許洪高， 王 鑫， 李 東

(1.北京市科學(xué)技術(shù)研究院 生物醫(yī)藥與營養(yǎng)健康協(xié)同創(chuàng)新中心， 北京 100089；2.北京市營養(yǎng)源研究所 北京市系統(tǒng)營養(yǎng)工程技術(shù)研究中心， 北京 100069)

人體所需的必需營養(yǎng)素有42種，既包括蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物(含膳食纖維)等宏量營養(yǎng)素，也包括礦物質(zhì)、維生素等微量營養(yǎng)素，還包括水。普通居民的膳食指南推薦每天食用奶類、大豆及其制品。乳及乳制品是營養(yǎng)成分齊全、組成比例適宜、易消化吸收、營養(yǎng)價值高的食品。乳及乳制品以牛、羊、馬、駱駝等哺乳動物為來源，以牛為來源的最常見，包括牛奶、奶粉、酸奶、奶酪、冰淇淋、調(diào)制乳、乳飲料等。牛奶中蛋白質(zhì)的平均含量為3%，80%以上為酪蛋白，其余為乳清蛋白，消化率達(dá)到90%以上，必需氨基酸比例符合人體需要，屬于優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)，常與雞蛋蛋白一同作為參比蛋白[1]；牛奶中的脂肪含量3%～4%，以微脂肪球的形式存在，有利于消化吸收；碳水化合物主要為乳糖，有調(diào)節(jié)胃酸、促進(jìn)胃腸蠕動和促進(jìn)消化液分泌的作用，并能促進(jìn)鈣、鐵、鋅等礦物質(zhì)的吸收，以及助長腸道乳酸菌繁殖，抑制腐敗菌的生長。乳及乳制品還是膳食鈣的主要來源，也是膳食中優(yōu)質(zhì)磷、維生素A、維生素D和維生素B2的重要供給來源之一。乳與乳制品作為日常膳食重要的蛋白來源，市場普及度極高。根據(jù)Euromonitor公司2018年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，全球乳制品的市場份額超過3 000億美元/年，中國的市場銷售額達(dá)到617億美元；而AC尼爾森公司的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示中國酸性乳、中性乳和成人乳粉的市場份額達(dá)到1 666億元，其中酸奶產(chǎn)品的年均復(fù)合增長率超過12%[2]。

1 乳制品與健康的關(guān)系

日常食用乳制品(牛奶、奶酪和酸奶)不僅可以補(bǔ)充宏量的蛋白質(zhì)營養(yǎng)素，還能為健康帶來益處。對于美國人而言，每日攝入的牛奶和乳制品提供10%左右的能量需求，但能夠提供51%的鈣、58%的維生素D、28%的磷和維生素A、26%的維生素B12、25%的維生素B2和15%～30%的蛋白質(zhì)[3]。我國膳食指南推薦居民日攝入牛奶300 g，也占到日能量需求的9.3%。

Malik等[4]研究發(fā)現(xiàn)，成年女性在青少年時期每日食用2份乳制品能夠降低2型糖尿病的發(fā)病風(fēng)險(38%)。攝入低脂牛奶及其制品可降低乳腺癌的發(fā)病風(fēng)險，牛奶及其制品還可促進(jìn)成人骨密度增加[5]。研究顯示，牛奶及其制品的攝入量每增加400 g/d可降低結(jié)腸癌患病風(fēng)險17%，每增加200 g/d可降低結(jié)直腸癌風(fēng)險9%[6]。還有研究表明，攝入牛奶及其制品、低脂牛奶及其制品和液態(tài)奶可降低高血壓的發(fā)病風(fēng)險[7]。80 g/d的低脂發(fā)酵乳制品攝入量與0 g/d的攝入量相比，可有效降低2型糖尿病的發(fā)病風(fēng)險[8]。另外，每日攝入超過1份(約250 mL)的低脂乳制品將有助于降低心血管疾病的風(fēng)險[9](見表1)。

牛奶在發(fā)酵過程中產(chǎn)生了小分子的低聚肽，瑞士乳桿菌(Lactobacillushelveticus)和釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae)共同發(fā)酵牛奶可產(chǎn)生纈氨酸(Val)-脯氨酸(Pro)-脯氨酸(Pro)、異亮氨酸(Ile)-脯氨酸(Pro)-脯氨酸(Pro)這2種三肽，這2種三肽能夠抑制血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(ACE)，從而具有降血壓的作用[10]。酸奶可以改善乳糖不耐癥、便秘和幽門螺桿菌的根除率，可降低2型糖尿病的發(fā)生風(fēng)險(見表1)，但酸奶與感冒、過敏性疾病、肝病和高脂血癥之間的關(guān)系尚待進(jìn)一步確認(rèn)[5]。

表1 乳制品與健康的關(guān)系評價

*綜合評價等級是將所有研究文獻(xiàn)匯總形成一個證據(jù)體，再根據(jù)證據(jù)等級、一致性、健康影響、研究人群及適用性等評價指標(biāo)形成綜合評價，分為A、B、C、D四個推薦等級。其中B等級表示大多數(shù)情況下，證據(jù)體的結(jié)論指導(dǎo)實(shí)踐是可信的。

對中國普通成年人、男性和兒童進(jìn)行的實(shí)驗結(jié)果顯示，每日攝入250 mL以上的酸奶，對乳糖不耐癥患者的癥狀明顯減輕[11-13]。Pelletier等[14]和Leis等[15]分別對法國和美國的乳糖不耐癥類消費(fèi)者進(jìn)行酸奶實(shí)驗，發(fā)現(xiàn)酸奶對乳糖不耐癥患者的癥狀有減輕作用。

臨床實(shí)驗或者半臨床實(shí)驗發(fā)現(xiàn)，每日攝入100 mL/次的酸奶2次可促進(jìn)排便，降低中國成年人非器質(zhì)性便秘的發(fā)生率[16-19]。Mazlyn等[20]、Agrawal等[21]和Krammer等[22]通過臨床實(shí)驗發(fā)現(xiàn)每日攝入酸奶的益生菌多于4×1011時，對功能性便秘起到改善作用；而酸奶中的益生菌攝入量低于3×1010時，對功能性便秘的改善作用不顯著。

2 糖與健康的關(guān)系

糖不僅是日常生活必需品，也是含糖食品的重要原料。廣義上的糖與碳水化合物等同，指由碳、氫和氧三種元素組成，且所含的氫氧比例和水相同，是為人體提供能量的3種主要營養(yǎng)素之一。食物中的碳水化合物分為可以吸收利用的有效碳水化合物和不能消化的無效碳水化合物兩大類。我國食物營養(yǎng)標(biāo)簽上常見碳水化合物一項，是糖、寡糖和多糖的總稱，包括淀粉、纖維素等多糖。但營養(yǎng)標(biāo)簽在標(biāo)示膳食纖維的前提下，碳水化合物就不包括膳食纖維。國外食物營養(yǎng)標(biāo)簽上還常見糖的標(biāo)示，這里的糖指單糖和雙糖的總和，包括葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖等單糖和雙糖組分。

涵蓋15個省17 660名居民(男性8 421名，女性9 239名)的中國健康與營養(yǎng)調(diào)查結(jié)果顯示，糖在我國居民膳食構(gòu)成的比例已由2002年的0.1%逐步提升到2012年的0.4%[23]。調(diào)查人群中有含糖預(yù)包裝食品消費(fèi)記錄的人群共5 980名(男性2 685名，女性3 295名)，占總?cè)藬?shù)的33.9%。在這些人群中，純牛乳類食品的消費(fèi)人群構(gòu)成比例最高(44.2%)，其次為面包類(28.5%)、糕點(diǎn)類(23.8%)和乳制品類(22.2%)。根據(jù)每類食品的消費(fèi)量和糖含量水平，計算獲得來自預(yù)包裝食品的總糖攝入量中位數(shù)為10.5 g/d，其中有15.8%含糖食品消費(fèi)人群(945名)總糖攝入水平超過25 g/d；且6～17歲和60歲及以上人群總糖攝入量最高(P<0.001)，但男女性別間的總糖攝入水平無統(tǒng)計學(xué)差異。

世界人均日消費(fèi)的糖所提供能量接近500 kcal[24]，約占日推薦攝入能量的25%，F(xiàn)AO/WHO的指南(2017年)建議，成年人和兒童應(yīng)將其每天的游離糖攝入量降至其總能量的10%以下[25]。降到5%以下或者每天大約25 g糖(96 kcal)將有更多的健康益處。《中國居民膳食指南》(2016版)推薦健康人群的碳水化合物的供給量為總能量攝入的55%～65%，同時要求碳水化合物應(yīng)包括復(fù)合碳水化合物淀粉、不消化的抗性淀粉、非淀粉多糖和低聚糖等；限制純能量食物如糖的攝入量。不同國家和地區(qū)控制居民糖攝入的政策舉措見表2[24-28]。

很多研究[29-34]表明，糖的過量攝入，特別是含糖飲料的過量攝入將增加齲齒、高血壓和2型糖尿病等代謝性疾病與心血管疾病的風(fēng)險(見表3)。糖的攝入與肥胖風(fēng)險的關(guān)系與是否控制總能量攝入有關(guān)；過多攝入果糖可增加高血脂的發(fā)病風(fēng)險[5]。其他有關(guān)糖對健康的影響，Evans[35]和Rippe等[36]進(jìn)行了闡述。Mann等[37]采用薈萃分析發(fā)現(xiàn)，高糖飲食將顯著增加體脂。盡管公眾健康引起了相關(guān)部門的高度重視，且號召人們降低糖的攝入量，但低糖飲食(糖供能占總供能的25%甚至更低)對健康的影響仍缺乏直接的實(shí)驗數(shù)據(jù)。

現(xiàn)實(shí)中，果葡糖漿作為一種甜度與白砂糖相當(dāng)、價格更便宜的甜味料廣受食品企業(yè)的青睞。與葡萄糖不同的是，果糖對餐后血糖升高的影響較小，因此很多人認(rèn)為果糖對2型糖尿病人而言是一種健康的糖；另外，果糖作為一種水果中天然存在的糖也為其健康性做了背書，但人們忽略了果糖在體內(nèi)的代謝途徑。絕大多數(shù)果糖在體內(nèi)會轉(zhuǎn)化成葡萄糖，然后再轉(zhuǎn)化成低密度脂蛋白或者成為脂肪粒沉積于脂肪細(xì)胞。但與葡萄糖在全身各處都參與代謝顯著不同，果糖幾乎全部在肝臟進(jìn)行代謝，一次性攝入過多的果糖將導(dǎo)致脂肪在肝臟堆積，長此以往將增加非酒精性脂肪肝和胰島素耐受的發(fā)病風(fēng)險[38-40]。更多研究顯示，過量攝入果糖和高果糖漿與心血管疾病的發(fā)病風(fēng)險有緊密相關(guān)性[41]。

3 糖對乳制品的作用

糖在食品中有很多作用，不僅可以使食品更加適口宜人，而且作為食品的填充料，能夠增加黏度、增強(qiáng)風(fēng)味、提供感官質(zhì)構(gòu)、賦予顏色、降低水分活度、阻止蛋白變性等，具體作用機(jī)理見表4[42-43]。

對于乳制品而言，應(yīng)用糖的產(chǎn)品主要包括調(diào)制乳、風(fēng)味發(fā)酵乳、加糖乳粉、冰淇淋和含乳飲料等。糖在發(fā)酵乳制品中不僅具有增加甜味、改進(jìn)口感和質(zhì)構(gòu)的作用，還可以作為微生物發(fā)酵的碳源營養(yǎng)物質(zhì)，也可以遮蓋風(fēng)味乳制品(比如巧克力)配料所帶來的苦味。

表2 不同國家和地區(qū)政府控制居民糖攝入量的政策措施

表3 糖與健康的關(guān)系評價

*綜合評價等級是將所有研究文獻(xiàn)匯總形成一個證據(jù)體，再根據(jù)證據(jù)等級、一致性、健康影響、研究人群及適用性等評價指標(biāo)形成綜合評價，分為A、B、C、D四個推薦等級。其中B等級表示大多數(shù)情況下，證據(jù)體的結(jié)論指導(dǎo)實(shí)踐是可信的。

表4 糖在食品中的作用

3.1 糖在冰淇淋中的作用

冰淇淋中常用的甜味料組合是蔗糖10%～12%、果葡糖漿3%～5%[44]。添加糖的主要目的是提供甜味，增加風(fēng)味；提供總的固形物，提供爽滑的質(zhì)構(gòu)；讓冰淇淋產(chǎn)品更軟，便于食用。

糖的主要功能是通過讓冰淇淋產(chǎn)品變甜以及增加令人愉悅的奶油風(fēng)味而提高冰淇淋產(chǎn)品的接受度。但不同甜味料在口腔的甜味表現(xiàn)并不一致，相同濃度的果糖、葡萄糖和蔗糖溶液在口腔中感受不同，具體而言，果糖溶液最甜，葡萄糖溶液的甜度最低，果糖溶液能讓人最先感受到甜度，甜度持續(xù)的時間也最短，而葡萄糖溶液次之，蔗糖感受到的甜度時間最慢、甜度持續(xù)的時間最長[45]。

糖也決定著冰淇淋產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)，從而影響消費(fèi)者的感官感受[46-47]。糖濃度的增加，冰淇淋的硬度將減??；增加糖濃度還能夠減小冰淇淋冰晶的粒徑，從而增加冰淇淋的爽滑感。糖對冰淇淋冰晶大小的影響主要包括影響冰晶形成和降低冰點(diǎn)兩個方面。糖影響冰晶大小主要通過改變結(jié)晶速度實(shí)現(xiàn)；降低冰點(diǎn)還將影響冰淇淋在貨架期內(nèi)的重結(jié)晶、也影響冰淇淋產(chǎn)品的軟硬度和溶解速率。另外，不同原料對產(chǎn)品品質(zhì)的影響并不一致，例如，在配方一致的情況下，果糖漿比葡萄糖漿能夠增加冰淇淋充氣凝凍環(huán)節(jié)的膨脹體積[48]。

3.2 糖在發(fā)酵乳制品中的作用

酸奶是一種歷史悠久的食品[49]，糖對原料乳的乳酸發(fā)酵并不是必需的，但糖能中和原料乳乳酸發(fā)酵之后的酸味，提高最終產(chǎn)品的消費(fèi)者接受度；糖能夠增加發(fā)酵酸乳的可溶性固形物，從而控制酸奶產(chǎn)品的黏度和脫水收縮現(xiàn)象[50]。

發(fā)酵乳制品中的益生菌在人體消化道的存活率取決于益生菌耐受胃酸、膽汁的能力，但發(fā)酵乳制品中的糖能夠提高益生菌在人體消化道的存活率[51]。

4 乳制品中糖的應(yīng)用現(xiàn)狀

乳制品中常用的糖包括：甘蔗源或甜菜源的蔗糖、淀粉轉(zhuǎn)化物(果葡糖漿、葡萄糖漿、麥芽糖漿、麥芽糊精)、變性淀粉等。

對市售純牛乳、調(diào)制乳、酸乳、乳粉、冰淇淋等61款乳制品檢測后發(fā)現(xiàn)，液態(tài)乳和乳制品中的總糖含量為6.1～14.2 g/100 g(或g/100 mL)，含果粒(醬)風(fēng)味發(fā)酵乳的總糖含量較高[(14.2±2.3) g/100 g]，上述各類乳制品中蔗糖和乳糖的含量普遍高于其他單體糖成分，半乳糖和葡萄糖含量較高的乳制品為舒化乳，蔗糖含量較高的食品為冰淇淋、風(fēng)味酸乳、風(fēng)味發(fā)酵乳以及蛋糕奶油，乳糖含量較高的為純牛乳和調(diào)制乳，冰淇淋和乳粉中還含有少量麥芽糖[52]。

對市售25款酸奶產(chǎn)品比較后發(fā)現(xiàn)，酸奶中的蔗糖含量平均為7.59 g/100 g。其中蔗糖含量最高的為12.40 g/100 g，最低的為1.34 g/100 g[53]。市售其他乳制品(部分)的糖含量見表5。

表5 部分市售乳制品的糖含量

食品分類號和食品類別引自GB 2760—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》，糖含量數(shù)據(jù)為產(chǎn)品營養(yǎng)標(biāo)簽標(biāo)示的碳水化合物含量，*為商品標(biāo)簽標(biāo)示的糖含量。

5 乳制品減糖的現(xiàn)狀及面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)

根據(jù)蛋白質(zhì)的日推薦攝入水平(60 g/d)及乳制品中的平均蛋白水平(約3.0%)，在乳制品的日攝入量(以200 mL/d計)占總推薦蛋白質(zhì)攝入量10%的條件下，糖的攝入量(約15 g)占到了日推薦糖攝入量(25 g/d)的50%以上，綜合而言，乳制品存在減糖的必要性。

乳制品減糖一般常用4種方法，糖替代、食品質(zhì)構(gòu)創(chuàng)新、多感官融合、逐步降糖等。糖替代主要通過天然或者合成甜味劑替代原產(chǎn)品配方中的全部或部分蔗糖，但不降低產(chǎn)品的甜度。針對乳飲料和冰淇淋等乳制品，采用高倍甜味劑(三氯蔗糖、安賽蜜、阿斯巴甜等)部分取代白砂糖已經(jīng)有很多產(chǎn)品面市，比如三元品牌的大紅棗風(fēng)味發(fā)酵乳、伊利品牌的原味發(fā)酵乳復(fù)原乳等。

食品質(zhì)構(gòu)創(chuàng)新是指從口感、色澤、質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味等多維度提升甜度，但不增加產(chǎn)品中的糖添加量。比如進(jìn)行乳糖水解，水解70%的乳糖相當(dāng)于額外添加2%的蔗糖。另外，在pH值為3的食品體系添加0.10%～0.15%的葡萄糖酸鈉可以降低0.05%甜菊糖苷產(chǎn)生的后苦味，不影響甜味的同時還能夠提升酸味[54]，添加0.10%～0.15%的葡萄糖酸鈉也可以降低0.03%咖啡因所產(chǎn)生的苦味。

多感官融合是指在減糖后，通過增加或減少食品中的組分(風(fēng)味物質(zhì)、膠體等)模仿糖所帶來的質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味等特性[55]。業(yè)界對風(fēng)味與食品感官的交互作用已經(jīng)進(jìn)行了廣泛的研究[56-58]，但液體食品與半固體、固體食品對感官的影響并不一致。對于液體食品而言，由于舌頭上所有的味蕾(感官受體)都是同時接受食品基質(zhì)的刺激，從而形成一種風(fēng)味的脈沖現(xiàn)象；而半固體、固體食品則不同，味蕾感受會隨著食品的破碎以及舌頭的運(yùn)動而呈現(xiàn)不同的感受(見圖1)[55,59]，且食品質(zhì)構(gòu)的破碎應(yīng)力顯著影響糖的感官接受度[55]。酸奶中添加0.6%的柑橘果膠能夠顯著增加酸奶的流變學(xué)特性，特別是黏度、膠黏性和黏結(jié)性[60]。

圖1 食品風(fēng)味物質(zhì)的空間分布、物理特性和感官體驗之間的關(guān)系Fig.1 Relationships between spatial distribution of tastants, mechanical properties, and taste perception

逐步降糖，是產(chǎn)品采用循序漸進(jìn)的方法逐步降低糖的用量，從而降低消費(fèi)者的甜度喜好水平。這種方法的效果需要很長時間才能體現(xiàn)，而且必須要求所有企業(yè)共同行動對某一類別產(chǎn)品采取降糖行動，否則將讓部分企業(yè)面臨很大的風(fēng)險，消費(fèi)者對品牌的忠誠性、專一性往往會隨著食品口感喜好性的變化而發(fā)生變更[55]。

還可以通過添加功能原料，在不降低產(chǎn)品甜度的條件下，降低蔗糖對人體的影響，比如添加蔗糖含量3%的L-阿拉伯糖[61]，可以改變?nèi)梭w餐后血糖的變化幅度。

很明顯，降糖將使乳制品的配方面臨挑戰(zhàn)，首先從產(chǎn)品品質(zhì)方面存在挑戰(zhàn)性，糖的甜味很難模仿和替代，主要是糖所產(chǎn)生的甜味對產(chǎn)品風(fēng)味的影響存在質(zhì)量、強(qiáng)度、持續(xù)性和空間性等4個維度，糖對產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味、色澤以及貯藏等品質(zhì)的貢獻(xiàn)，導(dǎo)致甜味降低后，其他物料的選擇存在技術(shù)難度。消費(fèi)者會通過對甜味的純正與否、飽滿度、甜味強(qiáng)度隨時間變化[62]的一致性、甜味在舌頭或口腔感應(yīng)位置的一致性等角度進(jìn)行評判。另外，消費(fèi)者對產(chǎn)品選擇的喜好性變遷也影響產(chǎn)品的降糖，在食品中允許使用的甜味劑更多的是化學(xué)合成的人工高倍甜味劑，天然甜味劑種類相對較少，且天然甜味劑的呈味感覺與蔗糖存在明顯不同。盡管使用非營養(yǎng)型高倍甜味劑部分取代乳制品的蔗糖已經(jīng)成功商業(yè)化，但很多市售產(chǎn)品的甜度仍與天然蔗糖的甜度存在顯著差異，產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)仍需提升改進(jìn)。乳糖水解減糖和應(yīng)用多感官融合技術(shù)減糖具有潛力。天然高倍非營養(yǎng)型甜味劑結(jié)合風(fēng)味修飾，或者通過添加功能成分(如果膠、膳食纖維、植物甾醇等益生元)改進(jìn)產(chǎn)品的特征訴求，結(jié)合多感官融合技術(shù)是未來乳制品減糖的發(fā)展趨勢。