功能性食品及其發(fā)展態(tài)勢

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(1.中國科學(xué)院 東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所,黑龍江 哈爾濱 150081；2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150000)

0 引 言

自20世紀70年代功能性食品的概念被提出以來，功能性食品在食品行業(yè)中的發(fā)展受到廣泛關(guān)注。功能性食品與普通食品的重要區(qū)別是它含有生物活性物質(zhì)或功能性成分?？茖W(xué)家致力于開發(fā)新型功能性食品，通過有效生物成分之間的協(xié)同作用，來降低肥胖、糖尿病、癌癥和胃腸道疾病等慢性疾病患病風(fēng)險[1-2]。目前全球功能性食品產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)巨大的擴張，市場規(guī)模估計從7億到1 900億美元不等。市場上的功能性食品主要以乳制品、面包、糖果和功能飲料形式存在。由于功能性食品的開發(fā)涉及評價生物活性物質(zhì)的功能、食品安全性和消費者的接受程度等，并且新型功能性食品的評價和監(jiān)管要求非常嚴格，需要通過科學(xué)證據(jù)證明其有效性和安全性，因此，即使在過去的幾年中開發(fā)了諸多新型功能性食品，但可進入市場且受消費者廣泛認可的功能性食品還極有限。本文綜述了功能性食品的概念、功能性食品中生物活性成分的來源與功能，以及目前市場上有代表性的功能性食品產(chǎn)品，并對國內(nèi)外功能性食品的市場發(fā)展?fàn)顩r進行了評述，旨在為功能性食品進一步研究和開發(fā)提供參考和依據(jù)。

1 功能性食品的概念

功能性食品的起源可追溯到中國，因為中國人利用野菜提供營養(yǎng)、預(yù)防和治療疾病的歷史已有數(shù)千年之久。功能性食品的概念首先由日本人于20世紀70年代提出，并于80年代傳入歐洲[3-4]。日本將功能性食品定義為“具有與生物防御、生物節(jié)律調(diào)整、防治疾病和恢復(fù)健康等有關(guān)的功能因素，經(jīng)設(shè)計加工，對生物體有明顯調(diào)整功能的食品”[5-6]。1998年，歐洲成立了功能性食品科學(xué)協(xié)會(FUFOSE)[7-8]。2009年，美國營養(yǎng)協(xié)會發(fā)布了一份聲明，將功能性食品描述為“作為消費者日常飲食的一部分，對健康具有潛在益處的食品，包括全食品和含有強化、富集或增強生物活性成分的食品”[9]。

中國衛(wèi)生部于1996年發(fā)布了功能性食品管理規(guī)定，將功能性食品定義為具有特殊保健功能的食品。2005年，中國國家食品藥品管理局(SFDA)更新了功能性食品注冊指南，并將其定義擴展為具有特殊健康功能或能夠提供維生素或礦物質(zhì)的食品，它適合于特定的消費人群，能夠調(diào)節(jié)人體生理功能，但不以治療疾病為目的的一類食品。它不會造成任何傷害，不具有急性、亞急性和慢性毒性[3,10]。

功能性食品發(fā)展至今已近50年，并已成為國際食品市場的重要部分。為促進食品專家、科學(xué)家、政府官員以及公眾之間更好溝通，使國家之間能夠更自由地進行功能性食品的交易，迫切需要一個統(tǒng)一的功能性食品定義。2014年，由美國農(nóng)業(yè)部(USDA)和農(nóng)業(yè)研究服務(wù)(ARS)聯(lián)合舉辦的第17屆國際會議上，組織了一次題為“功能性食品和生物活性化合物定義”的小組討論，將功能性食品定義為：含有已知或未知生物活性物質(zhì)的天然食品或加工食品，其中生物活性物質(zhì)的含量要明確，確保功能性食品有功效、無毒并且臨床實驗證明其有助于預(yù)防或治療慢性病[11]。

2 功能性食品中生物活性成分及其功能

從本質(zhì)上功能性食品可分成3大類：一類是功能性食品的最簡單形式，天然含有生物活性成分的常規(guī)食品，例如含有番茄紅素的番茄、含有鞣花酸的覆盆子和含有β-葡聚糖的燕麥麩皮等；第二類是改良的食品，這類食品中含有增強、富集或者強化的生物活性成分，例如富含ω-3脂肪酸的雞蛋、鈣強化的橙汁和具有較高含量番茄紅素的番茄等；第三類是分離純化的食品成分，包括從大豆中分離的異黃酮、從植物油中分離的植物甾醇以及從魚油中提取的ω-3脂肪酸等。

功能性食品中的功能性成分主要包括傳統(tǒng)型和新型兩類，傳統(tǒng)型包括氨基酸、核苷酸和維生素等；新型高效的功能性成分主要包括植物天然提取物黃酮、萜類、多酚類和低聚糖等和動物來源的分離物功能糖、甾體、多不飽和脂肪酸等[12-13]。目前公認的生物活性化合物包括酚類、類胡蘿卜素、膳食纖維、β-葡聚糖、ω-3脂肪酸、益生菌、益生元、植物激素、大豆蛋白、植物甾醇、多元醇以及一些礦物質(zhì)和維生素等。不同類型的功能性成分主要來源和功能活性都存在很大的差別。

2.1 非淀粉碳水化合物

非淀粉碳水化合物是葡萄糖分子和其他糖，如半乳糖、果糖等的聚合物、膳食纖維和巖藻聚糖等。由于單糖之間不通過α-[1,4]或α-[1,6]糖苷鍵連接，它們不能被消化酶水解，但是可以被腸道中的益生菌微生物發(fā)酵。膳食纖維包括水溶性和非水溶性兩種，前者可以溶解或吸收水，并能結(jié)合腸道中的毒素和膽固醇；后者可以有效地增加糞便體積和食物在腸道的通過率，而且不溶性膳食纖維還能稀釋潛在的致癌物，減少毒素與腸道的接觸，并加速毒素排出體外。

富含可溶性膳食纖維的食物包括蘋果、芒果、橙子、蘆筍、花椰菜、胡蘿卜、花生、豆類和燕麥，而不溶性膳食纖維主要存在于香蕉、漿果、菠菜、谷物以及糙米和全麥面包中。在棕色海藻和一些藥用蘑菇中具有較高含量的巖藻聚糖。研究表明，非淀粉碳水化合物具有多種生物活性。國內(nèi)外大量的研究已經(jīng)證實：膳食纖維的作用包括預(yù)防便秘、結(jié)腸癌；降低血清膽固醇，預(yù)防冠狀動脈硬化性心臟病；改善末梢神經(jīng)對胰島素的感受性，從而調(diào)節(jié)血糖水平；減少膽汁酸的再吸收，預(yù)防膽結(jié)石等[14]。另一類代表性的非淀粉碳水化合物是巖藻聚糖，它可通過抑制腫瘤細胞粘附于細胞外基質(zhì)，從而誘導(dǎo)引起成人T細胞白血病病毒(HTLV-1)的凋亡來抑制癌細胞的擴散。研究還表明，巖藻多糖可以通過刺激巨噬細胞的吞噬作用和免疫細胞調(diào)節(jié)作用而增強對抗的感染能力[15-16]。

2.2 類胡蘿卜素

類胡蘿卜素作為脂溶性四萜疏水化合物，是含有至少40個C和多個共軛雙鍵體系的氧化或非氧化烴類化合物。α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素和番茄紅素是主要的非極性類胡蘿卜素；葉黃素是主要的極性類胡蘿卜素。在自然界中已鑒定的700多種類蘿卜素中，常出現(xiàn)在食物中的有24種，人乳、血清和組織中大約有40種[17]。在谷物中，類胡蘿卜素的主要來源是黃玉米、硬質(zhì)小麥、單粒小麥和黃金大米，其含量隨著品種、栽培條件、地理位置、組織部分、成熟階段、加工和儲存條件的變化而變化。加熱、烹飪和機械破碎以及脂肪/油脂的存在可以提高類胡蘿卜素的生物利用度。在日常飲食中，可以從谷物如黃玉米、黃金大米和蔬菜如羅勒屬植物、西芹、菠菜、羽衣甘藍、韭菜和紅辣椒，蛋黃和人乳中獲得人體所需的類胡蘿卜素。研究發(fā)現(xiàn)，葉黃素連同其代謝產(chǎn)物內(nèi)消旋玉米黃質(zhì)有助于預(yù)防心腦血管疾病、癌癥、老年性黃斑變性和白內(nèi)障[18-19]。

2.3 多酚

酚類化合物廣泛存在于植物中，其結(jié)構(gòu)中含有一個或多個苯環(huán)以及不同數(shù)目的羥基、羰基和羧基等多種基團。目前已知的酚類化合物超過8 000種，它們通常以連接一個或多個糖殘基的共軛形式存在。膳食酚類分為黃酮類(花色苷、黃酮醇、黃酮、黃烷酮、異黃酮、黃烷-3-醇、凝縮類單寧或原花青素、木質(zhì)素、查爾酮、香豆素、香豆酸和橙酮)和非黃酮類(簡單酚類、酚酸和芪類化合物)。黃酮類化合物作為輔助降血糖功能性食品中的功效成分使用頻率最高[20]。

多酚類的食物來源主要包括蔬菜、水果、谷物、茶、葡萄酒和其他飲料等[21-23]。在細胞內(nèi)，酚類物質(zhì)通過提供氫原子或電子，猝滅自由基和活化內(nèi)源性抗氧化酶來抑制活性氧(ROS)和活性氮(RNS)的含量；另一方面酚類物質(zhì)還能夠螯合金屬助氧化劑，從而降低氧化劑的產(chǎn)生。酚類的作用包括：抗氧化、預(yù)防心腦血管疾病、抗血栓生成、抗?jié)?、抗癌、抗誘變、抗炎、抗菌，改善眼睛健康和視力，提高肌肉性能和免疫反應(yīng),此外酚類物質(zhì)還可用作食品防腐劑、食品著色劑和風(fēng)味劑，改善食品的質(zhì)量[24-27]。

2.4 植物固醇

植物固醇是一種脂溶性的類膽固醇，包含甾醇和甾烷醇。二者的區(qū)別僅在于后者環(huán)上的不飽和雙鍵變成了飽和的C-C單鍵。植物固醇的功能和動物固醇相似，但是結(jié)構(gòu)上的不同之處在于側(cè)鏈含有雙鍵和甲基或乙基。目前已知的存在于自然界中的植物固醇大約有250多種，其主要來源包括植物油如油菜籽油、大豆油、玉米油和葵花籽油，作物種子如玉米、黑麥、小麥、大麥、小米、水稻及燕麥等，堅果以及松科樹木的樹油[28]。低密度脂蛋白膽固醇是冠狀動脈粥樣硬化和心腦血管疾病的危險因素，植物固醇能夠顯著降低低密度脂蛋白膽固醇的吸收。日常飲食中每天攝取2 g植物固醇可以降低血漿中10%的低密度脂蛋白膽固醇。由于對腸道微生物菌群的結(jié)構(gòu)和代謝反應(yīng)差異，植物固醇阻斷膽固醇吸收能力的順序如下：游離甾烷醇>甾烷醇酯>游離甾醇>甾醇酯[17]。流行病學(xué)和實驗研究表明，植物固醇可以預(yù)防大多數(shù)常見的癌癥，如結(jié)腸癌、乳腺癌和前列腺癌等[28]。植物固醇具有上述功能可能由于其與膜結(jié)構(gòu)、腫瘤和宿主細胞組織調(diào)節(jié)腫瘤生長和凋亡的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑以及宿主的免疫功能和宿主的膽固醇代謝等方面相關(guān)[15,29]。

2.5 益生菌和益生元

益生菌是指對身體有益的活微生物，如乳酸菌、雙歧桿菌等。益生元是不能被消化的食物成分，能夠刺激消化系統(tǒng)中益生菌的生長和活性。最常見的益生元類型是非淀粉碳水化合物，如可溶性膳食纖維和其他寡糖等。益生元的來源還包括大豆及未加工處理的燕麥、小麥和大麥等。目前可提供益生菌的食物主要是酸奶。益生菌發(fā)酵乳產(chǎn)品中富含乳桿菌、嗜熱鏈球菌和雙歧桿菌等益生菌，富含雙歧桿菌的發(fā)酵乳對腸道健康有重要作用[30]。益生菌一方面維持消化道內(nèi)有益菌群和有害菌群平衡，促進營養(yǎng)成分的吸收并將其提供給所需要的人體細胞；另一方面益生菌可以通過抑制性物質(zhì)的產(chǎn)生、粘附位點的阻斷、營養(yǎng)物的競爭、毒素受體的降解和免疫的激活等方式排除不良微生物[31]。益生菌對預(yù)防和治療腹瀉疾病、胃腸道炎癥和神經(jīng)系統(tǒng)疾病都有一定功效[32]。

3 市場中功能性食品的種類和品牌

目前食品市場推出的功能性食品主要有乳制品、面包、糖果、軟飲料和嬰兒食品等，食品功能包括抗衰老、抗腫瘤、防癡呆、糖尿病人專用食品及護發(fā)護膚等方面，下面對市場上存在的幾種主要功能性食品種類和品牌進行簡述，此處功能性食品的種類主要根據(jù)功能營養(yǎng)成分不同進行劃分。

3.1 乳制品

日本和歐洲一些國家功能性食品市場主要是腸道健康產(chǎn)品，尤其是益生菌產(chǎn)品。研究表明，奶制品的攝取和高血壓、中風(fēng)以及大腸癌疾病的發(fā)生成反比關(guān)系[33]。在此研究基礎(chǔ)上，各種不同功能的乳制品被不斷研制出來并推向食品市場[34]。如(1)Calpis有限公司(日本)生產(chǎn)的酸奶含有降血壓功能成分纈氨酸-脯氨酸-脯氨酸和異亮氨酸-脯氨酸-脯氨酸；(2)美國Davisco公司開發(fā)了兩種品牌為“biozate”和“BioPure-GMP”的酸奶產(chǎn)品，其中含有的乳清蛋白成分具有控制血壓、防齲齒、抗病毒和細菌感染功能；(3)DMV國際公司(荷蘭)開發(fā)出兩種品牌名稱為“C12”和“半胱氨酸肽”的牛奶產(chǎn)品，這兩種產(chǎn)品都含有來源于牛奶蛋白的短肽，具有降低血壓功能；(4)Lipid Nutrition國際公司制造了一種品牌名稱為“Clarinol”的酸奶，其中含有減肥功能的共軛亞油酸成分。

3.2 功能飲料

功能飲料中的一個重要類別是用維生素A、維生素C和維生素E或其他功能成分強化的非酒精飲料，其他類型的功能飲料包括含ω-3脂肪酸的飲料、含葉黃素的“眼保健”飲料和含小分子低聚肽的功能性飲料[35]等。2003年戚向陽等人研制出了一種風(fēng)味、色澤較好的蘋果原花青素保健飲料，具有抗氧化防衰老的功效[36]。市場上基于多酚類化合物開發(fā)的功能性食品種類較多，如“Mega-T”和“Sunphenon”分別是由美國CCA公司和日本Taiyo品牌生產(chǎn)的綠茶產(chǎn)品，由于富含多酚活性物質(zhì)，可以作為減肥補充劑以及防輻射飲料；華北煤炭醫(yī)學(xué)院營養(yǎng)研究室研制生產(chǎn)的茶多酚飲料可有效調(diào)節(jié)和提高小鼠血清中的超氧化物歧化酶(SOD)活性，清除體內(nèi)自由基，延緩衰老[37]；除此之外，研究證明，多酚還能夠與煙氣中的致癌物質(zhì)尼古丁和苯并芘結(jié)合降低煙草毒性[38-39]，因此可將多酚制成解煙毒保健茶。

3.3 谷物功能性食品

谷物包括黃玉米、小麥、黃金大米、燕麥和大麥等，是生產(chǎn)功能性食品的一類重要原料。黃玉米可生產(chǎn)含葉黃素和玉米黃質(zhì)的功能性食品，如高葉黃素面包、餅干、松餅、玉米餅、玉米片和擠塑產(chǎn)品等。谷物可以作為益生菌微生物生長的可發(fā)酵底物，此外還可以作為益生元選擇性地刺激存在于結(jié)腸中的乳酸桿菌和雙歧桿菌生長，因此一些谷物活性成分如β-葡聚糖可以應(yīng)用于乳制品和面包食品工業(yè)領(lǐng)域。提取的β-葡聚糖已經(jīng)摻入到多種新型食品中，包括營養(yǎng)棒、咀嚼片、谷物早餐、飲料、烘焙產(chǎn)品、酸奶、冰淇淋、面食和膳食補充劑。加拿大Nutraceuticals、 Ceapro和Parrheim公司致力于提供β-葡聚糖濃縮物和富含β-葡聚糖的食品。從谷物中獲得的多種活性成分被證明具有各種不同的功能，在此基礎(chǔ)上，瑞典Magigorm公司為慢性胃腸道疾病患者開發(fā)出了包括什錦麥片(müsli)、餅干、意大利面和薄脆餅干等含有特殊加工谷物的產(chǎn)品[40]。除此之外，美國Oroweat Foods、加拿大Dimpflmeier Bakery和其他一些公司致力于將富含ω-3脂肪酸的亞麻籽用于加工許多日常食用的谷物食品。

3.4 其他類型功能性食品

研究表明，多酚可以通過抑制口腔中有害細菌的生長來預(yù)防齲齒和牙周病，基于此，日本已將多酚提取物制品作為防齲糖果、口香糖和消臭劑的原料[41]；多酚可具有酯化酶抑制劑活性，并能抑制腫瘤壞死因子和IgE抗體的產(chǎn)生，因而具有較強的抗過敏作用，可將其添加到含有過敏原的食品中，開發(fā)出各種抗過敏食品[42]。最近，姜黃素抗氧化成分被認為是具有較好安全性的中草藥活性提取物，可添加到烘焙食品、奶制品、果醬和果凍、非酒精飲料和香料中，可顯著提高產(chǎn)品的抗氧化活性[43-44]。此外，大蒜補充劑如大蒜粉、大蒜油、大蒜提取物(含有一種改善心血管功能的硫化物)和鋸棕櫚提取物(含抑制良性前列腺增生的脂肪酸和植物甾醇)也是具有良好前景的植物衍生物。

4 功能性食品市場

4.1 國際市場

隨著全球消費者對功能性食品的興趣和接受度日益增長，亞洲、北美、西歐、拉丁美洲、澳大利亞和新西蘭等功能性食品市場不斷擴大，2010年功能性食品市場份額達到763億美元，并且年銷售額以每年8%的速度增長。國際上三大功能性食品研發(fā)、消費地區(qū)分別是美國、日本和歐盟，其他地區(qū)尤其是新興的發(fā)展中國家，功能性食品也呈現(xiàn)良好的增長態(tài)勢，并且所占比重正在逐年加大。

北美市場的功能性食品品種從2006年的200多種增長到2008年的800多種。其中，加拿大在該領(lǐng)域呈現(xiàn)出顯著增長態(tài)勢，其功能性食品生產(chǎn)公司的數(shù)量近幾年增長了32%，如Hamonium國際公司(益生菌)、CV技術(shù)公司(天然健康產(chǎn)品)和海洋營養(yǎng)加拿大有限公司(ω-3脂肪酸)等。日本是世界第二大功能性食品市場。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)在1988年到1998年間日本推出的功能性食品產(chǎn)品超過了1 700種[45]。在歐洲，德國、法國、英國和荷蘭是功能性食品發(fā)展最重要的4個國家，市場主力主要包括聯(lián)合利華(Unilever，英國)、Raisio食品集團(芬蘭)、雀巢(Nestlé，瑞士)、達能集團(Danone，法國)、伊帕爾拉特集團(Iparlat，西班牙)以及Corporacion Alimentaria Penasanta,SA(CAPDA,西班牙)。在歐洲乳制品占功能性食品市場的46%，谷物食品占28%；在美國和日本功能飲料占功能性食品市場的58%，其次是谷物17%和糖果15%[46]。另外，近幾年印度的功能性食品市場也呈現(xiàn)出顯著的增長趨勢，而且正在吸引各藥品公司的注意力，如葛蘭素史克公司、Dabur公司(純天然草本護理產(chǎn)品)、Cadila Healthcare和諾華公司(瑞士)。據(jù)悉，美國制藥公司雅培已經(jīng)投資印度功能性食品市場，特別是嬰幼兒和成人營養(yǎng)品，并且印度的益生菌市場正逐年漸加，2015年，印度的益生菌市場年增長率為22.6%。由此可見，功能性食品市場在國際食品市場上的地位越來越重要，并且對功能性食品的研究與開發(fā)應(yīng)用也將越來越深入。

4.2 國內(nèi)市場

以國家食品藥品監(jiān)督管理總局網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源，對保健食品的全面分析結(jié)果顯示，截止到2014年6月，中國共批準國產(chǎn)保健品13 922個，進口保健食品725個，在批準的國產(chǎn)保健食品中以增強免疫力類保健功能的食品最多，占32.87%，其次是緩解體力疲勞的占13.98%，補充維生素的占11.13%，輔助降血脂的占10.53%以及補鈣產(chǎn)品占8.08%[47]；保健產(chǎn)品地區(qū)分布差異較大，主要集中在北京市、廣東省等發(fā)達地區(qū)。獲批保健產(chǎn)品的劑型以硬膠囊、片劑、軟膠囊和口服液4大劑型為主，一般食品形態(tài)的產(chǎn)品(如糖、酒及茶等)比例較小?？v觀我國功能性食品的整個發(fā)展歷程，經(jīng)歷了起步、迅速發(fā)展以及規(guī)范提高3個階段。開發(fā)生產(chǎn)的功能性食品大致分為三代，第一代為各類強化食品和滋補產(chǎn)品，未經(jīng)過嚴格的實驗證明或者科學(xué)論證，僅根據(jù)食品中的營養(yǎng)成分來推斷功能；第二代為經(jīng)過動物和人體實驗證明具有某種生理調(diào)節(jié)功能的食品，目前我國市場上大多為該類功能性食品；第三代是明確食品中的功能因子以及產(chǎn)生的作用機理，開發(fā)出量效與構(gòu)效明確的新型功能性食品，這是我國功能性食品未來研究和發(fā)展的重點[48]。

4.3 功能食品市場存在的問題

我國功能性食品產(chǎn)業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展不斷壯大，市場份額逐年擴增，但仍然存在著一些問題制約其發(fā)展，主要表現(xiàn)為以下3個方面：一是雖然相關(guān)企業(yè)數(shù)量不斷增多，但是生產(chǎn)規(guī)模比較小，食品加工工藝和技術(shù)水平有限，很難生產(chǎn)出具影響力的高質(zhì)量的功能性食品；二是非常規(guī)食品形態(tài)居多，主要以粉末、膠囊、口服液或者片劑等產(chǎn)品形式存在，消費者難以接受；三是新產(chǎn)品開發(fā)投入不足，科研投入少，基礎(chǔ)研究不夠，并且商家肆意夸大產(chǎn)品的功能與療效，使得消費者產(chǎn)生排斥心理。功能性食品是一個涵蓋食品科學(xué)、醫(yī)藥以及生物化學(xué)等多學(xué)科的綜合性領(lǐng)域，目前國內(nèi)功能性食品市場要滯后于國外市場，為了更好地推進我國功能性食品市場的發(fā)展，使其具有堅實的發(fā)展基礎(chǔ)，需要政府和科研管理部門大力支持，更需要研究人員與功能性食品企業(yè)合作創(chuàng)新，在開發(fā)傳統(tǒng)食品形態(tài)的基礎(chǔ)上引導(dǎo)企業(yè)運用新技術(shù)和新工藝開發(fā)具有地方特色且深受消費者歡迎的功能性食品，使功能性食品產(chǎn)業(yè)向更好的方向發(fā)展。