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什么是甜味劑
(資料圖)
作者:筋斗云
校稿:朝乾 / 編輯:板栗
5月15日,世界衛(wèi)生組織發(fā)布了一份關于非糖甜味劑的新指南,建議公眾不要用非糖甜味劑來控制體重或降低非傳染性疾病風險。
使用非糖類甜味劑:WHO 指南▼
非糖甜味劑是代糖的一種。代糖包含多種食品添加劑,分類比較復雜。按照其能否提供能量,大體分為營養(yǎng)性代糖和非營養(yǎng)性代糖兩類。而世界衛(wèi)生組織的指南特指的是后者。
世界衛(wèi)生組織指出,使用非糖甜味劑在降低成人或兒童體脂方面沒有任何長期益處。長期使用非糖甜味劑可能存在潛在不良影響,如增加2型糖尿病、心血管疾病患病率和成人死亡率的風險。
喝得是無糖闊落么?
(圖:圖蟲創(chuàng)意)▼
事實上,在酸、甜、苦、咸四種基本味中,甜味可以說是人類最喜歡的味覺刺激。長期以來,人們一直通過攝入糖分來品嘗甜味??墒?,過量攝入糖分,可能導致糖尿病等一系列健康問題。于是,人類發(fā)明了一系列甜味劑來代替糖。
很早以前人們就已經(jīng)認識到了甜味劑的“美妙”
(1900 雷姆·弗里茨)(圖:wiki)▼
我們在品嘗糖或其他甜味劑時,為何帶給我們的甜甜的味覺體驗呢?事實上,甜味是甜味劑與甜受體之間以一種特殊方式相互作用的結果。
其實我們品嘗到甜味的這個過程十分復雜
(參考:wiki)▼
要解釋甜味的產(chǎn)生,需要涉及到甜味劑、甜受體的化學結構和生理基礎,甜味劑與甜受體的相互作用機理。
有關感受味覺受體的生理基礎中,“舌頭味覺分布圖”是一個廣為流傳的說法,即舌頭上感受酸、甜、苦、咸的受體位于不同的區(qū)域,舌尖對甜味最敏感,舌根對苦味最敏感,舌的兩邊則對咸味和酸味最敏感。
現(xiàn)在被廣泛承認的味道除了酸、甜、苦、咸,還多了鮮味
(參考:shutterstock)▼
但實際上,這個說法是錯誤的。這一“舌頭味覺分布”起源于20世紀初發(fā)表的一篇德國論文的誤譯。德國科學家大衛(wèi)·哈尼格(David Pauli H?nig)發(fā)現(xiàn),舌頭周圍的四種基本口味(酸、甜、苦、咸)的閾值有微小的差異。
其實每一個味蕾都能嘗到五種味道,只是敏感度有差異
(味蕾 參考:shutterstock)▼
多年后,美國心理學家埃德溫·波林(Edwin Garrigues Boring)重新查看了哈尼格的數(shù)據(jù),但他繪制了閾值的倒數(shù)(即1/閾值)作為敏感性的度量。結果顯示,舌尖對甜味的敏感度最大,舌根對苦味的敏感度最大。而且波林沒有在他的圖上標注縱坐標,這讓人們沒有意識到,圖中顯示的敏感性差異其實非常小。
單看埃德溫·波林的圖確實很有誤導性
(圖:Edwin Garrigues Boring)▼
后來學者重復了哈尼格閾值的測定部分并進行了擴展
繪制出來閾值的對數(shù)作為敏感性的度量的新圖表
可以看到對不同味覺的感知差異不顯著
(圖:Virginia B. Collings)▼
最終,人們誤將這細微的敏感性差異解釋為沒有感覺,于是“舌頭味覺分布圖”就誕生了?,F(xiàn)代數(shù)據(jù)證實,在有味蕾的地方,所有四種味覺都能被感知到。
甜味劑的結構最廣泛接受的理論是AH-B理論。早在20世紀60年代,科學家提出,甜味產(chǎn)生的原因是甜味分子AH-B系統(tǒng)與甜受體的AH-B系統(tǒng)進行氫鍵結合,形成雙氫鍵復合結構而產(chǎn)生甜味刺激。
AH-B理論模型
(圖:Shallenberger R. & Acree)▼
后來的甜味劑的結構理論多是建立在AH-B理論的基礎上,如著名的多點結合甜味理論。
多點結合甜味理論認為,人體甜味蛋白受體最少包含8個基本的識別部位,這些識別部位與甜味分子相應的結合部位發(fā)生相互作用,從而產(chǎn)生甜味刺激。甜味劑-甜受體相互作用理論的產(chǎn)生,促進了甜味劑的發(fā)展。
甜味劑分子與蛋白質(zhì)受體擬合得越好
相互作用越大,甜味刺激越大
(味覺受體與葡萄糖 圖:wiki)▼
自20世紀60年代發(fā)現(xiàn)阿斯巴甜以來,已經(jīng)有大量的甜味劑已經(jīng)被研發(fā)。
甜味劑的分類方法有很多:根據(jù)來源,甜味劑可以被劃分為“天然甜味劑”和“人工甜味劑”;根據(jù)可提供的熱量,甜味劑可分為“營養(yǎng)型甜味劑”和“非營養(yǎng)型甜味劑”。
人工合成的甜味劑由于甜度高,添加量極少
所以幾乎都是非營養(yǎng)型的▼
蔗糖屬于營養(yǎng)型甜味劑,現(xiàn)在常用的替代蔗糖的甜味劑(代糖)有糖醇、高效甜味劑等。高效甜味劑多是人工甜味劑,也被認為是非營養(yǎng)型甜味劑,如糖精、三氯蔗糖和阿斯巴甜等。
這些甜味劑比蔗糖、玉米糖漿和果汁等高熱量的甜味劑有更高的甜味,可在非常低的濃度下激活甜受體,因此添加量較少,幾乎不提供熱量。
阿斯巴甜比一般的糖甜約200倍,常用在無糖飲料中
與它相似的紐甜則常用在麥片中
(圖:wiki)▼
糖醇類甜味劑大多是天然甜味劑,如赤蘚糖醇、木糖醇、甘露糖醇等。糖醇類甜味劑的甜度沒有那么高,如赤蘚糖醇的甜度為蔗糖的0.6~0.8,木糖醇的甜味也不過是和蔗糖等同。
但是,糖醇類在熱量上的表現(xiàn)是有區(qū)別的,如赤蘚糖醇被認為是0kcal/g,木糖醇為2.5~3kcal/g(蔗糖一般為4kcal/g),算是一種低熱量的甜味劑。
但由于糖醇甜度不高,添加量較大
其帶來的熱量還是不能算太低
(參考:wiki)▼
利用成分來改善食品的營養(yǎng)狀況是食品行業(yè)新產(chǎn)品研發(fā)的主要驅(qū)動力之一,這也為人們開發(fā)新的健康食品提供了新方向。食品企業(yè)在研發(fā)的新產(chǎn)品中貼上了“無糖”“不添加糖”“低熱量/零卡”等標簽,以吸引人們購買。
無糖食品是否真的那么健康呢
(圖:flickr)▼
目前,許多食物中含有代糖,包括飲料、冰淇淋、酸奶、口香糖、巧克力、果醬和巧克力。而關于代糖對身體健康的優(yōu)缺點一直有很多爭論。
目前,關于代糖優(yōu)點的討論多集中于糖醇類甜味劑。
一些糖醇類甜味劑對口腔健康是有益處的,這一點已經(jīng)得到了廣泛的認可??谇晃⑸锊荒馨l(fā)酵這些化合物,不會導致酸性的口腔環(huán)境,因此不利于牙菌斑和齲齒產(chǎn)生。
很多口香糖中就添加了木糖醇
(圖:flickr)▼
糖醇類甜味劑的特點是低血糖反應和低胰島素反應,它們還與脂肪生成抑制和降低胰島素生成有關。因此,糖尿病患者可以食用含有糖醇的產(chǎn)品。
一些糖醇對腸道健康也是有益處的,有利于對胃腸道菌群生長。糖醇在腸道中發(fā)酵產(chǎn)生的丁酸,是腸黏膜的能量來源,也被認為會減緩癌細胞的生長。
腸道其實是人體最大的免疫器官
(小腸絨毛橫截面 圖:wiki)▼
而關于代糖缺點的討論大多是關于人工甜味劑。
目前,人們大攝入含人工甜味劑最多的食品是軟飲料。雖然人工甜味劑的熱量很低,但是研究表明,人工甜味劑在生理上并不是惰性的。其可能通過不同的外周和中樞機制影響進食和代謝。
應該不只有我一個人不喝白水只喝“甜水”吧
(你是否也“甜水”上癮了呢 圖:圖蟲創(chuàng)意)▼
一些研究表明,長期人工甜味劑攝入與體重增加、代謝綜合征和Ⅱ型糖尿病之間呈正相關關系。
人工甜味劑對腸道微生物群也有一定的影響。人類和嚙齒動物的腸道微生物群優(yōu)勢和共生細菌門,只有厚壁菌門、擬桿菌門、放線菌門和變形菌門。這些腸道微生物群影響宿主的重要生理功能,特別是免疫系統(tǒng)和膳食營養(yǎng)物質(zhì)的代謝。
動物研究表明,由糖精、三氯蔗糖和阿斯巴甜組成的人造甜味劑會改變腸道微生物群。食用三氯蔗糖和營養(yǎng)性甜味劑的混合物,減少了共生細菌的數(shù)量。這些腸道微生物群的變化與在Ⅱ型糖尿病患者、肥胖個體中的發(fā)現(xiàn)是一致的。
還能不能快樂了
(圖:shutterstock)▼
因此科學家認為,人工甜味劑引起的這些變化也可能與胰島素抵抗、肥胖等疾病有關。如果持續(xù)攝入人工甜味劑,就會影響腸道微生物群的組成,可能導致一些不良影響。
當然,大量研究主要是在動物模型中進行的,動物研究的發(fā)現(xiàn)很難推斷到人類身上。關于這些發(fā)現(xiàn),在與人類有關的試驗中還沒有足夠的證據(jù)。
我的快樂又回來了?
(圖:flickr)▼
事實上,糖醇類甜味劑也會產(chǎn)生一些人體不適應的情況。
糖醇類甜味劑低熱量的原因是其消化吸收慢或不完全吸收。它們通過被動擴散被吸收,并且它們在小腸中的攝取速率隨著其分子質(zhì)量的增加而減少,因此會升高腸道內(nèi)的滲透壓,使腸道細胞內(nèi)的水分因外部高滲透壓而滲出。
這些多余的水分就會導致大便變稀,形成滲透性腹瀉。這種腹瀉方式和乳糖不耐受產(chǎn)生的腹瀉是類似的。
許多月餅中就有使用糖醇
腸胃不好的人吃多了容易竄稀
(圖:圖蟲創(chuàng)意)▼
快樂都是嘴巴的,腸道只能默默承受快樂的“副作用”
(研究糖醇導致腹瀉的動物實驗圖:shutterstock)▼
有些糖醇如甘露醇,可在腸道中發(fā)酵,會導致脹氣。這些腹瀉和脹氣等情況取決于一個人的耐受性,人們可以通過定期食用來提高耐受性。
每一種食品成分的應用,都要考慮它們的安全性、生產(chǎn)特性和口味?,F(xiàn)在,糖醇類甜味劑已經(jīng)成為了代糖應用方面的寵兒,尤其是赤蘚糖醇。
赤蘚糖醇甜度不低且熱量幾乎為零
算得上糖醇里的佼佼者了
(圖:wiki)▼
赤蘚糖醇在小腸內(nèi)的吸收率較高。而且,赤蘚糖醇不在腸道中發(fā)酵,可在24小時內(nèi)完整地通過尿液排出,也就不會有腹瀉情況的發(fā)生。
糖醇不只是賦予食品的甜味,其滲透性、體積、吸水性、結晶性等均在食品加工中有所應用。另外,其在口感上還會帶來一種清涼的感覺。
牙膏和化妝品里也有赤蘚糖醇的身影
(圖:flickr)▼
與人工甜味劑不同,所有的糖醇都可以在體積上以1:1的比例替代糖或果葡糖漿。糖醇的吸水性使其有多種應用。
例如,山梨醇或木糖醇可以幫助保持水分;而甘露醇具有很低的吸濕性,可以作為口香糖的除塵粉,防止口香糖粘在工業(yè)設備和包裝紙上;山梨醇等可溶性糖醇可防止結晶,會增加產(chǎn)品的光滑度,多用于糖漿和果醬中。
身兼多職的糖醇可以說是甜味劑里的多面手了
(圖:壹圖網(wǎng))▼
糖醇在較大范圍的溫度和pH內(nèi)是穩(wěn)定的,且不會發(fā)生焦糖化或發(fā)生美拉德反應,可用于不希望產(chǎn)生變色反應的產(chǎn)品上,并提高產(chǎn)品的保質(zhì)期。
能烤出焦黃得恰到好處的面包的方法找到了
(圖:flickr)▼
有人總結認為,糖醇類甜味劑大概只有兩個缺點:引起腹瀉,價格昂貴。
除去營養(yǎng)、安全、加工特性等方面,到目前為止,人們尚未發(fā)現(xiàn)一種在口味上能夠完全取代蔗糖的甜味劑。
誰能拒絕這一口紅糖糍粑呢
(圖:圖蟲創(chuàng)意)▼
應用型學科的發(fā)展要建立在基礎學科之上。想要有更多甜味劑的發(fā)現(xiàn)和應用,還是要回到前文提到的甜味劑和甜受體相互作用的理論,要等到弄清楚甜受體蛋白質(zhì)分子的結構才可以。
一個題外話,對于我個人來說,就喝不慣代糖的飲料,感覺有一種明顯的后甜味,口感上也差一些。不過有的人好像感受不出代糖飲料和蔗糖飲料口感上的區(qū)別。不知各位讀者對此感受是如何?
參考資料:
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