凝胶是由多糖或蛋白质通过共价键和弱结合力以氢键或离子键的形式结合的呈三维网络结构的分散体系[1]。凝胶在脂肪替代品[2]、营养物质运载、生物活性化合物包埋[3]、营养物质改性、食品感官优化、热量控制和包装系统等方面有重要作用。在食品工业中,凝胶用来增强食品的稳定性、功能特性和营养价值[4],具有重要的应用潜力,特定的食品,如果冻、软糖、布丁、魔芋豆腐和凉皮等,都属于凝胶食品。凝胶食品具有口感好、能量密度低、强化饱感、预防Ⅱ型糖尿病以及改善肠道菌群[5]等特点。
当前,相关研究主要探讨凝胶剂基于化学结构的性质与功能,而基于其质构特性产生的功能性质却研究甚少。例如,魔芋胶,一种源于魔芋球茎的非离子型水溶性多糖[6],由D-甘露糖和D-葡萄糖单元组成,具有良好的溶胀能力、生物相容性和生物可降解性,被广泛应用于开发具有低脂、高饱腹感特点的功能性食品和药物递送系统。而由微生物发酵产生的黄原胶在水溶液中会自发形成双螺旋结构,经长时间加热处理后会逐渐延展为无序的卷曲链,冷却后则会形成螺旋和卷曲链共存的结构[7],其化学结构使其具备了独特的凝胶特性,因而是食品工业中重要的增稠剂和胶凝剂。此外,作为重要的蛋白类凝胶,胶原蛋白是由3种多肽链缠结在一起的三螺旋构型。其适合胶凝后形成的高含水量亲水聚合物交联网络,可用于提供湿润的环境,并且参与细胞的重建和迁移,因此被广泛用于化妆品领域[8]。
不同类型的凝胶因其功能特性差异,不仅可用于改善食品的质地、稳定性和口感,还能够通过延缓胃排空速率和促进胃肠道激素分泌,对饱腹感产生积极调控作用,有助于减少机体过量摄食,进而在控制体重和预防肥胖方面发挥重要作用。已有众多研究者探讨了凝胶在食品加工中的独特应用及其对人体健康的影响。ALEJANDRE等[9]采用菜籽油凝胶乳液和乙基纤维素凝胶制成肉糊替代传统牛肉脂肪,FRANCO等[10]则使用亚麻籽油凝胶替代猪肉背膘。此类研究显示,用凝胶制得的仿生肉,其颜色相比于新鲜肉有一定改善,且凝胶剂的使用往往可提高仿生肉的稳定性。此外,这类仿生肉制品的脂质组成更有利于人体健康。NEPOVINNYKH等[11]使用乳清蛋白和大豆蛋白替代奶油制备了低热量的凝胶布丁。其研究结果显示,相比于传统布丁,低热量凝胶布丁在咀嚼过程中的顺滑度和黏稠度等感官特性均得到了一定地改善。另有研究者[12]将质量分数0%～0.2%的果胶和质量分数0.5%的明胶混合制备成水凝胶颗粒以模拟淀粉的颗粒大小和微观结构。其研究结果显示,与溶胀的淀粉颗粒不同,水凝胶颗粒在紧密堆积条件下表现出更少的形变。这些水凝胶颗粒可用作低热量食品中的质构改良剂,具有控制肥胖和预防糖尿病的潜在功效。
综上所述,由于凝胶在构建特定感官质地或高饱腹感低脂肪含量等功能性食品研发方面的突出表现,凝胶食品其质构特性的促健康意义受到越来越多研究者的关注。本文综述了凝胶食品体系源于其质构性质的营养效应,重点关注凝胶食品的质构特性对饱腹感知、胃肠运动、营养素吸收和进食行为的影响,并探讨其作用机制,有望为开拓凝胶在功能性食品领域的应用范围提供思路借鉴。
1 凝胶及其质构特性
大多数食品多糖和蛋白质可通过调控温度、盐离子浓度或pH等条件诱导形成具有三维网络结构的凝胶[13]。其中,水凝胶(如果冻、魔芋豆腐等)、气凝胶(如搅打奶油、蛋糕等)和油凝胶(各种植物油基的固体脂肪替代物)是重要的凝胶食品类型,可在其三维网络结构中束缚大量的水、空气或液态油脂。食品工艺中重要的凝胶剂如表1所示,这些凝胶剂可通过化学交联反应,如分子间二硫键、酶反应(例如,谷氨酰胺转氨酶)、美拉德反应[14]形成凝胶食品。此外,可食性的天然或改性的多糖或蛋白作为凝胶剂,在凝胶化后无需要去除[15],在确保安全的前提下,凝胶食品为食品工业提供了更多的创新可能。
表1 食品加工中重要的凝胶剂
Table 1 Important gelling agents in food processing
源聚合物凝胶化条件实例/原料多糖加热甲基纤维素[16]、羟丙基甲基纤维素[17]、可得然胶[18]冷却卡拉胶[19]加盐褐藻胶[20]pH纳米纤维素[21]、甲壳素纤维[22]冻融魔芋葡甘聚糖[23]、纤维素[24]、淀粉[25]、刺槐豆胶[26]、藻酸盐[27]、透明质酸[28]β-半乳糖苷酶诱导木葡聚糖[29]高浓度的小分子糖高甲氧基果胶的凝胶化转变[30]蛋白质冷却胶原蛋白[31]、明胶[32]二硫键交联小麦醇溶蛋白[33]美拉德反应大豆蛋白[34]混合物带相反电荷的聚离子(凝聚体)中的静电络合作用多糖-蛋白质:明胶-壳聚糖[35]、β-乳糖蛋白-黄原胶[36]等多糖-多糖:海藻酸盐-壳聚糖[37]等混合多糖中的协同作用常见的有黄原胶-葡甘聚糖[38]、κ-卡拉胶-葡甘聚糖[39]、κ-卡拉胶-明胶[40]等
凝胶的质构特性与其感官特性(如外观、口感、气味等)相协调,是决定消费者欣赏和享用凝胶食品最重要的因素之一。食品的质构性质是指通过机械、触觉,并在适当情况下通过视觉和听觉等感知方式所感知到的关于食品所有的机械、几何和表面属性[41]。表2罗列了当前表征凝胶质构性质的主要分析方法,其中,直接的表征方式包括质构分析、热稳定性分析和外观分析等,而间接的表征方式则主要从凝胶的微观结构入手。表3列举了凝胶食品中重要的质构参数,如尺寸、硬度、弹性和咀嚼性等,这些质构特性不仅对凝胶食品的感官体验有着显著影响,而且与人们的食欲紧密相关。例如,某种具有适中硬度和良好弹性的食物往往能够激发人们的食欲,而过硬或过软的食物可能会降低人们的食用欲望。了解和掌握食物的质构特性,对于改善食品的感官品质和促进消费者的食欲具有重要意义。不同质构特性的凝胶可以通过干预期望饱腹感、胃肠激素释放和摄食量来影响饱腹感[42-43]。因此,探究凝胶质构性质中影响消化和食欲的关键特性并揭示其产生影响的原理和规则,对研究人员设计和开发具有更好口感、更高营养价值和特定功能性(如减肥、降血压等)的新型食品,以及为食品加工领域提供新的理论与技术支持至关重要。
表2 凝胶质构的主要表征手段
Table 2 The main methods for characterizing gel texture
表征方式仪器设备主要观测指标研究示例质构分析质构仪(texture profile analyzer, TPA)硬度、弹性、咀嚼性等凝胶的物性表征[44]热稳定性分析差示扫描量热仪(differential scanning calorimeter, DSC)共晶点凝胶的冻藏稳定性[45]晶相分析X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)晶体结构纳米颗粒的多晶型[46]颜色分析色度仪(colorimeter)颜色测量凝胶的色差分析[47]形貌分析扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)凝胶的内部结构凝胶孔隙的大小和分布[48]原子力显微镜(atomic force microscope, AFM)表面结构纳米颗粒的结构特征[49]分子结构低场核磁共振(low-field nuclear magnetic resonance, LF-NMR)凝胶化时的构象变化凝胶水分分布情况[48]傅里叶红外变换光谱(Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR)分子特征凝胶组分的红外光谱图[50]
表3 凝胶食品的主要质构参数
Table 3 The main textural parameters of gel foods
术语描述词定义机械特征硬度(hardness)软(soft)、硬(firm)、坚硬(hard)使食品变形所需要的力黏性(viscosity)较黏的(thin-viscous)食品受外力作用流动时分子之间的阻力弹性(elasticity/springiness)可塑性 (plastic)、弹性 (elastic)力被移除后变形食品回到其未变形状态的能力黏附性(adhesiveness)黏稠(sticky)、较黏(tacky)、胶黏感(gooey)剥离食物表面与口腔(舌、牙、腭)附着时所需要的力二次参数脆性/可压裂性(brittleness/fracturability)易碎的(crumbly)、硬脆的(crunchy)、易破的(brittle)破碎食品所需要的力咀嚼性(chewiness)柔韧(tender)、筋道(chewy)、坚韧(tough)咀嚼固体食品到准备吞咽的状态所需的能量(硬度、内聚性、弹性的乘积)胶黏性(gumminess)粉状的(mealy)、糊状的(pasty)、黏性的(gummy)将半固体食品分解到准备吞食(低硬度、高内聚性产品)的状态所需的能量几何特征粒状性(granularity)砂状(gritty)、粒状(grainy)、粗粒状(coarse)食品中粒子的大小和形状组织性(conformation)纤维状(fibrous)、细胞状(cellular)、结晶状 (crystalline)食品中粒子的排列和形状其他特征湿润性(moisture)干燥(dry)、潮湿(moist)、湿润(wet)、水润(watery)食品中吸收或放出的水分
2 凝胶质构性质在口腔加工过程中的营养效应
口腔加工是机体与食物在消化系统中的首次相互作用,是食物被破坏、质构被感知的复杂动态过程。食物口腔加工包括所有有助于准备吞咽食物的肌肉活动、下颌运动和舌头运动[41]。同时,在食物结构向团块转变的过程中,机体在口腔加工过程中形成了对食物质构特性的认知。在口腔加工过程中检测到的生理信号(如食物的温度、味觉、口感等信息)是高度复杂和动态的,食物结构会因机械作用和生化分解以及唾液的润滑作用而不断变化[51]。此外,在口腔加工过程中时,食品的化学物质会移动到嗅觉和味觉受体上,食物颗粒与口腔表面相互作用,最终机体形成对味觉、香气和质地的综合感知[52]。
在口腔加工早期,机体感知的质构特性(咀嚼相关属性如硬度、黏度)主要由食品的流变特性所决定,而在口腔加工后期,机体感知的质构特性(与润滑相关的属性,如顺滑度、奶油感)则主要受食品的摩擦学特性所影响[53]。此外,机体的饱感,包括饱腹感和饱足感,其产生过程涉及感官、认知、后摄入和后吸收4个阶段,均与食品在口腔加工过程中质构特性密切相关[54]。有研究表明,增加吞咽前的咀嚼循环次数可以减少食物摄入,强化饱感[55]。
在WANDERS等[56]的研究中,通过将正常低纤维曲奇饼干与添加褐藻胶的曲奇饼干相比较发现,褐藻胶质量分数为5%的样品组,其黏度和持水率最高,口腔暴露时间延长48%,其胃排空速率减慢,进而使受试者产生更强的饱腹感。HOMER等[57]研究发现,乳清分离蛋白(whey protein isolate,WPI)凝胶的硬度和弹性与其崩解行为密切相关,该特性还会对模拟口腔加工后形成的凝胶颗粒的大小产生影响,从而会凸显口腔加工过程凝胶质构性质引起的胃消化速率差异,最终实现更慢的消化速率,从而进一步强化饱腹感。KOÇ等[58]使用脆性的琼脂凝胶和延展性的κ-角叉菜胶-刺槐豆胶凝胶制备了2种具有相似强度(断裂应力)但不同变形性(断裂应变)的凝胶。其研究发现,机体需要更多的肌肉活动来咀嚼并吞咽κ-角叉菜胶-刺槐豆胶凝胶,表明凝胶的质构特性会对口腔加工模式产生决定性的影响。AGUAYO-MENDOZA等[59]制备了含有不同大小、浓度和不同断裂应力凝胶颗粒的酸奶,探讨了这些凝胶颗粒对不同年龄消费者口腔行为、感官知觉和喜好的影响。该研究结果显示,随着凝胶的硬度和浓度增加,消费者的咀嚼次数和食用时间增加,进食速度降低,说明通过在酸奶等质地均一的产品中添加凝胶颗粒可以延长口腔加工时间,有助于降低消费者的进食速率。
3 凝胶质构性质在胃消化过程中的营养效应
肥胖的发生率与机体的能量摄入呈正相关,而通过调整食品的质构特性以强化机体饱腹感、延长其饱足感从而减少机体的食物摄入量的膳食干预策略被认为是预防肥胖的有效措施。多糖和蛋白等天然大分子不仅是凝胶食品的重要组成成分,也是重要的质构特性决定因素,对机体的食欲感知有重要作用[15],通过调控胃肠的消化运动,凝胶食品对营养素的消化吸收有重要影响。例如,凝胶食品经过胃部的物理性和化学性消化,可提高食糜体系的黏度,并在胃内壁形成一种溶胶层,延长食糜在胃内的滞留时间,从而强化饱腹感,降低机体摄食量和进食频率,减少碳水化合物的摄入量,最终有助于降低肥胖风险[60]。
图1 凝胶食品与人体的相互作用
Fig.1 Interaction of gel foods with the human body
当前,已有众多研究人员探究了凝胶硬度、内聚性和弹性等质构性质对机体胃排空和饱腹感的影响。例如,GUO等[61]利用动态胃模型研究了两种不同结构的乳清蛋白乳液凝胶(软凝胶和硬凝胶)的崩解速度和随后的排空过程。研究结果表明,硬凝胶的崩解速度慢于软凝胶,能够有效延缓胃排空速度,表现出更强的饱腹感。还有学者研究考察了凝胶结构对含辣椒素类物质(capsaicinoids,CAP)的热凝固乳清蛋白乳液凝胶在胃消化过程中的影响[62],在90 ℃热处理条件下通过改变离子强度形成具有不同结构和机械强度的含CAP的乳清蛋白乳液凝胶。其研究发现,与软凝胶相比,具有致密结构的凝胶颗粒在胃消化过程中的崩解速度较慢,从而有效延缓胃排空时间。DENG等[63]通过使用不同浓度的NaCl来调控乳清蛋白的溶胀特性,测量了凝胶的杨氏模量、溶胀比和消化速率,发现随着乳清蛋白中NaCl含量的增加,凝胶硬度不断增加,其在胃内的消化速率随之降低。这意味着凝胶食品的硬度越高,其在胃内的消化时间就越长,使机体产生更强的饱腹感。KHIN等[64]对6种多糖基水凝胶(琼脂、低酰基结冷胶、κ-卡拉胶、ι-卡拉胶、海藻酸钠和魔芋葡甘聚糖)在含有1%凝胶剂和10%麦芽糖的条件下,经过模拟胃液消化过程中麦芽糖的释放和水解情况进行了比较。研究发现,琼脂、低酰基结冷胶属于脆性凝胶,κ-卡拉胶为硬脆性凝胶,ι-卡拉胶具有软弹性,海藻酸钠凝胶坚固且富有弹性,而魔芋葡甘露聚糖凝胶则表现出优良的弹性和内聚性。其中,魔芋葡甘露聚糖凝胶在胃消化过程中破碎程度小且具有高黏附性,有效地减少了麦芽糖在胃消化阶段的释放量。WANDERS等[65]的研究发现,具有较高黏度的凝胶能够通过增强食物的结构稳定性和延长进食过程来提升饱腹感,进而减少机体能量的摄入。因此,凝胶食品的多种质构性质与消化作用之间存在复杂的关系。通过调控凝胶的硬度、弹性以及内聚性等质构特性,可以有效调控食品在消化道中的行为,从而影响机体的胃排空速度和饱腹感。
4 凝胶质构性质在小肠消化过程中的营养效应
凝胶食品在小肠消化过程中展现出的不同质构特性对营养素吸收和代谢健康具有显著影响。如高黏度的凝胶,能够延长食物在小肠中的停留时间,从而减缓营养物质的分解和吸收。这种缓慢的消化过程有助于稳定血糖水平,减少胰岛素的急剧波动,这对于预防和控制Ⅱ型糖尿病尤为重要[66]。此外,凝胶食品还能通过强化饱感来减少机体能量摄入,对肥胖的干预作用显著。不同质构特性的凝胶食品能够调控肠道激素的释放,此类激素能够增强饱腹感,降低食欲,从而有助于体重管理[67]。通过改变凝胶食品的质构性质,可以开发出既满足口感又益于健康饮食的产品,为肥胖和糖尿病等代谢性疾病的预防提供新的策略。
4.1 肥胖干预
随着胃排空的进行和胃张力的降低,进入肠道的食物成分与黏膜内分泌细胞受体结合,从而刺激肠道激素的分泌,以调节机体食欲和随后的能量摄入量。小肠是诱导饱感最重要且影响最大的部位,饱感激素会在吸收后阶段释放到血液中。饱感激素主要包括胰高血糖素样肽1(glucagon-like peptide 1,GLP-1)、胰高血糖素样肽2和酪酪肽。其中,GLP-1来源于前胰高血糖素分子,在肠内远端L细胞中分泌释放,主要存在于回肠和大肠。L细胞位于小肠的远端,对糖类和蛋白质等营养素的刺激敏感,也能够响应食物量的刺激。当L细胞被激活释放GLP-1时,它可以通过制动回肠与胃排空机制短期抑制机体进食。酪酪肽也由L细胞分泌,是一种响应低可消化或不可消化碳水化合物的胃肠激素。该激素介导回肠和结肠制动,减缓胃排空速率,促进营养素的消化吸收,参与蛋白质介导的饱腹感信号机制,从而减少机体对食物的摄入。此外,胆囊收缩素在调节食欲方面起着重要的作用,通过强化饱腹感来减少机体摄食[68]。
饱腹感和饱足感是机体食欲调控系统的重要组成部分。饱腹感主要产生于感官和认知阶段,与口腔加工和胃的消化过程密切相关;而饱足感则主要产生于后摄入和后吸收阶段,与胃肠对营养素的吸收过程密切相关。饱腹感,也称为短期饱感、餐内饱感,被定义为动物进食过程中产生的终止进食的腹部膨胀感;饱足感,也称为长期饱感、餐间饱感,被定义为动物因进食完成而保持的不愿再次进食的状态[69]。例如,MACIERZANKA等[70]通过改变pH范围和加热温度,使用纯化的牛乳β-乳球蛋白和WPI制备具有不同微观结构的凝胶,探究凝胶样品在模拟胃十二指肠消化过程的敏感性。研究结果显示,硬度较大的凝胶在肠道中具有更长的消化时间。其研究认为,通过减缓消化速度和营养物质的吸收,进而有助于诱导饱足感的产生,是对抗肥胖的有效手段。此外,法国科学家[71-73]进行了一组研究,利用猪胃肠道消化模型探究了凝胶形态质地对血浆氨基酸动力学的影响。在该研究中,用加热的牛奶(90 ℃、10 min)制备了3种不同形态质地的酸奶,包括凝乳酶凝胶(奶酪状质地)、酸奶凝胶(酸奶质地)以及先制成酸奶凝胶再经过搅拌制得的凝胶(搅拌型酸奶质地)。研究发现,凝胶的形态质地会对血液中氨基酸动力学产生影响。凝乳酶凝胶相较于酸奶凝胶,能够更有效地促进胆囊收缩素和生长激素释放肽的分泌,从而增强饱腹感。因此,凝乳酶凝胶的饱腹感效应在与预防肥胖相关的饮食结构中发挥着重要作用。
以上研究发现,凝胶的质构特性通过影响凝胶在胃和小肠中的消化速率,进而调节机体饱感激素的释放。因此,在消化过程中对饱腹感增加、调节能量摄入和氨基酸动力学产生显著影响。这些发现为开发具有特定消化特性的功能性食品提供了科学依据,可以开发出更具营养价值和饱腹感的食品,有助于预防肥胖和改善饮食习惯。
4.2 调节糖代谢
长期处于高血糖环境中会引发慢性胰岛素循环,诱发胰岛素抵抗或糖耐量异常,最终导致Ⅱ型糖尿病和肥胖等慢性疾病患病率的增加[74]。大量研究证实,凝胶食品通过慢速消化、调节肠道营养物质吸收和促进胰岛素敏感性等方式,发挥了降低血糖的作用,这使得凝胶食品成为控制血糖的一种有效的膳食选择[75]。
赵文静等[76]研究了浓缩诱导型海藻酸钠凝胶对鲜湿米粉质构特性和餐后血糖的影响。结果显示,与未添加海藻酸钠的样品相比,添加了浓缩诱导型海藻酸钠凝胶的鲜湿米粉样品在储藏期间表现出良好的弹性和硬度,受试者餐后血糖峰值降低了1.4%,峰值的出现延迟了15 min,此外,餐后2 h的血糖水平也有所降低,平均降幅为17.70%。付兴情等[77]的研究发现,不同条件下的雪燕凝胶质构特性存在显著差异,其中不同CaCl2(0.1%～0.9%)和NaCl(0.1%～0.9%)含量(质量分数)对雪燕凝胶压缩功的影响最大,CaCl2和NaCl的含量增加凝胶硬度也随之增强,食用此类雪燕凝胶可以起到预防糖尿病、促进肠道益生菌生长和预防肥胖便秘等功效。因此,凝胶食品通过其独特的质构特性,能够延缓碳水化合物的消化速率,同时减慢肠道对葡萄糖的吸收,从而有效控制血糖的快速升高,在预防和控制Ⅱ型糖尿病等代谢性疾病中发挥重要作用。通过调整凝胶的质构性质,可以进一步优化其健康效益,为消费者提供更健康的膳食选择。
5 凝胶质构性质在结肠消化过程中的营养效应
机体摄入的凝胶食品进入小肠后被消化利用,而未完全消化的凝胶会在结肠中被肠道菌群发酵,释放短链脂肪酸(short-chain fatty acid,SCFAs),这些SCFAs被机体摄取并作为能量来源,进一步影响肠道pH值,调节微生物相关代谢酶的活力,抑制病原菌的增殖,有利于肠道益生菌的生长等,对人体健康产生有益作用[78]。随着食糜进入结肠,肠道环境从碳水化合物的发酵转变为蛋白质的分解,包括宿主来源的蛋白质的分解[79]。此外,肠道菌群与人体健康密切相关,肠道微生物群的多样性和丰富度不仅影响体内平衡,还对免疫系统的形成有影响。最近,一项有关肠道微生物组的宏观研究结果显示,特定微生物与多种疾病(包括炎症性肠病、肿瘤、自身免疫性疾病和代谢性疾病)之间存在关联,这意味着肠道菌群在整个免疫系统中发挥重要作用[80]。
凝胶食品通过赋予胃肠道内容物黏性,减缓凝胶在胃和小肠中的运动。通过这种方式,其有助于血糖控制和减少胰岛素反应,胰岛素反应的减少将导致肝脏胆固醇合成减少和血液胆固醇水平降低。如图2所示,消化后的凝胶食品在结肠内发酵,产生大量SCFAs(如丙酸、丁酸和乙酸)降低结肠pH,使结肠环境不适合致病菌生长。丁酸是结肠细胞的主要能量来源,并且对结肠炎症和结直肠癌具有预防和治疗作用。大部分SCFAs被吸收,只有少部分被排出体外。在肝脏中,SCFAs增加脂肪氧化,减少肝脏脂肪变性和糖异生,从而起到预防脂肪肝和糖尿病的功效。在脂肪组织中,SCFAs通过增加脂肪生成和减少脂肪分解来调节脂肪组织代谢,并且通过加速脂肪氧化和能量消耗来预防肥胖的发生,其还可以提高胰岛素敏感性和减轻炎症。此外,消化后的凝胶食品与胆汁酸结合,阻止胆汁酸在回肠中的重吸收,最终导致血液中胆固醇的减少[81]。
图2 凝胶食品在肠道中发挥营养效应的示意图[81]
Fig.2 Schematic diagram of the nutritional effect of gel foods in the intestines[81]
注:
表示增加,
表示降低。
例如,YI等[82]将米糠加入至米浆中制得糙米凝胶,相较于对照组(不含米糠),糙米凝胶具有较低的黏度并显示出抑制淀粉膨胀的能力,进而使体外消化的血糖生成指数从85.79降低到72.76。体外发酵实验结果显示,糙米凝胶促进了SCFAs的产生,乙酸、丙酸和丁酸的含量均有所提高。此外,糙米凝胶可以调节肠道细菌的相对丰度,其中,厚壁菌门与拟杆菌门的比值降低,这可能与预防肥胖有关。糙米可为凝胶型功能食品中的应用提供科学依据。综上所述,通过改变凝胶的质构性质,可以对肠道菌群产生积极影响。然而,现有的研究往往基于人群或动物试验,具有高成本和长周期的特点。此外,目前构建的体外模型尚未考虑到微生物和激素等因素的影响,无法真实模拟人体消化环境。因此,对于凝胶在结肠消化过程中的生理效应的研究受到了一定程度的限制,导致相关研究极为有限。
6 总结与展望
探究凝胶食品质构特性对营养物质消化吸收的影响,是凝胶物性营养学的重要研究内容之一,已有众多的研究专注于凝胶基于质构性质的营养效应。凝胶的质构性质包括硬度、弹性、黏度等,这些质构性质与营养素的消化吸收密切相关,其会影响肠道对营养物质吸收的速率和程度,对于维持健康的饮食习惯和预防慢性疾病非常重要。此外,凝胶还能影响食品中其他营养素的稳定性和生物利用率。因此,通过调控凝胶食品的质构特性,可以提高营养素的生物利用率,从而达到改善人体健康的目的。然而,当前关于凝胶物性营养学的研究仍存在一定的局限性。首先,研究方法上,大多数研究采用体外实验和动物实验,对人体消化吸收的真实情况反映不足。其次,现有研究对于凝胶食品在人体内的消化过程及其代谢产物的探讨还不够深入,限制了对凝胶物性营养学全面的认识。未来,其研究方向可以从以下几个方面进行拓展:(1)深入研究不同类型凝胶的营养效应差异。不同来源、不同加工方法和不同结构的凝胶可能具有不同的生理功能和营养效应。(2)了解凝胶与其他营养成分(如蛋白质、维生素、矿物质等)的相互作用,这种相互作用会对其生物利用率和功能特性产生影响。因此,进一步研究凝胶与其他成分的复合效应,以提高其营养价值和应用效果。(3)不同质构特性的凝胶食品在不同年龄段、不同健康状态和不同生理特征的人群中,其消化吸收和代谢过程会产生差异,需要进行更多的人群试验以了解凝胶在不同人群中的实际效果和安全性。综上所述,有关凝胶基于质构特性的营养效应是一个充满挑战和机遇的研究领域,通过研究深入挖掘凝胶食品对人体健康的影响,更好地理解凝胶在人体内的作用机制,进一步开发凝胶作为功能食品和营养补充剂的潜力,为凝胶物性营养学的全面发展奠定基础。
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