菊粉是植物中储备性多糖,主要来源于植物,已发现有36000多种,包括
双子叶植物中的菊科、
桔梗科、
龙胆科等11个科及
单子叶植物中的
百合科、禾木科。例如,在
菊芋、
菊苣的
块茎、
天竺牡丹(
大理菊)的
块根、蓟的根中都含有丰富的菊粉,其中菊芋的菊粉含量是最高的。
简介
菊粉是以胶体形态含于细胞的
原生质中,与淀粉不同,其
易溶于热水中,加
乙醇便从水中析出,与碘不发生反应。而且在稀酸下菊粉极易水解成果糖,这是所有果聚糖的特性。也可被
菊粉酶(inulase)水解成
果糖。人和动物体内都缺乏分解菊粉的酶类。
菊粉是除淀粉外植物的另一种能量储存形式,是十分理想的功能性食品配料、同时也是生产
低聚果糖、
多聚果糖、
高果糖浆、
结晶果糖等产品的良好原料。
菊粉的理化性质
干燥的菊粉为白色无定形粉末。通常短链菊粉比
长链菊粉易溶于水,菊粉的
溶解度会随着温度的升高而明显加大,普通菊粉在10℃的溶解度约为6%,在90℃时约为33%。
短链菊粉含有较多的
单糖和
双糖,甜度大约相当于
蔗糖的30%~50%,普通菊粉略带甜味,约为蔗糖甜度的10%,长链菊粉几乎没有甜味。
当菊粉
溶液浓度达到10%-30%时,开始形成凝胶,浓度达到40%-50%即可以形成十分坚实的凝胶。凝胶粘度随温度的升高而降低。长链的菊粉溶解度相对较小,在水中形成不易察觉的微
晶体,这些微晶体之间相互作用可形成一种平滑的乳脂状的结构,口感类似于脂肪。
菊粉
吸湿性强,具有结合
自由水的能力,可以降低
水分活度。这一点可充分利用到食品加工中延缓水分的蒸发,防止产品变味,延长
食品货架期和
保质期。
来源
菊粉在自然界中的分布十分广泛,某些真菌和细菌中也含有菊粉,但其主要来源是植物。人们日常食用的植物如:洋葱、大蒜、
香蕉、小麦等都含有菊粉。然而,菊粉在自然界主要存在于
菊科植物中,
菊芋(俗称洋姜,国产菊粉的主要原料)含量为15%-20%,
菊苣(欧洲菊粉主要原料)含量为13%-20%,几种常见的可食用植物中的菊粉含量见表:
工艺
国外以
菊苣根为原料,去除
蛋白质和矿物质后, 经喷雾干燥等步骤获得菊粉。
国内以菊芋(洋姜)
根状茎为原料,去除蛋白,胶质,
粗纤维和
矿物质,经水提取,离子交换,
膜过滤,喷雾干燥等
生产工艺得到菊粉。
功 效
1、控制血脂
摄入菊粉可有效降低
血清总胆固醇(TC)和
低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C),提高
高密度脂蛋白/
低密度脂蛋白比率,改善血脂状况。Hidaka 等人报道,50-90岁的老年病人,每日摄食8g
短链的
膳食纤维,两周后血液中
甘油三酸酯和
总胆固醇的水平降低。 Yamashita 等人给18名糖尿病人进食8g菊粉两周,总
胆固醇减少 7.9%,但
HDL-胆固醇没变。而摄食食粮的
对照组,上述参数没有变化。Brighenti 等人观察到,12名健康年轻的男子,在每日的
谷物早餐中加入9g菊粉共4周,总胆固醇减少 8.2%,甘油三酸酯则大幅降低26.5%。
许多膳食纤维通过吸收肠内脂肪,形成脂肪——纤维复合物随粪便排出,从而降低血脂水平。而且,菊粉在肠道末端前,自身就发酵成
短链脂肪酸和
乳酸盐,乳酸盐是
肝脏代谢的调节剂。短链脂肪酸(
醋酸盐和丙酸盐)在血液里可作燃料,丙酸盐抑制胆固醇的合成。
2、降低血糖
菊粉是一种不会导致尿中
葡萄糖升高的
碳水化合物。它在肠道的上部不会被水解成
单糖,因而不会升高血糖水平和
胰岛素含量。如今研究表明,
空腹血糖的降低是
低聚果糖在结肠发酵所产生的短链脂肪酸的结果。
3、促进矿物质的吸收
菊粉能大大提高Ca2+、Mg2+、
Zn2+、Cu2+、 Fe2+等矿物质的吸收。据报道,青少年食用8 g/d(长和短链菊粉型
果聚糖)分别8周和1年,结果发现,都显著提高Ca2+吸收,而且身体的骨骼矿物质含量和密度也显著增加。
菊粉促进
矿物质元素吸收的主要机制是:1菊粉在结肠发酵生成的短链脂肪使其黏膜上的
隐窝变浅,隐窝细胞增多从而增大了吸收面积,
盲肠静脉更发达。2发酵所产生的酸降低结肠pH,使得许多矿物质的
溶解度、
生物有效性得以提高,特别是短链脂肪酸可以刺激结肠粘膜细胞的生长,提高肠黏膜的
吸收能力;3菊粉能促进一些微生物分泌
植酸酶,
植酸酶能使与植酸螯合的
金属离子释放出来,促进其吸收。4发酵生成的某些
有机酸可与金属离子螯合,促进金属离子吸收。
菊粉是一种天然的
水溶性膳食纤维,几乎不能被
胃酸水解和消化,只有在结肠被有益微生物利用,从而改善肠道环境。有研究表明,
双歧杆菌的增殖程度取决于人体大肠中初始双歧杆菌的数量,当初始双歧杆菌数量减少时,使用菊粉后
增殖效果明显,当初始双歧杆菌的数量多时,使用菊粉后效果并不明显。其次,摄入菊粉后能增强胃肠道蠕动,提高肠胃功能,增加消化和食欲,提高机体免疫力。
5. 抑制有毒发酵产物的生成,保护肝脏,预防
结肠癌食物经消化吸收后到达结肠,在肠道
腐生菌(
大肠杆菌、
拟杆菌等)的作用下,可产生许多有毒的
代谢产物(如氨、
亚硝胺、苯酚与
甲苯酚、
次级胆汁酸等),而菊粉在结肠被发酵产生的短链脂肪酸能够降低结肠pH,抑制腐生菌的生长,减少有毒产物的生成,减少其对肠壁的刺激。由于菊粉一系列代谢活动能抑制
有毒物质产生,增加排便次数和重量,增加粪便酸度,加速
致癌物的排泄,产生有抗癌作用的短链脂肪酸,有利于预防结肠癌。
6.防便秘及治疗
肥胖症膳食纤维减少食物在胃肠的
停留时间,以及增加
粪便量,有效地治疗便秘。其减肥作用是提高
内容物的黏度,降低食物从胃进入小肠的速度,从而降低饥饿感,减少食物的
摄食量。
7. 菊粉中有少量的2-9低聚果糖,研究表明,低聚果糖可使大脑
神经细胞营养因子表达升高,对
皮质酮诱导的
神经元损作有很好的保护作用,具有良好的抗抑郁作用。
保健
一、菊粉能降低血糖值、淡化血糖的浓度
1、 血糖值下降
空腹时吃菊粉或者喝菊粉的浓缩液能马上降低血糖值。
以前人们生活吃菊粉的时候并没有发现菊粉在治疗糖尿病方面有着特殊的功效。
二、消化和排便功能增强 ,对治疗便秘有效
很多吃了菊粉的人明显感到肠胃功能增强了,大便开始畅通。同时服用菊粉后,可以增强肠的蠕动能力,排出臭味气体,从而恢复肠的健康,尤其是对一些
习惯性便秘,
顽固性便秘都有很好的
防治效果。
三、改善血管障碍
菊粉对改善血管障碍功效非常显著。有很多关于菊粉降血脂,降低胆固醇的报告。
四、低能量或无能量
菊粉
低聚糖很难或不被人体消化吸收,所提供的能量值很低或根本没有,故可在低能量食品中发挥作用,最大限度的满足了那些喜爱甜品又担心发胖者的要求,还可供糖尿病人、肥胖病人和
低血糖病人食用。
五、快速增进肠道内双歧杆菌数量
促进结肠内双歧杆菌以40倍递增的速度增殖。成年人每天摄入10g菊粉低聚糖,一周后每克粪便中的双歧杆菌数增加20%。每天摄入10g菊粉低聚糖,3周之内即可减少44.6%有毒发酵产物和40.9%有害细菌酶的产生。
据消费者反映,和日本的中山先生观察到的一样,在大陆也有因使用菊粉导致的皮肤明显改善的例子。较明显的是糖尿病人的皮肤瘙痒有改善和消失的变化,尤其是老年人和女性。而其食用菊粉的时间在10天左右,几乎是一种药到病除的奇效,但并不是所有人都有此反映,如今无
系统科学有效的实验开展此项研究和统计。
七、对轻中度抑郁、焦虑的改善作用
菊粉中的2-9低聚果糖可使大脑神经细胞
营养因子表达升高,对
皮质酮诱导的神经元损作有很好的保护用,对轻、中度的抑郁有较好的作用;因此类低聚果糖可影响中枢的
NE、
5-HT的浓度,故对轻中度的
抑郁症、
焦虑症有较好的影响作用。
食品应用
菊粉是一种优良的
脂肪替代品,当与水完全混合后会形成一种奶油状结构,这使其容易在食品中替代脂肪,并提供光滑的口感、良好平衡及圆满的风味。可把脂肪替代成纤维,增加产品紧密及口感并能稳定提高乳化的
分散性,在奶油、涂抹食品加工可代替30~60%的脂肪。
菊粉在水中有较好的
溶解性,这使它能与水性系统相结合,含丰富的水溶性膳食纤维,而不像其他纤维产生沉淀问题,使用菊粉作为纤维配料十分方便,并能够使感官特性有所改善,它们能帮助人体获得更平衡的饮食,因此可做高纤维
食品配料。
菊粉在人的肠道能被
有益菌利用,特别是能使双歧杆菌增殖5~10倍,同时
有害菌会显著减少,改善人体
菌群分布,促进健康,菊粉已被列为重要的双歧杆菌增殖因子。
在乳饮料、酸牛奶、液态奶中添加菊粉2~5%,使产品具有膳食纤维和
低聚糖的功能之外,还可以增加稠度,赋予产品更浓的奶油口感、更好的平衡结构和更饱满的风味。
在焙烤制品中加入菊粉,用于发展
新概念面包,如益生源
面包、多纤维
白面包甚至多纤维无
谷蛋白面包。菊粉能够增加面团稳定性、调整水的吸收、增加面包体积、提高面包瓤的均匀性及成片能力。
6、用于
果汁类饮料、功能性水饮料、
运动饮料,
果露、
果冻中
在果汁类饮料、功能性水饮料、运动饮料,果露、果冻中添加菊粉0.8~3%,能使饮料风味为更浓,质地更好。
在奶粉、鲜奶干吃片、奶酪、冷冻甜点中添加8~10%的菊粉,能使
产品功能更强,风味更浓,质地更好。
安全性及用量
2003年美国
FDA已确认菊粉为
GRAS(公认安全物质),日有效摄入量为5克,推荐最大日摄入量为15~20克。
2009年我国发布了2009第5号公告:根据《
中华人民共和国卫生法》与《
新资源食品安全管理办法》的规定,正式批准菊粉为新资源食品,可用于各类食品,但不包括婴幼儿食品。
2015 年12月12日,欧盟发布法规(
EU)2015/2314,批准
菊苣菊粉(Chicory inulin)有助维持正常肠道功能的
健康声称。根据最新条例,菊苣菊粉的使用条件为:消费者每日摄入12g才能获得有效功能。该声明仅用于可以提供每日摄入12g菊苣菊粉、单糖(<10 %)、
双糖、菊粉型
果聚糖、
聚合度均值≥ 9。