低能量食品研发：健康饮食新选择

在美国，对低能量食品的要求是很严格的。两个常用名词的定义为：

①减能量食品（Reduced calorie foods）——其能量值要求比相对应的产品减少1/3。

②低能量食品（Low-calorie foods）——要求该产品的能量密度低于1.7kJ/g，且每份食品或饮料的能量不高于167kJ。

一、低能量食品的开发原理

开发低能量食品的核心，在于降低工业化食品的能量值。提供食品能量的成分共有3种，就是蛋白质、碳水化合物和脂肪。蛋白质是构成生命有机体的重要成分，其数量和质量都要得到保证。要降低食品的能量值，就要适当减少碳水化合物（淀粉、蔗糖）和脂肪的含量，尤其是高能量（37.62kJ/g）的脂肪含量要大幅度降低。通过减少淀粉、蔗糖和脂肪用量，合理使用低（无）能量填充剂、蔗糖替代品和脂肪替代品，有效调整产品配方，可以使产品的能量降低到所希望的水平。

在低能量食品中，三大能量营养素的搭配比例为：

①碳水化合物40%～55%；

②蛋白质20%～30%；

③脂肪20%～30%。

开发低能量食品的核心，在于开发低能量食品配料，包括以下三大类：

①蔗糖替代品，含强力甜味剂和填充型甜味剂；

②脂肪替代品，含代脂肪、模拟脂肪和改性脂肪；

③低（无）能量填充剂，含膳食纤维和一些多糖填充剂。

可用来减少食品中能量的方法，目前共有如下三种。

（一）减少单位消耗食品的能量

减少单位消耗食品的能量就是通过调节食品配料体系来减少每份食品的能量，可采取的措施就是在降低脂肪摄入量的同时增加水分含量。美国有些公司，通过控制每份产品的分量使产品获得较高的质量，因为他们不愿为降低能量而影响产品的质量。这种方法比较简单，消费者可通过减少食物的总摄入量来减少能量的摄取水平。

（二）减少蔗糖使用量

在碳酸水饮料中，通过使用强力甜味剂和增加用水量的方法，来减少蔗糖的使用量，这只需在产品配方方面作些改进就行。但在某些较复杂的配料体系中，减少蔗糖使用量会引起产品质构与体积的变化，这时就需要使用无（低）能量填充剂来弥补。

（三）减少脂肪使用量

脂肪的能量值高达37.62kJ/g，是食品能量的主要来源之一。某些小吃食品所含的脂肪量很高，如油炸土豆片、膨化食品、饼干或甜点心等，而恰恰有很多人喜欢吃这类食品。因此，如何降低食品中的脂肪含量对开发低能量食品意义重大。

二、低能量食品配料

目前的蔗糖替代品，朝着2个完全相反的方向发展：

①高甜度的高效甜味剂（Intense sweetener）；

②低甜度的填充型甜味剂（Bulk sweetener）。

强力甜味剂的甜度很高，通常都在蔗糖的50倍以上。填充型甜味剂的甜度较低，一般为蔗糖的0.2～2倍，兼有甜味剂和填充剂的作用。它们都能降低食品的能量，并可供糖尿病或肥胖症患者使用。

脂肪提供的能量高达37.62kJ/g，比蛋白质和淀粉的能量16.73kJ/g要高出很多。减少脂肪的摄入，对降低能量的总摄取水平意义重大。由于单纯减少食品配料中的脂肪含量，会给产品风味、质构和口感特性等，带来一系列的变化。通过合理使用脂肪替代品，可以解决这方面的一部分问题。因此，脂肪替代品受到人们广泛的关注。

（一）蔗糖替代品

1.强力甜味剂

依来源的不同，强力甜味剂有天然提取物、天然产物的化学改性（半合成）和纯化学合成3大类。有大宗供应的天然提取物有甜叶菊提取物（Stevia Extract）、嗦吗甜（Thaumatin）等，化学合成产品有糖精（Saccharine）、甜蜜素（Cyclamate）、安赛蜜（Acesulfame-K）、阿斯巴甜（Aspartame）、三氯蔗糖（Sucralose）、纽甜（Neotame）和爱德万甜（Advantame）等。

强力甜味剂的优点，集中体现在：

①甜度高，用量小，能量值为0或几乎为0；

②不会引起血糖波动，不会致龋齿；

③阿斯巴甜、嗦吗甜等还有明显的风味增强效果。

强力甜味剂的缺点，主要表现在：

①绝大多数产品的甜味不够纯正，与蔗糖相比还有很大的差距，但阿斯巴甜、三氯蔗糖的甜味特性与蔗糖相似；

②许多产品均带有程度不一的苦涩味、金属后味或异味，但阿斯巴甜、三氯蔗糖除外；

③因甜度大体积小，以等甜度替代蔗糖应用在固体或半固体食品中，会引起产品质构、黏度和体积方面的显著变化。

2.多元糖醇

多元糖醇是由相应的糖经镍催化加氢制得的，目前有应用的主要有：赤藓糖醇（Erythri-tol）木糖醇（Xylitol）山梨醇（Sorbitol）和甘露醇（Mannitol）麦芽糖醇（Maltitol）和氢化淀粉水解物（Hydrogenated Starch Hydrolysates，HSH）乳糖醇（Lactitol）异麦芽糖醇（Isomalt）等。它们的代谢特性表现在：

①在人体中的代谢途径与胰岛素无关，摄入后不会引起血液葡萄糖与胰岛素水平的波动，可用于糖尿病患者专用食品；

②不是口腔微生物（特别是突变链球菌）的适宜作用底物，有些糖醇（如木糖醇）甚至可抑制突变链球菌的生长繁殖，故长期摄入不会引起牙齿龋变；

③部分多元糖醇（如乳糖醇）的代谢特性类似膳食纤维，具备膳食纤维的部分生理功效，诸如预防便秘、预防结肠癌的发生等。

相比于对应的糖类，多元糖醇的共同特点，表现在：

①甜度较低；

②黏度较低；

③吸湿性较大，但赤藓糖醇、乳糖醇、甘露糖醇和异麦芽糖醇的吸湿性小；

④不参与美拉德反应，需配合其他甜味剂才能应用于焙烤食品；

⑤能量值较低。

多元糖醇的不利因素表现在，过量摄取会引起肠胃不适或腹泻。但各种不同产品的致腹泻特性不一样，麦芽糖醇等双糖醇的致腹泻阈值，要比木糖醇和山梨醇等单糖醇的大。因此，在应用时应注意这些糖醇各自的最大添加量，不可超量使用。

3.低（无）能量单糖

低（无）能量单糖有结晶果糖（Crystalline Fructose）和L—糖（L-Sugars）两种。

通常接触的糖几乎都是D—糖，其中属于低能量食品配料的仅D—结晶果糖一种，这是因为它具有以下几种独特的性质：(www.xing528.com)

①甜度大，是蔗糖的1.2～1.8倍，等甜度下的能量值低；

②代谢途径与胰岛素无关，可供糖尿病患者食用；

③不易被口腔微生物利用，对牙齿的不利影响比蔗糖小，不易造成龋齿。

人体内的酶系统只对D—糖发生作用，对L—糖无效。因此，L—糖不被消化吸收，能量值为0。对于某一特定的L—糖和D—糖，差别仅是由于它们的镜影关系引起的，它们的物化性质、甜味特性等所有方面都一样。因此，希望用L—糖来代替D—糖生产出相同的食品，而又不增加产品的能量。

（二）脂肪替代品

1.代脂肪

代脂肪是以脂肪酸为基础成分的酯化产品，其酯键能抵抗脂肪酶的催化水解，因此能量较低或完全没有。这些真正的代脂肪是一类崭新的化学合成产品，其审批方式按照新食品添加剂的手续进行。它的最大优点在于，具备类似油脂的物化特性。表12-9列出目前代脂肪的主要品种。

表12-9 以脂肪酸酯为基础成分的代脂肪

用代脂肪来替代食品中的部分或全部油脂，可显著降低由脂肪所带来的能量值。这类化合物在高温油炸及焙烤食品中有独特的优越性，因为目前已有的模拟脂肪，尚无法应用在上述两类食品中。在食品配料系统中使用这类代脂品，可继续保持其亲油相，不需对其风味系统做大的调整。

蔗糖聚酯分子像一个蜘蛛，有6～8个脂肪酸侧链和一个蔗糖中心。由于其分子中的脂肪酸连接点，被那么多的脂肪酸侧链覆盖着，胃里的消化酶不能进入其中而使之分解。因此，它有脂肪的口感，但不能被消化系统消化，不能提供能量。

1996年，美国FDA批准蔗糖聚酯在油炸片、薄脆饼干和其他小吃食品中应用。可能出现的一些健康问题包括：胀气、产气和腹泻等，其还会影响机体吸收某些脂溶性维生素和营养素。因此FDA要求，在所有用蔗糖聚酯制造的食品标签上要标示清楚，并且为了保证公众的健康，产品中还应添加维生素A、维生素D、维生素E和维生素K。

2.模拟脂肪

模拟脂肪是以碳水化合物或蛋白质为基础成分，以水状液体来模拟被代替油脂的油状液体，这点与代脂肪完全不同。碳水化合物或蛋白质原料经物理或化学处理后，能以水状液体的物化特性，模拟出油脂润滑细腻的口感特性，其部分品种作为公认的安全物质（GRAS），已经获批准可应用在功能性食品的制造上。

以天然高分子蛋白质为原料，通过新技术处理制得的模拟脂肪，如表12-10所示。它们的共同特征是：从天然原料中分离制得，呈水分散体系、未聚集状的蛋白质微粒分子，可代替那些以水包油乳化系统存在的食品配料中的油脂。由于蛋白质具有热不稳定性，这类化合物不能应用在那些需经高温处理的产品中。

表12-10 以蛋白质为基础成分的模拟脂肪

表12-11所示为碳水化合物型模拟脂肪的主要品种，它们能改善水相的结构特性，产生奶油状润滑的黏稠度，以增强脂肪的口感特性，这起因于它们能形成凝胶并增加水相的黏度。这些模拟脂肪已成功地应用在各种低脂肪食品上，包括焙烤食品，对油脂的替代率应限制在50%～75%范围内。由于大多数会被人体消化吸收，因此不会带来不良的生理效果。

表12-11 以碳水化合物为基础成分的模拟脂肪

去掉食品配料系统中的脂类物质，会产生一些新的问题。在某些食品中，油脂相的存在，有助于提高产品对微生物的稳定性。增大产品中的水分含量，会导致水分活度的提高，这样污染微生物就易于生长了。因此，用蛋白质和碳水化合物替代油脂，需对食品系统本身或食品包装做某些调整，以延长产品的货架寿命。

3.改性脂肪

改性脂肪是以天然油脂为原料的，通过化学法或酶法对甘油三酯分子中的部分组成（如脂肪酸链）进行改造或更换的产物，以阻止脂肪酶接近酯键而产生水解作用，这样就能够降低其所含的能量。改性脂肪能被部分代谢，不易出现渗透性腹泻。而且，改性脂肪接近天然属性，更容易被消费者所接受。

改性脂肪目前主要有：短长链三甘油酯（Salatrim）和中、长、超长链三甘油酯（Capre-nin）两种。

在短长链三甘油酯分子中，至少含有一个短链脂肪酸和一个长链脂肪酸。它是用特定比例的短链脂肪酸（2～4碳），替代氢化植物油中的部分长链脂肪酸而制得的。它的特点是：

①单位质量的短链脂肪酸（6个碳以下）的能量，比长链脂肪小；

②硬脂酸（Salatrim中主要的长链脂肪酸）仅部分被人体消化吸收。

可与普通脂肪一样，Salatrim在消化过程中它被水解成脂肪酸和甘油，但能量值仅是普通脂肪的一半（20.9kJ/g）

Caprenin分子中含有的3个脂肪酸，分别为长链脂肪酸（16或18个碳）、中等链长脂肪酸（8或10个碳）和超长链脂肪酸（22个碳）。二十二酸只能少量地被人体吸收，大部分通过肠胃不产生能量；而中等链长的脂肪酸辛酸或癸酸的代谢与碳水化合物相似，不如长链脂肪酸有效。因此，它的能量只有普通脂肪的一半，约20.9kJ/g。

三、开发低能量食品的技术关键

在使用强力甜味剂的同时，配合使用一些填充剂或填充型甜味剂，可以改善产品的质构和口感。目前遇到的一个最大困难是，如何通过减少蔗糖和油脂使用量的方法来降低产品的能量，使制品在质构、风味、稠度及抗菌保存稳定性等方面，发生明显的变化。虽然有时配合些填充剂及脂肪替代品，可增加稠度改良质构，但它们并不能再现全能量产品中蔗糖与油脂所具备的所有功能特性。这样摆在消费者面前的就是有别于传统全能量食品的低能量产品。因此，低能量食品的开发，前景广阔而任务艰巨。

去掉食品配料系统中的脂肪，会使产品产生一些新的问题。在某些食品中，油脂相的存在，有助于提高产品对微生物的稳定性。增大产品中的水分含量，导致水分活度的提高，这样污染微生物就易于生长了。因此，用蛋白质和碳水化合物替代油脂，需对食品系统本身或食品包装作某些调整，以延长产品的货架寿命。

上述问题，是造成现有低能量食品难以被广泛接受的重要原因。人们消费习惯的变化速度，与新产品口感特性的变化程度成反比，低能量产品的口感特性变化越少则可被接受性越大。也就是说，假如被推荐的新产品的口感特性与原先的传统产品相比变化很少，则它就易于被迅速接受。根据新产品品质的高低，其销售价格自然也明显不同。

一种理想化的低能量食品，被要求除能量之外的其他特性，包括产品质构、口感特性和外观色泽等，均应与对应的全能量食品一样甚至更理想。要做到这一点，关键在于选择良好的低能量食品配料，特别是蔗糖替代品和脂肪替代品。低能量食品的未来，主要取决于这些配料的发展情况。

（一）脂肪替代品的应用

尽管脂肪的能量高达37.62kJ/g，在食品成分中的能量密度最高。但它在保持食品质构和味觉方面的作用十分重要，而且还是必需脂肪酸的唯一来源，是脂溶性维生素及某些风味物质的载体。因此，对脂肪替代品的开发显然非常地重要与紧迫。

尽管目前已有一些可供选择的脂肪替代品，但人们正进一步努力寻求一种更为理想的产品。由于脂肪有独特的口感特性与生理功能，完全满意的替代品往往很难得到。脂肪是风味物质的载体，具有滑腻的口感，同时应携带脂溶性维生素并可提供必需脂肪酸，因此已有的替代品中没有一种能完全取代它。不过，近10年内可能会有更多的低能量或无能量脂代品问世。

（二）蔗糖替代品的应用

虽然蔗糖被指责是引起能量过剩和龋齿的物质，但它在食品工业中发挥着重要作用。因为甜味是人们最喜爱的一种基本味，它同时还有类似防腐剂和填充剂的作用。

蔗糖替代品的发展十分迅猛。其原因是多方面的，有降低生产成本、降低能量的要求，有对高质量甜味特性的要求，以及有要适宜糖尿病患者食用的特殊要求等。这种种要求都强烈刺激着甜味剂工业的飞快发展。随着更先进有效的分离精制技术的出现，高分子有机合成技术和高科技生物技术的成熟与完善，将不断有更新更理想的蔗糖替代品问世。

就目前而言，已有足够种类的蔗糖替代品可供选择使用，但经批准使用的脂肪替代品还不多见。鉴于已有的替代品均有缺点，今后对功能特性更类似于蔗糖和脂肪的低能量替代品的研究探索，仍将继续。

为了优化现有的低能量配料，我们必须仔细分析它们各自的优缺点，以配合使用两种或两种以上的蔗糖替代品或脂肪替代品为佳，这样利于发生协同增效作用，同时相互掩盖或弥补对方的缺陷。随着科学技术的迅猛发展，新的食品配料将不断出现并被批准，未来的低能量食品，可望在各个方面与相应的全能量产品相竞争。

（三）无能量填充剂的应用

无能量填充剂，就是用来替代食品中可利用碳水化合物（淀粉）和脂肪等能源物质的无能量物料。因其体积大而能量值低，故可以有效地降低工业化食品中的能量含量，是生产低能量食品的关键配料之一。目前有实际应用的无能量填充剂，主要是膳食纤维，包括水溶性和水不溶性两大类膳食纤维。高品质的膳食纤维，例如菊粉，不单单仅是一种无能量填充剂，而且还具有多种生物学功效。

（四）风味物质的应用

香精、香料等风味物质是食品配方中的精髓，使用量小但作用非常大。生产低能量食品更应注重产品的调味技术，因为脂肪具有很多有效的、目前尚未十分明了其原因的口感特性，它在很多情况下仅充当一种风味促进剂及风味载体。而且，在脂肪载体下的香味阈值要比水相载体下的低很多。例如，丁酸在水中的阈值是7mg/kg，但在油中仅0.6mg/kg。

减少脂肪的含量，食品的风味系统会受到严重的影响。要想通过精细的调味技术，来达到脂肪这方面的作用，必须弄清风味物质与食品配料间的相互作用，以及风味物质的释放机理。

思考题

1.什么是营养素补充剂？营养素补充剂有什么作用？

2.什么是低能量食品？在低能量食品中三大营养素的比例关系是多少？

3.开发低能量食品的核心是什么？

4.强力甜味剂的优缺点是什么？

5.列出2～3个以蛋白质、碳水化合物为基础的模拟脂肪产品。

6.什么是改性脂肪？改性脂肪有哪些类型？