低升糖藜麥八寶粥的配比優(yōu)化及其人體GI值測定

梁霞，周柏玲，王海平，田翔

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)山西功能食品研究院,特色農(nóng)產(chǎn)品加工山西省重點實驗室，山西太原 030031）

（2.農(nóng)業(yè)部黃土高原作物基因與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室，山西太原 030031）

隨著生活水平的提高，我國糖尿病人數(shù)已超過1個億，是世界上糖尿病患者絕對人數(shù)最多的國家，且以驚人的速度發(fā)展，患者生活、工作質(zhì)量下降的同時加重了社會負(fù)擔(dān)[1]。不合理的膳食結(jié)構(gòu)是影響健康的重要因素，糖尿病人在避免攝入升糖指數(shù)快的食品同時，還要保證自身的生活質(zhì)量。糖尿病的基礎(chǔ)治療是飲食治療，飲食治療對疾病預(yù)防控制有重要作用[2]。低升糖指數(shù)食物可減緩機體對碳水化合物的消化和吸收，有助于控制食欲及延緩饑餓，有利于糖尿病患者的血糖控制[3,4]。低血糖生成指數(shù)（glycemic index，GI）食品，即為低GI食品。隨著基礎(chǔ)研究的深入，目前市場上逐漸出現(xiàn)可供糖尿病患者食用的低GI食品，且種類不斷增多，由此可預(yù)見低GI食品將是未來功能食品領(lǐng)域的又一大發(fā)展方向。

國人素有愛喝粥的習(xí)慣，八寶粥集營養(yǎng)性、方便性于一身，好消化易吸收，符合中國食療養(yǎng)生的傳統(tǒng)理念。普通八寶粥一般以糯米、粳米為原料，產(chǎn)品甜香軟糯，但大多數(shù)八寶粥的淀粉和蔗糖含量高、升糖快[5]，糖尿病人群對其望而卻步。藜麥?zhǔn)堑蜕鞘称罚哂薪档脱?、控制體重的作用[6]。藜麥賴氨酸含量在谷物中是較高的，必須氨基酸與總氨基酸比例與聯(lián)合國糧農(nóng)組織提出的蛋白質(zhì)評價人體氨基酸E/T比值模式更為接近[7]。藜麥作為功能性保健食品具有很高的開發(fā)和利用價值，目前國內(nèi)尚無低升糖藜麥八寶粥類產(chǎn)品的研制報道。

課題組前期已進行藜麥八寶粥加工技術(shù)研究，確立了加工工藝并進行放大生產(chǎn)。本文在上述工藝基礎(chǔ)上，以藜麥為主要原料，復(fù)配其他升糖指數(shù)較低的谷物、豆類原料如燕麥、大麥仁、白蕓豆、花生、綠豆、紅小豆、鷹嘴豆，研發(fā)一款適合糖尿病人群食用的高營養(yǎng)、低升糖八寶粥產(chǎn)品。原料中不同蛋白質(zhì)混合食用可能比單獨食用營養(yǎng)價值更高[8]，本文采用氨基酸E/T營養(yǎng)模式、體外消化試驗、人體感官評價綜合優(yōu)化八寶粥原料配比，在此基礎(chǔ)上通過人體試驗測定產(chǎn)品GI值。本研究旨在為糖代謝異常人群提供一款高營養(yǎng)價值、低升糖指數(shù)的八寶粥產(chǎn)品。

1 材料與方法

1.1 原料和試劑

藜麥（青藜1號），由靜樂縣田園農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)有限公司提供；大麥仁、燕麥、花生、白蕓豆、紅小豆、綠豆、鷹嘴豆購買于太原市美特好超市；EDTA-2Na、蔗糖酯、三聚磷酸鈉、CMC、魔芋膠、黃原膠、木糖醇、瓜爾豆膠，河南萬邦實業(yè)有限公司；胃蛋白酶、胰酶、淀粉葡萄糖苷酶，Sigma公司；魚躍590血糖儀及配套試紙、針頭；葡萄糖、磷酸：天津化工有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

SHA-C水浴恒溫振蕩器：常州潤華電器有限公司；756紫外可見分光光度計：上海光譜儀器有限公司；S-433D型全自動氨基酸分析儀：德國賽卡姆公司；BSA224S-CW分析天平：賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司恒溫箱（DK-8D），上海博訊實業(yè)有限公司；自動封罐機SM-24：Can Need嘉儀儀器公司；YXQ-LS-50A立式高壓滅菌鍋：上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠。

1.3 八寶粥制備技術(shù)路線

1.4 試驗方法

1.4.1 原料理化指標(biāo)測定

水分測定參照GB/T 5009.3-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》；灰分測定參照GB/T 5009.4-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中灰分的測定》；粗蛋白測定參照GB/T 31578-2015《糧油檢驗 糧食及制品中粗蛋白測定 杜馬斯燃燒法》；粗纖維測定參照GB/T 5009.10-2003《食品中粗纖維的測定方法》；粗脂肪測定參照NY/T 4-1982《谷類、油料作物種子粗脂肪測定方法》；氨基酸含量參照GB 5009.124-2016《食品中氨基酸的測定》。

1.4.2 低GI藜麥八寶粥基礎(chǔ)配方及生產(chǎn)工藝

參照梁霞[9]藜麥八寶粥制備試驗結(jié)果，八寶粥料液比為32%（固料為浸泡預(yù)煮過的谷物、豆類原料），原料采用常溫浸泡，谷物浸泡4 h，豆類浸泡10 h，原料達到飽和吸水狀態(tài)，再經(jīng)121 ℃滅菌40 min。滅菌后，各個原料分別預(yù)煮，時間分別為：藜麥4 min、大麥仁6 min、燕麥8 min，綠豆6 min、花生及紅小豆8 min、紅蕓豆及白扁豆10 min。食品添加劑為：EDTA-2Na添加量0.05%、蔗糖酯添加量0.16%、三聚磷酸鈉添加量0.11%、CMC添加量0.02%、魔芋粉添加量0.08%、黃原膠添加量0.18%、木糖醇添加量7%、121 ℃滅菌熟化20 min。

1.4.3 低GI藜麥八寶粥營養(yǎng)評價

以FAO/WHO模式（1973）中E/T氨基酸模式進行營養(yǎng)評價。

1.4.4 低GI藜麥八寶粥感官評價

按照《GB/T 31116-2014八寶粥罐頭》要求，以及參考相關(guān)文獻[10]制定感官評價表，由10人組成品嘗評價小組進行評分，取平均值。

表1 低GI藜麥八寶粥感官評價標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standard of low GI quinoa eight-ingrediet porridge

1.4.5 體外消化試驗測定低GI藜麥八寶粥的GI值

（a）參照李鐵梅[11]、康晶燕[12]的方法并稍作改進。取含1 g可利用的碳水化合物的樣品放入燒杯中，加入3 mL 0.1 mol/L的磷酸緩沖液和1 mL預(yù)先加熱到37 ℃的淀粉酶，加入4 mL 0.1 mol/L的磷酸緩沖液沖，再分別加入2.4 g的NaCl（0.4 g/L）溶液、0.05 g胃蛋白酶和0.05 g瓜爾豆膠和3.6 g磷酸緩沖液（0.1 mol/L），利用2 mol/L HCl溶液調(diào)到pH 1.5，放入5顆玻璃球，然后放在37 ℃搖床中保溫30 min。將10 mL磷酸緩沖液（pH 6.9，0.5 mol/L）加入到上述溶液中，利用50%的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為6.9；然后加入125 μL MgCl2-CaCl2溶液、125 μL胰酶溶液、400 μL淀粉轉(zhuǎn)葡萄糖苷酶，補充蒸餾水至50 mL，在37 ℃搖床中保溫120 min。分別于0、15、30、45、60、90、120 min取1 mL樣品放入含有4 mL 95%的乙醇溶液中（預(yù)熱至60 ℃），沸水浴滅酶后自然冷卻，4000 r/min離心10 min，取上清液利用DNS還原法測定還原糖的含量。

（b）分別吸取葡萄糖標(biāo)液（1 mg/mL）0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL于15 mL試管中，用蒸餾水補充到1 mL。分別加入DNS溶液2 mL，沸水浴加熱2 min，冷卻至室溫。加入12 mL蒸餾水，混合均勻，在540 nm波長下測定其吸光度，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。

（c）樣品的測定方法

取適量的樣品溶液1.0 mL于15 mL試管中，加入DNS溶液2.0 mL，沸水浴2 min，冷卻后用蒸餾水補充到15 mL，在540 nm波長下測定吸光度，從標(biāo)準(zhǔn)曲線中計算樣品中還原糖的濃度。

1.4.6 人體試驗測定低GI藜麥八寶粥的GI值

根據(jù)我國衛(wèi)健委發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《食物血糖生成指數(shù)測定方法WS/T 652-2019》進行人體試驗，測定藜麥八寶粥GI值。

受試者：16人，年齡18歲～60歲，男女各半；體質(zhì)指數(shù)在正常范圍，無糖尿病史，近3個月內(nèi)未服用影響糖耐量的營養(yǎng)補充劑及避孕藥、蛋白酶抑制劑、抗精神病藥等藥物。

測定原則：3次試食測定，其中參考食物葡萄糖2次，待測食物藜麥八寶粥一次。測定間隔3 d，八寶粥測定安排在2次葡萄糖測定之間。

采血部位：指尖采血，測定周期內(nèi)保證采血部位一致。

測定方法：受試者測定前一晚避免高糖、高纖維飲食，22:00之后禁食，測定當(dāng)日清晨避免劇烈運動，靜坐10 min后開始測定。先測定2次空腹血糖濃度，之后分別于餐后15、30、45、60、90、120 min采集血樣，測定血糖濃度。GI值計算公式為：

按照GI值分類標(biāo)準(zhǔn)，GI≤55，為低GI食物；55＜GI≤70，為中GI食物；GI＞70，為高GI食物。

2 結(jié)果與討論

2.1 原料理化指標(biāo)

蛋白質(zhì)和碳水化合物是食物的重要營養(yǎng)元素。由表2可見，豆類蛋白質(zhì)含量在22.42%～25.60%之間，谷物含量在10.73%～15.21%之間，豆類明顯高于谷物，利用不同原料實現(xiàn)氨基酸互補，是提高食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值的一條重要途徑[13]。豆類碳水化合物含量在55.38%～57.76%之間，谷物含量在65.47%～69.65%之間，豆類明顯低于谷物。豆類生糖指數(shù)普遍低于谷物[14]，除碳水化合物含量低外還和其淀粉中抗性淀粉含量高有關(guān)。本研究設(shè)計選用3種谷物、5種豆類為主要原料制備藜麥八寶粥，在充分提升產(chǎn)品營養(yǎng)特性的前提下，盡可能降低產(chǎn)品GI值。

表2 原料理化指標(biāo)Table 2 Physical and chemical indexes of raw materials

2.2 原料氨基酸含量

氨基酸的種類和數(shù)量決定了蛋白質(zhì)的質(zhì)量，尤其是食物中的必需氨基酸含量，直接影響人體的生命活動[15]。FAO/WHO模式要求食品中必需氨基酸含量與總氨基酸含量的比值E/T不小于0.4[16]。本文測定了所選原料中17種氨基酸含量（色氨酸未測），檢測結(jié)果表明，燕麥及紅小豆E/T值小于0.4，達不到標(biāo)準(zhǔn)，其余原料均符合標(biāo)準(zhǔn)。谷物中大麥仁E/T值為0.41，豆類中鷹嘴豆E/T值為0.42，數(shù)值最高。利用原料氨基酸營養(yǎng)特性，將谷物與豆類按一定比例配比制作八寶粥，有利于提升產(chǎn)品營養(yǎng)品質(zhì)。

表3 原料氨基酸含量Table 3 Amino acid content of raw materials

2.3 低GI藜麥八寶粥原料配比

各原料配比設(shè)計如表4所示。因為本文做的是藜麥低GI八寶粥，因此藜麥的用量最多，定為22；紅小豆的E/T值為0.38，是原料中最低的，如果提高紅小豆的比例則會拉低產(chǎn)品的E/T值，因此給紅小豆一個較低的用量10，其用量也保持恒定。其他的原料分為谷物和豆類兩類，在谷物和豆類3個不同占比的條件下，谷物和谷物配比，豆類和豆類配比。例如，在谷物40，豆類60的比例下，藜麥為22，大麥仁和燕麥的和為18，兩者平均分，各是9.是一個組合，大麥仁12，燕麥6是一個組合，大麥仁6，燕麥12是一個組合。以此類推。豆類來說，鷹嘴豆和花生的E/T值較高，在每個比例下，均按20、15、10來組合，剩下的綠豆和白蕓豆平均分。按這樣的原則來組合原料，以期通過后續(xù)實驗獲得最優(yōu)配比。

表4 低GI藜麥八寶粥原料配比Table 4 Raw material ratio of low GI quinoa eigh-ingrediet porridge

由表4可知，影響八寶粥E/T比值的主要因素是谷物與豆類的比例。當(dāng)豆類比例增大時，八寶粥E/T比值由0.38上升到0.41，逐漸達到FAO/WHO推薦氨基酸模式E/T≥0.4的要求，豆類較高的氨基酸營養(yǎng)特性提升了八寶粥營養(yǎng)品質(zhì)。與此同時，八寶粥體外消化GI值降低，這是由于豆類淀粉含量低，淀粉中抗性淀粉含量高。感官評價結(jié)果得出，當(dāng)原料中谷物與豆類比例為35:65時，八寶粥感官評價得分較高，此時八寶粥滋味豐富、飽滿，色澤呈鮮艷的棕紅色；谷物籽粒完整、有嚼勁；豆類口感綿軟，少量籽粒有輕微裂口；八寶粥有粘稠度，靜置后有輕微分層。綜合考慮八寶粥氨基酸E/T比值、體外消化GI值及感官評分，優(yōu)選谷物與豆類比例為35:65，谷物中藜麥、大麥仁、燕麥比例為22:6.5:6.5，豆類中鷹嘴豆、花生、綠豆、白蕓豆、紅小豆比例為15:15:12.5:12.5:10，作為最佳配比。此配比下，藜麥八寶粥體外消化GI為46.6、氨基酸E/T為0.41、感官評分82.0。

夏金丹[17]通過原料優(yōu)化，使青稞、黃豆八寶粥的氨基酸E/T達到0.40～0.42，但沒有結(jié)合感官評價。劉鳳儀[18]利用粥體湯汁的粘度進行了自穩(wěn)定體系低GI八寶粥產(chǎn)品開發(fā)，但未對產(chǎn)品蛋白質(zhì)營養(yǎng)特性進行評價。本文對產(chǎn)品氨基酸E/T值、口感、體外消化GI值進行綜合評價以確定最佳原料配比，更具有合理性。

2.4 低GI藜麥八寶粥人體GI值測定

2.4.1 參考食物及受試物血糖濃度

碳水化合物是人體能量的重要來源，在人體內(nèi)被酶解成單糖進入血液，通常情況下食用30 min后會使人體血糖濃度上升到最大值。

本試驗設(shè)計參考食物為50 g葡萄糖，受試物為含50 g碳水化合物的藜麥八寶粥，受試者16人，男女各半。

由圖1、圖3可見，食用葡萄糖后，多數(shù)受試者血糖濃度在30 min內(nèi)迅速升高到最大值，另有3～4名受試者于45 min內(nèi)達到最大值；受試者峰值血糖濃度為13.0 mmol/L。由圖2可以知道，食用藜麥八寶粥后，受試者血糖濃度上升較為平緩，除1人外其他15人血糖濃度在30 min時達到最大值，受試者峰值血糖濃度為9.7 mmol/L，食用藜麥八寶粥血糖濃度的增幅程度顯著低于食用對照物葡萄糖。餐后血糖上升緩慢有利于飽腹感的維持，減緩饑餓感的產(chǎn)生[19]。從3組曲線整體走勢分析，藜麥八寶粥的餐后血糖濃度曲線變化較葡萄糖曲線平穩(wěn)，因此藜麥八寶粥有穩(wěn)定餐后血糖濃度的效果，這一結(jié)論與劉義鳳[18]的結(jié)論相同。

圖1 第一次食用葡萄糖的血糖濃度Fig.1 The blood glucose concentration of the first consumption of glucose

圖2 食用低GI藜麥八寶粥的血糖濃度Fig.2 The blood glucose concentration of low GI quinoa eight-ingrediet porridge

圖3 第二次食用葡萄糖的血糖濃度Fig.3 The blood glucose concentration of the second consumption of glucose

2.4.2 低GI藜麥八寶粥的GI值

受試人員共計16人，男女各半，根據(jù)《食物血糖生成指數(shù)測定方法 WS/T 652-2019》計算各受試者GI值，并以所有受試者GI平均值作為最終結(jié)果。由測定結(jié)果可見，16名受試者中2人GI值高于55，其余14人GI值在26～55之間，16人GI平均值為48。人體試驗測定結(jié)果顯示藜麥八寶粥GI值為48，屬于低GI食品，具有延緩血糖生成的作用。

表5 低GI藜麥八寶粥的GI值Table 5 GI value of low GI quinoa eight-ingrediet porridge

3 結(jié)論

3.1 本文以低GI藜麥八寶粥為研究對象，以高營養(yǎng)低升糖為目的，利用谷物和豆類的淀粉、蛋白質(zhì)特性對產(chǎn)品進行蛋白質(zhì)E/T營養(yǎng)評價、體外消化GI值測定及感官評價，以優(yōu)化原料配比；并通過規(guī)范的人體試驗測定最終產(chǎn)品GI值。實驗結(jié)果表明，原料最佳配比為谷物與豆類比例35:65，谷物中藜麥、大麥仁、燕麥比例為22:6.5:6.5，豆類中鷹嘴豆、花生、綠豆、白蕓豆、紅小豆比例為15:15:12.5:12.5:10。此條件下藜麥八寶粥體外消化值為46.6、氨基酸E/T為0.41、感官評分82.0。在此配比下通過人體試驗測得產(chǎn)品GI值為48，屬于低GI食品，具有穩(wěn)定血糖的作用。該八寶粥滋味豐富、飽滿，色澤呈鮮艷的棕紅色，兼具高營養(yǎng)、低升糖特性。

3.2 攝取低升糖指數(shù)食物以有效控制血糖，是治療糖尿病最基本的方法。糖代謝異常人群對食品的需求在追求低升糖特性的基礎(chǔ)上越來越注重產(chǎn)品的營養(yǎng)品質(zhì)，八寶粥以其方便、營養(yǎng)的特點深受消費者喜愛。低GI藜麥八寶粥的研制為其他低升糖食品的開發(fā)提供了借鑒，未來低GI、體重控制等功能性食品，將具有很好的市場前景。