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以科技赋能营养 以健康引领产业 第三届营养科技创新大会落幕

食安山东网 2023-12-7 17:41:03 来源:中国食品报 作者:记者 王佳仪

  2023年是贯彻实施《“健康中国2030”规划纲要》和“十四五”发展规划的关键之年。消费者对健康的诉求愈发凸显,为营养健康产业的发展注入“强心剂”。为助力最新营养成果与食品产业的结合,搭建科研成果产业化的交易平台,第三届营养科技创新大会日前在广州举行。

  中国营养学会副理事长杨晓光表示,当前我国正处在营养健康、科技引领高质量发展的重要节点和关键时期,科学支撑和科技创新是提升食品营养健康特征的基础和动力,更是推动食品产业发展和经济现代化运行的强大基础。以产业需求牵引科技供给,以前瞻性、突破性的科技供给创造有效需求,以高质量科技供给助推经济高质量发展。

  其他营养物质:非必需但至关重要

  食物中除营养素外所含的其他对人体有益的物质,也称食物活性成分。中国营养学会副理事长、中山大学教授凌文华提到,这类成分不是维持机体生长发育所必需的,但对促进健康、降低膳食相关非传染性慢性疾病(简称“慢性病”)的发生风险具有重要作用。

  其他膳食成分一共有23种,包括酚类原花青素、花色苷、大豆异黄酮、绿原酸、儿茶素等。凌文华介绍,《中国居民膳食营养素参考摄入量(2023版)》(DRIs)收录的其他膳食成分相较2013版,新增了辅酶Q10、甜菜碱、牛磺酸、菊粉、低聚果糖、谷物β葡聚糖、枸杞多糖和海藻多糖;删减了硫辛酸;合并了低聚果糖和菊粉。

  过去,这类物质较多地被称为非营养素生物活性成分。近年来,建议称之为食物中的生物活性成分。这类生物活性的食物成分,包括主要来自植物性食物的,如花色苷(食物来源是深色的浆果、薯类、谷类和花朵等,其生物学作用有抗氧化作用、抑制炎症反应、改善血脂异常、改善视力等);也包括来自动物性食物的,如辅酶Q10(食物来源是心脏、肝脏、肾脏及肌肉等肉类食物,其生物学作用是抗氧化、降血压、改善胰岛素抵抗、提高运动耐力等)。

  凌文华介绍,近几十年的研究证明,传统营养素以外的某些膳食成分具有改善人体生理功能、预防慢性非传染性疾病的生物学作用,其中多数属于植物化合物。有两个概念可以帮助人们了解应如何定量摄入营养素,分别是特定建议值和可耐受最高摄入量。特定建议值(SPL)是指膳食中该成分的摄入量达到该建议水平时有利于维护人体健康;可耐受最高摄入量(UL)是平均每日可以摄入该食物成分的最高量,该摄入量对一般人群中的几乎所有个体似不至于损害健康。UL的主要用途是检查个体摄入量过高的可能,避免发生中毒。当摄入量超过UL时,发生毒副作用的危险性会增加。在大多数情况下,UL包括膳食、强化食物和添加剂等各种来源的摄入量之和。

  以花色苷为例,研究显示,在2—75毫克范围内,每日增加15毫克的膳食花色苷摄入与6.2%的CVD死亡风险降低存在关联。关于花色苷SPL的制定,大规模人群队列花色苷摄入量与慢性病风险的关联性分析提示,花色苷的最低有效摄入量为23毫克/天;国内膳食调查研究发现花色苷摄入量达到52毫克/天时,可降低人群血脂紊乱的风险;人群干预研究显示膳食补充花色苷在40—160毫克/天剂量范围内时,具有降低心血管疾病和2型糖尿病发病风险的作用,且效应呈剂量依赖性。综上,建议花色苷摄入量特定建议值SPL为50 毫克/天。

  获得实验数据后,如何加快研究成果转化,需要科技助力食品工业向营养健康转型。广东医科大学公共卫生学院副院长郭红辉教授主要从事功能食品开发。经过大量研究,郭红辉认为花色苷有抗氧化调节、糖脂代谢等健康功效,但据部分文献分析,目前它的生物利用度较低。

  花色苷的化学结构含有多个酚羟基,极性较强,容易与蛋白质、膳食纤维等食物基质成分结合在一起,加上细胞壁对消化酶的物理阻隔效应,在消化过程中难以释放出来,无法被吸收利用。郭红辉介绍,准确判定膳食花色苷经过胃肠消化后可被机体利用的程度,即花色苷的生物可接受率或生物利用度,是建立摄入量和健康效应关系的前提条件。

  郭红辉课题组选择蓝莓、紫甘蓝、紫番薯和黑米分别作为浆果、蔬菜、薯类和谷物的代表性食物,充分干燥后进行分级粉碎,得到粗粉和超微粉,测定粉体粒径分布和营养成分。经过模拟胃肠消化后利用高相液相色谱法检测消化液花色苷峰面积,计算得到花色苷生物可接受率。与粗粉相比,超微粉粒径分布更加均匀,平均粒径小于25微米,主要营养成分含量没有明显差异,而花色苷含量检测值显著升高。超微粉碎能够将花色苷生物可接受率提高23.78%—87.72%。郭红辉表示,超微粉碎可以解除细胞壁和纤维素等食物基质对花色苷释放的阻碍作用,提高不同食物来源的花色苷生物可接受率。

  “将此项技术应用于花色苷膳食补充剂的开发应用,可生产出高附加值的产品。”郭红辉介绍,目前市场上常见的花色苷膳食补充剂为初级农产品,如冻干、烘干的果干、粉碎的果粉、果浆、果汁、果酒等。对农产品进行纯化提取,将提高其附加值,助力农民增收致富。同时,具有更高稳定性和更高吸收率的产品,能更有效预防慢性病。

  蛋白质:按需摄入,贯彻精准营养

  蛋白质是组成人体一切细胞、组织的重要成分。机体所有重要的组成部分都需要有蛋白质的参与。一般来说,蛋白质约占人体全部质量的18%。

  杨晓光表示,DRIs是营养科学的基础和标准,其指出了人体需要多少营养素。最新DRIs与10年前的版本相比,我国65岁及以上老年人、女性的蛋白质推荐摄入量有所增加,推荐65岁及以上的老年人每人每天的蛋白质摄入量应占能量摄入量的15%。

  随着年龄增长,老年人的机体代谢与中青年人有很大不同,如蛋白质合成能力降低,瘦体组织减少,脂肪组织相对增多;消化吸收功能与排泄能力不同程度地减弱;肝脏及肾脏功能减退,与消化功能降低相互影响;部分内分泌代谢改变,如男女分别出现雄激素及雌激素的减少,影响代谢。这些改变都直接或间接导致老年人对蛋白质的需要量增加。

  2023版DRIs制定修订了中国人群的基础参考数值,包括年龄分组、体重代表值、母乳成分参考值、孕妇体重增长推荐值、身体活动水平等。不同人群对于蛋白质、能量等营养素的需要量,根据这些基础数值进行分组分析、综合评估,提出了更符合国人体质的基础数值。

  “这贯彻了精准营养的理念。”杨晓光指出,2023版尽可能地把年龄组、人群组划分得更细,并根据男性、女性性别差异进行分类设置。目前,我国很多老年人蛋白质摄入量不足。2019年的统计数据显示,我国50%—60%的老年人蛋白质摄入量达不到旧版DRIs的推荐值。如果按照新标准衡量,蛋白质摄入不足的老年人数量会更多。之所以会出现这种情况,一方面是因为老人饭量小、吃得少,食物总量本身就摄入不足;另一方面是因为很多老人的膳食结构不好,主食配点下饭菜就能凑合一顿,富含蛋白质的肉、蛋、奶、豆制品等吃得少,即使每顿都很饱,也会导致蛋白质摄入不足。

  杨晓光谈到,对于食品产业来说,2023版DRIs对婴幼儿食品、营养素补充剂、保健食品等产品的研发和营养标签制定有着重要指导作用,根据DRIs设计及生产更适合不同人群的营养健康产品将事半功倍。

  皮肤中真皮的构成约有70%是胶原蛋白,它形成的胶原纤维和网状纤维对皮肤有支撑作用。胶原蛋白与皮肤的弹性、水合度、皱纹、平滑程度等都息息相关。

  仙乐健康美丽健康模块研发工程师余丹阳介绍,随着年龄增长,真皮纤维细胞数量逐渐减少,胶原总含量逐年减少,胶原纤维变粗,出现异常交联。当成熟的胶原束逐渐减少,皮肤就将出现松弛和皱纹。胶原蛋白具有特殊的三螺旋结构,主要有甘氨酸Gly、脯氨酸Pro和羟脯氨酸Hyp这3种氨基酸组成,分子量大且相对稳定,很难被直接吸收和利用。胶原蛋白肽是胶原蛋白分子经水解作用解体、断裂形成的肽混合物,介于蛋白质和氨基酸之间。

  实验发现,用紫外线照射的皮肤细胞模型,其产生的弹性蛋白和胶原蛋白含量有显著下降,经胶原蛋白肽处理后,胶原蛋白及弹性蛋白会显著提升。胶原蛋白肽通过促进人体合成弹性蛋白、胶原蛋白、透明质酸钠和水通道蛋白AQP3,使皮肤恢复弹性和水分,从而能够在短时间内显著地改善皮肤衰老状态。

  数据显示,近几年,口服美容产品的市场增速较快。2022年,其市场总量达230亿元,平均年复合增长率达4.6%。相较于发展成熟的外用护肤品和化妆品,消费者对口服美容产品了解较少。余丹阳表示,以营养成分干预皮肤健康,是国内一个较新的领域,还需与高校科研机构合作,进行深入交流,做更多的临床研究。

  脂肪:合理并适量的摄入是关键

  油脂是人体主要的三大营养素之一,合理地摄入膳食油脂为人体供能、提升免疫功能、维持神经和生理活性提供了保障。中国疾控中心营养与健康所所长丁钢强表示,中国人对脂肪的摄入已经远远超过推荐的合理值。中国疾控中心中国慢性病和风险因素监测(CCDRFS)项目的数据表明,2004—2018年期间,中国成年人肥胖患病率增加了一倍多(从3.1%增加到8.1%)。据此估计,2018年中国约有8500万人患有肥胖症。超重肥胖与常见的慢性疾病,如心脑血管疾病、高血压、心血管疾病、糖尿病以及其他代谢病和肿瘤等之间存在密切关系。超重肥胖对中国居民的健康产生明显影响,与全因死亡密切相关。

  脂肪的化学结构是甘油三酯,一个甘油分子上连接三个脂肪酸。根据结构的不同,脂肪酸又分为两大类:饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。其中,不饱和脂肪酸又分为单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸。丁钢强介绍,多不饱和脂肪酸的油脂具有降低血糖和胆固醇以及调节提高机体免疫力的作用。世界卫生组织强调,成年人应将每日总脂肪摄入量控制在总能量摄入的30%或以下。2岁及以上人群日常的脂肪摄入应以不饱和脂肪酸为主,饱和脂肪酸的摄入量不应超过总能量摄入的10%。

  动物油的饱和脂肪酸含量较高,植物油的不饱和脂肪酸含量较高。丁钢强表示,如何在合理区间内摄入适量脂肪十分重要,可以通过食品工业的营养健康转化,帮助不同人群选择合适的产品。

  以猪肉为例,普通瘦猪肉中脂肪的大致情况是饱和脂肪酸占40%,单不饱和脂肪酸占50%,多不饱和脂肪酸占10%。丁刚强介绍,可以通过喂食更多的绿叶蔬菜和亚麻籽,提升猪肉中多不饱和脂肪酸的含量。“食品工业以这种方式,让健康的饮食更简单地推广并落实。”

  食用油的主要成分是甘油三酯和甘油二酯(diacylglycerol,DAG)。多数家庭目前使用的是普通的食用油,普通食用油中甘油三酯的占比一般高达98%以上,甘油二酯占比在2%左右。甘油三酯本身并无危害,但是过多的甘油三酯摄入,会导致各种慢病产生,对健康造成影响。

  实验显示,当甘油二酯的含量大于27.3%时,就能对高甘油三酯血脂患者产生效果。暨南大学国际学院院长汪勇介绍,近年来,随着研究深入,关于DAG营养价值的研究也越来越多,研究发现DAG在人体内可以增加脂肪酸的β氧化,影响脂代谢相关基因的表达,具有减肥、降血脂、抑制脂肪堆积、调节胰岛素水平等功能。

  目前,DAG的制备主要包括化学法和酶法,其中酶法制备DAG因为反应条件温和、不需要使用大量有机试剂、安全性高而受到广泛关注。

  汪勇研究团队为提高亚麻籽油DAG产量,探究亚麻籽油DAG氧化稳定性,以甘油和亚麻籽油为原料,Lipozyme CALB脂肪酶为催化剂,在无溶剂体系中通过酶法催化甘油解反应制备DAG。通过单因素实验探究了底物物质的量比、反应温度、反应时间、初始水分添加量和酶添加量对产物中DAG质量分数的影响,并对分子蒸馏精制亚麻籽油DAG的氧化稳定性进行研究。研究结果表明,在甘油与亚麻籽油物质的量比为20:1,反应时间10小时,反应温度80摄氏度,初始加水量(质量分数)为0,加酶量2.0%(质量分数,以底物质量计)的条件下,DAG质量分数可达到47.13%,分子蒸馏后质量分数达到57.18%。通过添加特丁基对苯二酚(0.20 g/L)作为抗氧化剂,亚麻籽油DAG氧化稳定性得到显著提升。

  汪勇表示,亚麻籽油含有丰富的n-3不饱和脂肪酸,占总氨基酸质量的50%左右,当前我国居民n-3不饱和脂肪酸摄入较少,长期摄入不足会导致身体处于亚健康状态。亚麻籽油的DAG在进入人体后,其中的n-3不饱和脂肪酸仍能被人体吸收,发挥其功效。“若能将DAG与亚麻籽油的优点相结合,生产出既具有DAG功能特性又具有亚麻籽油营养特性的功能性油脂,对中国未来健康油脂的发展具有重要意义。”

  碳水化合物:慢消化碳水助力维持血糖稳态

  碳水化合物是自然界中存在最多的有机化合物,是人类最重要的供能物质,每日摄入的碳水化合物应占人体膳食总能量的55%—65%。人体大脑的能量几乎全部来自葡萄糖,一个成年人的大脑每天约消耗100—120克葡萄糖。中国工程院院士、江南大学食品学院教授金征宇表示,碳水化合物的结构与功能调控一直是国际研究热点。近年来,碳水化合物在结构解析、人工合成、营养调控等领域不断取得新突破。

  金征宇介绍,碳水化合物作为人体主要的能量来源,在人体主要以葡萄糖的形式被消化吸收,每克葡萄糖可以产生约17 千焦的能量。长时间不摄入葡萄糖,会消耗体内糖原储备和蛋白质,给肌肉组织和心脏功能造成不可逆的损伤。碳水化合物也是参与构成机体的重要成分,是生命细胞结构的主要成分及主要功能物质,大脑神经组织、软骨、骨骼、角膜、核糖核酸等的合成均离不开碳水化合物。

  碳水化合物分类中有一类为功能性碳水化合物,膳食纤维即是其中之一,膳食纤维通常是指不能被人类内源消化酶消化和吸收的碳水化合物,具有多种健康生理功能,包括维护肠道健康、血糖调节、保护心血管、降低胆固醇等。

  近期,美国国立卫生研究院经过随访940例癌症肝癌病例和993例慢性肝病死亡病例发现,摄入更多的膳食纤维与降低患肝癌和慢性肝病死亡的风险有关。

  抗性淀粉是指不能在小肠中消化和吸收,但可以在大肠中发酵或部分发酵的淀粉和淀粉降解产物,其具有调节血糖和脂质代谢,促进肠道蠕动,抑制结肠癌以及抗肥胖等多种健康生理功能。

  在体外模拟条件下,0—20分钟被酶消化水解的叫快消化淀粉,20—120分钟被酶消化水解的叫慢消化淀粉。江南大学食品学院教授缪铭介绍,慢消化淀粉被人体消化吸收后,血糖缓慢释放,可以维持一个很好的血糖稳态,属于低血糖生成指数(GI)食品。有关研究显示,低GI饮食对于控制血糖、血脂、血压,体重管理以及增强饱腹感、控制炎症反应等方面有积极作用。

  缪铭提出,可以通过酶脱支处理,采用α-淀粉酶、普鲁兰酶或异淀粉酶来水解淀粉分子中α-1,4-糖苷键和α-1,6-糖苷键,破坏淀粉的结构并产生更多的短链,在低温条件下通过氢键与疏水作用进行排列和交联,聚集形成结晶结构,即重结晶,从而制成慢消化淀粉。

  食品基质中,慢消化淀粉的形成可能由加工条件或体系中其它组分引起。缪铭介绍,可慢消化的淀粉产品是由至少部分被糊化或塑化后的无定形状态通过挤压、蒸煮等有目的性的预处理得到,呈部分结晶的网状结构。在谷物产品中,通过调节水分含量、蒸煮时间和温度,控制淀粉的糊化程度,能影响慢消化淀粉的形成。例如,在面条中,蛋白质形成了致密的网络结构包裹淀粉颗粒。这限制了α-淀粉酶的接近和水分的扩散,导致淀粉糊化程度的降低。在某些饼干的加工中,一般是在低水分含量条件下,淀粉糊化程度降低,部分原淀粉颗粒的存在可提高慢消化淀粉的含量。另外,食物中的成分,包括蛋白质、脂肪、膳食纤维、葡萄糖、果糖、乳糖等均会对淀粉消化产生一定的影响,如脂肪和蛋白质与淀粉发生相互作用可提高慢消化淀粉的含量。

  缪铭认为,由于慢消化淀粉本身的性质以及对人体特殊的生理效应,在固体或液体食品中适量添加慢消化淀粉,不仅不会影响食品的感官和质地,还能制成具有不同特色的功能食品。另外,慢消化淀粉可应用于特定保健功能食品、持续能量缓释的运动员专用食品(如运动饮料、能量棒等)的开发,这是当前慢消化淀粉最具社会效益和经济效益的应用领域。

【责任编辑:徐荣】



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