唾液的功能與食品的設(shè)計

陳之秀

偶然間，記者讀到一篇關(guān)于“唾液如何改變食品味道”的文章，文中提到：唾液與食品間的相互作用形成了我們所感知到的味道。那么，唾液在我們的飲食中究竟扮演著怎樣的角色？它對食品感官會帶來怎樣的影響？出于這種好奇心，記者決定就唾液與食品的關(guān)系問題，對浙江工商大學(xué)食品與生物工程學(xué)院陳建設(shè)教授進(jìn)行專訪。

唾液研究與“食品口腔加工”

陳建設(shè)教授開門見山地說：“先前的食品研究很少關(guān)注唾液，我們團(tuán)隊在研究食團(tuán)組成時發(fā)現(xiàn)了一個重要的現(xiàn)象：咀嚼后的吞咽食團(tuán)有近一半是我們的唾液（大約占比40-50%）。這個現(xiàn)象促使我們思考：我們感知到的究竟是食品本身，還是食品與唾液的混合物？”他進(jìn)一步補(bǔ)充道：“在進(jìn)食過程中引發(fā)的感官感知與食品唾液混合物的特性有關(guān)，而非僅僅食品材料本身，這一觀點(diǎn)受到越來越多食品同行的認(rèn)可，也得到了越來越多的研究證實(shí)?！?/p>

談到“食品口腔加工”研究的興起，陳建設(shè)特別強(qiáng)調(diào)了“平衡態(tài)”的概念，他說：“食品在體外和在口腔內(nèi)有很大的區(qū)別。在體外，食品處于平衡狀態(tài)，常規(guī)的食品性質(zhì)和組成分析都是在平衡態(tài)下進(jìn)行的，但是食品進(jìn)入口腔之后，其微結(jié)構(gòu)和組分不斷地動態(tài)變化，處于非平衡態(tài)。”

據(jù)陳建設(shè)回憶，多年前的一次科研項目，讓他對此有了更深刻的理解?！爱?dāng)時我們與一家公司合作開展了食品脆性研究，發(fā)現(xiàn)無論是土豆片、薯干，還是蘇打餅干，使用傳統(tǒng)的儀器測量（如質(zhì)構(gòu)儀）無法很好的預(yù)測進(jìn)食過程中口腔內(nèi)部發(fā)生的情況?！痹谒磥恚咽称纷鳛橐环N材料，并應(yīng)用材料科學(xué)的方法來研究食品的口腔行為和感官感知是不充分的。

陳建設(shè)說：“如果忽視物理測量與真實(shí)的口腔情況之間的巨大偏差，那么我們獲得的研究結(jié)果不僅與真實(shí)情況相差甚遠(yuǎn)，甚至可以說是在碰運(yùn)氣?；诖?，我們提出了食品與人體的相互作用這個概念，并逐漸聚焦在食品口腔加工的行為研究?！?/p>

食品口腔加工（Food oral processing）這個概念是陳建設(shè)在2009年首倡的，得到了食品學(xué)界的熱烈響應(yīng)。陳建設(shè)說：“2010年，我組織了第一屆國際食品口腔加工研討會；2012年，出版了首本‘食品口腔加工的專著；2014年，我從英國利茲大學(xué)回到浙江工商大學(xué)，成立了國際上首個食品口腔加工研究實(shí)驗(yàn)室。目前，‘食品口腔加工已經(jīng)成為食品科學(xué)的一個新的前沿性的研究領(lǐng)域?！?/p>

交叉食品物理學(xué)、口腔生理學(xué)、感官心理學(xué)以及大腦神經(jīng)科學(xué)，是“食品口腔加工學(xué)”顯著特點(diǎn)。陳建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)的食品口腔加工實(shí)驗(yàn)室一直致力原創(chuàng)性研究和前沿探索。經(jīng)過多年的耕耘，形成了系統(tǒng)的食品口腔加工學(xué)理論，包括飲食過程中食品結(jié)構(gòu)破壞與重組理論、食品與唾液相互作用理論、口腔軟摩擦理論、食團(tuán)吞咽控制理論等，建立了一系列應(yīng)用于食品口腔加工研究的新技術(shù)和新方法（如口腔軟摩擦實(shí)驗(yàn)技術(shù)、口腔動態(tài)風(fēng)味釋放測試方法、飲食能力測試儀、多功能口腔咀嚼模擬裝置、唾液乳化能力分級方法等）。據(jù)了解，這些新的研究技術(shù)和原創(chuàng)性的研究成果在國際上處于領(lǐng)先地位，引領(lǐng)著學(xué)科的前沿發(fā)展。

在專訪中，談及團(tuán)隊未來發(fā)展的目標(biāo)，陳建設(shè)說：“我們的研究主要有兩個著力點(diǎn)，一是探索學(xué)科發(fā)展前沿，開拓新的領(lǐng)域和熱點(diǎn)；二是緊盯行業(yè)痛點(diǎn)，解決食品工業(yè)的技術(shù)瓶頸問題。我們希望通過揭示食品與人體之間的相互作用，并研究其中的物理學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)原理，來指導(dǎo)健康美味食品的設(shè)計，并為政府相關(guān)部門提供政策制定的科學(xué)支持?！?/p>

唾液具有多種功能

那么，唾液與水有何不同？唾液的功能又是什么呢？

陳建設(shè)分析道，“從已知文獻(xiàn)理解，唾液中接近99%是水，但是唾液的性質(zhì)與水又完全不同。所以，在中醫(yī)學(xué)理論中，唾液被稱作‘津液。唾液中含有超過1000多種蛋白，但到目前為止，我們還不清楚大部分蛋白的功能?！彼e例稱，嬰幼兒在不自覺情況下流出的唾液不僅細(xì)長且難斷裂，這與水完全不一樣。

為什么唾液具有如此特殊的性質(zhì)特征？唾液如何影響食品感官和飲食體驗(yàn)？這非常值得食品科學(xué)家的思考。

基于這一背景，2017年，陳建設(shè)團(tuán)隊首次系統(tǒng)分析了食品與唾液相互作用的機(jī)理和對飲食的重要影響，并在過去幾年中開展了大量的相關(guān)研究，形成了一系列的研究成果。“總體上來講，食品與唾液的相互作用可以分為兩個方面，一是在分子和膠體水平上的相互作用；二是食品微結(jié)構(gòu)和性質(zhì)變化。例如，唾液淀粉酶對淀粉的酶解活性比一般的淀粉酶都要高。所以，當(dāng)我們在食用米飯時，不僅會感知到硬度明顯下降，而且還會嘗到淡淡的甜味，這是因?yàn)橥僖旱矸勖附到饬嗣琢Ｖ械牡矸?，并產(chǎn)生了單糖。唾液中還存在脂肪酶，雖然它的活性和含量都較低，但有些學(xué)者認(rèn)為它在脂肪感知中起著重要作用?！?陳建設(shè)說，在食品微結(jié)構(gòu)變化方面，舉例來講，“如果我們將牛奶入口并與唾液混合后立即吐出，在顯微鏡下可以明顯觀察到牛奶脂肪顆粒的絮凝。這個微結(jié)構(gòu)變化與唾液的膠體相互作用直接有關(guān)?！?/p>

此外，“澀味”是唾液對食品感官影響的一個很好例證。陳建設(shè)說：“‘澀實(shí)際上不是味覺，而是觸覺、感覺。特別是一些未成熟的植物和水果，其所含的豐富的多酚類物質(zhì)與唾液蛋白相互作用，剝離了唾液蛋白在口腔表面的吸附，使得口腔表面完全暴露，產(chǎn)生了收斂的澀感?！?/p>

陳建設(shè)指出，唾液與食品相互作用的例子不勝枚舉，直接或間接地影響著我們的飲食體驗(yàn)與感官感知。

“唾液的乳化能力是我們團(tuán)隊的另一個重要發(fā)現(xiàn)。這個發(fā)現(xiàn)也讓我們對傳統(tǒng)的脂肪口腔感官理論進(jìn)行新的思考?！标惤ㄔO(shè)說，當(dāng)我們食用東坡肉時，脂肪與唾液在舌頭的剪切和攪拌作用下，形成微米級的脂肪顆粒，唾液蛋白有效吸附于這些脂肪顆粒表面，形成穩(wěn)定的唾液乳狀液。

陳建設(shè)進(jìn)一步解釋稱，口腔內(nèi)油脂從連續(xù)相變?yōu)榉稚⒌奈⑿∫旱螘@著改變其行為特征，從而影響個體對油脂的感知。這個研究結(jié)果不僅豐富了食品口腔加工理論，更為減脂食品的設(shè)計提供了新的思路。

唾液也是風(fēng)味物質(zhì)的傳遞媒介。陳建設(shè)說：“食品的滋味是通過唾液來傳遞的。比如，糖、鹽等物質(zhì)，需要先溶解在唾液，再傳遞到我們的味覺受體。唾液并不咸，卻可以讓我們嘗到咸味薯片的咸；唾液并不酸，卻讓我們在吃檸檬時感受到強(qiáng)烈的刺激。氣味物質(zhì)亦是如此。比如，香氣物質(zhì)亦是先溶解于唾液，再釋放遷移到我們的鼻腔。因此，唾液蛋白與香氣成分之間的相互作用對調(diào)節(jié)我們的氣味感起著關(guān)鍵作用?！?/p>

“唾液是個很神奇的天然流體，具有很多的功能和作用。除了上述與食品相關(guān)的作用外，唾液在日常生活中也是非常重要的，起到口腔保護(hù)的重要作用。唾液具有很好的緩沖能力，可以顯著減緩酸性物質(zhì)對口腔表面的刺激。最為重要的是唾液對口腔起到潤滑作用?！标惤ㄔO(shè)說，如果沒有唾液，我們說話、唱歌、日常生活都會變得非常困難。臨床上有一種疾病叫“口干癥”。如果唾液分泌量太低，不僅吃飯會很不容易，就連簡單的說話也會感到困難。缺少了唾液，舌頭與口腔表面之間的相互摩擦?xí)a(chǎn)生嚴(yán)重的灼痛感。

人體唾液分泌的差異性

陳建設(shè)指出，一個健康成年人，每天大約分泌兩升的唾液。日常生活中，我們會每隔幾分鐘自覺或不自覺的吞咽唾液。唾液的分泌具有明顯的節(jié)律性，白天醒著的時候唾液多，晚上睡著的時候唾液少，早上醒來的時候比較低，到了下午唾液分泌率會升高。唾液的分泌節(jié)律可能是影響我們一日三餐食物選擇的重要因素，也許人們早餐吃得清淡的一個原因就是，早上的時候唾液分泌少，不能處理太多的油膩物。到了晚餐的時候，人們可以吃火鍋和高脂肪含量的食物，很可能與這個時候的唾液流率比較高有關(guān)系。

就唾液的個體差異而言，陳建設(shè)說：“每個人的唾液流率（每分鐘分泌唾液的量）不一樣，唾液成分也不一樣，所以它的功能就不一樣。它不僅受個體的生理和健康狀況影響，也受個人生活習(xí)慣和行為狀態(tài)的影響。例如，個體是否抽煙、是否在使用藥物等，這些都會影響唾液的分泌。”

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，唾液分泌還與人群或者飲食文化之間存在聯(lián)系?！拔覀兺ㄟ^比較漢族和蒙古族人群的唾液分泌，發(fā)現(xiàn)兩者之間存在著顯著的差異?！标惤ㄔO(shè)解釋說，漢族人因?yàn)槌蕴妓衔锉容^多，唾液中淀粉酶的活性明顯比蒙古族人要高，即唾液降解淀粉的能力要比蒙古族人高；相反，蒙古族人群唾液中的脂肪酶活性明顯高于漢族人群，這可能與他們食用相對較多的肉制品與乳制品有關(guān)。在陳建設(shè)看來，“不同飲食偏好導(dǎo)致的口腔生理、唾液生化的差異遠(yuǎn)比我們想象的要復(fù)雜得多。”

食品設(shè)計要發(fā)揮唾液的功能

陳建設(shè)指出，我們對唾液在飲食過程中重要作用的理解為未來的食品設(shè)計和消費(fèi)提供了嶄新的思路。

陳建設(shè)表示，未來的食品設(shè)計可以根據(jù)不同人群和不同場景設(shè)計不同的食品，把食品生產(chǎn)變得更加精細(xì)化。比如，能否針對人體的唾液分泌節(jié)律，對早、中和晚餐進(jìn)行不一樣的食品設(shè)計。能否根據(jù)高空飛行旅行時低壓環(huán)境和唾液分泌較少等特點(diǎn)，來巧妙地設(shè)計飛機(jī)餐食。此外，能否針對不同消費(fèi)者群體（如嬰幼兒、兒童、成年人、老年人等，或者口干癥患者、康復(fù)病人等），根據(jù)他們的唾液分泌狀況，針對性的進(jìn)行食品質(zhì)構(gòu)和形態(tài)設(shè)計。再比如，不同族群或不同飲食地域文化的消費(fèi)者，他們的食品需求和感官體驗(yàn)是否可以差異化處理?；谙M(fèi)者口腔生理和唾液特征的精細(xì)化、個性化食品設(shè)計，不僅給食品工業(yè)帶來了新的考驗(yàn)，同時也可能成為未來食品工業(yè)的新機(jī)遇。

“目前，我們對食品的風(fēng)味釋放、傳遞過程等還知之甚少。風(fēng)味成分如何從食品到味覺和嗅覺受體？風(fēng)味感官的動力學(xué)過程是什么？受哪些因素控制？對于這些問題，如果我們有了很好的理解，將來的食品設(shè)計就可以真正達(dá)到健康美味的目的?！标惤ㄔO(shè)指出，在過去的幾十年中，食品的供應(yīng)和消費(fèi)者需求發(fā)生了天翻地覆的變化，從簡單的填飽肚子到追求營養(yǎng)健康，再到追求飲食過程中生理、心理的愉悅。如何為消費(fèi)者提供愉悅可口、營養(yǎng)平衡、有益健康的高質(zhì)量食品，已成為當(dāng)代食品科學(xué)界和工業(yè)界的重要使命。

“健康食品更美味，美味食品更健康”，這既是萬千消費(fèi)者的迫切需求，也是浙江工商大學(xué)食品口腔加工實(shí)驗(yàn)室的團(tuán)隊口號。陳建設(shè)說：“這個事情說起來容易，做起來難，未來我們還面臨著諸多挑戰(zhàn)和困難，但是也存在著機(jī)遇。在此過程中，僅靠學(xué)術(shù)界或工業(yè)界一方的探索是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。讓學(xué)術(shù)界與工業(yè)界更加緊密地聯(lián)系起來，為大眾帶來更美好的飲食體驗(yàn)，是食品行業(yè)同仁共同的努力方向！”

本期人物：

陳建設(shè)，浙江工商大學(xué)食品與生物工程學(xué)院教授。國際食品科學(xué)院院士，英國食品科學(xué)院院士，皇家化學(xué)會食品委員會理事，新西蘭梅西大學(xué)榮譽(yù)教授，英國利茲大學(xué)訪問教授和泰國農(nóng)業(yè)大學(xué)客座教授。國際吞咽障礙者膳食標(biāo)準(zhǔn)化行動委員會的創(chuàng)始成員，國際食品口腔加工學(xué)術(shù)會議主席；國內(nèi)外多家雜志主編或編委。主要從事食品口腔加工研究，是這一新興食品科學(xué)研究領(lǐng)域的開拓者和國際引領(lǐng)者。2016年獲美國AHSA學(xué)會的年度國際杰出成就獎；2019年以來，連續(xù)入選年度全球前10萬名最有影響力科學(xué)家；2022年入選全球最有影響力百名食品科學(xué)家。