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农业论文

食品对食欲的影响及高饱腹感食品的开发

时间:2019年12月27日 所属分类:农业论文 点击次数:

摘要:过多的食品能量摄入是造成超重和肥胖的主要原因之一。该文综述食品的不同品质特性,包括营养成分、能量密度、可口性、感官、风味和质地对食品饱腹能力的影响的研究进展,概述饱腹感和食品摄入量的主要测量方法,为一种创新、可口、低能量密度、高饱腹

  摘要:过多的食品能量摄入是造成超重和肥胖的主要原因之一。该文综述食品的不同品质特性,包括营养成分、能量密度、可口性、感官、风味和质地对食品饱腹能力的影响的研究进展,概述饱腹感和食品摄入量的主要测量方法,为一种创新、可口、低能量密度、高饱腹感的食品的开发提供科学理论基础。

  关键词:食品风味;营养;食欲;短期饱腹感;长期饱腹感

食品

  超重和肥胖人口的逐年增加已经成为一个全球性的问题。全球大约有39%的超重人口(体质指数,bodymassindex,BMI≥25kg/m2),其中肥胖人口占13%(BMI≥28kg/m2)。超重和肥胖带来了一系列严重的健康隐患,造成2型糖尿病、心血管疾病、癌症等发病率的增加[1]。肥胖也和许多心理疾病,例如自卑和抑郁症成正相关[2]。近年来,具有高饱腹感的功能性食品的开发成为国际食品行业的研究热点。从本质上讲,超重和肥胖是由长期的正能量平衡(即能量摄入大于能量支出)所造成的[3]。

  机体的能量摄入来自于食物和饮料,而能量支出包括基础代谢、食物的特殊动力作用和体力活动[4]。在正能量平衡的状态下,摄入的能量超出支出的能量,多余的能量转化为脂肪储存起来,造成超重或肥胖。脂肪组织由25%的非脂肪组织(3/4水和1/4蛋白质)和75%的脂肪组织所组成[5]。减少的能量支出被认为是造成当今世界人口超重和肥胖率高的原因之一。

  同时,大量的、可口的、具有高能量密度的食品的增加,造成了过量的能量摄入,也是很多发展中和发达国家人口体重超标的逐年上升的原因[6-8]。降低食物的能量摄入,使其小于机体能量的支出,造成能量的负平衡,被证实是一种有效的降低体重的手段[3,9-10]。对于肥胖者来说,即使是很小程度的体重降低也能够显著地降低生理和心理疾病的发病率[11]。食品工业在支持消费者拥有更健康的食品选择方面能发挥巨大的潜在作用,例如,可以提供一系列低热能、高饱腹感的食品和饮料[12]。这种食品能够有效降低饥饿感,提高饱腹感,降低食物热量摄入,帮助消费者进行体重管理。

  基于此,本文综述了对人的饱腹感有显著影响的主要食品成分和品质,包括食品的营养成分,能量密度,可口性,感官特性以及风味质地特性,并阐述了高饱腹感的功能性食品开发的可能性。

  1饱腹感的测量方法

  人类的食欲可以被定义为“一种源于生理或心理的对食物需求的渴望和动机”[13]。食欲可以和食物的选择,偏好,进食量和进食动机联系在一起[14]。一些动机类词汇可以用来描述食欲状态,包括短期饱腹感(sati-ation)和长期饱腹感(satiety)。短期饱腹感是指进食后的一种“完全满足和饱足感,并且没有动机摄入更多食物的一种状态”[15]。短期饱腹感发生在食欲被满足时,导致进食行为的终止[16]。

  长期饱腹感描述的是在进食完成后的一种持续的饱足感,它能在饥饿感再次到来之前延迟下一次进食行为的发生。从定义上讲,短期饱腹感和长期饱腹感包含了所有能影响膳食行为的因素和过程。在大多数的行为学研究中,短期饱腹感和长期饱腹感是通过测定人的主观食欲感觉和客观食物摄入量来表征的。然而,试验的设计和过程根据试验目的的不同可能会有很大的差别[17]。

  1.1短期饱腹感的研究方法

  短期饱腹感是将进食行为引向终止。“同时评估”(concurrentevaluation)是常用的测量短期饱腹感的方法。在这个方法中,试验研究对象(例如某种蛋白质)被同时呈现在被测试食物中[17]。研究对象引起的短期饱腹感可以通过记录被测试食物的总能量摄入或者通过记录在进食过程中人的主观食欲感觉来表征。首先,食物所带给人的短期饱腹感可以通过记录受试者感到完全饱足所需要摄入的食物量(adlibitumintake)来表征,同时需要在实验室环境中与空白对照食品相比较[16]。

  然而,人类食物的摄入量,除了受到饱腹感的影响还可能被很多其他试验中的因素所影响,包括参加试验者的情绪状态、心理状态、社会地位和文化程度等[18]。为了减小这些不相关因素的影响,试验通常会选择在一个精心设计和严格控制的实验室环境中进行。在实验室环境中测量食物的摄入量,能够使目标变量在严格的控制环境中被研究。

  受试者被提供一份具有标准量的膳食,然后他们可以随意摄入食物直到感觉到舒适的饱腹感。这份膳食应该是可口的或者至少是可以被受试者接受的,否则他们可能不会进食或进食很少。膳食的份量应该足够大,以允许随意地摄入,但也需要接近正常的食物盛放尺寸。过大的份量可能会增加食物摄入量从而导致进食量过度[19]。食物的摄入量的测量是直接的,但是它并不能体现进食过程中的饱腹感的动态变化[17,20]。受试者可以在进食过程中多次间断地记录他们的主观食欲感觉来描述饱腹感随着时间的变化过程。主观食欲感觉可以通过记录饥饿感、饱足感、饱腹感、饮食欲望和预期进食量来表征[14]。

  在所有标度类型中,视觉模拟标度(visualanaloguescales,VAS)是最常用来计量主观食欲感觉的标尺。视觉模拟标度通常由一条长为100mm或150mm的直线组成,在直线的两端各标有食欲感觉程度的描述词汇,分别表示最低和最高强度的食欲感觉。受试者需要在标尺上画一个垂直标记来表示当时的食欲感觉强度。

  1.2长期饱腹感的测定

  长期饱腹感指的是在进食行为结束后对食欲的持续抑制。通常,长期饱腹感是通过记录被测试食物摄入结束后饱腹感强度随着时间的变化规律和测量随后一餐食物的摄入量来表征的[21]。对连续两餐的时间间隔的测量常常被研究人员所忽视,因为人们通常有固定的进食时间,例如,固定的一日三餐的时间[17]。

  一个空白对照食物(不含被研究的食品品质变量)也需要和被测试食物(含有被研究的食品品质变量)在相同的试验设置和条件下被测试。通过对比两者引起的长期饱腹感的强度差异,来评估被测试变量是否对长期饱腹感有实际的影响。记录随后一餐食物的摄入量能对被测试食物所引起的长期饱腹感的变化提供一种直接的具体的评估[14]。食物的摄入量可以被许多其他的内在食欲信号所影响,因此需要特别注意食物的设计和呈现方式。如果可能的话,食品的宏量营养成分(包括脂肪、蛋白质和碳水化合物)的比例搭配需要平衡合理,而不是其中某种营养成分比例过高[17]。

  此外,在被测试食物和随后一餐食物摄入的间隔阶段,受试者需要静坐在一个可控制的试验条件下[16]。为了测量食物的长期饱腹感随着时间的变化规律,需要在被测试食物摄入后和随后一餐食物摄入前多次记录受试者的主观食欲感觉[14]。因为长期的饱腹感取决于时间,并且其他不同的因素也会影响整个饱腹感产生的过程。被测试食物和随后一餐食物摄入的时间间隔需要被精心地设计以满足不同的试验目的。

  例如,2h~6h的时间间隔的设计通常用来研究食物的吸收因素对其饱腹感的影响[17]。然而,如果需要研究感官、认知或胃排空因素对食物饱腹能力的影响,两餐之间时间间隔应该缩短为大致40min以内[16]。如果时间间隔过长,被测试食物对随后一餐进食量的影响将不能被准确测量[14]。此外,两次主观食欲感觉的记录时间间隔一般在15min~60min左右,但是如果要研究短期的影响因素,例如感官因素,主观食欲感觉的记录时间间隔可以缩短至每5min一次。

  2食品品质对饱腹感的影响

  2.1食品的营养成分对饱腹感的影响

  食品的营养成分对食品的饱腹能力和摄入量有显著影响[22]。食物中的蛋白质、碳水化合物和脂肪是为人体提供能量的来源。1g碳水化合物或蛋白质可以提供4kcal的能量,而1g脂肪能为人体提供9卡路里的能量。很多试验表明蛋白质比同等热量的脂肪和碳水化合物的饱腹能力强[23]。高蛋白质的饮食可以提高饱腹感,延长对饥饿感的抑制,并能降低食物能量的摄入[24]。

  蛋白质的饱腹能力还与其种类和品质相关[22]。比如鱼肉蛋白的饱腹能力比牛肉蛋白的饱腹能力强[25]。高脂肪含量的膳食比高碳水化合物的膳食更能够增加食物总能量的摄入[26]。很多试验证明膳食纤维可以提高食物带给人的饱腹感,从而降低食物的总能量摄入[27-29]。这可能是由于膳食纤维能降低食物的能量密度,增加其黏度和体积,从而降低食物的胃排空速度[30]。

  2.2食品的能量密度对饱腹感的影响

  能量密度是指单位质量或体积食物中含有的热量(kcal/g或mL/g)[16]。在众多的食品品质中,能量密度似乎是对食物的总摄入量影响最大的因素。人类每天摄入相似质量的食物,而不是相似能量的食物[31]。一些研究表明摄入食物的能量密度越大,食物摄入总能量越高[32-34]。通过加入气泡来增加饮料的体积,同时保持饮料总热量的恒定,能够降低此饮料的总能量摄入[31]。食物的饱腹能力和摄入总能量受到其能量密度的影响可能要大于其营养成分的影响[13]。

  2.3食品的可口性对饱腹感的影响

  食物的感官品质很大程度上决定了食品的可口性,而食物的可口性直接影响了其饱腹能力和能量摄入[35]。食物的可口性指的是食物带来的一种主观的愉悦体验。可口性能激发积极的情绪信号,并同时刺激大脑释放作用于快感神经系统的类罂粟碱类物质(o-pioids)来提高摄取食物的内在动力[36]。可口性受食物的内在特性和个人的主观体验所影响[37]。

  食物的可口性可以通过行为研究中的视觉模拟标度表来衡量。在神经影像学研究中,食品的可口性可以通过监测大脑区域的奖励系统中心的激活程度来表征[38]。增加食物的可口性会刺激食欲,增加餐量和加快进食速率[36]。然后,没有很强的证据表明在进餐结束后,食物的可口性能持续影响饱腹感[39]。食物的可口性与食物的能量密度呈现很强的正相关[37],这反映了我们人类天生喜欢富含能量的食物[40]。但是,食物的可口性也在很大程度上受到其感官品质的影响。可以通过改变食品的感官品质来设计一种具有低能量密度、高可口性、同时能够带来高饱腹感的食物[41]。

  2.4食品的风味感官品质对饱腹感的影响

  近年来,食品的风味感官品质和食品营养品质之间的关联得到了越来越多的研究。传统意义上的两个相互独立的科研领域,即营养科学与感官科学,被联系起来,共同用于解决肥胖和超重问题[35,42]。食品的感官品质,包括滋味、香气、质地、温度和外观,能影响食品带给人的长期或短期的饱腹感[14]。在进餐的早期阶段,特别是当饥饿感较高时,食物中的感官信号可能会激活大脑的奖励控制中心,鼓励进食(正反馈)。

  然而,随着进餐的时间推移,感官刺激产生的饱腹信号强度逐渐增强,直到进餐快结束前饱腹信号强度超过奖励信号强度,导致进食行为的终止(负反馈)。食品的风味(包括香气、滋味和质地的相互作用)是影响我们饮食中的感官体验的重要因素。然而,目前国际上对于食品风味对食欲和能量摄入的影响的研究还不够深入和透彻。

  2.4.1风味-营养的关联理论

  人类的膳食行为习惯主要是在后天的饮食经验中习得的,也就是说,人类可能通过学习把食品的风味品质与食品在体内的消化代谢结果联系在一起[43-44]。这种联系可能是食品风味影响食欲和膳食行为的理论基础之一。其中一种习得的风味-营养关联结果是“习得的喜爱”(“acquiredliking”),即我们通过把食品的积极或消极的消化代谢结果与此食品的风味品质建立联系,从而学会去喜欢或厌恶某种食品风味[44]。

  例如,成人把咖啡因的积极的代谢益处与其苦味联系在一起,从而学会喜欢咖啡的苦味,然而婴儿却天生地厌恶这种苦味[45]。对食品的喜爱度也能影响我们的食物选择和能量摄入。通常,提高食物可口性能增加食欲和食物的摄入量[44]。另外一种风味-营养关联是“习得的饱腹感”(“ac-quiredsatiety”),即我们把食品的风味品质和其消化代谢后带给我们的饱腹感强度联系在一起。这种“习得的饱腹感”可能和食品的能量、营养价值及其消化代谢结果相关。

  2.4.2挥发性香气物质对饱腹感的影响

  食品的香气物质(挥发性物质)本身没有能量,不具备营养价值,但其可能通过影响人的意识、动机或情绪,并改变肠胃神经系统或膳食荷尔蒙来影响人类的膳食行为[46-47]。食品中的香气物质可以通过两种途径到达鼻腔上部的嗅觉感受器,即通过鼻孔从体外吸入或在食物咀嚼过程中经过口咽腔进入鼻腔再达到鼻腔黏膜感受器[48]。从外界环境经鼻孔到达鼻黏膜的香气物质的浓度往往低于在咀嚼中通过口咽腔进入鼻黏膜的香气浓度,这可能是因为前者缺少唾液、口腔加热和咀嚼食物的过程[49-50]。这两种不同的途径可能对食欲和膳食行为有不同的影响作用[51]。

  2.4.2.1经鼻孔从体外吸入的香气物质

  从鼻孔进入鼻腔内的香气物质暗示着食物的潜在奖励机制,可能引起人对散发此种香气食物的食欲[50]。一些研究证明外界环境中的食品香气可以刺激唾液和胃酸的分泌,促进食欲[52]。Ferriday等发现当受试者看到或闻到新鲜的披萨的香气时,他们的唾液分泌量增[13]。环境中的香气物质可能帮助人体提前准备好对营养物质的摄入。Ramaekers等发现当受试者在一个散发有番茄汤的密闭空间内停留20min后,他们对番茄汤的食欲明显增加,而对于具有其他风味的食物的食欲没有发生改变[53]。这暗示着环境中的番茄香气可能帮助机体提前做好摄入番茄汤的准备。

  然而,其他的一些研究得出了相反的结论,即环境中的某种食品香气物质能够降低食欲。Massolt等[54]发现在嗅闻黑巧克力5min后,受试者的食欲明显降低,同时胃泌素的分泌量也有所减少。胃泌素的减少暗示着饥饿感的降低[55]。环境中的食品香气是增进食欲或抑制食欲,可能取决于这种香气的质量、性质和浓度。未来的研究可以探讨不同种类和浓度的食品香气对饱腹感和膳食行为的影响。

  2.4.2.2咀嚼食品时经口咽腔进入鼻腔的香气物质

  食物中的香气在咀嚼吞咽过程中,经过口咽腔到达鼻黏膜嗅觉感受器,这一过程通常与进食行为相关[50]。经口咽腔进入鼻腔的香气物质有提高饱腹感的潜在能力[51]。摄入固体食物需要较长时间和较强的口腔咀嚼处理,在这一过程中,更多的高浓度的香气物质经过口咽腔到达鼻黏膜。相比之下,摄入液体食物的过程中食物散发出的香气时间短且浓度低[56-58]。香气释放程度的差异可能是导致固体食物比液体食物具有更强饱腹能力的原因之一。

  Ruijschop等比较了一种具有固体食品香气释放特征的牛奶饮料和一种具有液体食品香气释放特征的牛奶饮料的饱腹能力[59]。在这个试验中,草莓香气经过一个带硅胶管的嗅觉传送仪(olfactometer)传送到鼻腔上部黏膜感受器,这种传送模式使得香气的时间和强度可以独立于滋味物质被调控[53]。受试者在摄入具有固体食品香气释放特征的牛奶饮料后的饱腹感明显高于在摄入具有液体食品香气释放特征的牛奶饮料后的饱腹感。但是,这种饱腹感的差异在摄入饮料5min后消失。这个研究结果说明了香气物质可以提高短期饱腹感,但对长期饱腹感的影响较小。

  此外,香气成分的复杂性对食物的饱腹感也有影响。Ruijschop等发现摄入一种具有多种草莓香气化合物的酸奶比摄入一种具有单一草莓香气化合物的酸奶更能提高受试者的饱腹感。尽管香气物质被证明可以提高饱腹感,但是它们似乎对进食量并没有太大影响。这可能是因为香气物质对饱腹感的增加程度较低,且影响时间较短暂[16]。

  3高饱腹感的食品的开发

  目前,研究者和食品工业正在寻找一种新的可以帮助消费者管理食欲和食品能量摄入的方法。很多尝试集中在了如何提高食品的内在饱腹能力上。这种具有高饱腹能力的食品的开发既具有很多的机遇和可能性,也具有不少挑战。从科学理论上来讲,关键的问题是选择最有潜质的食品原料,这种原料在不增加食品能量密度的基础上能够显著提高食品的饱腹能力[14]。

  首先可以尝试的方法是通过改变食品的营养成分。例如,可以通过提高食品的蛋白质的含量,同时降低食品的脂肪和碳水化合物的含量,从而使食品具有更强的饱腹能力。或许另外一种最有效的提高食品饱腹能力的方式是降低食品的能量密度。食品的能量密度的降低可以通过提高食品的体积,同时保持其能量的方式实现。例如,通过增加食品的水分含量或引入空气[10,13,33]。增加膳食纤维的含量也能达到降低食品能量密度的目的。

  此外,一种新颖的能提高食品饱腹能力的方式是通过改变食品的感官和风味品质。研究发现,提高食品的风味感知强度和风味物质成分的复杂性能显著降低饥饿感并提高短期饱腹感。然而,目前所面临的挑战在于通过改变食品的风味品质是否能最终减少食品的摄入量[59,78-79]。食品工业还可以通过改变食品的质地来提高食品的饱腹能力,并减少食品的摄入量。例如,通过提高食品的咀嚼性、黏度或硬度可以降低食品的胃排空速度,延长食品在消化道的停留时间,带来较长时间的饱腹感。开发高饱腹感的食品的另一个挑战是在提高食品饱腹感的同时保持食品的可口性。

  4结论

  关于食物的饱腹能力的研究涉及了很多科学领域的交叉,包括食品营养学,感官科学和风味科学等。迄今为止,研究的主要热点在于食品营养成分、食品能量密度、食品可口性、感官、风味和质地品质的影响。这些研究成果为高饱腹感的食品产品的开发提供了科学理论基础。可以预测,这种食品产品将可以帮助消费者管理饮食和体重,以预防和缓解当今世界较为严峻的超重和肥胖问题。今后的研究可以着重寻找新颖的食品原料和成分,这些原料和成分需要具有较强的饱腹能力。

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