生物活性物質

多糖是由很多單糖以昔鍵相連接而形成的高分子化合物。一個分子多糖水解後可生成幾百、幾千甚至上萬個單糖分子。因此，多糖的相對分子質量都很大，一般在數萬碳單位以上。多糖在生物界分佈十分廣泛，有些多糖是構成動植物機體骨架的物質，如纖維素、甲殼質等;有些多糖如澱粉、糖原等是動植物體內的營養儲備;在生物體內具有重要生理功能的糖蛋白、蛋白聚糖及糖脂等分子中，均含有多糖或寡糖成分。自然界存在的多糖，有的如澱粉、糖原、纖維素水解後只產生一種單糖— 葡萄糖，這類多糖稱為勻多糖或同多糖;而另一類多糖如透明質酸、硫痠軟骨素、硫酸皮膚素、肝素等蛋白多糖，最終水解產物是兩種以上的單糖或單糖衍生物，這類多糖稱為雜多糖。因蛋白多糖分子中，含有大量重複的二糖結構單位，又稱為糖胺聚糖。 ^[2] 

萜類化合物為一類由甲戊二羥酸衍生而成﹐基本碳架多具有兩個或兩個以上異戊二烯單位結構的化合物。萜類化合物廣泛存在於生物界﹐高等植物中存在較廣泛﹐菌類和苔蘚類植物中也有存在﹐總數約三萬種。相當一部分萜類化合物具有苦味﹐中草藥的苦味多源於它的存在﹐故其曾被稱為 “苦味素”。萜類化合物種類繁多﹐性質各異﹐藥理活性多樣﹐如抗生育的芫花酯甲、促肝細胞再生的齊墩果酸、抗菌的穿心蓮內酯、抗腫瘤的紫杉醇、抗炎的龍腦、擴張冠狀動脈的芍藥苷等都屬於萜類化合物。科學家屠呦呦領導的科研小組因抗瘧成分青蒿素的發現而為我國首次奪得諾貝爾生物學和醫學獎﹐而青蒿素即屬於萜類化合物。 ^[3] 

甾醇類屬於脂類中的不皂化物，在有機溶劑中容易結晶出來。一般甾醇結構都有一個環戊烷多氫菲環。在環戊烷多氫菲的AB環之間和CD環之間各有一個甲基，稱為角甲基。帶有角甲基的環戊烷多氫菲稱 “甾”。 ^[4] 

植物甾醇溶於油脂和油溶劑(如乙醚、氯仿、丙酮等)，每一種植物所含甾醇不止一種，往往是幾種甾醇的混合物，小麥、玉米胚油中含有多種甾醇。 ^[4] 

生物鹼為一大類重要的天然化合物，廣泛存在於天然植物、動物、微生物中，結構類型多、生物活性強，許多已作為常用藥物在臨牀上廣泛使用，如小檗鹼（黃連素）、延胡索乙素、莨菪鹼（阿托品）、利血平、喜樹鹼、奎寧、長春新鹼、苦蔘鹼、高烏頭鹼、嗎啡等。生物鹼類天然成分生物活性廣泛，具有鎮痛、抑制腫瘤、降壓、抗菌、抗病毒等作用。有些生物鹼既是活性成分，同時又是毒性成分，如烏頭類生物鹼。生物鹼類成分在自然界分佈具有一定的規律性，如二萜生物鹼主要分佈在毛茛科烏頭屬和翠雀屬，其他科屬植物中罕見。 ^[5] 

核酸是生物體內最基本的物質之一。根據化學組成不同﹐核酸可分為脱氧核糖核酸和核糖核酸。DNA是儲存、複製和傳遞遺傳信息的主要物質。RNA是所有生命體蛋白質合成不可或缺的部分﹐也能作為部分病毒的遺傳物質。核酸在生長、遺傳、變異等一系列重大生命現象中起決定性的作用。 ^[6] 

蛋白質是由許多α氨基酸按照一定的序列通過酰胺鍵 （或肽鍵）縮合而成的，具有較穩定的構象並具有一定生物功能的生物大分子。蛋白質是生命的載體，任何有生命的機體都不可能離開蛋白質。蛋白質在生命活動和種族繁衍中有重要的生物學意義，承擔着強大的功能。 ^[7] 

① 結構功能：蛋白質是生物組織和細胞的組成成分，併發揮着保護和支持細胞的作用，如生物膜中的蛋白質。 ^[7] 

② 催化功能：生物體內所進行的生化反應，幾乎全部要由酶來催化，而絕大多數的酶都是蛋白質。 ^[7] 

③ 運動功能：高等動物肌肉的收縮和舒張是由肌動蛋白和肌球蛋白的相對滑動來實現的，由此產生軀體運動、呼吸、消化和血液循環等現象。 ^[7] 

④ 儲藏功能　機體的胚胎和幼體的發育需要營養，營養的提供者正是蛋白質，如蛋類中的卵清蛋白、種子中醇溶蛋白等。 ^[7] 

除了以上功能外，它還有諸如血紅蛋白的運輸功能、激素的調節功能、疫苗的免疫功能等，可以説，蛋白質參與生物體的生長、繁殖、遺傳和變異等各個環節。 ^[7] 

天然生物活性物質具有消炎、抗癌、抗氧化等生理活性，廣泛分佈於多種動植物、海洋生物和微生物中。果蔬是日常繕食的重要組成部分，目前已確認的主要功能因子有膳食纖維、果低聚糖、植物甾醇、類胡蘿蔔素、類黃酮、二烯丙基二硫化合物、白藜蘆醇、異硫氰酸鹽、檸檬烯等。如蘋果是是日常膳食黃烷醇和黃酮醇的主要來源，具有提高免疫、抗氧化的作用；龍眼多糖具有調節並提高免疫力、記憶力、抗氧化、抗腫瘤等保健功能；葡萄果實及種子中含有的白藜蘆醇，有抑制脂質氧化的作用；堅果中的類黃酮具有抑制血小板凝聚、抑菌與抗腫瘤等作用。蔬菜中的主要生物活性物質有胡蘿蔔素、有機硫化合物、多糖及類黃酮中的番茄紅素、花青素等，能顯著地促進人體健康與預防疾病，如南瓜多糖具有食療防病等多種保健功能；苦瓜中的三萜、甾體類、生物鹼、蛋白、有機酸及糖類等活性化學成分，具有降血糖血脂、調節酶活性、抗病毒、抗腫瘤等功能。 ^[8] 

此外，大豆及其製品中的大豆異黃酮、皂甙、多肽、低聚糖、卵磷脂等主要功能因子，具有抗癌、免疫調節、保護心血管、抗自由基、降血脂等作用；茶葉中的茶多酚、茶多糖、茶γ-氨基丁酸等生物活性物質具有較高 的保健功能；食用菌的抗腫瘤、免疫調節、抗病毒、抗菌消炎、降血脂等功效，與其富含多糖類、三萜類、多肽氨基酸類等活性成分密切相關；海洋生物也含有多種抗腫瘤、抗病毒、抗氧化的生物活性物質。 ^[8] 

一些功能食品也對菌類進行了使用, 例如, 我國生產的藥酒會將不同的動物植物部分放在一起炮製, 同時加入菌類;使用靈芝進行藥酒的製作;使用雙孢菇製作膨化食品等。我國也存在着一些神奇的生物, 最具特色的就是冬蟲夏草。蟲草是由於真菌寄生在蟲子體內, 直到蟲體死亡、真菌佔領蟲子的身體, 鑽出地面, 看上去像草一樣。由於形成的特殊性, 也使蟲草中含有一些對人體極為有利的活性因子。當前, 我國已經研發出很多與之相關的功能產品, 如蟲草酒、蟲草果凍和蟲草藥膳等。 ^[9] 

功能食品的關鍵是其包含的天然生物活性物質 對人體生理機能具有調節作用，要實現多學科的基礎研究與創新性產品的開發，就必須不斷開發和挖掘新的功能性食品原料。動、植物中的生物活性物質資源非常巨大，應用現代先進科學技術全面開展資源鑑定 評價，包括功效成分及活性物質的鑑定、生理活性機制的探究等，深入挖掘植物栽培種、近緣種、野生種資 源，豐富、保護、創新利用藥食同源植物。在深入利用資源研發高效專用功能食品的同時，還要開展高產優質、全營養素植物資源功能遺傳背景和優良品種選育研究，以滿足日常膳食的需求。 ^[8] 

提取分離的最終目的是既去除雜質又最大限度地保留天然生物活性物質的生物活性和穩定性，即要求探討提取方法的最佳條件，優化無害化綠色分離工 藝與純化技術，為深入開展製備工藝改進、特性應用、 改性產品、專用功能食品的研製提供技術指導，更好 地發揮功能食品的綠色、保健功效。在天然生物活性物質的提取中應廣泛採用現代科學技術如低温粉碎技術、超微粉碎技術、超臨界萃取技術等；分離純化工 程中採用膜片分離技術、分子蒸餾技術、納米技術等；在追求科學營養、綠色食品的消費趨勢中，還應根據植物品種特性，採用無菌包裝技術、微膠囊技術、乾燥 技術（冷凍乾燥和昇華乾燥）等高新技術，生產高含量、高活性、高純度、高穩定性的功能食品。 ^[8] 

以各種動、植物為原料提取的活性物質，一般為多種成分的混合物，在分離純化的基礎上，應採用現代科學方法和實驗手段對其組分結構、功效及作用機制等進行深入研究。首先，應用以細胞工程、基因工 程、酶工程為主體的現代生物技術手段對各種天然生 物活性物質的理化性質、藥用功效及其構效、量效關係進行系統研究，從分子、細胞、器官水平上探討其作 用機理和可能存在的毒副作用，明確功能因子的功效、安全性和穩定性。其次，研究多種天然生物活性物質的聯合作用效果及機制，包括多種天然生物活性成分間的協同、拮抗作用或獨立表現作用，為來源於多層次、多方面資源的深加工和綜合開發提供理論依據，也為制訂功能食品的管理規範提供依據。 ^[8]