食品對食欲的影響及高飽腹感食品的開發

尹文婷，馬雪停，王岸娜

（河南工業大學糧油食品學院，河南鄭州450001）

超重和肥胖人口的逐年增加已經成為一個全球性的問題。全球大約有39%的超重人口（體質指數，body mass index，BMI≥ 25 kg/m2），其中肥胖人口占13%（BMI≥28 kg/m2）。超重和肥胖帶來了一系列嚴重的健康隱患，造成2型糖尿病、心血管疾病、癌癥等發病率的增加[1]。肥胖也和許多心理疾病，例如自卑和抑郁癥成正相關[2]。近年來，具有高飽腹感的功能性食品的開發成為國際食品行業的研究熱點。

從本質上講，超重和肥胖是由長期的正能量平衡（即能量攝入大于能量支出）所造成的[3]。機體的能量攝入來自于食物和飲料，而能量支出包括基礎代謝、食物的特殊動力作用和體力活動[4]。在正能量平衡的狀態下，攝入的能量超出支出的能量，多余的能量轉化為脂肪儲存起來，造成超重或肥胖。脂肪組織由25%的非脂肪組織（3/4水和1/4蛋白質）和75%的脂肪組織所組成[5]。減少的能量支出被認為是造成當今世界人口超重和肥胖率高的原因之一。同時，大量的、可口的、具有高能量密度的食品的增加，造成了過量的能量攝入，也是很多發展中和發達國家人口體重超標的逐年上升的原因[6-8]。降低食物的能量攝入，使其小于機體能量的支出，造成能量的負平衡，被證實是一種有效的降低體重的手段[3，9-10]。對于肥胖者來說，即使是很小程度的體重降低也能夠顯著地降低生理和心理疾病的發病率[11]。食品工業在支持消費者擁有更健康的食品選擇方面能發揮巨大的潛在作用，例如，可以提供一系列低熱能、高飽腹感的食品和飲料[12]。這種食品能夠有效降低饑餓感，提高飽腹感，降低食物熱量攝入，幫助消費者進行體重管理。

基于此，本文綜述了對人的飽腹感有顯著影響的主要食品成分和品質，包括食品的營養成分，能量密度，可口性，感官特性以及風味質地特性，并闡述了高飽腹感的功能性食品開發的可能性。

1 飽腹感的測量方法

人類的食欲可以被定義為“一種源于生理或心理的對食物需求的渴望和動機”[13]。食欲可以和食物的選擇，偏好，進食量和進食動機聯系在一起[14]。一些動機類詞匯可以用來描述食欲狀態，包括短期飽腹感（satiation）和長期飽腹感（satiety）。短期飽腹感是指進食后的一種“完全滿足和飽足感，并且沒有動機攝入更多食物的一種狀態”[15]。短期飽腹感發生在食欲被滿足時，導致進食行為的終止[16]。長期飽腹感描述的是在進食完成后的一種持續的飽足感，它能在饑餓感再次到來之前延遲下一次進食行為的發生。

從定義上講，短期飽腹感和長期飽腹感包含了所有能影響膳食行為的因素和過程。在大多數的行為學研究中，短期飽腹感和長期飽腹感是通過測定人的主觀食欲感覺和客觀食物攝入量來表征的。然而，試驗的設計和過程根據試驗目的的不同可能會有很大的差別[17]。

1.1 短期飽腹感的研究方法

短期飽腹感是將進食行為引向終止。“同時評估”（concurrent evaluation）是常用的測量短期飽腹感的方法。在這個方法中，試驗研究對象（例如某種蛋白質）被同時呈現在被測試食物中[17]。研究對象引起的短期飽腹感可以通過記錄被測試食物的總能量攝入或者通過記錄在進食過程中人的主觀食欲感覺來表征。

首先，食物所帶給人的短期飽腹感可以通過記錄受試者感到完全飽足所需要攝入的食物量（ad libitum intake）來表征，同時需要在實驗室環境中與空白對照食品相比較[16]。然而，人類食物的攝入量，除了受到飽腹感的影響還可能被很多其他試驗中的因素所影響，包括參加試驗者的情緒狀態、心理狀態、社會地位和文化程度等[18]。為了減小這些不相關因素的影響，試驗通常會選擇在一個精心設計和嚴格控制的實驗室環境中進行。在實驗室環境中測量食物的攝入量，能夠使目標變量在嚴格的控制環境中被研究。受試者被提供一份具有標準量的膳食，然后他們可以隨意攝入食物直到感覺到舒適的飽腹感。這份膳食應該是可口的或者至少是可以被受試者接受的，否則他們可能不會進食或進食很少。膳食的份量應該足夠大，以允許隨意地攝入，但也需要接近正常的食物盛放尺寸。過大的份量可能會增加食物攝入量從而導致進食量過度[19]。食物的攝入量的測量是直接的，但是它并不能體現進食過程中的飽腹感的動態變化[17，20]。受試者可以在進食過程中多次間斷地記錄他們的主觀食欲感覺來描述飽腹感隨著時間的變化過程。主觀食欲感覺可以通過記錄饑餓感、飽足感、飽腹感、飲食欲望和預期進食量來表征[14]。在所有標度類型中，視覺模擬標度（visual analogue scales，VAS）是最常用來計量主觀食欲感覺的標尺。視覺模擬標度通常由一條長為100 mm或150 mm的直線組成，在直線的兩端各標有食欲感覺程度的描述詞匯，分別表示最低和最高強度的食欲感覺。受試者需要在標尺上畫一個垂直標記來表示當時的食欲感覺強度。

1.2 長期飽腹感的測定

長期飽腹感指的是在進食行為結束后對食欲的持續抑制。通常，長期飽腹感是通過記錄被測試食物攝入結束后飽腹感強度隨著時間的變化規律和測量隨后一餐食物的攝入量來表征的[21]。對連續兩餐的時間間隔的測量常常被研究人員所忽視，因為人們通常有固定的進食時間，例如，固定的一日三餐的時間[17]。一個空白對照食物（不含被研究的食品品質變量）也需要和被測試食物（含有被研究的食品品質變量）在相同的試驗設置和條件下被測試。通過對比兩者引起的長期飽腹感的強度差異，來評估被測試變量是否對長期飽腹感有實際的影響。

記錄隨后一餐食物的攝入量能對被測試食物所引起的長期飽腹感的變化提供一種直接的具體的評估[14]。食物的攝入量可以被許多其他的內在食欲信號所影響，因此需要特別注意食物的設計和呈現方式。如果可能的話，食品的宏量營養成分（包括脂肪、蛋白質和碳水化合物）的比例搭配需要平衡合理，而不是其中某種營養成分比例過高[17]。此外，在被測試食物和隨后一餐食物攝入的間隔階段，受試者需要靜坐在一個可控制的試驗條件下[16]。

為了測量食物的長期飽腹感隨著時間的變化規律，需要在被測試食物攝入后和隨后一餐食物攝入前多次記錄受試者的主觀食欲感覺[14]。因為長期的飽腹感取決于時間，并且其他不同的因素也會影響整個飽腹感產生的過程。被測試食物和隨后一餐食物攝入的時間間隔需要被精心地設計以滿足不同的試驗目的。例如，2 h～6 h的時間間隔的設計通常用來研究食物的吸收因素對其飽腹感的影響[17]。然而，如果需要研究感官、認知或胃排空因素對食物飽腹能力的影響，兩餐之間時間間隔應該縮短為大致40 min以內[16]。如果時間間隔過長，被測試食物對隨后一餐進食量的影響將不能被準確測量[14]。此外，兩次主觀食欲感覺的記錄時間間隔一般在15 min～60 min左右，但是如果要研究短期的影響因素，例如感官因素，主觀食欲感覺的記錄時間間隔可以縮短至每5 min一次。

2 食品品質對飽腹感的影響

2.1 食品的營養成分對飽腹感的影響

食品的營養成分對食品的飽腹能力和攝入量有顯著影響[22]。食物中的蛋白質、碳水化合物和脂肪是為人體提供能量的來源。1 g碳水化合物或蛋白質可以提供4 kcal的能量，而1 g脂肪能為人體提供9卡路里的能量。很多試驗表明蛋白質比同等熱量的脂肪和碳水化合物的飽腹能力強[23]。高蛋白質的飲食可以提高飽腹感，延長對饑餓感的抑制，并能降低食物能量的攝入[24]。蛋白質的飽腹能力還與其種類和品質相關[22]。比如魚肉蛋白的飽腹能力比牛肉蛋白的飽腹能力強[25]。高脂肪含量的膳食比高碳水化合物的膳食更能夠增加食物總能量的攝入[26]。很多試驗證明膳食纖維可以提高食物帶給人的飽腹感，從而降低食物的總能量攝入[27-29]。這可能是由于膳食纖維能降低食物的能量密度，增加其黏度和體積，從而降低食物的胃排空速度[30]。

2.2 食品的能量密度對飽腹感的影響

能量密度是指單位質量或體積食物中含有的熱量（kcal/g或mL/g）[16]。在眾多的食品品質中，能量密度似乎是對食物的總攝入量影響最大的因素。人類每天攝入相似質量的食物，而不是相似能量的食物[31]。一些研究表明攝入食物的能量密度越大，食物攝入總能量越高[32-34]。通過加入氣泡來增加飲料的體積，同時保持飲料總熱量的恒定，能夠降低此飲料的總能量攝入[31]。食物的飽腹能力和攝入總能量受到其能量密度的影響可能要大于其營養成分的影響[13]。

2.3 食品的可口性對飽腹感的影響

食物的感官品質很大程度上決定了食品的可口性，而食物的可口性直接影響了其飽腹能力和能量攝入[35]。食物的可口性指的是食物帶來的一種主觀的愉悅體驗。可口性能激發積極的情緒信號，并同時刺激大腦釋放作用于快感神經系統的類罌粟堿類物質（opioids）來提高攝取食物的內在動力[36]。可口性受食物的內在特性和個人的主觀體驗所影響[37]。食物的可口性可以通過行為研究中的視覺模擬標度表來衡量。在神經影像學研究中，食品的可口性可以通過監測大腦區域的獎勵系統中心的激活程度來表征[38]。增加食物的可口性會刺激食欲，增加餐量和加快進食速率[36]。然后，沒有很強的證據表明在進餐結束后，食物的可口性能持續影響飽腹感[39]。食物的可口性與食物的能量密度呈現很強的正相關[37]，這反映了我們人類天生喜歡富含能量的食物[40]。但是，食物的可口性也在很大程度上受到其感官品質的影響。可以通過改變食品的感官品質來設計一種具有低能量密度、高可口性、同時能夠帶來高飽腹感的食物[41]。

2.4 食品的風味感官品質對飽腹感的影響

近年來，食品的風味感官品質和食品營養品質之間的關聯得到了越來越多的研究。傳統意義上的兩個相互獨立的科研領域，即營養科學與感官科學，被聯系起來，共同用于解決肥胖和超重問題[35，42]。食品的感官品質，包括滋味、香氣、質地、溫度和外觀，能影響食品帶給人的長期或短期的飽腹感[14]。在進餐的早期階段，特別是當饑餓感較高時，食物中的感官信號可能會激活大腦的獎勵控制中心，鼓勵進食（正反饋）。然而，隨著進餐的時間推移，感官刺激產生的飽腹信號強度逐漸增強，直到進餐快結束前飽腹信號強度超過獎勵信號強度，導致進食行為的終止（負反饋）。食品的風味（包括香氣、滋味和質地的相互作用）是影響我們飲食中的感官體驗的重要因素。然而，目前國際上對于食品風味對食欲和能量攝入的影響的研究還不夠深入和透徹。

2.4.1 風味-營養的關聯理論

人類的膳食行為習慣主要是在后天的飲食經驗中習得的，也就是說，人類可能通過學習把食品的風味品質與食品在體內的消化代謝結果聯系在一起[43-44]。這種聯系可能是食品風味影響食欲和膳食行為的理論基礎之一。其中一種習得的風味-營養關聯結果是“習得的喜愛”（“acquired liking”），即我們通過把食品的積極或消極的消化代謝結果與此食品的風味品質建立聯系，從而學會去喜歡或厭惡某種食品風味[44]。例如，成人把咖啡因的積極的代謝益處與其苦味聯系在一起，從而學會喜歡咖啡的苦味，然而嬰兒卻天生地厭惡這種苦味[45]。對食品的喜愛度也能影響我們的食物選擇和能量攝入。通常，提高食物可口性能增加食欲和食物的攝入量[44]。

另外一種風味-營養關聯是“習得的飽腹感”（“acquired satiety”），即我們把食品的風味品質和其消化代謝后帶給我們的飽腹感強度聯系在一起。這種“習得的飽腹感”可能和食品的能量、營養價值及其消化代謝結果相關。

2.4.2 揮發性香氣物質對飽腹感的影響

食品的香氣物質（揮發性物質）本身沒有能量，不具備營養價值，但其可能通過影響人的意識、動機或情緒，并改變腸胃神經系統或膳食荷爾蒙來影響人類的膳食行為[46-47]。食品中的香氣物質可以通過兩種途徑到達鼻腔上部的嗅覺感受器，即通過鼻孔從體外吸入或在食物咀嚼過程中經過口咽腔進入鼻腔再達到鼻腔黏膜感受器[48]。從外界環境經鼻孔到達鼻黏膜的香氣物質的濃度往往低于在咀嚼中通過口咽腔進入鼻黏膜的香氣濃度，這可能是因為前者缺少唾液、口腔加熱和咀嚼食物的過程[49-50]。這兩種不同的途徑可能對食欲和膳食行為有不同的影響作用[51]。

2.4.2.1 經鼻孔從體外吸入的香氣物質

從鼻孔進入鼻腔內的香氣物質暗示著食物的潛在獎勵機制，可能引起人對散發此種香氣食物的食欲[50]。一些研究證明外界環境中的食品香氣可以刺激唾液和胃酸的分泌，促進食欲[52]。Ferriday等發現當受試者看到或聞到新鮮的披薩的香氣時，他們的唾液分泌量增[13]。環境中的香氣物質可能幫助人體提前準備好對營養物質的攝入。Ramaekers等發現當受試者在一個散發有番茄湯的密閉空間內停留20 min后，他們對番茄湯的食欲明顯增加，而對于具有其他風味的食物的食欲沒有發生改變[53]。這暗示著環境中的番茄香氣可能幫助機體提前做好攝入番茄湯的準備。

然而，其他的一些研究得出了相反的結論，即環境中的某種食品香氣物質能夠降低食欲。Massolt等[54]發現在嗅聞黑巧克力5 min后，受試者的食欲明顯降低，同時胃泌素的分泌量也有所減少。胃泌素的減少暗示著饑餓感的降低[55]。

環境中的食品香氣是增進食欲或抑制食欲，可能取決于這種香氣的質量、性質和濃度。未來的研究可以探討不同種類和濃度的食品香氣對飽腹感和膳食行為的影響。

2.4.2.2 咀嚼食品時經口咽腔進入鼻腔的香氣物質

食物中的香氣在咀嚼吞咽過程中，經過口咽腔到達鼻黏膜嗅覺感受器，這一過程通常與進食行為相關[50]。經口咽腔進入鼻腔的香氣物質有提高飽腹感的潛在能力[51]。

攝入固體食物需要較長時間和較強的口腔咀嚼處理，在這一過程中，更多的高濃度的香氣物質經過口咽腔到達鼻黏膜。相比之下，攝入液體食物的過程中食物散發出的香氣時間短且濃度低[56-58]。香氣釋放程度的差異可能是導致固體食物比液體食物具有更強飽腹能力的原因之一。Ruijschop等比較了一種具有固體食品香氣釋放特征的牛奶飲料和一種具有液體食品香氣釋放特征的牛奶飲料的飽腹能力[59]。在這個試驗中，草莓香氣經過一個帶硅膠管的嗅覺傳送儀（olfactometer）傳送到鼻腔上部黏膜感受器，這種傳送模式使得香氣的時間和強度可以獨立于滋味物質被調控[53]。受試者在攝入具有固體食品香氣釋放特征的牛奶飲料后的飽腹感明顯高于在攝入具有液體食品香氣釋放特征的牛奶飲料后的飽腹感。但是，這種飽腹感的差異在攝入飲料5 min后消失。這個研究結果說明了香氣物質可以提高短期飽腹感，但對長期飽腹感的影響較小。此外，香氣成分的復雜性對食物的飽腹感也有影響。Ruijschop等發現攝入一種具有多種草莓香氣化合物的酸奶比攝入一種具有單一草莓香氣化合物的酸奶更能提高受試者的飽腹感。盡管香氣物質被證明可以提高飽腹感，但是它們似乎對進食量并沒有太大影響。這可能是因為香氣物質對飽腹感的增加程度較低，且影響時間較短暫[16]。

2.4.3 滋味物質對飽腹感的影響

我們可能通過本能或后天的學習將食品的滋味物質和其代謝結果聯系起來，這種聯系能影響我們的食欲和膳食行為[44]。例如，我們把甜味和高熱量食物的攝入聯系起來，并且把鮮味和蛋白質的攝入聯系起來[60-61]。滋味物質能夠幫助我們調整膳食行為從而使機體的營養需要得到滿足。在5種基本的滋味中，包括甜味，酸味，咸味，苦味和鮮味，甜味對食欲和進食量的影響得到了較為廣泛地關注和研究。

甜味物質，包括糖和甜味劑，被味覺感受器所接受，被感知為甜味[62]。盡管甜味味覺感受器最早在口腔中被發現，現在被發現也存在于消化道內。消化道內的味覺感受器通過接受糖或甜味劑的信號，促進飽腹感荷爾蒙胰高血糖素樣肽-1（glucagon-like peptide-1，GLP-1）的釋放[62-63]。糖能在短時間內提高飽腹感，降低進食量[64-66]。跟水相比，含有135 g蔗糖的飲料能顯著提高飽腹感[67]。這可能是由于糖帶有4kcal/g的熱量。除此之外，糖所具有的甜味本身對提高飽腹感也有一定作用[68]。將一種含蔗糖飲料的攝入時間從2 min延長至10 min，能夠顯著提高此種飲料帶來的飽腹感[64]。高甜度的甜味劑本身沒有熱量，但也能夠提高飽腹感[66]。甜味能通過影響人們對食物的喜愛度而影響飽腹感和食品攝入量[69]。高甜度的食品往往能夠刺進食欲，引起過量飲食，這可能是因為高甜度的食品通常更被人們所喜愛[68]。

2.4.4 食品質地對飽腹感的影響

食品的質地也能夠影響飽腹感和進食量。一個較黏稠的飲料（額外含有0.1 g微晶纖維素），與一個較不黏稠的飲料相比，在攝入后的4 h內，前者能顯著降低饑餓感[70]。這兩種飲料的外觀、能量密度、營養成分和可口性都相同，唯一的差異是黏度。這說明食品的黏度本身能獨立影響食欲。Zijlstra等[71]研究了食品的黏度對食欲和進食量的影響機理。他們測試了3種巧克力風味的牛奶飲料，這些飲料的成分差異僅僅在于所含有的增稠劑的濃度不同。結果顯示，牛奶飲料的攝入量與其黏度成反比，與進食速度成正比。進食速度越快，進食總量越大。由此可見，食品的黏度和質地可能通過改變進食速度而影響進食量。高黏度的食品降低了進食速度，從而降低了食品總攝入量。此外，De Wijk等[72]發現提高食品的黏度可以通過減小每口攝入食物塊的大小（bite size）和提高咀嚼作用力（bite effort）來降低食物總攝入量。每口攝入食物塊（bite size）越大，食物對饑餓的抑制作用越小；咀嚼食物所需要的作用力越大，食物的總攝入量越小[72-73]。Zhu等發現提高食物的黏度能夠提高血糖濃度，減緩胃排空速度，從而降低饑餓感和進食量[74]。

食品的質地可能通過影響攝入食物所需要的咀嚼程度來影響食欲。咀嚼一個不含熱量的口香糖15 min能在咀嚼結束后的3 h內顯著降低饑餓感，提高飽腹感，并降低隨后的食物總能量的攝入[75]。咀嚼程度可以反映食品的內部結構、食物在口腔加工的時間和總的消化作用力[76-77]。通過后天的飲食經驗學習，較高的咀嚼程度可能暗示著食品含有更豐富的營養價值，因此具有更高的飽腹能力。

3 高飽腹感的食品的開發

目前，研究者和食品工業正在尋找一種新的可以幫助消費者管理食欲和食品能量攝入的方法。很多嘗試集中在了如何提高食品的內在飽腹能力上。這種具有高飽腹能力的食品的開發既具有很多的機遇和可能性，也具有不少挑戰。從科學理論上來講，關鍵的問題是選擇最有潛質的食品原料，這種原料在不增加食品能量密度的基礎上能夠顯著提高食品的飽腹能力[14]。首先可以嘗試的方法是通過改變食品的營養成分。例如，可以通過提高食品的蛋白質的含量，同時降低食品的脂肪和碳水化合物的含量，從而使食品具有更強的飽腹能力。或許另外一種最有效的提高食品飽腹能力的方式是降低食品的能量密度。食品的能量密度的降低可以通過提高食品的體積，同時保持其能量的方式實現。例如，通過增加食品的水分含量或引入空氣[10，13，33]。增加膳食纖維的含量也能達到降低食品能量密度的目的。此外，一種新穎的能提高食品飽腹能力的方式是通過改變食品的感官和風味品質。研究發現，提高食品的風味感知強度和風味物質成分的復雜性能顯著降低饑餓感并提高短期飽腹感。然而，目前所面臨的挑戰在于通過改變食品的風味品質是否能最終減少食品的攝入量[59，78-79]。食品工業還可以通過改變食品的質地來提高食品的飽腹能力，并減少食品的攝入量。例如，通過提高食品的咀嚼性、黏度或硬度可以降低食品的胃排空速度，延長食品在消化道的停留時間，帶來較長時間的飽腹感。開發高飽腹感的食品的另一個挑戰是在提高食品飽腹感的同時保持食品的可口性。

4 結論

關于食物的飽腹能力的研究涉及了很多科學領域的交叉，包括食品營養學，感官科學和風味科學等。迄今為止，研究的主要熱點在于食品營養成分、食品能量密度、食品可口性、感官、風味和質地品質的影響。這些研究成果為高飽腹感的食品產品的開發提供了科學理論基礎。可以預測，這種食品產品將可以幫助消費者管理飲食和體重，以預防和緩解當今世界較為嚴峻的超重和肥胖問題。今后的研究可以著重尋找新穎的食品原料和成分，這些原料和成分需要具有較強的飽腹能力。