植物多糖的功能性及其在肉制品中的應(yīng)用研究進(jìn)展

劉傲兵 段君雅 化穩(wěn) 張津 鄭智哲 張宇君 高曉光

摘要：植物多糖作為天然的植物提取物，具有抗氧化、抑菌的能力以及降血糖、抗腫瘤等多種生物活性，因此成為醫(yī)學(xué)和食品等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。將植物多糖應(yīng)用于肉制品中可改善產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味、色澤等，部分植物多糖可使加工后的肉制品具有功能特性。植物多糖還可替代部分脂肪，減少肉制品中的脂肪含量，起到促進(jìn)健康的作用。文章對植物多糖的多種功能特性以及在肉制品中添加多糖對產(chǎn)品感官、理化性質(zhì)等方面的影響進(jìn)行綜述，以期為后續(xù)的研究提供參考。

關(guān)鍵詞：植物多糖；抗氧化性；抑菌性；降血糖；抗腫瘤；功能性肉制品

中圖分類號：TS201.2? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1000-9973（2023）04-0205-06

Abstract： As natural plant extract， plant polysaccharides have the capacity of antioxidation， bacteriostasis， and a variety of biological activities such as reducing blood sugar and anti-tumor. Therefore， they have become a research hotspot in the fields of medicine and food. The application of plant polysaccharides in meat products can improve the texture， flavor and color of products. Some plant polysaccharides can make the processed meat products have functional characteristics. Plant polysaccharides can also replace part of fat， reduce the fat content in meat products and promote health. In this paper， the multiple functional characteristics of plant polysaccharides and the effects of adding polysaccharides into meat products on the sensory and physicochemical properties of products are reviewed， in order to provide references for the follow-up research.

Key words： plant polysaccharide; antioxidation; bateriostasis; reducing blood sugar; anti-tumor; functional meat products

植物多糖是一類存在于植物體內(nèi)的生物大分子物質(zhì)，在生物體中發(fā)揮著重要的作用。人們對植物多糖的研究不斷深入，從植物中提取活性多糖已有多種方法，并且在多糖的生物活性研究等方面取得了重大突破。植物多糖作為天然產(chǎn)物，來源廣泛、無毒副作用且具有眾多功能特性，在食品、醫(yī)藥、化妝品領(lǐng)域有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

我國是世界上最大的肉類生產(chǎn)國，隨著消費(fèi)能力的提升和健康飲食觀念的更新，人們越來越重視肉類對健康的影響。近年來，各種新型肉制品層出不窮，功能性肉制品越來越受到人們的關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，將植物多糖添加于肉制品中，不僅可以改變其質(zhì)構(gòu)、保水性等品質(zhì)特性，改善肉制品的口感，而且可以增加肉類加工制品的功能特性。本文主要概述了植物多糖的功能性及其在肉制品中的應(yīng)用研究進(jìn)展。

1 植物多糖概述

多糖又稱多聚糖，是由10個(gè)以上的單糖以不同比例的α或β糖苷鍵組成的高分子聚合物[1]，既是生物體的結(jié)構(gòu)物質(zhì)也是貯能物質(zhì)，在多種生命活動(dòng)中有重要的意義。多糖在自然界中廣泛存在，按來源可以分為植物多糖、動(dòng)物多糖以及真菌多糖。

植物多糖為多糖的一種，在植物體中廣泛存在，從植物體中提取、分離、純化后可得到高純度的植物多糖。植物多糖具有多種提取方式，熱水提取法是主要的提取方式，隨著對多糖研究的深入，提取方法也逐步改進(jìn)，目前有酶法提取、微波提取和超聲波輔助提取，不斷優(yōu)化的提取方式可以使多糖提取純度和效率更高。不同來源的植物多糖相對分子質(zhì)量、分子結(jié)構(gòu)各不相同，從而導(dǎo)致植物多糖的功能特性不同[2]。植物多糖具有抑制腫瘤細(xì)胞生長[3]、降血糖[4]、抑菌[5]、抗氧化[6]等生理活性以及提高食品品質(zhì)和風(fēng)味等作用。越來越多的植物多糖被證明具有功能性，其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也在不斷地被開發(fā)和研究。

2 植物多糖功能性研究進(jìn)展

2.1 植物多糖的抗氧化特性

抗氧化又稱抗氧化自由基，植物多糖的抗氧化特性具有多途徑、多靶點(diǎn)、多效應(yīng)的特點(diǎn)[7]。研究表明，抗氧化作用機(jī)制可分為兩類：一類是植物多糖對自由基的直接或間接清除作用，測定植物多糖的抗氧化能力也主要通過此機(jī)制；另一類是提高抗氧化酶活性或降低氧化酶活性，間接達(dá)到抗氧化的目的[8]。

自由基清除機(jī)理大致可分為兩大類：氫原子轉(zhuǎn)移和單電子轉(zhuǎn)移[9]。氫原子轉(zhuǎn)移法是通過提供氫來終止自由基，單電子轉(zhuǎn)移法是通過抗氧化劑轉(zhuǎn)移一個(gè)或多個(gè)電子以還原氧化金屬、羰基和自由基的能力。自由基清除實(shí)驗(yàn)主要有 DPPH自由基、超氧陰離子自由基、羥自由基等。實(shí)驗(yàn)表明，植物多糖具有清除氧自由基的能力，對多種自由基均有良好的清除效果。植物多糖的抗氧化特性見表1。

植物多糖具有抗氧化性，其既可作為研究新型的抗氧化藥物原料，以達(dá)到預(yù)防氧化損傷疾病的目的，也可為食品中新型天然抗氧化劑的開發(fā)提供新思路，同時(shí)還可制作成面膜等抗氧化產(chǎn)品，其抗氧化功能在生活中的多個(gè)領(lǐng)域具有廣闊的開發(fā)前景。

2.2 植物多糖的抑菌特性

植物多糖的抑菌機(jī)制主要為多糖可以使細(xì)菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜通透性增大，從而使細(xì)胞內(nèi)容物外溢，導(dǎo)致細(xì)菌的死亡[19]，其目標(biāo)分子是膜蛋白，可導(dǎo)致膜流動(dòng)性的改變或激活細(xì)胞自噬作用，以此達(dá)到抑菌作用[20]。

植物多糖可以廣泛抑制細(xì)菌的活性，對多種細(xì)菌均具有抑制效果。孫偉等[21]對桑葉多糖進(jìn)行分離純化并對其抑菌性進(jìn)行研究，結(jié)果表明，桑葉多糖對大腸桿菌、沙門氏菌以及金黃色葡萄球菌均有抑制作用。黃仁術(shù)等[22]對蘘荷多糖的抑菌能力進(jìn)行研究，結(jié)果表明，蘘荷多糖對枯草芽孢桿菌和金黃色葡萄球菌均具有較強(qiáng)的抑制作用。

此外，植物多糖經(jīng)過改性可使原多糖的抑菌性發(fā)生顯著變化。如牡丹籽粕多糖[23]及其硫酸化、羧甲基化和磷酸化衍生物均能抑制鼠傷寒沙門氏菌的生長，其中硫酸化和羧甲基化衍生物表現(xiàn)出的抑菌能力更強(qiáng)。褐藻多糖[20]在解聚后可以顯著抑制大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的增殖。滸苔多糖[24]經(jīng)硒化修飾后，對大腸桿菌、枯草桿菌等多種菌類均具有顯著的抑制作用，具有較好的抗真菌和細(xì)菌活性。

作為天然的抑菌劑，安全無毒的植物多糖被食品行業(yè)所青睞，植物多糖具有良好的抑菌性，能有效地控制食品的品質(zhì)，防止食品的腐敗，可應(yīng)用在食品包裝中，從而達(dá)到延長食品保質(zhì)期的目的。

2.3 植物多糖的降血糖特性

植物多糖大致通過3種方式達(dá)到降血糖的作用：首先可通過促進(jìn)胰島素分泌[25]，改善胰島β細(xì)胞來降低血糖[26]。植物多糖能夠通過保護(hù)胰島β細(xì)胞來達(dá)到降血糖的目的。劉丹奇等[27]對紅茶多糖、枸杞多糖和桑葉多糖3種植物多糖進(jìn)行研究，對比了這3種多糖的降血糖效果。這3種多糖通過調(diào)控糖代謝以及保護(hù)胰島β細(xì)胞，從而達(dá)到降血糖的作用。Liu等[28]對糖尿病大鼠使用桑葉多糖灌胃，發(fā)現(xiàn)大鼠的炎癥得到抑制，游離脂肪酸明顯下降，因此減輕了對胰島β細(xì)胞的損傷，表明桑葉多糖可以通過改善胰島β細(xì)胞達(dá)到降低血糖的效果。

其次，還可以通過改善免疫功能等方式[29]達(dá)到降血糖的作用。多糖可以調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶如α-葡萄糖苷酶的活性[30]，達(dá)到降低血糖的目的。α-葡萄糖苷酶是一種糖類消化酶，抑制其活性可降低餐后的血糖水平，陳慶等[31]從無籽刺梨中提取得到兩種組分的多糖，這兩種多糖表現(xiàn)出較強(qiáng)的α-葡萄糖苷酶抑制活性，因此刺梨多糖可以作為食品中多功能添加劑或降血糖劑[32]。

植物多糖能夠通過多種作用共同達(dá)到降低血糖的目的。如茶多糖是一種具有生理活性的復(fù)合型多糖，茶多糖[26]可通過多種途徑達(dá)到降血糖的功效，保護(hù)胰島β細(xì)胞，促進(jìn)肝糖原的合成，調(diào)節(jié)代謝酶的活性等。

植物多糖具有降血糖的功能，可作為天然無毒的治療糖尿病的藥物，其帶來的副作用更小，為開發(fā)新型低毒副作用的降血糖藥物提供了新思路。

2.4 植物多糖的抗腫瘤特性

目前研究表明，多糖的抗腫瘤作用主要通過兩方面的機(jī)制來實(shí)現(xiàn)：一方面，植物多糖可以直接抑制腫瘤細(xì)胞增殖，通過誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，干擾腫瘤細(xì)胞的能量代謝等發(fā)揮直接抗腫瘤作用。邢會(huì)軍等[33]對靈芝多糖的抗腫瘤性進(jìn)行了體外以及體內(nèi)抗腫瘤實(shí)驗(yàn)，體外實(shí)驗(yàn)表明靈芝多糖可以有效促進(jìn)胃癌細(xì)胞MKN45和AGS的凋亡，并且可以抑制AGS胃癌細(xì)胞停留在G1期；體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，靈芝多糖可以有效抑制胃部腫瘤的生長，同時(shí)增加Bcl-2相關(guān)X蛋白基因表達(dá)量，抑制B淋巴細(xì)胞瘤-2的基因表達(dá)，從而促進(jìn)癌細(xì)胞的凋亡。劉超等[34]對紅花多糖的抗癌性進(jìn)行研究，結(jié)果表明，紅花多糖處理后MGC-803細(xì)胞增殖率和克隆形成率降低，且MGC-803細(xì)胞分裂過程中G0/G1期的占比增高，因此表明紅花多糖可以抑制細(xì)胞的增殖和侵襲。同樣，Zhou等[35]研究指出，紅花多糖可以誘導(dǎo)舌鱗癌HN-6細(xì)胞的周期，使其停滯在G0/G1期，從而抑制腫瘤細(xì)胞的增殖。Li等[36]研究表明，仙人掌多糖可以誘導(dǎo)肺鱗癌細(xì)胞SK-MES-1停止生長，阻滯在S期，導(dǎo)致癌細(xì)胞凋亡。

另一方面，植物多糖還可通過調(diào)節(jié)宿主的免疫功能，如調(diào)節(jié)體內(nèi)淋巴細(xì)胞亞群及功能，激活巨噬細(xì)胞的功能，從而間接抑制或殺滅腫瘤細(xì)胞[37]。實(shí)驗(yàn)表明香菇多糖、茯苓多糖及銀耳多糖復(fù)配處理免疫抑制的小鼠，可有效改善小鼠的免疫抑制狀態(tài)[38]。吳先闖等[39]研究玉米須多糖對H22荷瘤小鼠腫瘤的抑制作用，結(jié)果表明，玉米須多糖對H22實(shí)體瘤小鼠的腫瘤有明顯的抑制作用，通過調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫系統(tǒng)從而達(dá)到抗腫瘤的效果。多糖還可抑制其擴(kuò)散遷移，達(dá)到抗腫瘤的功效，李容[40]對桑葚多糖抗腫瘤活性進(jìn)行了研究，研究發(fā)現(xiàn)桑葚多糖可以抑制MCF-7細(xì)胞增殖，并且隨著桑葚多糖濃度以及作用時(shí)間的增加，其對目的細(xì)胞的抑制率也增加，此外，桑葚多糖還可以大幅度抑制癌細(xì)胞遷移。

植物多糖有多種抗腫瘤的作用，因此可開發(fā)更多新型、毒副作用小的抗腫瘤藥物，對醫(yī)藥領(lǐng)域具有重要的意義。

3 植物多糖在肉制品中的應(yīng)用

肉類是人們?nèi)粘Ｉ攀车闹匾M成部分，不僅提供人體所需的蛋白質(zhì)，而且含有豐富的維生素和礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分。添加植物多糖可影響肉制品的質(zhì)地以及感官品質(zhì)，并且部分添加后可具有功能性。植物多糖在肉制品中的應(yīng)用見表2。

3.1 植物多糖對肉制品質(zhì)構(gòu)特性的影響

將植物多糖添加到肉制品中可以改善肉制品的理化性質(zhì)，植物多糖可與肌原纖維蛋白相互作用，使得肉制品具有良好的質(zhì)構(gòu)。孫彩玉等[41]將菊粉作為脂肪替代物加入到低脂發(fā)酵香腸中，當(dāng)香腸脂肪含量為7.5%、菊粉加入量為12.5%時(shí)，低脂發(fā)酵香腸在口感、風(fēng)味以及質(zhì)構(gòu)上與傳統(tǒng)發(fā)酵香腸非常接近。菊粉可替代糖類作為魚糜商品化冷凍保護(hù)劑[42]，實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)1.5%菊粉和0.3%三聚磷酸鈉處理過的魚糜理化性能最好。胡方洋等[43]將玉米抗性淀粉添加至雞胸肉肌原纖維蛋白中，結(jié)果表明抗性淀粉可明顯改善肌原纖維蛋白的凝膠品質(zhì)。Mokoginta等[44]將從馬尾藻中提取的海藻酸鈉應(yīng)用于魚丸中，用于改善魚丸的質(zhì)地。

3.2 植物多糖對肉制品感官的影響

脂肪在很大程度上影響肉制品的感官，對肉制品的風(fēng)味、色澤、口感有重大作用。但動(dòng)物脂肪攝入過多會(huì)對人體健康產(chǎn)生不利的影響，多糖具有良好的保水、保油和凝膠性能，可以替代部分脂肪，降低肉制品的熱量，并使產(chǎn)品具有豐厚、潤滑的口感。添加菊粉能夠提高香腸的紅度值，增加其硬度和咀嚼性，改善低脂羊肉乳化香腸的感官品質(zhì)；當(dāng)菊粉添加量為6%時(shí)，低脂香腸的持水性和硬度與高脂組香腸無顯著性差異[45]?？剐缘矸弁瑯涌勺鳛橹敬嫖锾砑拥较隳c中，有研究表明，將抗性淀粉加入到低脂低鹽乳化腸中，可影響低脂、低鹽豬肉乳化腸的氣味和滋味[46]。將仙草提取物添加至豬肉脯中，添加量為3%時(shí)，可以改善豬肉脯的感官品質(zhì)，同時(shí)具有清除自由基的能力[47]。

3.3 植物多糖對肉制品功能性的影響

紅肉和加工肉制品對人體健康的影響表現(xiàn)在很多方面，加工肉制品中有很多對人體健康不利的因素，不同的加工肉制品中脂肪、雜環(huán)胺、多環(huán)芳烴、亞硝基化合物等對人體有潛在的致癌風(fēng)險(xiǎn)[48]。膳食纖維不能在胃和小腸中被吸收，但是在大腸中可以被發(fā)酵從而產(chǎn)生一些對健康有益的產(chǎn)物，達(dá)到預(yù)防肥胖、降血糖、預(yù)防心腦血管疾病和改善腸道免疫等對人體有益的功效[49]。添加植物多糖可以使肉制品具有某些功能特性，達(dá)到調(diào)節(jié)健康的作用。

抗性淀粉作為一種新型的膳食纖維，具有多種功效，抗性淀粉與腸道菌群兩者共存可產(chǎn)生積極效應(yīng)，主要包括增強(qiáng)胰島素敏感性，減少脂肪積累，脂質(zhì)代謝等[50]，并且對肥胖[51]、Ⅱ型糖尿病[52]、癌癥[53]等疾病具有預(yù)防及調(diào)節(jié)作用。將抗性淀粉添加到肉制品中，可使肉制品具備其功能特性并且可以改變?nèi)庵破返馁|(zhì)構(gòu)。添加植物多糖可降低肉制品對人體健康的不良影響。Wang等[54]研究了瘦肉和抗性淀粉混合凝膠對胃腸道的影響，研究發(fā)現(xiàn)，添加抗性淀粉能夠促進(jìn)低溫肉制品中蛋白質(zhì)的水解，可以產(chǎn)生大量游離氨基酸，顯著減小消化物粒徑，還可抑制腸道中有害細(xì)菌酶的活性，改善小鼠的腸胃消化和盲腸發(fā)酵特性。Wang等[55]還研究了瘦肉和抗性淀粉的熟混合物對小鼠健康的影響，結(jié)果表明，添加了抗性淀粉的熟制肉制品能夠促進(jìn)小鼠生長，降低脂肪和肝臟組織質(zhì)量，減輕脂質(zhì)堆積，發(fā)揮了較好的效果。

菊粉具有形成泡沫的能力，已作為脂肪替代品在食品中廣泛應(yīng)用[56]，此外，菊粉還具有改善腸道環(huán)境、調(diào)節(jié)血糖水平、減肥、預(yù)防癌癥和提高免疫力等功效[57]。同樣，添加菊粉的肉制品也具有多種功能性，研究發(fā)現(xiàn)[58]，飼喂添加菊粉的豬肉香腸也可以顯著降低大鼠糞便中N-亞硝基化合物和亞硝酰鐵化合物含量，加工肉中的菊粉可減少食用后內(nèi)源性生成的亞硝基化合物，預(yù)防癌癥。在此基礎(chǔ)上添加牛奶礦物質(zhì)[59]明顯提高了健康大鼠腸道糞便中短鏈脂肪酸的濃度。菊粉和大豆膳食纖維的添加均能提高小鼠腸道菌群的多樣性[60]，增加了結(jié)腸內(nèi)短鏈脂肪酸濃度，以達(dá)到減肥的目的。

有實(shí)驗(yàn)將從角豆樹果實(shí)中提取的膳食纖維與肉制品混合，飼喂糖尿病模型的小鼠，在Ⅱ型糖尿病動(dòng)物模型中測試了角豆提取物富集肉的效果：在Ⅱ型糖尿病早期[61]，食用功能性肉類增加了肝臟中芳基酯酶的活性以及其中一種對氧磷酶的活性，但降低了血漿中的芳基酯酶含量；在Ⅱ型糖尿病晚期[62]，可以增加血漿和肝臟的芳基酯酶，減少肝臟和超低密度脂蛋白的氧化。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果在病理發(fā)展之前食用富含角豆樹果實(shí)提取物的肉類，可以逆轉(zhuǎn)糖尿病脂蛋白的變化，對糖尿病小鼠起到降血糖的作用。

在肉制品中添加植物多糖可以開發(fā)出新型的促健康肉制品，但植物多糖與肉制品的組合對生理功能的影響還在探索階段，需深入研究植物多糖與肉制品結(jié)合對腸道菌群、糖尿病、肥胖等疾病的影響機(jī)制。植物多糖功能性肉制品方面的研究具有巨大的研究空間，對于開發(fā)促進(jìn)健康的功能性肉制品具有重要價(jià)值。

4 展望

植物多糖具有多種功能特性，其抗氧化和抑菌作用的研究是多糖生物活性研究較為重要的一部分。植物多糖抗氧化性的研究，為解決相關(guān)氧化性疾病提供了新的研究方向；具有抑菌活性的植物多糖，對于開發(fā)新型有效的食品防腐劑有著重要的研究意義。植物多糖降血糖和抗腫瘤功效的研究，對醫(yī)藥領(lǐng)域研究新型降血糖和抗腫瘤藥物有著深遠(yuǎn)影響。

隨著人們生活水平的不斷提高，人們更加注重身體健康以及食品安全，新興起的保健品、綠色食品添加劑產(chǎn)業(yè)對天然活性物質(zhì)的需求大幅度增加，植物多糖在肉制品中的應(yīng)用也越來越廣泛，不斷研究功能性肉制品具有廣闊的發(fā)展空間。植物多糖的應(yīng)用對提高人體健康、改善生活質(zhì)量有著長遠(yuǎn)的影響。

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