Bei den Wirkstoffen von Algen handelt es sich um eine Art von Biomassebestandteilen, die aus Algenorganismen gewonnen werden und durch chemische, physikalische und biologische Mechanismen auf Lebensphänomene einwirken können, einschließlich der extrazellulären Matrix, der Zellwand, der Bestandteile der protoplasmatischen Körper von Algen sowie der primären und sekundären Metaboliten in Zellorganismen.
Primäre Metaboliten sind Aminosäuren, Nukleotide, Polysaccharide, Lipide, Vitamine und andere Stoffe, die für die Aufrechterhaltung der Lebensaktivitäten durch Katabolismus und Anabolismus nach der Aufnahme von Nährstoffen aus der Außenwelt notwendig sind, während sekundäre Metaboliten organische Verbindungen sind, die von Algen in einer bestimmten Wachstumsperiode mit primären Metaboliten als Vorstufen synthetisiert werden, die für die biologischen Lebensaktivitäten nicht notwendig sind und auch als Naturprodukte bezeichnet werden, einschließlich Bioinformatik, medizinische Stoffe, Biotoxine und andere Stoffe. Sekundärmetaboliten sind organische Verbindungen, die von Algen während einer bestimmten Wachstumsperiode unter Verwendung von Primärmetaboliten als Vorläufersubstanzen synthetisiert werden, die für die biologischen Lebensaktivitäten nicht notwendig sind, und die auch als Naturprodukte bezeichnet werden, einschließlich Bioinformatik, Arzneimittel, Biotoxine, funktionelle Materialien und andere Algenverbindungen.
Lebensmittelwert bioaktiver Substanzen in Meeresalgen
Meeresalgenorganismen sind reich an bioaktiven Substanzen. Alginat, Carrageen, Agar, Mannitol, Fucoidan, Fucoidan und andere Bestandteile von Algen haben einen wichtigen Anwendungswert im Bereich der funktionellen Lebensmittel. Tabelle 1 zeigt die biologischen Funktionen der wichtigsten Algenwirkstoffe in Algenorganismen und ihre Anwendungsmöglichkeiten in funktionellen Lebensmitteln.
Tabelle 1: Rolle der Algenwirkstoffe in Algenorganismen und ihr Anwendungswert in funktionellen Lebensmitteln
Polysaccharide sind Strukturbestandteile von Algenpflanzen und werden auch als Energiespeicher genutzt. Vor mehr als 100 Jahren verfügte der Mensch über Enzyme, die Stärke aus Algen abbauen konnten, aber es gab keine entsprechenden Enzyme für Polysaccharide mit komplexeren Strukturen. Diese abbaubaren Polysaccharide sind Ballaststoffe.
Im Gegensatz zu der in Landpflanzen enthaltenen Zellulose können die in den Zellwänden von Algen enthaltenen Polysaccharide methyliert, acetyliert, acetoniert oder sulfatiert sein.
Alginat, Carrageen, Agar und andere aus Algen gewonnene Polysaccharide sind wichtige Lebensmittelzutaten aus Algen und werden häufig in Getränken, Fleischprodukten und Milchprodukten verwendet.
Essbare Algen enthalten im Allgemeinen eine große Menge an Ballaststoffen, wobei der Gehalt auf Trockenbasis zwischen 23,5% und 64,0% liegt und damit den Ballaststoffgehalt von Weizenkleie übersteigt.
In Grün- und Rotalgen machen die wasserlöslichen Ballaststoffe 52% bis 56% der gesamten Ballaststoffe aus, während sie in Braunalgen 67% bis 85% betragen. Die meisten dieser Ballaststoffe können durch Fermentation in kurzkettige Fettsäuren wie Essigsäure, Propionsäure und Buttersäure umgewandelt werden, die die Epithelzellen des Dickdarms ernähren und dem Wirt weitere Vorteile bieten können, z. B. werden Essig- und Propionsäure über den Blutkreislauf in viele Organe des menschlichen Körpers transportiert, wo sie durch Oxidation Energie liefern und spezifische physiologische Funktionen erfüllen.
Kurzkettige Fettsäuren, die durch den Fermentationsprozess entstehen, nähren auch die Darmflora und wirken als Präbiotika. Über die gesundheitlichen Auswirkungen von Polysacchariden aus Algen auf die Darmflora ist viel geschrieben worden, was zu gesundheitlichen Vorteilen wie einem geringeren Risiko für Diabetes, Bluthochdruck und Herzkrankheiten führt.
Verwendung von Algenwirkstoffen in funktionellen Lebensmitteln
Es gibt zwei Hauptarten der Anwendung von Algenwirkstoffen im Lebensmittelbereich: Algen werden als Meeresfrüchte verzehrt, und aus Algen extrahierte Wirkstoffe werden direkt oder abgeleitet in der Lebensmittelverarbeitung eingesetzt.
1. Algen werden als Meeresfrüchte konsumiert
Die Vorfahren der alten Chinesen hatten bereits das Gesundheitskonzept der Homologie von Medizin und Nahrung erkannt, und der Gesundheitswert von Algen wurde in vielen medizinischen Schriften festgehalten, z. B. in "Shennong Ben Cao Jing", "Famous Doctors of Medicine", "Oceanic Materia Medica", "Compendium of Materia Medica" und anderen Schriften, die sich mit Algen befassen.
In der modernen Lebensmittelindustrie sind Algen ein köstliches und nahrhaftes Meeresgemüse. Algen können für den Verzehr mit anderen Zutaten vermischt werden. So haben z. B. die Algennudeln, die aus zerkleinerten Algen und Mehl hergestellt werden, den Geschmack und den Nährwert von Nudeln und Algen; auch die Algenbutter, die aus Algen und Butter hergestellt wird, ist bei den Verbrauchern im Vereinigten Königreich sehr beliebt.
2. Verwendung von Algenwirkstoffen und ihren Derivaten in Lebensmitteln
2.1 Anwendung von Meeresalgengummi in Lebensmitteln
Alginat, Carrageen, Agar und andere Algengummis, die aus Algen gewonnen werden, sind funktionelle Lebensmittelzutaten marinen Ursprungs mit hervorragender Leistung, die in der Lebensmittelindustrie weit verbreitet sind und große Entwicklungsmöglichkeiten bieten.
Algengummi ist eine Klasse von hydrophilen Polymeren. Alginat, Carrageen und Agar sind die gleichen Alginatgummis mit wichtigen Anwendungen in der Lebensmittelindustrie, die bei der Herstellung von funktionellen Lebensmitteln auf viele verschiedene Arten eingesetzt werden können, um eine Reihe einzigartiger Nutzungseffekte zu erzielen. Tabelle 2 gibt einen Überblick über die wichtigsten Funktionen und Anwendungen von Alginatgummi als Lebensmittelzutat.
2.1.1 Anwendung von Alginatgummi in gelatineartigen Lebensmitteln
Gelatine ist ein traditionelles Lebensmittel in China, und es gibt viele verschiedene Produkte auf dem Markt, darunter Erbsengelatine, Brakteengelatine, Mungobohnengelatine, Reisgelatine, Weizengelatine und andere Gelatine, die aus Stärke als Rohstoff hergestellt wird, sowie Gelatine, die aus Algen, wie z. B. Steingetreide, und Gelatine, die aus Gelatine als Rohstoff hergestellt wird.
Der Herstellungsprozess dieser kalten Nudeln ist im Grunde ähnlich, d.h. die Rohstoffe werden in heißem Wasser aufgelöst und abgekühlt, um kalte Nudeln zu erhalten. Unter Ausnutzung der Eigenschaft der Gelbildung nach der Kombination von Natriumalginat und Kalziumionen zur Herstellung von kalten Nudeln sind ihre funktionellen Eigenschaften hitzeunempfindlich, kalorienarm, können kalt, gebraten, gedämpft, als Shabu-Shabu-Hotpot, Suppe usw. verzehrt werden und spielen eine Rolle bei der Sättigung, der Gewichtsabnahme, der Kalziumauffüllung und anderen gesundheitlichen Auswirkungen nach dem Verzehr.
Tabelle 2 Hauptfunktionen und Anwendungen von Alginatgummi
2.1.2 Anwendung von Alginat in bionischen Lebensmitteln
Unter Ausnutzung der Eigenschaft von Natriumalginat, unter der Einwirkung von Kalziumionen ein Gel zu bilden, kann die fleischähnliche Faser mit hitzebeständiger Leistung durch Verwendung von Natriumalginat als gelbildendes Mittel und abgetrenntem Sojaprotein als Füllstoff und Formung unter Rühren hergestellt werden.
Diese Art von Fleischimitatfasern kann nach dem Würzen getrocknet oder gebraten werden, und in Bezug auf die Kochmethode von Fleischprodukten kann eine Vielzahl von Sojaprotein-Fleischimitatprodukten mit hervorragender Farbe, Aroma und Geschmack hergestellt werden, wie z. B. getrocknetes Fleischimitat mit fünf Gewürzen, köstliche Garnelenstreifenimitate, süß-saure Fleischbällchenimitate, pikante Fleischimitate usw.
2.1.3 Anwendung von Algengummi in Fleischprodukten
Als natürliches Polymer hat Alginat ausgezeichnete filmbildende Eigenschaften und kann zur Herstellung von Wursthüllen verwendet werden. Bei der Herstellung wird die Fleischmischung extrudiert und zunächst mit einer Schicht aus wässrigem Natriumalginat auf der Oberfläche bedeckt und dann nach Kontakt mit wässrigem Calciumchlorid zu einem Film geformt, so dass die gebildeten Calciumalginat-Wursthüllen die Wurst schützen und den Verlust von Wasser und Öl verringern können.
Fettersatzstoffe sind Fettersatzstoffe für Fleischerzeugnisse mit hoher Festigkeit, hoher Elastizität und hoher Zähigkeit, die ähnlich wie festes Fett durch Hochgeschwindigkeitsmischen und statisches Formen hergestellt werden, wobei die Eigenschaften von Natriumalginat und Kalzium zur Bildung eines thermisch irreversiblen Gels und seine gute Kompatibilität mit anderen Polymerpolysacchariden genutzt werden, in Kombination mit tierischen oder pflanzlichen Fetten und kann für Salamiprodukte wie Salami verwendet werden, was die Härte und Elastizität des Darmkörpers erheblich verbessern, den Fettgehalt der Produkte reduzieren, den Produkten ein gutes Aussehen verleihen und die Anforderungen der Wurstwaren usw. erfüllen kann. Es kann die Härte und Elastizität des Wurstkörpers deutlich verbessern, den Fettgehalt des Produkts verringern, dem Produkt ein gutes Aussehen verleihen und die Nachfrage der Verbraucher nach fettarmen und nahrhaften Mahlzeiten erfüllen.
2.1.4 Verwendung von Algengummi in Molkereiprodukten und Getränken
Die Zugabe von Alginat und anderen Algengummis in fermentiertem Joghurt kann die Rolle des Verdickens und Emulgierens spielen, Eiweiß stabilisieren, Fett emulgieren, den Geschmack verbessern und das Aroma schützen. In neutralen Getränken kann es die Stabilität des Systems durch Verdickung verbessern und das Produkt vor Delamination schützen. Die Verwendung von Alginat und anderen Algengummis in Speiseeis kann die Stabilität des Produkts gegen Einfrieren und Auftauen verbessern, so dass die Eispaste zart ist und gut schmeckt.
2.1.5 Anwendung von Alginat in Nudelprodukten
Durch den Zusatz von Alginat in Nudelprodukten können die Produkte fester werden, sich nicht mit Suppe vermischen, nicht einfrieren und auftauen, nicht altern, kochfest und geschmeidig sein und die Anzahl der gebrochenen Streifen verringern.
2.1.6 Verwendung von Alginat in Backwaren
Die Zugabe von Alginat und anderen Algengummis in Backwaren kann die Rolle des Wasserrückhalts, der Verdickung und der Formgebung spielen und die Produktorganisation zart machen.
2.2 Verwendung von Alginatderivaten in Lebensmitteln
Alginat, Carrageen, Agar und andere Algengummis können durch Anwendung chemischer, physikalischer, biologischer und anderer Modifikationstechnologien zu Derivaten verarbeitet werden.
Propylenglykolalginat (PGA) zum Beispiel ist ein nichtionisches Derivat, das durch Reaktion von Alginat mit Propylenoxid gewonnen wird.
Da die Carbonsäuregruppe im Alginat durch Propylenglykol verestert ist, ist das zähflüssige Kolloid, das durch in Wasser gelöstes PGA gebildet wird, sehr resistent gegen Salze und sehr stabil gegenüber Metallionen wie Kalzium, Natrium usw. und fällt selbst in konzentrierter Elektrolytlösung nicht aus.
Aufgrund der Propylenglykolestergruppe in der Molekülstruktur hat PGA eine starke Lipophilie und eine gute Emulgierstabilität und kann in Lebensmitteln und Getränken mit niedrigem pH-Wert wie Milchsäuregetränken und Fruchtsaftgetränken wirksam eingesetzt werden.
Abbildung 2 zeigt einige der aus Alginat hergestellten Derivate. Im Bereich der funktionellen Meereslebensmittel sind Propylenglykol-Alginat und Fucoidan-Oligosaccharide zwei wichtige Arten von Alginat-Derivaten, die aufgrund ihrer einzigartigen Strukturen und Eigenschaften eine ausgezeichnete Wirksamkeit aufweisen.
Als verestertes Derivat von Alginat verfügt Propylenglykolalginat über einzigartige emulgierende, verdickende und stabilisierende Eigenschaften und kann in Molkereiprodukten, funktionellen Getränken, Bier, Backwaren und anderen Bereichen eingesetzt werden.
Abbildung 2 Derivate aus Alginat als Rohstoff
Aus Alginat hergestellte Oligosaccharide sind im Allgemeinen Oligosaccharide mit einem Polymerisationsgrad von 2 bis 10. Alginat-Oligosaccharide haben ein geringes Molekulargewicht, sind leicht wasserlöslich und haben viele einzigartige physikalisch-chemische Eigenschaften und biologische Aktivitäten, wie z. B. Antitumor, Antioxidationsmittel, antibakteriell, entzündungshemmend, immunmodulatorisch usw. Sie werden von Wissenschaftlern im In- und Ausland in den Bereichen Lebensmittel, Gesundheitspflege, Kosmetik, Biomedizin, Land- und Forstwirtschaft, Tierzucht, Fischerei usw. immer mehr geschätzt und haben ein breites Entwicklungspotenzial und einen großen Anwendungswert. Es hat eine breite Entwicklungsperspektive und einen großen Anwendungswert.
2.3 Anwendung von Fucoidan in funktionellen Lebensmitteln und Gesundheitsprodukten
Fucoidan, auch bekannt als Fucoidan, Fucoidansulfat, Fucoidan, Fucoidansulfat usw., ist eine Art wasserlösliches Heteropolysaccharid mit Schwefelsäure, das reich an L-Fucose und organischem Sulfat ist, und es ist ein einzigartiges natürliches funktionelles Polysaccharid im Meer.
Fucoidan findet sich hauptsächlich im Schleim auf der Oberfläche von Braunalgen wie Seetang, Seegurke und Wakame und ist eine einzigartige bioaktive Substanz der Braunalgen. Der Gehalt an Fucoidan in Braunalgen ist sehr gering, etwa 0,1% in frischem Seetang und 1% in getrocknetem Seetang, der ein sehr wertvoller Wirkstoff von Algen ist, und sein Gehalt in Braunalgen ist höher in Murraya und Kelp.
Als Bestandteil der Biomasse kommt Fucoidan in der Zellwandmatrix, im Zellzwischenraum und im Schleim der Oberflächenschicht von Braunalgen vor und spielt eine wichtige Rolle im Algenkörper, z. B. als Feuchtigkeitsspender, antibakteriell und als Schutz vor UV-Schäden.
Fucoidan hat eine Vielzahl physiologischer Wirkungen, wie z. B. gerinnungshemmend, antioxidativ, Schutz der Nervenzellen, Immunregulierung, Senkung des Blutzuckerspiegels und der Blutfette, Schutz der Nieren, Anti-Tumor, Anti-Virus usw., und seine Erforschung und Entwicklung ist derzeit einer der Brennpunkte im Bereich der Meeresarzneimittel und Gesundheitsprodukte. Die wichtigste Eigenschaft von Fucoidan für den menschlichen Körper ist seine einzigartige Anti-Tumor-Wirksamkeit durch Hemmung der Vermehrung menschlicher Krebszellen.
Schlussfolgerung
Die von Menschen bewohnte Erde ist ein blauer Planet, und das Meer ist die Wiege des Lebens und birgt das Geheimnis der Gesundheit. Mit der boomenden Entwicklung der blauen Wirtschaft entsteht eine Gesundheitsindustrie, die Meeresressourcen als Rohstoffe nutzt.
Als Schatzkammer menschlicher Nahrungsressourcen können die Algen im Meer der menschlichen Gesellschaft eine Fülle funktioneller Lebensmittelzutaten liefern. Zahlreiche wissenschaftliche Studien haben bewiesen, dass Algenwirkstoffe wie Alginat, Carrageen, Agar, Fucoidan und andere Algenwirkstoffe einzigartige Eigenschaften und Wirkungen haben und im Bereich der funktionellen Lebensmittel einen hohen Anwendungswert besitzen.