編者按：面對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，科學(xué)與技術(shù)的日益交叉融合，堅持科技創(chuàng)新，加強基礎(chǔ)研究，突破關(guān)鍵核心技術(shù)，是實現(xiàn)高水平科技自立自強的關(guān)鍵所在。食品科技已進入“大食物觀”時代，我國由食品大國向食品強國邁進，尚需解決技術(shù)“卡點”、產(chǎn)業(yè)“痛點”、體制機制“難點”問題，暢通創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈的利益鏈條，實現(xiàn)重要產(chǎn)業(yè)“自由可控”、重點技術(shù)“并跑領(lǐng)跑”、重大產(chǎn)品“特色優(yōu)勢”。為共享食品科技的最新研究成果與研究進展，本刊特約專欄將連續(xù)刊載有關(guān)文章（出自中國食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會第十九屆年會“2022 食品科學(xué)前沿?zé)狳c問題論壇”及2022 中國食品科技十大進展）。

摘 要 膳食纖維在調(diào)節(jié)機體能量攝入及穩(wěn)定餐后血糖等方面發(fā)揮著潛在作用。黏度為可溶性膳食纖維重要的物性主體，也是其營養(yǎng)效應(yīng)的關(guān)鍵貢獻者。當(dāng)前，基于膳食纖維物性的營養(yǎng)效應(yīng)備受研究者關(guān)注，而黏度對食欲的調(diào)控作用已成為物性營養(yǎng)學(xué)研究的重要切入點。本文總結(jié)基于膳食纖維物化性質(zhì)的促健康作用，重點綜述進食過程中膳食纖維黏度介導(dǎo)的食欲干預(yù)作用及其機制，以期為飽感強化食品的開發(fā)和應(yīng)用提供思路與借鑒，為后續(xù)系統(tǒng)探究膳食黏度對人體健康的影響奠定一定的理論基礎(chǔ)。

當(dāng)前，肥胖（體重指數(shù)，Body mass index，BMI≥30 kg/m2）和超重（BMI≥25 kg/m2）人口已首次超過體重不足人口數(shù)[1]。超重和肥胖不僅會顯著增加個體患慢性非傳染性疾病，如心血管疾病、Ⅱ-型糖尿病、癌癥等疾病的風(fēng)險，也與許多心理疾病如自卑、抑郁癥的發(fā)生高度正相關(guān)[2]。如何有效解決這一問題已成為眾多營養(yǎng)學(xué)家和食品科學(xué)家關(guān)注的熱點。毋庸置疑，手術(shù)和藥物治療在抗擊肥胖方面已取得不同程度的成功，然而，這些“權(quán)宜之計”往往也伴隨著高昂的經(jīng)濟成本和難以避免的副作用，使得廣大消費者對這些措施存在一定的質(zhì)疑和抵觸心理[3]。而且，即使采用醫(yī)學(xué)手段減重，患者后期持續(xù)的體重管理仍離不開精心設(shè)計的長期膳食干預(yù)。通過調(diào)整飲食習(xí)慣、改善生活方式的減重策略更為消費者所接受。

隨著人們對膳食纖維（Dietary fiber，DF）研究的不斷深入，關(guān)于膳食纖維黏度對人體健康的益處有了更多的認識。作為植物細胞的重要質(zhì)構(gòu)因子，可溶性膳食纖維廣泛存在于各類植物性食品中。近年來，眾多研究揭示了高黏度膳食纖維在延緩胃排空[4]，減少食物攝入，穩(wěn)定餐后血糖和激素調(diào)節(jié)[5]等方面的積極作用，膳食纖維的黏度特性用于食欲干預(yù)被寄予厚望。基于此，本文總結(jié)黏度的不同測定方法，綜述膳食黏度對進食和消化過程中飽感信號及激素水平等的影響，旨在為探究食品物性的食欲調(diào)控機制提供一定的理論借鑒，也有望為以體重管理為導(dǎo)向的飽感強化食品（Satiety-enhancing food，SEF）的設(shè)計和開發(fā)提供新思路。

1 基于膳食纖維物性的促健康作用

DF 廣泛存在于各類天然食物，如水果、蔬菜和谷物中，是食品工業(yè)中用于調(diào)整產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)特性的重要食品配料[6]。關(guān)于DF 的營養(yǎng)效應(yīng)，最初的研究重點多集中于其劑量的營養(yǎng)效應(yīng)。人們往往注重于研究DF 的攝入量對健康產(chǎn)生的作用，而忽略了不同結(jié)構(gòu)和物化性質(zhì)對其營養(yǎng)效應(yīng)的影響。然而，越來越多結(jié)合體外試驗、動物實驗和人群試驗的綜合性研究，從細胞水平到個體水平探究了DF 的急性作用和長期干預(yù)效果，使人們逐漸認識到不同來源的DF 因不同的物化性質(zhì)而可能具有不同代謝和生理效應(yīng)[7]。黏度是DF 的重要物性主體，也是其營養(yǎng)效應(yīng)的關(guān)鍵貢獻者。例如，研究認為黏性膳食纖維可延緩胃排空，增強飽腹感，并有助于抑制脂肪的過度積累。此外，DF 可改善胰島素耐受，同時具有良好的葡萄糖吸附能力，因而被認為可預(yù)防肥胖、緩解糖尿病癥狀[8]。

如表1 所示，DF 與人體健康密切相關(guān)的重要物性主要有持水力（Water holding capacity，WHC）、膨脹力（Swelling capacity，SC）、持油力（Oil holding capacity，OHC）、葡萄糖吸附力（Glucose adsorption capacity，GAC）、膽固醇吸附力（Cholesterol adsorption capacity，CAC）和黏度（Viscosity）。隨著人們對DF 持續(xù)不斷的研究，DF的物性（Physical properties）對人體健康的積極重要作用被越來越多的研究所證實。

表1 概述DF 物化性質(zhì)及其功能
Table 1 Overview of physicochemical properties and functions of DF

2 黏度的意義及其測量方法

膳食纖維的黏度特性是其發(fā)揮生理功能，具有重要物性的基礎(chǔ)。然而，眾多研究關(guān)于黏度的理解和測量方面存在著一定的偏差，往往導(dǎo)致研究者在探討纖維物性的食欲調(diào)控規(guī)律方面難以形成共識。鑒于食品黏度重要的生理意義，在揭示膳食纖維黏度的食欲調(diào)節(jié)機制時，有必要準確理解各種黏度測定方法。

黏度可被視為流體對其流動的抵抗程度。牛頓最早將黏度描述為流體的流動與流體上所受力之間的比例關(guān)系[24]。簡言之，當(dāng)剪切應(yīng)力作用于流體時，流體發(fā)生移動所產(chǎn)生的抵抗流動的內(nèi)摩擦就是流體的黏度。黏度在數(shù)值上是剪切應(yīng)力與剪切速率之比，其中剪切應(yīng)力是施加在流體平面上的切向力，其國際單位為帕斯卡（Pa）或牛頓每平方米（N/m2）；剪切速率是因剪切應(yīng)力的施加而在流體中產(chǎn)生的速度梯度，其單位為秒的倒數(shù)（s-1）[25]。使用頻率較高的黏度概念主要有運動黏度、絕對黏度、相對黏度和表觀黏度。其中，運動黏度被定義為絕對黏度與流體密度的比值，單位為平方米秒（m2·s）。由于各類流體食物的密度差異巨大，因此導(dǎo)致該概念在營養(yǎng)學(xué)中鮮有應(yīng)用。絕對黏度被定義為流體以1 m/s 的速度流動時，施加在每平方米流體上的切向力大小，一般用η 表示，單位為毫帕斯卡秒（mPa·s）或厘泊（cP）。而相對黏度（也稱為黏度比）被定義為流體黏度與純?nèi)軇ざ鹊谋戎担苋軇┘兌扔绊?，其適用范圍在一定程度上受到限制。此外，表觀黏度被定義為在一定速度梯度下，所施加的剪切應(yīng)力與剪切速率之比，是描述食品體系流變特性最常用的術(shù)語[26]。

隨著科技的迅猛發(fā)展，黏度測量儀器逐漸向數(shù)字化、智能化方向轉(zhuǎn)變，黏度的檢測也因此變得更加便捷和精準?，F(xiàn)將在食品體系中常用的黏度測定儀器種類、適用范圍和功能特性總結(jié)于表2。

表2 食品體系常用的黏度測定儀器
Table 2 Viscosity measuring instruments commonly used in food systems

（續(xù)表2）

3 進食前膳食纖維黏度介導(dǎo)的食欲調(diào)節(jié)作用

預(yù)期飽腹感（Expected satiation）定義為食物被攝入前因其質(zhì)構(gòu)性質(zhì)所引起的機體主觀食欲感受，被認為是調(diào)控食物攝入量的決定性因素之一[39]。研究表明，受試者進食前對食物黏度、質(zhì)構(gòu)等性質(zhì)的主觀感受會觸發(fā)其對食物飽腹性能的聯(lián)想，包括食物可能會有多強的飽腹能力，或者攝入食物后可能在多大程度上抵抗饑餓感[40]。除了食物本身的風(fēng)味特征，食品包括其黏度在內(nèi)的質(zhì)構(gòu)特性被認為是決定食物預(yù)期飽腹感強、弱的關(guān)鍵因素。例如，有研究證實，在能量密度相同的條件下，固體和半固體食物能夠比流體食物提供更強的飽腹感[41]。McCrickerd 等[42]招募24 名受試者，采用三因素進食問卷法研究不同黏度的卡拉膠飲料對預(yù)期飽腹感的影響。研究結(jié)果顯示，由黏性卡拉膠賦予飲料的濃稠外觀，對預(yù)期飽腹感有較大影響。在能量密度相同的條件下，高黏度卡拉膠飲料比低黏度飲料更能抑制饑餓感。等[43]招募211 名受試者觀看倒飲料的演示視頻，并要求受試者假想自身飲用這些飲料后的期望飽腹感強度。其研究結(jié)果顯示，與觀看傾倒低黏度飲料視頻的志愿者相比，觀看中/高黏度飲料傾倒視頻的志愿者具有更強的即時期望飽腹感（觀看視頻后立即反饋的主觀飽腹感）。2 h 后再次要求志愿者回顧演示視頻并反饋其飽腹感，仍得到相同的研究結(jié)果。該研究還認為，視覺上所感知到有關(guān)食品的順滑度（Smoothness）、濃稠度（Thickness）、奶油感（Creaminess）和稀薄多水（Watery）等性狀是影響期望飽腹感的重要因素，奶油感越重或黏度越高的飲料往往觸發(fā)更強的期望飽腹感。

4 口腔加工過程中膳食纖維黏度介導(dǎo)的食欲調(diào)節(jié)作用

研究認為，增加口腔暴露（口腔與食物的接觸）的時間或強度，可促進飽腹感信號的產(chǎn)生并有助于控制后續(xù)的能量攝入?？谇槐┞叮∣ral exposure）程度受食品質(zhì)構(gòu)特性的影響，而黏度是其中不能被忽略的重要物性之一。有研究發(fā)現(xiàn)[44]，食品的黏度對口腔加工過程有顯著影響。富含膳食纖維的高黏度食品可以促進咀嚼（咀嚼力度和咀嚼速率），延長口腔暴露時間，并增加吞咽前的咀嚼周期。此外，攝入口腔的食物，其質(zhì)構(gòu)特性，如流體食品的黏度對口腔產(chǎn)生的機械性刺激以及其風(fēng)味成分（滋味物質(zhì)和香味物質(zhì)）產(chǎn)生的化學(xué)性刺激，可促進口腔唾液的分泌，有助于強化機體的飽腹感[45]。

Wanders 等[46]對121 名受試者進行一項隨機交叉試驗，探究黏性膳食纖維對飽腹感的影響。受試者被要求可隨意攝入含纖維素、瓜爾膠和藻酸鹽的餅干，結(jié)果顯示，與對照組相比，進食含5%藻酸鹽的餅干，最終可降低受試者22%的能量攝入量，而添加瓜爾膠和纖維素的餅干對受試者隨意餐能量攝入量無顯著影響。此外，含有藻酸鹽的餅干使口服暴露時間增加了48%，而這被認為是降低受試者能量攝入量的關(guān)鍵原因。

圖1 黏性膳食纖維的食欲調(diào)控機制示意圖[50]
Fig.1 Schematic diagram showing the effect of viscous dietary fiber in regulating the appetite response[50]

5 進食后膳食纖維黏度介導(dǎo)的食欲調(diào)節(jié)作用

如圖2 所示，DF 的黏度特性對胃腸消化過程的干預(yù)，是其調(diào)控機體食欲響應(yīng)的關(guān)鍵。簡而言之，黏性膳食纖維增加了胃腸道內(nèi)容物的黏度，從而延長食物在胃腸道中輸送和消化過程。通過這種方式，DF 的黏度特性有助于鈍化機體的胰島素響應(yīng)，穩(wěn)定其餐后血糖水平。此外，黏性膳食纖維對腸道內(nèi)食糜的滯留作用，可強化營養(yǎng)素與腸道內(nèi)黏膜化學(xué)感受器如I-細胞和L-細胞的接觸，促進食欲相關(guān)激素如胰高血糖素樣肽1（Glucagonlike peptide 1，GLP-1）、酪酪肽（PPY）和膽囊收縮素（Cholecystokinin，CCK）等的分泌。GLP-1、PPY、CCK 被認為是最重要的飽感激素，可通過腦腸軸作用于大腦，從而提升機體的飽腹感[47]。此外，可溶性DF 可在結(jié)腸中發(fā)酵，產(chǎn)生的短鏈脂肪酸（Short-chain fatty acids，SCFA）不僅能夠降低結(jié)腸pH 值，改善腸道菌群結(jié)構(gòu)，部分SCFA 可刺激L-細胞對飽感激素GLP-1 和PYY 的分泌，有助于誘導(dǎo)機體的飽足感[48-49]。

圖2 腔體內(nèi)容物混合和研磨的胃運動機制[57]
Fig.2 Gastric motility mechanism of mixing and grinding of antrum contents[57]

5.1 胃消化過程中膳食纖維黏度介導(dǎo)的食欲調(diào)節(jié)作用

胃排空是與機體飽腹感信號產(chǎn)生有關(guān)的重要生理現(xiàn)象，是胃將其內(nèi)容物排入小腸十二指腸以進行消化和吸收的復(fù)雜而緩慢的消化過程[51]。食物的胃排空過程與食糜的能量密度、流變特性和物理狀態(tài)（液體/固體）密切相關(guān)[52]。圖2 展示胃對其內(nèi)容物的排空模式。

胃部因食品機械刺激而產(chǎn)生的飽腹感，往往先于小腸因化學(xué)成分刺激而產(chǎn)生的飽足感。因此，食物的胃排空特性對于飽腹感的產(chǎn)生具有決定性的影響。進入胃內(nèi)的黏性膳食纖維與胃酸及唾液混合后形成的高黏基質(zhì)可增加胃張力，由此觸發(fā)迷走神經(jīng)向大腦傳入飽腹感信號[53]?？扇苄岳w維在胃內(nèi)的持續(xù)水化可增加胃內(nèi)容物的黏度，由此延緩了胃的排空，在較短的時間內(nèi)抑制機體的進食欲望，而長期干預(yù)導(dǎo)致食物攝入量減少，有利于體重減輕[54]。

近年來，基于食欲干預(yù)的減重策略日漸備受青睞，黏性膳食纖維對胃排空的影響也因此引起眾多學(xué)者的關(guān)注[55-56]。Shang 等[55]借助體外動態(tài)胃腸系統(tǒng)研究了不同黏度的魔芋膳食纖維對胃排空的影響，研究結(jié)果顯示，隨著黏度的增加，測試餐在胃內(nèi)的停留時間明顯延長。低黏度和中黏度樣品經(jīng)過90 min 可被完全排空，而高黏度組樣品則需要超過125 min。該研究認為，導(dǎo)致此現(xiàn)象的主要原因是高黏膳食纖維賦予食糜體系以較大的流動阻力，使其在通過幽門時更有可能抵抗來自于十二指腸的擠壓以及胃內(nèi)壁施加的機械力。此外，該研究認為，利用黏性膳食纖維適度提高膳食黏度，將有助于體重管理人群遵從其減重意愿。

5.2 小腸消化過程中膳食纖維黏度介導(dǎo)的食欲調(diào)節(jié)作用

相比于胃內(nèi)源于機械性刺激產(chǎn)生的飽腹感，小腸產(chǎn)生的飽足感信號往往依賴于營養(yǎng)物質(zhì)的化學(xué)刺激。隨著胃的排空和胃張力的減弱，逐漸進入腸道的食物成分與黏膜內(nèi)分泌細胞受體結(jié)合，刺激腸道激素的分泌以調(diào)節(jié)食欲和隨后的能量攝入量。這其中，胰高血糖素樣肽-1（Glucagon-like peptide 1，GLP-1）、酪酪肽（PPY）、饑餓素和膽囊收縮素（Cholecystokinin，CCK）等是在食欲調(diào)節(jié)方面發(fā)揮重要作用的胃腸激素。GLP-1 由腸黏膜L-細胞所分泌，參與機體血糖穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)，也是目前研究最多的一種食欲生物標記物。L-細胞位于小腸的遠端，不僅對營養(yǎng)素如糖類和蛋白質(zhì)的刺激敏感，也能響應(yīng)食物量的刺激，其被激活后釋放的GLP-1 可通過回腸制動與胃排空機制在短期內(nèi)抑制機體進食；PYY 也由L-細胞所分泌，該激素介導(dǎo)回腸和結(jié)腸制動，減緩胃排空，促進營養(yǎng)素的消化吸收，參與蛋白質(zhì)介導(dǎo)的飽腹感信號機制，減少機體的食物攝入；CKK 則由小腸近端的十二指腸和空腸的黏膜I-細胞分泌，可通過強化飽腹感以減少機體進食[58]。

營養(yǎng)學(xué)及食品科學(xué)研究者普遍認為，高黏度膳食纖維對胃腸道內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的生物利用度有重要影響[59]。相關(guān)研究也證實，增加腸道內(nèi)容物的黏度可減緩營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，有利于營養(yǎng)素向小腸遠端組織的輸送，并延長營養(yǎng)素與腸內(nèi)黏膜化學(xué)感受器的接觸。黏性膳食纖維因此被認為有助于維持機體的飽足感[59]。例如，Ratanpaul 等[60]和Benton等[61]研究證實，當(dāng)食糜到達回腸末端，其內(nèi)部的營養(yǎng)素可刺激黏膜細胞釋放GLP-1，抑制胃排空，減少腸道蠕動，從而有助于控制進食欲望，減輕體重。Xu 等[62]采用具有不同黏度、持水力和膨脹力的部分降解魔芋葡甘聚糖飼料喂養(yǎng)大鼠，研究其物性對大鼠食欲反應(yīng)的調(diào)節(jié)作用，結(jié)果顯示，高黏度食糜顯著延長了小腸內(nèi)容物的保留時間，從而導(dǎo)致血漿中CCK-8、GLP-1 和PPY 水平的增加，延長了大鼠的飽足感。該研究認為，膳食纖維的黏度特性與動物食欲響應(yīng)高度相關(guān)，是開發(fā)飽感強化食品的重要物性支撐。Chen 等[63]研究了不同黏度的黃原膠和瓜爾膠對大鼠餐后食物攝入和營養(yǎng)代謝的影響，研究結(jié)果顯示，高黏度的黃原膠組顯著降低了大鼠的隨意餐食物攝入量和餐后血糖水平。此外，該研究結(jié)果顯示，長期攝入SDF 可增加小腸長度，抑制體重過度增長，降低肥胖/超重及糖尿病等疾病發(fā)生的風(fēng)險。

5.3 結(jié)腸微生物發(fā)酵過程中膳食纖維黏度介導(dǎo)的食欲調(diào)節(jié)作用

DF 在小腸中幾乎不被消化酶降解，最終會進入結(jié)腸，被腸道微生物部分或完全發(fā)酵，進而發(fā)揮生理作用。黏性膳食纖維是腸道菌群發(fā)酵產(chǎn)生SCFA 的重要前體物質(zhì)，SCFA 具有眾多的生理功能。其中，某些SCFA 可刺激回腸L-細胞釋放PYY 和GLP-1，因而具有一定的食欲干預(yù)作用。另一方面，有研究證實基于膳食纖維黏度特性的菌群調(diào)節(jié)作用。例如，Tamargo 等[64]以不被人體腸道微生物降解的瓊脂來調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的黏度，通過體外厭氧共培養(yǎng)來探究黏度對腸道微生物的影響。其研究結(jié)果顯示，一定黏度的腸道內(nèi)容物有利于總厭氧菌和梭菌的生長，而好氧菌和腸球菌屬微生物的生長則與黏度的增加呈負相關(guān)性。該研究還認為，腸腔內(nèi)黏度的變化可選擇性地改變微生物群的組成，表明黏度是制約腸道菌群構(gòu)成的重要因素。因此，以菌群調(diào)節(jié)為橋梁，黏性膳食纖維在結(jié)腸的發(fā)酵過程中也能發(fā)揮一定的食欲調(diào)節(jié)作用。

6 總結(jié)與展望

食欲感知的過程包括感官（Sensory）、認知（Cognitive）、后攝入（Post-ingestive）和后吸收（Post-absorptive）4 個階段，而飽腹感（Satiation）和飽足感（Satiety）貫穿著機體食欲感知的全過程。飽腹感，也稱為短期飽感、餐內(nèi)飽感，主要產(chǎn)生于感官和認知階段，與口腔加工和胃的消化過程密切相關(guān)；飽足感，也稱為長期飽感、餐間飽感，其信號的產(chǎn)生與胃腸中營養(yǎng)素的吸收過程密切相關(guān)。而如前所述，膳食纖維的黏度特性對機體攝食前、口腔加工及胃腸消化的全部階段均顯示出一定的食欲干預(yù)效果。黏性膳食纖維因此已成為飽感強化食品中最重要的功能配料之一，且已有研究證實纖維黏度特性應(yīng)用于食欲干預(yù)的可行性。然而，如何厘清食品纖維黏度對機體飽腹感和飽足感各自的調(diào)控機制與規(guī)律，目前仍未見有相關(guān)報道。在此基礎(chǔ)上，膳食黏度與其食欲干預(yù)效應(yīng)之間的精準數(shù)學(xué)關(guān)系也遠未建立。此外，雖然流體黏度的檢測手段日漸完善，但是，如何監(jiān)測真實消化過程中食糜體系的黏度變化，目前仍存在諸多挑戰(zhàn)?；诖耍磥響?yīng)用高仿真體外動態(tài)胃腸消化系統(tǒng)模擬真實的胃腸消化場景，結(jié)合動物實驗，精準量化膳食黏度對機體食欲響應(yīng)各階段的干預(yù)效應(yīng)，揭示膳食黏度與飽感響應(yīng)的明確數(shù)學(xué)關(guān)系，如此將有望為飽感強化食品的定向設(shè)計提供理論支撐和思路借鑒，同時也可為食品物性營養(yǎng)學(xué)研究增添一個新的認知。

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