適合高血糖和糖尿病人群的健康食品開發(fā)

汪洪濤，李 穎

(江蘇經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 a.健康學(xué)院；b.江蘇省食品安全工程技術(shù)研究開發(fā)中心，江蘇 南京 211168)

目前，我國(guó)慢性非傳染性疾病的發(fā)病率逐年增加，其中高血糖和糖尿病已成為威脅人們健康生活的“隱形殺手”。據(jù)調(diào)查，我國(guó)18歲以上成人糖尿病的患病率達(dá)11.6%，由該疾病引起的并發(fā)癥高達(dá)100多種；成人中高血糖人群的比例高達(dá)50.1%，若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取預(yù)防措施，這些人將極有可能發(fā)展成為糖尿病患者。2019年，《國(guó)務(wù)院關(guān)于實(shí)施健康中國(guó)行動(dòng)的意見》中共有15個(gè)專項(xiàng)行動(dòng)，其中3個(gè)與糖尿病有關(guān)。

糖尿病的相關(guān)防治已經(jīng)迫在眉睫，保證健康的根本就是合理膳食。我國(guó)農(nóng)副產(chǎn)品資源和野生植物資源豐富，其中很多富含活性成分，具有降血糖、降血脂等生理功能，如薏仁米、黑豆芽、草菇、蓮子心、葛根、羅漢果花等都有一定的降糖功效。目前關(guān)于降糖食品的開發(fā)研究較多，但或多或少都存在一些問題，如：有些產(chǎn)品單純從降血糖的角度考慮而忽視了營(yíng)養(yǎng)搭配，有些產(chǎn)品工藝復(fù)雜導(dǎo)致原料中的營(yíng)養(yǎng)成分損失較多。因此，利用具有降糖效果的原料開發(fā)方便快捷、營(yíng)養(yǎng)成分搭配合理的健康食品尤為迫切。

1 材料與方法

1.1 主要原料

薏仁米、黑豆、紅豆、玉米淀粉、香蕉、蓮子心：南京蘇果超市；草菇：浙江慶元；粉葛、柴葛：安徽大別山；羅漢果花：廣西桂林；山梨糖醇、β-環(huán)糊精、羧甲基纖維素鈉：河南中農(nóng)萬(wàn)邦實(shí)業(yè)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

FW100高速萬(wàn)能粉碎機(jī)：天津市泰斯特儀器有限公司；ZBS-ZNKX3-1電烤箱：東莞市廚具有限公司；XF-30A發(fā)酵箱：荷達(dá)科技有限公司；df-101s集熱式恒溫加熱磁力攪拌器：鄭州生化儀器有限公司；SHB-Ⅲ循環(huán)水多用真空泵：上海比朗文儀器有限公司；YP1201N電子天平：上海菁海儀器有限公司；C21-Simpie101美的電磁爐：美的電磁爐科技股份有限公司；WBL2531H美的榨汁機(jī)：美的榨汁機(jī)科技股份有限公司。

1.3 加工工藝

1.3.1 工藝流程

產(chǎn)品工藝流程見圖1。

圖1 產(chǎn)品工藝流程

1.3.2 操作要點(diǎn)

原料預(yù)處理：薏仁米經(jīng)挑選、淘洗、晾干后，低溫烤干粉碎，密封備用；黑豆經(jīng)挑選、淘洗、浸泡24 h后，置于26 ℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)發(fā)芽4天，待芽體長(zhǎng)1 cm左右時(shí)，洗凈，低溫烘干粉碎，密封備用；將草菇、粉葛、柴葛、羅漢果花、蓮子心分別清洗干凈后，低溫烘干超微粉碎，密封備用；將干紅豆洗凈、熬煮，使其淀粉糊化，冷卻打碎，密封冷藏備用。

配料：先將薏仁粉、黑豆芽粉、草菇粉、玉米淀粉、葛根粉(粉葛和柴葛各一半)、羅漢果花粉等按照不同的比例調(diào)配拌勻備用；將香蕉剝皮，與熟紅豆沙按一定比例打漿備用；將蓮子心粉和β-環(huán)糊精按不同比例混合，加入適量蒸餾水于60 ℃保溫?cái)嚢?0 min，進(jìn)行包埋處理后備用；將上述處理后的原料混合，加入適量的酵母、食用油、雞蛋、山梨糖醇、羧甲基纖維素鈉，充分?jǐn)嚢杈鶆虺赡嗪隣睢?/p>

發(fā)酵面糊：將攪拌好的面糊放入發(fā)酵箱進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，確定最佳發(fā)酵條件為溫度35 ℃、濕度60%、發(fā)酵時(shí)間60 min。

焙烤：通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)確定最佳焙烤工藝為烤箱150 ℃預(yù)熱，先在150/120 ℃下烤10 min，使水分蒸發(fā)，再在190/160 ℃下烤10 min，使口感酥脆。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 基本配方的確定

通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)，以感官評(píng)分結(jié)合營(yíng)養(yǎng)成分搭配特點(diǎn)，首先確定了產(chǎn)品的基本配方：薏仁粉1份、黑豆芽粉0.5份、玉米淀粉1份、紅豆泥1份、香蕉2份、草菇0.25份、葛根0.04份、羅漢果花0.02份、蓮子心0.1份、羧甲基纖維素鈉0.1份、雞蛋1份、β-環(huán)糊精0.2份、花生油0.3份、山梨糖醇0.5份、酵母0.1份。

1.4.2 單因素實(shí)驗(yàn)

按照操作要點(diǎn)和基本配方，原料每份以50 g計(jì)，分別對(duì)羅漢果花、葛根、蓮子心、草菇的添加量進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，以確定各因素的最佳添加量。

1.4.3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，保持蓮子心的添加量不變，以感官評(píng)分為考察指標(biāo)，進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，確定羅漢果花、葛根、草菇的最佳添加量。

1.4.4 感官評(píng)價(jià)

請(qǐng)10名不同性別、年齡的學(xué)生根據(jù)感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分，然后取平均值。感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 葛根添加量對(duì)食品感官評(píng)分的影響

在其他條件不變的情況下，選取葛根添加量分別為2、6、10、14、18 g進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見圖2。

圖2 葛根添加量對(duì)食品感官評(píng)分的影響

從圖2可知，感官評(píng)分隨著葛根添加量的增加而逐漸升高，當(dāng)葛根添加量為14 g時(shí)，感官評(píng)分達(dá)到峰值；當(dāng)超過(guò)14 g時(shí)，感官評(píng)分開始降低。葛根中含有較多的木質(zhì)纖維，隨著添加量的增加，纖維含量過(guò)高會(huì)影響產(chǎn)品的口感，故葛根的最佳添加量為14 g。

2.1.2 草菇添加量對(duì)食品感官評(píng)分的影響

在其他條件不變的情況下，選取草菇添加量分別為9.5、12.5、15.5、18.5、21.5 g進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見圖3。

圖3 草菇添加量對(duì)食品感官評(píng)分的影響

從圖3可知，感官評(píng)分隨著草菇添加量的增加而逐漸升高，當(dāng)草菇添加量為18.5 g時(shí)，感官評(píng)分達(dá)到峰值；當(dāng)超過(guò)18.5 g時(shí)，感官評(píng)分急劇降低。草菇自身具有特殊氣味，添加量過(guò)高會(huì)使腥味加重，故草菇的最佳添加量為18.5 g。

2.1.3 羅漢果花添加量對(duì)食品感官評(píng)分的影響

在其他條件不變的情況下，選取羅漢果花添加量分別為3、6、9、12、15 g進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見圖4。

圖4 羅漢果花添加量對(duì)食品感官評(píng)分的影響

從圖4可知，感官評(píng)分隨著羅漢果花添加量的增加而逐漸升高，當(dāng)羅漢果花添加量為12 g時(shí)，感官評(píng)分達(dá)到峰值；當(dāng)超過(guò)12 g時(shí)，感官評(píng)分開始降低。羅漢果花的顏色為紅色且干花膳食纖維含量較高，隨著羅漢果花添加量的增加，食品顏色不斷加深，口感也變得粗糙，故羅漢果花的最佳添加量為12 g。

2.1.4 蓮子心添加量對(duì)食品感官評(píng)分的影響

在其他條件不變的情況下，選取蓮子心添加量分別為2、5、8、11、14 g進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見圖5。

圖5 蓮子心添加量對(duì)食品感官評(píng)分的影響

從圖5可知，感官評(píng)分隨著蓮子心添加量的增加而逐漸升高，當(dāng)蓮子心添加量為11 g時(shí)，感官評(píng)分達(dá)到峰值；當(dāng)超過(guò)11 g時(shí)，感官評(píng)分開始降低。蓮子心自身具有苦味，隨著添加量的增加，在β-環(huán)糊精用量不變的情況下，如果苦味物質(zhì)包埋效果不好則會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品苦味加重，故蓮子心的最佳添加量為11 g。

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，固定蓮子心添加量為11 g，采用Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)產(chǎn)品配方進(jìn)行優(yōu)化，具體因素水平見表2，方案及結(jié)果見表3。

表2 Box-Behnken因素水平

表3 試驗(yàn)方案及結(jié)果

通過(guò)Design Expert 8.0對(duì)表3進(jìn)行回歸數(shù)據(jù)分析，擬合得到葛根添加量(A)、草菇添加量(B)、羅漢果花添加量(C)的二次多項(xiàng)回歸模型：

y=91.00+2.25*A-0.38*B+0.88*C-0.50*A*B-6.00*A*C-1.25*B*C-6.13*A2-3.37B2-5.88*C2

對(duì)上述回歸模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表4。

表4 響應(yīng)面方差分析結(jié)果

為進(jìn)一步考察三個(gè)因素的交互作用對(duì)感官評(píng)分的影響，利用Design Expert 8.0.6軟件繪制三維曲線圖，具體見圖6。

圖6 兩因素交互作用對(duì)食品感官評(píng)分的影響

從圖6可以看出，葛根、草菇、羅漢果花這三個(gè)因素所產(chǎn)生的響應(yīng)值模型較為理想，在所選擇的試驗(yàn)范圍內(nèi)能產(chǎn)生較為不錯(cuò)的響應(yīng)值，且響應(yīng)值隨著因素值的增大而增大。葛根與草菇的交互作用及葛根與羅漢果花的交互作用對(duì)食品感官評(píng)分的影響較為明顯，可以看出感官評(píng)分的曲面較為陡峭，底面輪廓呈現(xiàn)橢圓形。

2.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

通過(guò)Box-Behnken試驗(yàn)得到健康食品的最佳配方：葛根14.8 g、草菇18.3 g、羅漢果花10.5 g、蓮子心11 g，在此條件下，食品感官評(píng)分為91.2。為檢驗(yàn)響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果的可靠性，進(jìn)行了五次平行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，得到食品感官評(píng)分的平均值為90.5，與預(yù)測(cè)值相差0.7，相對(duì)偏差為0.77%，表明得到的配方及工藝參數(shù)可靠。

2.4 基本營(yíng)養(yǎng)成分分析

通過(guò)查閱食物成分表對(duì)健康食品的基本營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行分析，三大營(yíng)養(yǎng)素產(chǎn)熱百分比見表5。

表5 三大營(yíng)養(yǎng)素產(chǎn)熱百分比

由表5可以看出，每100 g健康食品中，蛋白質(zhì)產(chǎn)熱量為54.8 Kcal，所占百分比為13.60%，在蛋白質(zhì)合理供能比范圍之內(nèi)(10%～15%)；脂肪產(chǎn)熱量為103.5 Kcal，所占百分比為25.65%，在脂肪合理供能比范圍之內(nèi)(20%～30%)；碳水化合物產(chǎn)熱量為245.2 Kcal，所占百分比為60.75%，在碳水化合物合理供能比范圍之內(nèi)(55%～65%)。結(jié)果表明，該健康食品中三大產(chǎn)熱營(yíng)養(yǎng)素的比例合理。此外，每100 g健康食品中含有膳食纖維12.98 g，主要來(lái)源于羅漢果花、草菇、葛根、黑豆芽、紅豆泥、香蕉等原料，可以延緩腸道對(duì)糖類物質(zhì)的吸收，從而達(dá)到控制血糖的效果。

3 結(jié)論

通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，優(yōu)化產(chǎn)品配方和工藝。最佳配方：薏仁粉1份、黑豆芽粉0.5份、玉米淀粉1份、紅豆泥1份、香蕉2份、草菇0.37份、葛根0.3份、羅漢果花0.21份、蓮子心0.22份、羧甲基纖維素鈉0.1份、雞蛋1份、β-環(huán)糊精0.2份、花生油0.3份、山梨糖醇0.5份、酵母0.1份。最佳工藝：溫度35 ℃、濕度60%、發(fā)酵時(shí)間60 min，烤箱150 ℃預(yù)熱，先在150/120 ℃下烤10 min，再在190/160 ℃下烤10 min。產(chǎn)品表面接近巧克力色，整體圓潤(rùn)，具有羅漢果花與香蕉混合的香味，口感細(xì)膩，有淡淡的甜味。產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)成分搭配合理，具有降血糖效果，符合人體營(yíng)養(yǎng)需要，是適合各類人群尤其是高血糖和糖尿病人群食用的健康食品。