Активные вещества морских водорослей - это своеобразные компоненты биомассы, выделенные из водорослевых организмов, способные оказывать влияние на жизненные явления посредством химических, физических и биологических механизмов, включая внеклеточный матрикс, клеточную стенку, компоненты протоплазматических тел морских водорослей, а также первичные и вторичные метаболиты в клеточных организмах.

Первичные метаболиты - это аминокислоты, нуклеотиды, полисахариды, липиды, витамины и другие вещества, необходимые для поддержания жизнедеятельности путем катаболизма и анаболизма после поглощения питательных веществ из внешнего мира, а вторичные метаболиты - это органические соединения, синтезируемые морскими водорослями в определенный период роста с использованием первичных метаболитов в качестве предшественников, которые не являются необходимыми для биологической жизнедеятельности, также известные как натуральные продукты, включая биоинформацию, лекарственные вещества, биотоксины и другие вещества. Вторичные метаболиты - органические соединения, синтезируемые морскими водорослями в определенный период роста с использованием первичных метаболитов в качестве предшественников, которые не являются необходимыми для биологической жизнедеятельности, и называемые также натуральными продуктами, включая биоинформацию, лекарственные вещества, биотоксины, функциональные материалы и другие водорослевые соединения.

Пищевая ценность биологически активных веществ в морских водорослях

Морские водоросли богаты биологически активными веществами. Альгинат, каррагинан, агар, маннит, фукоидан, фукоид и другие компоненты в морских водорослях имеют важное прикладное значение в области функциональных продуктов питания. В таблице 1 приведены биологические роли основных активных веществ водорослей в морских организмах и их применение в функциональных продуктах питания.

Таблица 1 Роль активных веществ в морских водорослях и их применение в функциональных продуктах питания

Полисахариды являются структурными компонентами морских водорослей, а также используются для хранения энергии. Более 100 лет назад у человека появились ферменты, способные разлагать крахмал морских водорослей, но не было соответствующих ферментов для полисахаридов с более сложной структурой. Эти устойчивые к разложению полисахариды являются пищевыми волокнами.
В отличие от целлюлозы, содержащейся в наземных растениях, полисахариды, содержащиеся в клеточных стенках морских водорослей, могут быть метилированными, ацетилированными, ацетонированными или сульфатированными.

Альгинат, каррагинан, агар и другие полисахариды, выделенные из морских водорослей, являются важными пищевыми ингредиентами водорослевого происхождения и широко используются в напитках, мясных и молочных продуктах.

Съедобные морские водоросли обычно содержат большое количество пищевых волокон, содержание которых в сухой основе колеблется от 23,5% до 64,0%, превышая содержание пищевых волокон в пшеничных отрубях.

В зеленых и красных водорослях водорастворимые волокна составляют от 52% до 56% от общего количества волокон, а в бурых водорослях - от 67% до 85%. Большинство из этих пищевых волокон могут быть преобразованы в короткоцепочечные жирные кислоты, такие как уксусная, пропионовая и масляная, путем ферментации, которые могут питать эпителиальные клетки толстого кишечника и обеспечивать другие преимущества для хозяина, например, уксусная и пропионовая кислоты транспортируются через кровоток во многие органы человеческого тела, обеспечивая энергию путем окисления и играя определенные физиологические роли.

Короткоцепочечные жирные кислоты, образующиеся в процессе ферментации, также питают флору толстой кишки и действуют как пребиотики. Многое написано о влиянии полисахаридов морских водорослей на кишечную флору, что приводит к снижению риска развития диабета, высокого кровяного давления и сердечных заболеваний.

Применение активных веществ морских водорослей в функциональных продуктах питания

Существует два основных способа применения активных веществ морских водорослей в пищевой промышленности: морские водоросли употребляются в пищу как морской продукт, а активные вещества, выделенные из морских водорослей, непосредственно или производно применяются в пищевой промышленности.

1. Морские водоросли употребляются в пищу как морской продукт
Древние китайские предки уже признавали концепцию гомологии медицины и пищи, и ценность морских водорослей для здоровья была зафиксирована во многих медицинских трудах, например, в "Шэньнун Бэнь Цао Цзин", "Знаменитых докторах медицины", "Океанической медицинской технике", "Компендиуме медицинской техники" и других трудах есть рассуждения о морских водорослях.

В современной пищевой промышленности морские водоросли - это вкусный и питательный морской овощ. Морские водоросли могут быть соединены с другими ингредиентами для употребления в пищу. Например, лапша из морских водорослей, приготовленная путем смешивания измельченных морских водорослей с мукой, обладает вкусом и питательной ценностью как лапши, так и морских водорослей; масло из морских водорослей, приготовленное путем смешивания морских водорослей с маслом, также популярно среди потребителей в Великобритании.

2. Применение активных веществ морских водорослей и их производных в продуктах питания
2.1 Применение камеди из морских водорослей в пищевой промышленности
Альгинат, каррагинан, агар и другие камеди, получаемые из морских водорослей, - это функциональные пищевые ингредиенты морского происхождения с отличными характеристиками, которые находят широкое применение и имеют большие перспективы развития в пищевой промышленности.

Камедь морских водорослей относится к классу гидрофильных полимеров. Альгинат, каррагинан и агар - это те же альгинатные камеди, имеющие важное применение в пищевой промышленности, которые могут быть применены для производства функциональных продуктов питания различными способами для получения серии уникальных по эффективности использования. В таблице 2 приведены основные функции и области применения альгинатных камедей в качестве пищевых ингредиентов.

2.1.1 Применение альгинатной камеди в желатиновых продуктах
Желатин является традиционным продуктом питания в Китае, и на рынке представлено множество видов продукции, включая желатин из гороха, желатин из прицветников, желатин из бобов мунг, желатин из риса, желатин из пшеницы и другие виды желатина, изготовленные из крахмала в качестве сырья, а также желатин из морских водорослей, таких как скальные водоросли, и желатин, изготовленный из желатина в качестве сырья.

Процесс производства этой холодной лапши в основном схож, т.е. растворение сырья в горячей воде и его охлаждение для получения холодной лапши. Используя свойство образования геля после соединения альгината натрия и ионов кальция для получения холодной лапши, ее функциональные свойства включают необратимость воздействия тепла, низкую калорийность, возможность употребления в холодном виде, жареном, приготовленном на пару, шабу-шабу, супе и т.д., и она играет роль в насыщении, потере веса, восполнении кальция и других эффектах для здоровья после употребления.

Таблица 2 Основные функции и области применения альгинатной камеди

2.1.2 Применение альгината в бионических продуктах питания
Используя свойство альгината натрия образовывать гель под действием ионов кальция, можно получить волокно, имитирующее мясо, с термостойкими характеристиками, используя альгинат натрия в качестве гелеобразователя и разделенный соевый белок в качестве наполнителя, и формовать при перемешивании.

Этот вид волокна для имитации мяса может быть высушен или обжарен после приправы, и, учитывая способ приготовления мясных продуктов, можно получить различные продукты для имитации мяса из соевого белка с превосходным цветом, ароматом и вкусом, такие как сушеное мясо, имитирующее пять специй, вкусные полоски креветок, кисло-сладкие фрикадельки, пряное измельченное мясо и так далее.

2.1.3 Применение камеди морских водорослей в мясных продуктах
Альгинат, являясь природным полимером, обладает отличными пленкообразующими свойствами и может использоваться для приготовления колбасных оболочек. В процессе производства мясная смесь экструдируется и сначала покрывается слоем водного альгината натрия на своей поверхности, а затем формируется в пленку после контакта с водным хлоридом кальция, так что сформированные колбасные оболочки из альгината кальция могут защитить колбасу и уменьшить потерю воды и масла.

Заменители жира - это заменители жира для мясных продуктов с высокой прочностью, высокой эластичностью и высокой жесткостью, похожие на твердый жир, приготовленные путем высокоскоростного смешивания и статического формования, используя характеристики альгината натрия и кальция для образования термически необратимого геля и его хорошую совместимость с другими полимерными полисахаридами, сочетаясь с животными жирами или растительными жирами, и может применяться в продуктах салями, таких как салями, что может значительно улучшить твердость и эластичность кишечного тела, уменьшить содержание жира в продуктах, придать продуктам хороший внешний вид, удовлетворить требования к колбасам и так далее. Он может значительно улучшить твердость и эластичность тела колбасы, снизить содержание жира в продукте, придать продукту хороший внешний вид, а также удовлетворить спрос потребителей на низкокалорийные и питательные блюда.

2.1.4 Применение камеди морских водорослей в молочных продуктах и напитках
Добавление альгината и других камедей морских водорослей в ферментированный йогурт может играть роль загустителя и эмульгатора, стабилизировать белок, эмульгировать жир, улучшать вкус и защищать аромат. В нейтральных напитках она может улучшить стабильность системы за счет загущения и предотвратить расслоение продукта. Применение альгината и других камедей морских водорослей в мороженом позволяет повысить устойчивость продукта к замораживанию и размораживанию, благодаря чему паста мороженого получается нежной и обладает хорошим вкусом.

2.1.5 Применение альгината в лапшевых изделиях
Добавление альгината в лапшу позволяет сделать продукты более прочными, не смешивающимися с супом, противостоящими замораживанию и размораживанию, антивозрастными, устойчивыми к варке, гладкими, а также уменьшить количество сломанных полосок.

2.1.6 Применение альгината в хлебобулочных изделиях
Добавление альгината и других камедей морских водорослей в выпечку может играть роль влагоудержателя, загустителя, формообразователя и придать продукту нежную организацию.

2.2 Применение производных альгината в пищевых продуктах
Альгинат, каррагинан, агар и другие камеди морских водорослей могут быть получены путем применения химических, физических, биологических и других технологий модификации для получения производных продуктов.

Например, альгинат пропиленгликоля (PGA) - это неионное производное, полученное в результате реакции альгината с пропиленоксидом.

Поскольку карбоксильная кислотная группа в альгинате этерифицирована пропиленгликолем, вязкий коллоид, образованный растворенным в воде ПГА, обладает высокой устойчивостью к воздействию солей, очень стабилен к ионам металлов, таких как кальций, натрий и т.д., и не выпадает в осадок даже в концентрированном растворе электролита.

Благодаря эфирной группе пропиленгликоля в молекулярной структуре, PGA обладает сильной липофильностью и хорошей стабильностью эмульгирования, и может эффективно использоваться в продуктах и напитках с низким pH, таких как молочнокислые напитки и напитки из фруктовых соков.

На рисунке 2 показаны некоторые производные альгината. В области морских функциональных продуктов питания альгинат пропиленгликоля и олигосахариды фукоидана являются двумя важными типами производных альгината, а их уникальные структуры и свойства придают этим двум типам продуктов превосходную эффективность для использования.

Будучи этерифицированным производным альгината, пропиленгликолевый альгинат обладает уникальными эмульгирующими, загущающими и стабилизирующими свойствами и находит применение в молочных продуктах, функциональных напитках, пиве, хлебобулочных изделиях и других областях.

Рисунок 2 Производные, полученные из альгината в качестве сырья

Олигосахариды, полученные из альгината, обычно представляют собой олигосахариды со степенью полимеризации от 2 до 10. Альгинатные олигосахариды имеют низкую молекулярную массу, легко растворяются в воде, обладают множеством уникальных физико-химических свойств и биологической активностью, такой как противоопухолевая, антиоксидантная, антибактериальная, противовоспалительная, иммуномодулирующая и др. Они все больше и больше предпочитают ученые в стране и за рубежом в области продуктов питания, здравоохранения, косметики, биомедицины, сельского хозяйства, лесного хозяйства, животноводства, рыболовства и так далее, и они имеют широкие перспективы развития и огромную ценность применения. Она имеет широкие перспективы развития и огромное прикладное значение.

2.3 Применение фукоидана в функциональных пищевых продуктах и продуктах для здоровья
Фукоидан, также известный как фукоидан, фукоидан сульфат, фукоидан, фукоидан сульфат и т.д., - это вид водорастворимого гетерополисахарида с серной кислотой, который богат L-фукозой и органическим сульфатом, и является уникальным природным функциональным полисахаридом в океане.

Фукоидан содержится в основном в слизи на поверхности бурых водорослей, таких как ламинария, морской огурец и вакаме, и является уникальным биологически активным веществом бурых водорослей. Содержание фукоидана в бурых водорослях очень мало, около 0,1% в свежей ламинарии и 1% в сушеной ламинарии, которая является очень ценным активным веществом морских водорослей, и его содержание в бурых водорослях выше в муррайе и келпе.

Как компонент биомассы, фукоидан содержится в матриксе клеточной стенки, межклеточном пространстве и слизи поверхностного слоя бурых водорослей и играет важную роль в организме водорослей, такую как увлажняющая, антибактериальная и противоультрафиолетовая.

Фукоидан обладает целым рядом физиологических свойств, таких как антикоагулянт, антиоксидант, защита нервных клеток, регуляция иммунитета, снижение уровня глюкозы и липидов в крови, защита почек, противоопухолевое, антивирусное и т.д., а его исследование и разработка является одной из горячих точек в области морских препаратов и продуктов здравоохранения в настоящее время. Наиболее важным свойством фукоидана для человеческого организма является его уникальная противоопухолевая эффективность, подавляющая пролиферацию раковых клеток человека.

Заключение

Земля, населенная людьми, - голубая планета, а море - колыбель жизни, хранящая тайну здоровья. С бурным развитием "голубой экономики" зарождается индустрия здоровья, использующая морские ресурсы в качестве сырья.

Являясь сокровищницей пищевых ресурсов человека, морские водоросли в океане могут предоставить человеческому обществу множество функциональных пищевых ингредиентов. Большое количество научных исследований доказало, что активные вещества морских водорослей, такие как альгинат, каррагинан, агар, фукоидан и другие активные вещества морских водорослей, обладают уникальными свойствами и эффективностью, а также имеют высокую прикладную ценность в области функциональных продуктов питания.