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“闻”香知甜,甜更浓!神经风味科学掀起减糖新风暴


香气能增强人类对甜味的感知。它能掀起代糖行业的新革命风暴吗?


糖在人类生活中的重要性不言而喻。然而,糖又是当代食品产业中最令人纠结的成分。无论当下已经找到怎样优秀的代糖方案,似乎良好、自然的口感与健康之间总是难以兼得。如何找到更具性价比的甜味物质?如何在保持愉悦口感的同时降低对健康的影响?……围绕“赋甜、减糖”的探索已有数十年,食品饮料配料行业如今仍在乐此不疲地寻找更卓越的方案。

从合成甜味剂到天然甜味剂、从甜味受体的研究到对甜味分子的改造与创新,人们总是习惯从“舌头”和“糖”体本身寻求突破。然而,感受到甜味是口腔、鼻腔、喉咙以及大脑联合执行的复杂生理行为和认知过程,探寻触发甜感过程中的控制节点,就相当于找到了控糖的新捷径。减糖,其实可以有另一种思路!

轰轰烈烈的减糖运动孕育出众多主打减糖概念的新锐品牌。其实,行业更期待具有颠覆意义的新技术来推动自身迈向新的发展阶段。新消费浪潮下,人们喊出“所有产业都值得重做一遍”的豪迈口号。那么,甜味行业新的革命将从哪里启程?减糖2.0时代的大幕会由谁开启?


1. 用神经风味科学重构减糖逻辑

大脑控制着人类饮食行为。对各种风味、味道的感受无不处于复杂的神经链路调控之下。神经科学,不仅辅助人们洞察食品选购过程中的心理决策机制,预测流行色彩、新颖质构的未来竞争力,也在暗地里操纵食品的味觉表现。千万年的生理进化后,人类对于糖,对于甜味已形成一套牢固的感知机制。弄清它,对于减糖将大有帮助!



图片来源:europepmc.org

1、甜从何来?探寻甜感的“心机”

科学研究发现:从舌尖到大脑,感知“甜”仅需1.4毫秒。只要涂抹在嘴唇的一丁点儿甜味,就能安慰嚎啕大哭的婴孩,这是远古始祖不断进化而来的心理和生理奖赏效应。


甜味是一种强烈而清晰的刺激。从神经科学的角度,糖是以快速的认知和令人满意的感知启动自下而上的认知通道。糖不仅仅是产生甜味知觉的物质(“糖衣”),它更是代表高质量的热量,而且能快速激活大脑奖赏神经,给人以愉悦的心里满足感受。所以说,甜感的本质是能激活大脑奖赏机制的热量(“炮弹”)。


甜味是唯一能发出食物可以吞咽明确指令的感官属性,因为它代表着即将吞咽的食物是安全的、有营养价值的食物。甜味感触发了对糖的期待。糖的识别和感知是一种多感官刺激,因为糖很少被单独品尝,而是与其他成分一起出现在水果、果汁或饮料中。在甜味感知机理的一般性认知中,舌头味蕾中的味觉受体细胞是关键角色,但对甜味的感知并非只有受体细胞在参与。科学研究表明,蔗糖能激发大脑前脑岛皮质、额叶脑盖、纹状体和扣带回等涉及奖赏机制神经产生强烈反应。蔗糖能增加中脑区域多巴胺的分泌,从而产生愉悦的心理感受。甜感是由大脑而非舌头产生的。

早在20世纪70年代,就有科学家认为:水果中的挥发性化合物可能与甜味有联系。不过,单一挥发物在水果中的含量很低,对甜感的促进效果很有限。



图片来源:x-mol.com


数年前,美国佛罗里达大学味觉科学家Linda Bartoshuk和她的同事们试图通过一项研究,剖析人们吃番茄时获得的体验究竟源自哪种分子,却获得了意外发现。


实验结果显示:某些品种的番茄含糖量虽然较低,但测试者却认为其味道更甜。“黄色软糖豆”(Yellow Jelly Bean)和“玛蒂娜”(Matina)两个番茄品种,其中的葡萄糖+果糖含量分别为4.5克和4克(每100毫升),但甜度表现却相差一倍,分别为13和25。两种番茄的主要差异在于,“玛蒂娜”的7种挥发物含量都至少为“黄色软糖豆”的两倍。当研究团队从番茄里分离出这些挥发物,并将其添加到糖水中之后,糖水的甜度立刻上升。



图片来源:Science Photo Library

类似的结果也出现在草莓与蓝莓的甜度PK中。虽然草莓的含糖量远低于蓝莓,但甜度却胜出蓝莓数倍。事实上,草莓中含有的挥发物种类约为30种,而蓝莓“可能只有3种”。

实验结果让科学家们浮想联翩:如果混入一些芳香挥发物,是否就能用更少的糖制作一杯新鲜柠檬汁?

而这种新的减糖思路也在不断启发食品行业,也许,我们不必如此依赖甜味剂!



2、我们凭什么“闻”香知甜? 被忽视的鼻后嗅觉

嗅觉是基于鼻前或鼻后位置的化学感受器。前鼻和后鼻感觉通过嗅球传递到嗅觉感觉皮层,但后鼻感觉(也称鼻后感觉)也可以通过颅神经传导到味觉皮层。前鼻和后鼻感觉在神经处理路径上的差异造成后鼻嗅觉和味觉的混淆,后鼻感觉可以描述为鼻后腔中嗅觉、味觉和覆盖鼻感的结合。口感常常被错误地限制在非挥发性味道化合物中,而来自伊比西公司的科学家则证明:鼻后嗅觉和鼻后味觉也会影响口感的感知。


自上世纪60年代气相色谱诞生和普及后,香精香料行业的发展被传统的定义自我束缚,加之日用香精一直占香精公司业务的主导地位,行业对新型香原料的创新一直困在挥发性物质的瓶颈中。而对于食品饮料而言,鼻后香气比鼻前香气更为重要。比如,榴莲和臭豆腐的气味和入口食用的感受就是证明。



伊比西的科学家认为,在减糖饮品配方中,添加熟悉的甜水果香气比如桃子或柑橘风味,有助于启动快速的感知决策,可以帮助克服高倍甜味剂的弱点。然而,在大多数情况下,高倍甜味剂与挥发性气味的结合仍然不足以刺激真实糖的甜味感知。为此,需要借助于不易挥发和非挥发性物质的鼻后刺激,与高倍甜味剂的口服刺激和挥发性气味的微弱而短暂的鼻后刺激一起触发真实糖的甜味识别,才能产生完美的蔗糖般甜味感受。

3、触发甜感:整体性风味决策


气味对于甜感识别的促进作用,成为创造新代糖方案的技术基础。而真正推动减糖研究出现本质飞跃的,则可以追溯到人们对于清洁标签的深入反思。

2018年,美国IFT(食品科技学会)官网上发布的一篇综述文章总结了清洁标签背景下的减糖策略。从以天然甜味剂作为底层实现,到加入甜味增强剂,再到crossmodel correspondense(跨模态响应),最后到实现纯粹的、天然的、最小化添加量的清洁标签型的代糖方案。



图片来源:www.ift.org

跨模态响应是实验心理学的一个重要领域,目前已经延伸到食品饮料的产品设计之中。在减糖策略中最容易理解和应用的就是“嗅-味整合”,即如何利用鼻腔中的香气来增加口腔中的甜味。


例如,食物的视觉、(饮食时的)声音、触觉都可以调动大脑对于甜度的感知。宽口圆杯中的咖啡、红色的酒饮、较高的音调、光滑的表面,都会给人以“甜美”的暗示。


对甜味的感知过程,充分印证了人脑作为高度进化而来的复杂器官,在处理高级感知时所体现出的精妙机制。从这个意义上说,甜感不只是哲学还原论意义上的、存在于舌头上的甜的味觉,而是从整体论出发的一个整体性风味决策。

神经风味科学已经为行业指明了代糖研究的新方向。然而我们不禁要问:一个稳定存在了几十年的产业,需要做如此大的变革吗?


2. 140年迭代创新,风光无限的代糖也有“满腹苦水”

从1879年人类发明糖精开始到现在,代糖已经走过142年历史。在工艺性能、口感表现、人体安全等诸多要素的相互制衡下,科学界和食品产业界始终保持着对代糖的创新热情。代糖开发商们在屡屡为新的代糖方案提升综合表现力而欢呼雀跃之时,也在随时准备接受来自企业、消费者、社会各界对于代糖硬伤的无情批判。那么,已经历经数代演化而在食品饮料中拥有极高使用率的代糖,到底会有哪些“硬伤”?



图片来源:ruled.me

1、无热量和低热量甜味剂的致命伤:甜的虚在外表


甜味是基于II型味蕾细胞T1R2和T1R3形成异质体的受体传导感觉。这些跨膜蛋白使人类能够感知各种甜物质,如糖、某些氨基酸、植物基糖苷、蛋白质和合成甜味剂。糖与无热量及低热量甜味剂引起的甜味感觉是基于共享相同的生化接收和传递信号体系,但无热量及低热量甜味剂和蔗糖仍然有着本质的区别。

蔗糖除了甜味外,还提供了饱满的口感和浓郁的醇厚风味。更重要的是,蔗糖作为重要的碳水化合物,还提供能刺激大脑奖赏回路给人类带来的愉悦满足感。比如,甜味受体也存在于胃肠道中,占领此地的甜味受体如果受到刺激,则表明入口食物正在为我们的身体准备热量。而无热量和低热量甜味剂并不能和肠胃道的甜味受体很好地结合。

因此,甜味剂虽然和蔗糖一样,都能刺激相同的信号,但不提供能量。甜味剂仅有甜感的外表,却很少能触发摄入蔗糖时的愉快感觉。



图片来源:伊比西


2、想说爱你不容易:三氯蔗糖和赤藓糖醇的“四大硬伤”

硬伤1:香气与甜味的失调


气味-味觉组合是食物的内在特征。冗余、一致的气味-味觉信息的相互作用有助于感知,避免刺激处理中的模糊性。在实际感知中,会带来更短的识别时间和更高的识别精度。


用高倍或低热量甜味剂取代蔗糖需要考虑香气-味道的相互作用。虽然大多数消费者熟悉气味-糖的组合和感知的一致性,但一般人并不熟悉气味与高倍甜味剂的组合,并会直观感受到二者在风味上的不协调。特别是赤藓糖醇明显的化学味、口腔干燥感(不生津)以及余味的薄荷般凉感,给很多风味饮料配方带来极大的挑战。



硬伤2:覆口感与甜味的失调


虽然口感在感官研究中长期以来一直被忽视,但人们普遍认为口感是消费者接受和偏好的主要决定因素。在饮料中,糖是感知(饱满)覆口感的主要成分,用高倍甜味剂代替糖会导致口感发生显著变化。由于口感受损,减糖饮料经常被认为“空洞、和水一样稀薄或缺乏饱满感”。即使通过赤藓糖醇或者增稠剂可以恢复一部分口感,但由于这些代糖产品对酸度缺乏掩盖作用,以及缺乏典型的糖-异味(包括苦味)相互作用,消费者还是能意识到缺乏真正的甜感物质,即蔗糖。



图片来源:Advanced Drug Delivery Reviews


硬伤3:甜味不正

食品研发者通常从时间强度特征评估高倍甜味剂与蔗糖的差异。起甜速度慢、没有甜味冲击感、甜味挂舌、金属味、后苦味这些众所周知的典型特征,造成高倍甜味剂的配方经常会出现酸甜平衡很难把握,风味存留时间短等令配方工程师头痛不已。随着使用甜度的提高,这些缺陷会越来越显著。



硬伤4:赤藓糖醇存在潜在健康风险


赤藓糖醇独特的化学结构令身体无法消化它们,大约90%的赤藓糖醇会以尿液形式排出体外,剩余未消化的10%则进入结肠。在结肠中,它们会被肠道细菌发酵,产生气体。因此,摄入过多容易引发腹胀、肠鸣等不良反应。特别对于肠易激综合征(IBS)患者,则不建议摄入赤藓糖醇。


欧盟认为,饮料中添加2.5%赤藓糖醇并不能确保没有腹泻等安全隐患,因此欧盟法规明确规定,赤藓糖醇在饮料中的添加剂量必须控制在1.6%以下。


在国内,市面上的减糖饮品中,大部分气泡水中赤藓糖醇的添加量都在3%以上,个别乳制饮品的添加量高达8%,运动型饮料中赤藓糖醇的添加量也相当可观。从甜味剂行业几十年发展的路径来看,目前尚无任何一种十全十美的代糖产品,健康风险研究和商业推广之间始终存在博弈,这些都是代糖产业必须正视的现实,目前风头最劲的赤藓糖醇同样如此。


甜味剂的诸多不足,也成为推动产业发展的不竭动力。如果说,针对各种代糖产品的挖掘与性能研究支撑起减糖1.0时代,那么,基于神经风味科学的“风味-甜感”新代糖思路,则成为减糖2.0时代大幕徐启的标志。




3.神经甜感香精:为减糖饮料注入新灵魂

作为世界领先的天然风味调节剂革新者,伊比西的科学家们运用神经科学、美食学和化学等跨学科理论对甜感的深入探索,对天然大脑极乐感分子进行全面筛选,紧握神经风味科学的认知决策理论,用风味(包括覆口感、味觉和鼻后嗅觉)整体性原则设计出一系列克服高倍甜味剂痛点的解决方案。


伊比西推出的神经甜感浓缩香精普鲁斯特™、萨瓦兰™、席蔓™、维多森™和非洲竹芋提取物—索马甜等系列产品,成为减糖配方工程师得心应手的工具箱。



图片来源:伊比西

1、一站解决: “对症下药”的神经甜感香精


针对减糖后食品饮料配方的甜感和风味痛点,伊比西可提供多种解决方案,以满足不同客户的差异化应用需求:

普鲁斯特™浓缩香精能够加速三氯蔗糖等高倍甜味剂的起甜速度、切断其甜味挂舌、提升醇厚饱满口感,从而整体改善甜感;

萨瓦兰™浓缩香精能够遮蔽功能性成分的苦涩异味,如动植物蛋白异味、草本苦涩异味、腥味等;

席蔓™可以显著降低水果风味和新鲜感的感知阈值,从而激发水果风味和新鲜感,同时增强口舌生津的刺激口感,汁感充盈宛若鲜榨;

维多森™浓缩香精可强力阻断高倍甜味剂带来的甜味挂舌与不良余味,甜感干净;

ThauMagic™非洲竹芋提取物—索马甜能够提升醇厚口感和顺滑感,增强乳脂香、乳脂感和风味感知,为减糖/减脂含乳饮料补充浓郁的奶香风味和丝滑口感。



图片来源:伊比西


其中,普鲁斯特™系列浓缩香精,通过提供饱满的鼻后香气,补足使用高倍甜味剂减糖时缺失的真实蔗糖风味。在饮料品尝前段加快起甜速度,使甜味快速到达峰值;中段提升并激发水果风味、增强并延长风味感知、同时提升醇厚感;后段切除甜味挂舌和不良异味等,创造愉悦的整体风味。


2、革新型成功案例:将原有配方中赤藓糖醇降至1.6%以下,全面提升产品健康形象



图片来源:伊比西

普鲁斯特™浓缩香精在无糖白桃气泡水应用中,与三氯蔗糖和赤藓糖醇协同使用,能够在保持同样甚至实现更愉悦口感和风味的同时,大幅降低赤藓糖醇的添加量(从4.0%降至1.6%),显著降低使用成本。

3、创新型成功案例:完全不使用赤藓糖醇,畅饮无负担



图片来源:伊比西

一般高倍甜味剂的添加量超过一定范围,会出现明显后味缺陷。例如,三氯蔗糖无明显后味缺陷的添加量上限为5%SEV,甜菊糖无明显后味缺陷的添加量上限一般为2%SEV。而消费者满意的甜感阈值一般在10%SEV以上,气候越炎热的地区,消费者认知中的满意甜感阈值也越高,比如东南亚地区的饮品甜度一般都在16%SEV以上。


针对高甜度饮料应用,伊比西创新的解决方案能够在不使用赤藓糖醇的情况下,完美达到12%SEV(SEV,sugar equivalent value糖当量)甜度,满足国内外有“减糖又高甜”的市场需求和配方痛点。而其使用天然高质量甜菊糖时的饮品甜度可以提高到8%SEV以上,并提供口腔饱满感,甜味纯正、酸甜平衡、香气余味悠长。


伊比西浓缩香精产品完美解决三氯蔗糖的甜感硬伤和使用赤藓糖醇潜在的健康风险,在保持口感的同时降低成本。目前,伊比西神经甜感香精系列已经广泛应用在各类产品中,包括热度不减的网红气泡水、持续火爆的奶茶、异军突起的功能性饮品、以及各种水果风味饮料等等。




总结

暑气正消,国内减糖热浪却仍然炙手。仅在过去一个月中,就有酸奶、低糖巧克力、新中式果茶、乳汽水、轻巧脆饼干等类型众多低糖/无糖新品争相上市,不禁让人感慨减糖所蕴藏的巨大消费潜力,而这正是推动食品配料企业开发减糖方案的根本动力。

从感官神经层面寻找提高甜感风味的表现力,从而降低用糖(甜味剂)量,伊比西用神经风味科学感官认知决策理论打开了全新的减糖之门,将有力推动食品行业迈向减糖2.0时代。




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