控糖冰淇淋研究进展

2019-12-09 01:59杨雯珺刘晶

农业与技术 2019年21期

杨雯珺　刘晶

摘要：随着糖尿病人群增多，控糖冰淇淋的开发成为了冷饮行业的一种趋势，新型健康冷饮，需要同时考虑产品的口感以及减少对健康的危害。目前大多数控糖冰淇淋在保证产品感官、品质不受影响的基础上，主要是通过取代物和添加辅助降血糖成分来实现。本文分别对近年来控糖冰淇淋加工中选用的脂肪取代物、蔗糖取代物、添加辅助降血糖的益生菌、功能因子等进行了综述。希望为新型冷饮产品发展提供参考。

关键词：控糖冰淇淋;脂肪取代;蔗糖取代;降血糖成分

中图分类号：S-3

文献标识码：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191115008

基金项目：河北省科技计划项目（项目编号：16236802D-4）;石家庄市科学技术研究与发展计划（项目编号：181170152A）

据调查显示，国内冷饮市场，在最近10a内增长速度较快，产品种类达到3000多种。冰淇淋市场在10a内增加了16倍;随着人们消费意识的转变，冷饮消费不再具有随意性和季节性，这些变化也是近年冷饮消费扩大的原因之一，预计未来5a，整个行业将继续保持20%的增长速度[1]。同时，我国糖尿病群体也在日渐增加，在这种情况下，为了避免糖尿病病情恶化，很多糖友更希望能食用口感和健康都能保证的控糖冰淇淋，这种健康倾向的消费观也为整个行业开辟了新的发展方向，健康型食品的研究变得十分迫切，控糖冰淇淋的研究不但能够弥补普通冰淇淋中对健康的危害，还可以丰富冷饮市场的品种，提高其消费模式。尤其是最近几年糖尿病逐渐呈现低龄化，作为冷饮行业的主体消费人群，这也为控糖冰淇淋的研究和生产提供了发展契机。

1 背景介绍

1.1 糖尿病现状

糖尿病是当前世界范围内面临的最大的流行病，是危害公众健康的十大威胁之一。在过去10a，随着经济的快速增长以及人们较高的预期寿命和不健康的生活方式，糖尿病等非传染性疾病在中国逐渐盛行。中国糖尿病患病率从1980年的0.67% 上升到1994年的2.51% ，2013年上升到10.9% 。到目前为止，糖尿病流行趋势并没有出现缓和[2， 3]。

1.2 糖尿病机理及其控制

对Ⅱ型糖尿病而言，基因占Ⅱ型糖尿病发病风险的60%～90%;环境因素，包括缺乏身体运动、肥胖、饮食和肠道微生物群的改变，是造成Ⅱ型糖尿病剩余风险的原因[4]。在糖尿病的自然发病过程中，胰岛素水平变化遵循倒“U”形曲线：它们随着糖尿病发病前的肥胖和胰岛素抵抗增加而上升，在糖尿病发病时间达到峰值，之后逐渐下降[5， 6]。除了基因限制外，为了避免糖尿病发生或者降低改善糖尿病人的血糖，可以有效利用环境进行改善，如经常锻炼、健康饮食等，都有利于降低糖尿病的发病风险。

1.3 冰淇淋行业现状

传统冰淇淋是以水、乳、蛋、甜味剂、食用油脂等为主要原料，再加入香料、稳定剂、乳化剂、着色剂等食品添加剂混合，经过过滤、杀菌、均值、老化、冷冻等工艺制得的冷冻乳制品[7]。冰淇淋的混合液是各种原料经处理后的乳状胶体溶液或者真溶液，在机器中搅拌同时充入空气冻结而成[8]。后来国内开始有人在冰淇淋的传统工艺基础上对其加工进行了改进。例如：硬化是冰淇淋加工的最后工序，它对冰淇淋的成型起着至关重要的作用，硬化速度越快，冰淇淋形成的冰晶颗粒越小，得到的产品口感越细腻;反之，硬化速度慢，冰晶颗粒大且多，冰淇淋口感差。基于这一点，汪云对不同的硬化方式进行了研究，与传统加工采用的直接硬化和冷藏硬化相比，隧道式硬化效果比两者更好[9];候团伟等人用大豆粉取代了传统乳粉为原料，研制出了低脂的功能性冰淇淋，和传统冰淇淋相比较，它多了功能性保健成分，能够有助于调理肠胃、延缓衰老等[10];陈东等人通过对糖和糖醇在冰淇淋中的作用研究表明，晶体麦芽糖醇和聚葡萄糖形成冰晶最小，能够取代传统加工中的蔗糖，不仅使得冰淇淋口感更佳，还有利于身体健康[11]。国外在冰淇淋的研究上比中国更早，且加工先进，很多企业通过将特殊原料和配方运用到冰淇淋生产中，从而产生了很多备受欢迎的冰淇淋品牌，如哈根达斯（Haagen-Dazs）、幕温匹克（Moevenpick）等[12]。近几年肥胖病和心脑血管疾病发病率的逐渐上升，使得冰淇淋产品的研究方向开始转向低脂和低热量的研发。通过使用脂肪取代物取代冰淇淋加工所用的动物脂肪，既能保持冰淇淋口感不变，还能降低冰淇淋中的脂肪含量[13]。Tekin等人通过双乳化法制得的冰淇淋可以将冰淇淋的脂肪含量降低到2.8%，同时保证其品质不会受影响[14]。

1.4 控糖冰淇淋工艺关键

饮食是控制糖尿病的1个关键因素，《中国居民膳食指南（2016）》建议每天糖的摄入量不应该超过50g，最好低于25g，冰淇淋一直是大众深受喜爱的冷饮，但是市面上普通冰淇淋一般含糖量都在15g左右，相当于全天食糖量的30%，因此人们往往不敢多食，而糖尿病人则更需注意[15]。在既要满足消费者对产品口感喜爱的同时，还要他们满足对健康产品的期待，这使得新食品的开发变得越来越具有挑战[16]。過多食用糖类食物，使得胰腺α细胞对胰岛素作用敏感性降低，表现出血糖升高产生Ⅱ型糖尿病;过多的脂肪饮食，胰岛β细胞则会长期摄取游离脂肪酸（Free Fatty Acids FFA），而β细胞FFA代谢缺陷导致胰岛脂质沉积，胰岛素分泌减少，最终造成Ⅱ型糖尿病[17， 18]。因此低糖低脂是控糖冰淇淋的重点，但是糖和油脂对冰淇淋的口感、质地、可塑性、硬度等都起着至关重要的作用，如何实现控糖冰淇淋的低糖低脂，对整个产品加工而言尤为重要[19]。

2 控糖冰淇淋

由于加工冰淇淋的蔗糖和油脂往往能够赋予冰淇淋细腻的口感、良好的形态、适宜的硬度，以及恰到好处的颗粒感，所有蔗糖和油脂在冰淇淋加工中的取代往往存在一定问题，油脂和蔗糖含量较低的冰淇淋，口感颗粒过于粗糙，抗融性差，膨胀率低，不易成形和稳定，整体风味欠缺。通过使用不同的取代物实现控糖冰淇淋的功效，大致从以下几个方面进行。

2.1 油脂的取代

食用油脂是冰淇淋总固形物的重要组分，对冰淇淋的芳香、口感、形状、粘度具有重要影响;油脂还能够使冰淇淋质地均匀、细腻，防止冰淇淋硬化，改善冰淇淋的可塑性等[20]。然而，由于其较高的卡路里值，患有糖尿病且不想摄入高热量食物的人往往不会食用冰淇淋，于是人们期望使用不同的原料，制作出控糖冰淇淋[21]。控糖冰淇淋目的在于降低糖尿病发病风险，需要在冰淇淋加工中减少对脂肪的食用，但是脂肪的减少会对产品质地、风味和外观带来不好的影响，为了改进控糖冰淇淋的质量，可以全部或部分使用脂肪取代物，它们与油脂具有相同的特性，能够保证冰淇淋的感官质量，还具有预防糖尿病发生或降低血糖等作用，同时对人体无毒无害[22]。本文对近年来国内外冰淇淋加工中采用的脂肪取代物进行了总结，见表1。

蛋白质类脂肪取代物和碳水化合物类脂肪取代物往往价格较高，不适于加工原料。在控糖冰淇淋中常用植物油脂取代传统冰淇淋加工中使用的人造奶油、氢化油等，主要是由于植物油脂更为健康，油脂种类丰富（植物油不饱和脂肪酸均在84%以上;动物油不饱和脂肪酸含量在55 %以下，另外动物油中亚油酸和亚麻酸含量非常低，而在植物油中亚油酸和亚麻酸含量较高，其中大豆油中亚油酸含量高达54.99%），能够预防糖尿病发生;选用与加工控糖冰淇淋植物油脂，由于其所含不饱和脂肪相对较高，其达到固化所需的时间相对更少，并且由于它们较好的抗融性，能保持组织结构坚硬，例如棕榈油和椰子油[35， 36]。综上所述，控糖冰淇淋中的脂肪取代物主要是棕榈油、椰子油等植物油脂，它们不仅能模拟出传统冰淇淋加工所有油脂赋予冰淇淋的质地、口感、风味和良好形态，主要还在于它们具有很好的降脂和辅助降血糖功能[37]。

2.2 蔗糖的取代

传统冰淇淋加入蔗糖除了增加甜味和提供热能外，它还能在冰淇淋加工工艺中改善形态口感，优化其膨胀率等[38]。在低温状态下，蔗糖冷冻结晶并均分包埋在冰淇淋的网状结构中，提高冰淇淋的硬度，不过蔗糖含量过多会使得凝固点下降，冰淇淋膨胀率降低，除此之外，蔗糖是易于人体吸收利用的糖类，食用过多导致人体能量过剩、血糖上升、糖尿病风险增加[39]。为了保证健康，需要降低人体对蔗糖的吸收，因此可以使用蔗糖替代物来降低冰淇淋中的蔗糖，不仅能够保证取代物不会影响冰淇淋特性，提供人们所需要的质量，还能降低能量吸收甚至具有辅助降血糖功效。本文对近年来国内外冰淇淋加工中采用的蔗糖取代物进行了总结，见表2。

2.3 降血糖功能性成分

控糖冰淇淋的实现除了脂肪和蔗糖取代物之外，还可以按比例添加食物中的活性成分来辅助降血糖。根据添加方式不同又可以分为2类：在传统冰淇淋配方基础之上，向其中添加益生菌成分，通过调节肠道健康，从而达到辅助降血糖的效果;向其中添加具有降血糖效果的天然活性因子，从而实现辅助降血糖。

2.3.1 降血糖的益生菌冰淇淋

目前发现益生菌除了改善肠道菌群、调节免疫、抗氧化、降低血清胆固醇之外，作为额外补充的活体微生物，益生菌能够通过改善宿主肠道菌群的平衡，从而起到辅助降血糖和降血压作用[47-51]。目前关于益生菌降血糖机理主要有：益生菌根据其表面的黏附作用与肠道黏膜构成屏障，维持机体平衡，同时释放免疫因子，提高免疫[52];抑制兴奋性神经活动，提高自主性神经活动，降低肾上腺素分泌，降低血糖[53];以及益生菌自身的酶系统促进血糖代谢;抗氧化，修复自由基对胰岛β细胞的氧化损伤来控制血糖等[54]。控糖冰淇淋的实现可以通过在加工过程中向其中加入少许活的益生菌，当一定数量以后，会在人体肠道形成稳定的对人体健康有益的肠道菌群，从而调节人体血糖健康。例如：乳杆菌类，能够降低血糖还能调节单链脂肪酸水平[55， 56];嗜酸乳杆菌类，与降血糖药物同用能够通过降低血清TG水平改善血糖[57];罗伊乳杆菌类，能够改善胰岛素抵抗和脂肪肝的形成降低血糖[58]。

益生菌在控糖冰淇淋中除了改善肠道健康，辅助降血糖之外，还能通过自身代谢，产生特殊代谢产物，如双歧杆菌代谢产生的有机酸调节肠内pH环境，保护肠道内环境，阻止致病菌的生长繁殖[59]。乳杆菌在发酵过程中会产生双乙酰、胞外多糖等风味物质，因此还能进一步优化控糖冰淇淋的口感和风味[60， 61]。

2.3.2 降血糖的活性因子

很多食物都含有降血糖活性成分，鉴于冰淇淋工艺的特殊性，并不是所有的原料都能用于控糖冰淇淋加工，有些较为特殊的食物因为含有不愉快的味道或者颜色，用于控糖冰淇淋加工必须经过特殊的脱色、除异味处理，这就会使得控糖冰淇淋成本大大增加;另外还有一些食物因为具有独特的物理化学特性，在控糖冰淇淋加工过程中会与某些物质发生反应或是在某些加工步骤导致降血糖活性因子挥发，甚至某些食物原料的加入会使得冰淇淋质量整体下降等，这几类食物原料都不适于控糖冰淇淋的加工。因此在此基础上，选择适合用于控糖冰淇淋加工的活性食物原料，必须在具有降血糖作用的前提下，还不能影响产品的整个质量，如结晶度、溶解率、形态、质地、口味等。本文对近年来国内外冰淇淋加工中采用的活性因子进行了总结，见表3。

2.4 其它降血糖方法

除了上述方式實现控糖冰淇淋，还可以在冰淇淋加工过程中，添加国标允许的具有降血糖功效的膳食补充剂。例如：不能被人体消化吸收的木二糖，能够使肠道益生菌增值，调节肠道健康，能够降低人体TG水平等[81];D-木醇，甲基化手性D-肌醇的衍生物，能够调节血糖平衡[82];乳清蛋白也能够平衡餐后血糖的增加等[83]。这些膳食补充剂目前广泛应用于糖尿病人膳食以及保健药中，但是在控糖冰淇淋中的应用未见很多，因此在降血糖食品类中的应用仍待开发[84]。除此之外，还有一些生活中常见的食物中存在某些降血糖因子，这些原料不仅取材方便而且价格低廉，甚至可以起到废物利用的作用，且不会对身体造成副作用，例如茶叶中富含的茶多酚，是一种酸性的多糖类物质，研究发现其对血糖降低有一定促进作用[85， 86];尹红利等人通过对黑木耳的研究，也证实了其中所含有的黑木耳多糖能够通过在体外抑制α-葡萄糖甘酶，使得血糖降低[87]。综上表明控糖冰淇淋的研究开发具有十分远大的前景。

3 展望

随着消费者对健康意识的增加，尤其是对糖尿病人而言，低脂低糖的食物消费成了一种趋势，但是绝大多数糖尿病人并不愿意为了健康而放弃他们适应的质地、口感和香气，因此，对乳品工业而言，面临的挑战是在保证质量和口感不受损坏的同时降低冰淇淋的脂肪和糖含量，而一些食物中常有的脂肪替代物、蔗糖替代物不仅可以改善食品风味还能为消费者提供健康的冰淇淋产品。

综上所述，本文从多方面考虑了控糖冰淇淋实现的可能性及方式，不仅为整个冷饮行业提供了一个新的产品思路，也为糖尿病人的治疗提供了有用参考。在此基础之上，控糖冰淇淋的机械生产加工过程能否得到改进从而提高产品的生产效率，降低生产成本也还需要进一步研究。

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