醇吸收效果与摄取胆固醇的量有密切关系。

只有当每天摄入的胆固醇量高于400—450毫克时甾醇和甾烷醇才会表现出对胆固醇（包括膳食中及内源性胆固醇）吸收的阻碍。

植物甾醇降胆固醇功能的作用机理主要有几种主要的理论。

第一，植物甾醇和植物甾烷醇可以将小肠中的胆固醇沉淀下来，使其呈现不溶解状态，因此不能被吸收。

第二，胆固醇能溶解于小肠内脏的胆汁酸微胶束（主要由胆汁盐和磷脂组成）是被吸收的必要条件。

而植物甾醇的存在可以将胆固醇替换出来，使之不能经胆汁酸胶束的运送到达小肠微绒毛的吸收部位。

β-谷甾醇阻碍胆固醇吸收作用，主要发生在这一种情况。

而植物甾醇或甾烷醇本身的吸收率很低，即使有少量吸收也会以胆汁酸的形式重新分泌出来。

第三，在小肠微绒毛膜吸收胆固醇时和胆固醇相互竞争，阻碍对胆固醇的吸收。

β-谷甾烷醇和β-谷甾醇阻碍胆固醇吸收机理是一样的。

β-谷甾烷醇的侧链没有双键，疏水性比β-谷甾醇强，疏水性强就不能与胆汁酸微胶束强烈
结合作为单分子释放，难以在小肠上皮细胞被吸收。

在肠道停留的时间长，就可以更好的抑制胆固醇的吸收。

4．植物甾醇酯和植物甾烷醇酯的产品开发
1995年rasio就在芬兰开始生产商品名为bencol的人造奶油，它是含有甾烷醇酯，能阻碍胆固醇吸收的功能食品，并一直成为市场上的领头品牌。

1997年七月至八月，美国两家公司和raisiogollp．合作，开拓北美市场。

1999年，menedconsumrproducts推出添加beneco的涂抹食品、休闲食品和酸奶。

massachusetts州立大学和美国农业部、mnanto公司于1997年到1999年着手开发营养性玉米油。

这是从玉米湿磨加工过程产生的副产物一玉米麸皮经过有机提取得来的。

其近似组成如下：80％甘油三酯，6％谷甾烷醇-阿魏酸酯，9％植物甾醇酰酯，2％游离植物甾醇，1％甘油二酯，2％游离脂肪酸。

它的特点是包含有大量的自然存在的甾醇脂肪酸酯和酚酸酯，如阿魏酸酯，可以降低血清中的胆固醇和低密度脂蛋白。

unilever’slipton公司是第三家宣布研究以植物甾醇为基础的降胆固醇食品添加剂。

他生产了takecontrol色拉调料和涂抹黄油，澳大利亚研究机构csiro对其进行研究，每天摄入该产品20克，三个星期后可以降低低密度脂蛋白胆固醇10—15％，对高密度脂蛋白胆固醇无影响，心脏病的发病率下降20％。

在此之前，unilever已在澳大利亚、新西兰、瑞士和比利时推广该种产品，名为pro．actly。

瑞士novrtisconsumerhealth公司和加拿大forbesmeditech公司联合开发植物甾醇类产品，原料来自纸浆皂脚。

用于临床医疗、食品添加剂等。

“phytrof”包含有42％的谷甾醇，12％的菜油甾醇，26％的谷甾烷醇，8％的菜油甾烷醇，8％的甾醇化合物。

每天摄入1.7gphytrol，总胆固醇水平下降10％，低密度脂蛋白胆固醇下降超过14％，可以减缓动脉粥样硬化性组织损伤。

该产品未经氢化和酯化，可以说是纯天然，具有良好的色泽、气味和口味，具有良好的热和光稳定性。

forbes的另一植物甾醇类产品“cardidrex”专门应用在医药工业上，已被fda批准进行二期临床医学试验。

美国nutritionforlifeinternatlmhe·（nfli）公司生产的植物甾醇
是以咀嚼片剂的形式进入市场的。

商品名为“kholesteroblocker”，每片含有400mg甾醇，每天三次，饭前服用就可以起到降低胆固醇的作用。

美国procter＆gmle公司和日本kao公司分别推出了添加了甾醇的烹调油。

traco实验室正在研究名为cholestatin的混合植物甾醇胶囊，这是以无脂形式出现的植物甾醇制品。

adm公司试图将自醇添加到液体食品中去，如饮料、乳制品和无脂食品。

monsanto公司开发植物甾醇和蛋白的混合物，据说这可以增加植物甾醇的生物可利用性。

1克谷甾烷醇降低胆固醇的吸收率11％，而300毫克谷甾烷醇与卵磷脂的复合物，可以降低34％的胆固醇吸收率。

5．fda认可甾醇和甾烷醇制品“有益健康”
fda已经批准，添加了植物甾醇或甾烷醇酯的食品可以使用“有益健康”的标签。

同时fda根据研究报告作出声明，每天至少摄入1.3g的植物甾醇酯或3.4g的植物甾烷醇酯才可以起到降低胆固醇的功效。

标明有“有益健康”标签的甾醇制品必须符合以下规定：每份食品至少含有0.65g的植物甾醇酯或1.7g 的植物甾烷醇酯。

标签上还要标明，每天应将一定量的植物甾醇酯或甾烷醇酯分两次与其它低饱和脂肪酸、低胆固醇膳食一起服用。

fda分别对植物甾醇酯和植物甾烷醇酯的正确标识作了具体说明。

对植物甾醇酯可以作出如下表示：“每份食物中至少含有0.65g的植物甾醉酯，每天与其它低饱和脂肪酸、低胆固醇膳食一起服用两次，每天总服用量不少于1.3g的植物甾醇酯，可以降低心脏病的发病率。

本产品每份含有多少克植物甾醇酯。

”对植物甾烷醇酯可以作出如下表示：“每天两次的低饱和脂肪酸、低胆固醇食物，必须提供不少于3.4g的植物甾烷醇酯，可以降低心脏病的发病率。

本产品每份含有多少克植物甾烷醇酯。

”这是fda第十二项批准可以标明“有益健康”的产品。