控糖冰淇淋研究進(jìn)展

楊雯珺　劉晶

摘要：隨著糖尿病人群增多，控糖冰淇淋的開發(fā)成為了冷飲行業(yè)的一種趨勢，新型健康冷飲，需要同時(shí)考慮產(chǎn)品的口感以及減少對健康的危害。目前大多數(shù)控糖冰淇淋在保證產(chǎn)品感官、品質(zhì)不受影響的基礎(chǔ)上，主要是通過取代物和添加輔助降血糖成分來實(shí)現(xiàn)。本文分別對近年來控糖冰淇淋加工中選用的脂肪取代物、蔗糖取代物、添加輔助降血糖的益生菌、功能因子等進(jìn)行了綜述。希望為新型冷飲產(chǎn)品發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：控糖冰淇淋;脂肪取代;蔗糖取代;降血糖成分

中圖分類號(hào)：S-3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191115008

基金項(xiàng)目：河北省科技計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：16236802D-4）;石家莊市科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展計(jì)劃（項(xiàng)目編號(hào)：181170152A）

據(jù)調(diào)查顯示，國內(nèi)冷飲市場，在最近10a內(nèi)增長速度較快，產(chǎn)品種類達(dá)到3000多種。冰淇淋市場在10a內(nèi)增加了16倍;隨著人們消費(fèi)意識(shí)的轉(zhuǎn)變，冷飲消費(fèi)不再具有隨意性和季節(jié)性，這些變化也是近年冷飲消費(fèi)擴(kuò)大的原因之一，預(yù)計(jì)未來5a，整個(gè)行業(yè)將繼續(xù)保持20%的增長速度[1]。同時(shí)，我國糖尿病群體也在日漸增加，在這種情況下，為了避免糖尿病病情惡化，很多糖友更希望能食用口感和健康都能保證的控糖冰淇淋，這種健康傾向的消費(fèi)觀也為整個(gè)行業(yè)開辟了新的發(fā)展方向，健康型食品的研究變得十分迫切，控糖冰淇淋的研究不但能夠彌補(bǔ)普通冰淇淋中對健康的危害，還可以豐富冷飲市場的品種，提高其消費(fèi)模式。尤其是最近幾年糖尿病逐漸呈現(xiàn)低齡化，作為冷飲行業(yè)的主體消費(fèi)人群，這也為控糖冰淇淋的研究和生產(chǎn)提供了發(fā)展契機(jī)。

1 背景介紹

1.1 糖尿病現(xiàn)狀

糖尿病是當(dāng)前世界范圍內(nèi)面臨的最大的流行病，是危害公眾健康的十大威脅之一。在過去10a，隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長以及人們較高的預(yù)期壽命和不健康的生活方式，糖尿病等非傳染性疾病在中國逐漸盛行。中國糖尿病患病率從1980年的0.67% 上升到1994年的2.51% ，2013年上升到10.9% 。到目前為止，糖尿病流行趨勢并沒有出現(xiàn)緩和[2， 3]。

1.2 糖尿病機(jī)理及其控制

對Ⅱ型糖尿病而言，基因占Ⅱ型糖尿病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)的60%～90%;環(huán)境因素，包括缺乏身體運(yùn)動(dòng)、肥胖、飲食和腸道微生物群的改變，是造成Ⅱ型糖尿病剩余風(fēng)險(xiǎn)的原因[4]。在糖尿病的自然發(fā)病過程中，胰島素水平變化遵循倒“U”形曲線：它們隨著糖尿病發(fā)病前的肥胖和胰島素抵抗增加而上升，在糖尿病發(fā)病時(shí)間達(dá)到峰值，之后逐漸下降[5， 6]。除了基因限制外，為了避免糖尿病發(fā)生或者降低改善糖尿病人的血糖，可以有效利用環(huán)境進(jìn)行改善，如經(jīng)常鍛煉、健康飲食等，都有利于降低糖尿病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 冰淇淋行業(yè)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)冰淇淋是以水、乳、蛋、甜味劑、食用油脂等為主要原料，再加入香料、穩(wěn)定劑、乳化劑、著色劑等食品添加劑混合，經(jīng)過過濾、殺菌、均值、老化、冷凍等工藝制得的冷凍乳制品[7]。冰淇淋的混合液是各種原料經(jīng)處理后的乳狀膠體溶液或者真溶液，在機(jī)器中攪拌同時(shí)充入空氣凍結(jié)而成[8]。后來國內(nèi)開始有人在冰淇淋的傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上對其加工進(jìn)行了改進(jìn)。例如：硬化是冰淇淋加工的最后工序，它對冰淇淋的成型起著至關(guān)重要的作用，硬化速度越快，冰淇淋形成的冰晶顆粒越小，得到的產(chǎn)品口感越細(xì)膩;反之，硬化速度慢，冰晶顆粒大且多，冰淇淋口感差?；谶@一點(diǎn)，汪云對不同的硬化方式進(jìn)行了研究，與傳統(tǒng)加工采用的直接硬化和冷藏硬化相比，隧道式硬化效果比兩者更好[9];候團(tuán)偉等人用大豆粉取代了傳統(tǒng)乳粉為原料，研制出了低脂的功能性冰淇淋，和傳統(tǒng)冰淇淋相比較，它多了功能性保健成分，能夠有助于調(diào)理腸胃、延緩衰老等[10];陳東等人通過對糖和糖醇在冰淇淋中的作用研究表明，晶體麥芽糖醇和聚葡萄糖形成冰晶最小，能夠取代傳統(tǒng)加工中的蔗糖，不僅使得冰淇淋口感更佳，還有利于身體健康[11]。國外在冰淇淋的研究上比中國更早，且加工先進(jìn)，很多企業(yè)通過將特殊原料和配方運(yùn)用到冰淇淋生產(chǎn)中，從而產(chǎn)生了很多備受歡迎的冰淇淋品牌，如哈根達(dá)斯（Haagen-Dazs）、幕溫匹克（Moevenpick）等[12]。近幾年肥胖病和心腦血管疾病發(fā)病率的逐漸上升，使得冰淇淋產(chǎn)品的研究方向開始轉(zhuǎn)向低脂和低熱量的研發(fā)。通過使用脂肪取代物取代冰淇淋加工所用的動(dòng)物脂肪，既能保持冰淇淋口感不變，還能降低冰淇淋中的脂肪含量[13]。Tekin等人通過雙乳化法制得的冰淇淋可以將冰淇淋的脂肪含量降低到2.8%，同時(shí)保證其品質(zhì)不會(huì)受影響[14]。

1.4 控糖冰淇淋工藝關(guān)鍵

飲食是控制糖尿病的1個(gè)關(guān)鍵因素，《中國居民膳食指南（2016）》建議每天糖的攝入量不應(yīng)該超過50g，最好低于25g，冰淇淋一直是大眾深受喜愛的冷飲，但是市面上普通冰淇淋一般含糖量都在15g左右，相當(dāng)于全天食糖量的30%，因此人們往往不敢多食，而糖尿病人則更需注意[15]。在既要滿足消費(fèi)者對產(chǎn)品口感喜愛的同時(shí)，還要他們滿足對健康產(chǎn)品的期待，這使得新食品的開發(fā)變得越來越具有挑戰(zhàn)[16]。過多食用糖類食物，使得胰腺α細(xì)胞對胰島素作用敏感性降低，表現(xiàn)出血糖升高產(chǎn)生Ⅱ型糖尿病;過多的脂肪飲食，胰島β細(xì)胞則會(huì)長期攝取游離脂肪酸（Free Fatty Acids FFA），而β細(xì)胞FFA代謝缺陷導(dǎo)致胰島脂質(zhì)沉積，胰島素分泌減少，最終造成Ⅱ型糖尿病[17， 18]。因此低糖低脂是控糖冰淇淋的重點(diǎn)，但是糖和油脂對冰淇淋的口感、質(zhì)地、可塑性、硬度等都起著至關(guān)重要的作用，如何實(shí)現(xiàn)控糖冰淇淋的低糖低脂，對整個(gè)產(chǎn)品加工而言尤為重要[19]。

2 控糖冰淇淋

由于加工冰淇淋的蔗糖和油脂往往能夠賦予冰淇淋細(xì)膩的口感、良好的形態(tài)、適宜的硬度，以及恰到好處的顆粒感，所有蔗糖和油脂在冰淇淋加工中的取代往往存在一定問題，油脂和蔗糖含量較低的冰淇淋，口感顆粒過于粗糙，抗融性差，膨脹率低，不易成形和穩(wěn)定，整體風(fēng)味欠缺。通過使用不同的取代物實(shí)現(xiàn)控糖冰淇淋的功效，大致從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。

2.1 油脂的取代

食用油脂是冰淇淋總固形物的重要組分，對冰淇淋的芳香、口感、形狀、粘度具有重要影響;油脂還能夠使冰淇淋質(zhì)地均勻、細(xì)膩，防止冰淇淋硬化，改善冰淇淋的可塑性等[20]。然而，由于其較高的卡路里值，患有糖尿病且不想攝入高熱量食物的人往往不會(huì)食用冰淇淋，于是人們期望使用不同的原料，制作出控糖冰淇淋[21]?？靥潜苛苣康脑谟诮档吞悄虿“l(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，需要在冰淇淋加工中減少對脂肪的食用，但是脂肪的減少會(huì)對產(chǎn)品質(zhì)地、風(fēng)味和外觀帶來不好的影響，為了改進(jìn)控糖冰淇淋的質(zhì)量，可以全部或部分使用脂肪取代物，它們與油脂具有相同的特性，能夠保證冰淇淋的感官質(zhì)量，還具有預(yù)防糖尿病發(fā)生或降低血糖等作用，同時(shí)對人體無毒無害[22]。本文對近年來國內(nèi)外冰淇淋加工中采用的脂肪取代物進(jìn)行了總結(jié)，見表1。

蛋白質(zhì)類脂肪取代物和碳水化合物類脂肪取代物往往價(jià)格較高，不適于加工原料。在控糖冰淇淋中常用植物油脂取代傳統(tǒng)冰淇淋加工中使用的人造奶油、氫化油等，主要是由于植物油脂更為健康，油脂種類豐富（植物油不飽和脂肪酸均在84%以上;動(dòng)物油不飽和脂肪酸含量在55 %以下，另外動(dòng)物油中亞油酸和亞麻酸含量非常低， 而在植物油中亞油酸和亞麻酸含量較高，其中大豆油中亞油酸含量高達(dá)54.99%），能夠預(yù)防糖尿病發(fā)生;選用與加工控糖冰淇淋植物油脂，由于其所含不飽和脂肪相對較高，其達(dá)到固化所需的時(shí)間相對更少，并且由于它們較好的抗融性，能保持組織結(jié)構(gòu)堅(jiān)硬，例如棕櫚油和椰子油[35， 36]。綜上所述，控糖冰淇淋中的脂肪取代物主要是棕櫚油、椰子油等植物油脂，它們不僅能模擬出傳統(tǒng)冰淇淋加工所有油脂賦予冰淇淋的質(zhì)地、口感、風(fēng)味和良好形態(tài)，主要還在于它們具有很好的降脂和輔助降血糖功能[37]。

2.2 蔗糖的取代

傳統(tǒng)冰淇淋加入蔗糖除了增加甜味和提供熱能外，它還能在冰淇淋加工工藝中改善形態(tài)口感，優(yōu)化其膨脹率等[38]。在低溫狀態(tài)下，蔗糖冷凍結(jié)晶并均分包埋在冰淇淋的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，提高冰淇淋的硬度，不過蔗糖含量過多會(huì)使得凝固點(diǎn)下降，冰淇淋膨脹率降低，除此之外，蔗糖是易于人體吸收利用的糖類，食用過多導(dǎo)致人體能量過剩、血糖上升、糖尿病風(fēng)險(xiǎn)增加[39]。為了保證健康，需要降低人體對蔗糖的吸收，因此可以使用蔗糖替代物來降低冰淇淋中的蔗糖，不僅能夠保證取代物不會(huì)影響冰淇淋特性，提供人們所需要的質(zhì)量，還能降低能量吸收甚至具有輔助降血糖功效。本文對近年來國內(nèi)外冰淇淋加工中采用的蔗糖取代物進(jìn)行了總結(jié)，見表2。

2.3 降血糖功能性成分

控糖冰淇淋的實(shí)現(xiàn)除了脂肪和蔗糖取代物之外，還可以按比例添加食物中的活性成分來輔助降血糖。根據(jù)添加方式不同又可以分為2類：在傳統(tǒng)冰淇淋配方基礎(chǔ)之上，向其中添加益生菌成分，通過調(diào)節(jié)腸道健康，從而達(dá)到輔助降血糖的效果;向其中添加具有降血糖效果的天然活性因子，從而實(shí)現(xiàn)輔助降血糖。

2.3.1 降血糖的益生菌冰淇淋

目前發(fā)現(xiàn)益生菌除了改善腸道菌群、調(diào)節(jié)免疫、抗氧化、降低血清膽固醇之外，作為額外補(bǔ)充的活體微生物，益生菌能夠通過改善宿主腸道菌群的平衡，從而起到輔助降血糖和降血壓作用[47-51]。目前關(guān)于益生菌降血糖機(jī)理主要有：益生菌根據(jù)其表面的黏附作用與腸道黏膜構(gòu)成屏障，維持機(jī)體平衡，同時(shí)釋放免疫因子，提高免疫[52];抑制興奮性神經(jīng)活動(dòng)，提高自主性神經(jīng)活動(dòng)，降低腎上腺素分泌，降低血糖[53];以及益生菌自身的酶系統(tǒng)促進(jìn)血糖代謝;抗氧化，修復(fù)自由基對胰島β細(xì)胞的氧化損傷來控制血糖等[54]。控糖冰淇淋的實(shí)現(xiàn)可以通過在加工過程中向其中加入少許活的益生菌，當(dāng)一定數(shù)量以后，會(huì)在人體腸道形成穩(wěn)定的對人體健康有益的腸道菌群，從而調(diào)節(jié)人體血糖健康。例如：乳桿菌類，能夠降低血糖還能調(diào)節(jié)單鏈脂肪酸水平[55， 56];嗜酸乳桿菌類，與降血糖藥物同用能夠通過降低血清TG水平改善血糖[57];羅伊乳桿菌類，能夠改善胰島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腸道健康，輔助降血糖之外，還能通過自身代謝，產(chǎn)生特殊代謝產(chǎn)物，如雙歧桿菌代謝產(chǎn)生的有機(jī)酸調(diào)節(jié)腸內(nèi)pH環(huán)境，保護(hù)腸道內(nèi)環(huán)境，阻止致病菌的生長繁殖[59]。乳桿菌在發(fā)酵過程中會(huì)產(chǎn)生雙乙酰、胞外多糖等風(fēng)味物質(zhì)，因此還能進(jìn)一步優(yōu)化控糖冰淇淋的口感和風(fēng)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，鑒于冰淇淋工藝的特殊性，并不是所有的原料都能用于控糖冰淇淋加工，有些較為特殊的食物因?yàn)楹胁挥淇斓奈兜阑蛘哳伾糜诳靥潜苛芗庸け仨毥?jīng)過特殊的脫色、除異味處理，這就會(huì)使得控糖冰淇淋成本大大增加;另外還有一些食物因?yàn)榫哂歇?dú)特的物理化學(xué)特性，在控糖冰淇淋加工過程中會(huì)與某些物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)或是在某些加工步驟導(dǎo)致降血糖活性因子揮發(fā)，甚至某些食物原料的加入會(huì)使得冰淇淋質(zhì)量整體下降等，這幾類食物原料都不適于控糖冰淇淋的加工。因此在此基礎(chǔ)上，選擇適合用于控糖冰淇淋加工的活性食物原料，必須在具有降血糖作用的前提下，還不能影響產(chǎn)品的整個(gè)質(zhì)量，如結(jié)晶度、溶解率、形態(tài)、質(zhì)地、口味等。本文對近年來國內(nèi)外冰淇淋加工中采用的活性因子進(jìn)行了總結(jié)，見表3。

2.4 其它降血糖方法

除了上述方式實(shí)現(xiàn)控糖冰淇淋，還可以在冰淇淋加工過程中，添加國標(biāo)允許的具有降血糖功效的膳食補(bǔ)充劑。例如：不能被人體消化吸收的木二糖，能夠使腸道益生菌增值，調(diào)節(jié)腸道健康，能夠降低人體TG水平等[81];D-木醇，甲基化手性D-肌醇的衍生物，能夠調(diào)節(jié)血糖平衡[82];乳清蛋白也能夠平衡餐后血糖的增加等[83]。這些膳食補(bǔ)充劑目前廣泛應(yīng)用于糖尿病人膳食以及保健藥中，但是在控糖冰淇淋中的應(yīng)用未見很多，因此在降血糖食品類中的應(yīng)用仍待開發(fā)[84]。除此之外，還有一些生活中常見的食物中存在某些降血糖因子，這些原料不僅取材方便而且價(jià)格低廉，甚至可以起到廢物利用的作用，且不會(huì)對身體造成副作用，例如茶葉中富含的茶多酚，是一種酸性的多糖類物質(zhì)，研究發(fā)現(xiàn)其對血糖降低有一定促進(jìn)作用[85， 86];尹紅利等人通過對黑木耳的研究，也證實(shí)了其中所含有的黑木耳多糖能夠通過在體外抑制α-葡萄糖甘酶，使得血糖降低[87]。綜上表明控糖冰淇淋的研究開發(fā)具有十分遠(yuǎn)大的前景。

3 展望

隨著消費(fèi)者對健康意識(shí)的增加，尤其是對糖尿病人而言，低脂低糖的食物消費(fèi)成了一種趨勢，但是絕大多數(shù)糖尿病人并不愿意為了健康而放棄他們適應(yīng)的質(zhì)地、口感和香氣，因此，對乳品工業(yè)而言，面臨的挑戰(zhàn)是在保證質(zhì)量和口感不受損壞的同時(shí)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、蔗糖替代物不僅可以改善食品風(fēng)味還能為消費(fèi)者提供健康的冰淇淋產(chǎn)品。

綜上所述，本文從多方面考慮了控糖冰淇淋實(shí)現(xiàn)的可能性及方式，不僅為整個(gè)冷飲行業(yè)提供了一個(gè)新的產(chǎn)品思路，也為糖尿病人的治療提供了有用參考。在此基礎(chǔ)之上，控糖冰淇淋的機(jī)械生產(chǎn)加工過程能否得到改進(jìn)從而提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本也還需要進(jìn)一步研究。

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作者簡介：

楊雯珺（1995-），女，碩士在讀。研究方向：保健食品的研究與開發(fā);

劉晶（1974-），女，教授，博士。研究方向：保健食品的研究與開發(fā)。