面包血糖生成指數(shù)調(diào)控方法的研究進展

龐美蓉，杜昱蒙，郭慶彬，應(yīng)欣*

（1.中糧營養(yǎng)健康研究院，營養(yǎng)健康與食品安全北京市重點實驗室，北京 102209；2.天津科技大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300457）

糖尿病是一種慢性代謝性疾病，發(fā)病人數(shù)逐年上升，是威脅人類健康的主要疾病之一。糖尿病可通過合理科學(xué)的膳食來輔助治療，開發(fā)低血糖生成指數(shù)（glycemic index，GI） 食品對于糖尿病患者和肥胖人群具有重要意義。當(dāng)前，我國面包行業(yè)已經(jīng)進入高速發(fā)展的成長期，面包市場規(guī)?？焖僭鲩L。近年來，面包逐漸呈現(xiàn)主餐化趨勢，面包是以小麥粉、酵母和水為主要原料，與其他輔助材料如食用油脂、糖、雞蛋、鹽等調(diào)制成面團，再經(jīng)過攪拌、發(fā)酵、整形、醒發(fā)、烘烤等程序制成的組織松軟的方便食品。面包富含碳水化合物，其GI 值較高，人體攝入面包后，淀粉被迅速水解消化，以葡萄糖的形式進入血液中，導(dǎo)致血糖快速升高，不適合糖尿病患者食用。

低GI 面包成為當(dāng)前食品行業(yè)的研究熱點，其難點在于降低GI 值的同時如何保持產(chǎn)品良好的質(zhì)構(gòu)和口感。在國外市場上有很多低GI 面包產(chǎn)品，但存在品類單一、感官品質(zhì)不佳等問題。目前我國市場上具有低GI 宣稱的面包產(chǎn)品較少，而我國糖尿病患者人數(shù)居全球首位，且這一數(shù)據(jù)仍在持續(xù)增長，預(yù)計到2045 年我國糖尿病患者總數(shù)將增至1.2 億[1]，預(yù)防與控制糖尿病是一項緊迫任務(wù)，因此，血糖調(diào)控食品有著廣闊的發(fā)展空間。

制作面包的原料及工藝均會影響面包的GI 值，面團經(jīng)過加工后，其質(zhì)構(gòu)、營養(yǎng)特性、消化特性均會發(fā)生變化。普通面包是以小麥粉為主要原料，小麥粉中的面筋蛋白，是唯一能形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)且包裹住面團氣體的活性蛋白，對面團性質(zhì)及面包的感官品質(zhì)起決定性作用，但是小麥淀粉屬于快消化淀粉，會導(dǎo)致血糖快速上升。發(fā)酵和焙烤是制作面包必不可少的步驟，這兩個過程也會提高面包的GI 值。在發(fā)酵過程中，淀粉及蛋白質(zhì)等大分子化合物會分解成易于人體吸收的小分子物質(zhì)，面團經(jīng)過發(fā)酵內(nèi)部形成大量的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，增加了與人體消化器官中酶的接觸面積，使其消化率大幅提高[2]。焙烤是一種利用熱輻射的干熱加工方式，在熱輻射的作用下，食品物料發(fā)生蛋白質(zhì)的變性和淀粉的糊化，更容易被消化吸收，從而提升了面包的GI 值。因此，面包的原料及其制作工藝使其成為高GI 食品，原料的改變及工藝的變化均會影響面包本身的品質(zhì)，這就增大了低GI 面包研究的難度。本文綜述通過添加豆類、薯類、膳食纖維、多酚化合物、酸面團等對面包GI 值影響的研究進展，以期為低GI 面包的開發(fā)提供參考。

1 豆類

豆類富含抗性淀粉、膳食纖維及某些生物活性物質(zhì)，大部分豆類中的碳水化合物消化速率慢，其餐后血糖反應(yīng)低于全谷類[3]。豆類含有的膳食纖維、大豆異黃酮、皂苷、酚類化合物及多糖具有調(diào)控血糖的作用[4-5]。

陳宇航等[6]采用超細(xì)豆渣粉制作面包，在高筋粉中加入5.4%的超細(xì)豆渣粉，面包的體外GI 值為63.3，而對照面包的GI 值為88.6，且豆渣面包的風(fēng)味獨特、口感良好。鷹嘴豆富含慢消化淀粉和抗性淀粉，且含有的皂苷也具有降血糖作用[7]。在一項隨機交叉試驗中，與全麥面包和白面包相比，食用添加35%鷹嘴豆粉的面包后，胰島素曲線下面積（餐后90 min）顯著降低（p＜0.05），而添加25%鷹嘴豆粉沒有顯著差異，并且添加35%鷹嘴豆粉的面包除了風(fēng)味，在顏色、質(zhì)地和口感等方面與全麥面包相比沒有顯著差異[8]。添加單一具有調(diào)控血糖作用的原料雖然對降低GI 值有一定的作用，但制作的面包往往不能達到低GI 的標(biāo)準(zhǔn)，需要復(fù)配多種具有血糖調(diào)控作用的原料才能使得面包的GI 值控制在55 以下，同時需要配合添加劑來改善對面包品質(zhì)的影響。柳嘉等[9]以小麥粉70 份、鷹嘴豆淀粉20 份、圓苞車前子粉5 份、瓜爾豆膠4 份、麥芽糖醇30 份及其他輔料制作面包，其GI 值為45.9。王心樂[10]采用25%紅小豆粉和20%黑麥粉替代高筋面粉，同時采用木糖醇替代白砂糖，制作的面包體外GI 值為48.05。楊雯珺[11]采用20%黃豆粉、15%燕麥粉、10%杏仁粉替代小麥粉，制作的面包體外GI 值為48，混合雜糧粉后，面團的操作性能變差，制作的面包組織和口感均不理想，通過添加0.6%的復(fù)配酶制劑（α-淀粉酶和蛋白酶）和8%谷朊粉可以提高面包的品質(zhì)。

2 薯類

在低GI 面包的開發(fā)中，馬鈴薯常被用作小麥粉的替代品。馬鈴薯淀粉組成中含有22.5%的抗性淀粉，高于小麥淀粉（1%）。馬鈴薯蒸煮后可產(chǎn)生RS3 型抗性淀粉，延緩血糖升高速率，避免血糖大幅度波動[12]。蒸煮預(yù)處理會影響馬鈴薯面包的淀粉消化率和GI 值，將蒸煮預(yù)處理時間由5 min 延長至40 min，馬鈴薯粉與小麥粉以質(zhì)量比為1 ∶1 制作的面包，體外GI 值從62.50 升至80.89，這可能是因為蒸煮時間較短的馬鈴薯具有更完整的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，淀粉流失較少，且在蒸煮過程中，完整的細(xì)胞壁包裹了淀粉，所以其內(nèi)部的抗性淀粉含量較高[13]。通過薯類與膳食纖維、糖醇等其他原料共同使用，可以使面包達到低GI 標(biāo)準(zhǔn)。以小麥粉60 份、馬鈴薯15 份、紫薯粉35 份、麥芽糖醇25 份、赤蘚糖醇25 份、菊粉10 份、多酚提取物5 份及其他輔料制作的面包的體外GI 值為45.3[14]。以20%馬鈴薯蒸干粉替代高筋粉制作面包，同時添加菊粉9%、赤蘚糖醇4%、甘蔗提取物2%，面包體外GI 值為31.08。同時，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵方法對馬鈴薯面包的GI 值也有影響，在相同的配方下，快速發(fā)酵制作的面包GI 值最低（87.11），中種發(fā)酵制作的面包GI 值最高（112.18），過夜種子面團（92.33）法和低溫過夜發(fā)酵（94.31）法GI 值無顯著性差異[15]，這可能是因為中種發(fā)酵時間較長，使更多的大分子物質(zhì)分解為易被吸收的狀態(tài)。因此，雖然采用中種發(fā)酵方法制作的面包感官品質(zhì)較好，但還需要同時考慮其對面包GI 值的影響。

3 膳食纖維和抗性淀粉

可溶性膳食纖維因其高黏度特性在一定程度上可以抑制淀粉的水解，降低食品的GI 值[16]。菊粉是一種主要存在于菊科植物中的水溶性膳食纖維，可降低面包中的快消化淀粉含量，其原因可能為一是高溫破壞了淀粉原有的晶體結(jié)構(gòu)，二是菊粉的高黏度特性阻礙了消化酶與淀粉的接觸，提高了慢消化特性，降低了淀粉的水解速率[17]。在馬鈴薯面包中，隨著菊粉的添加，面包GI 值顯著下降（p＜0.05）[18]。Stamataki 等[19]研究了菊粉對無麩質(zhì)面包GI 值的影響，發(fā)現(xiàn)添加12%的菊粉可以顯著減緩血糖反應(yīng)（p＜0.05），并且菊粉的添加提高了無麩質(zhì)面包的感官接受度。

β-葡聚糖也是一種可溶性膳食纖維，是由葡萄糖通過β-（1→3）和β-（1→4）糖苷鍵連接起來的非淀粉多糖，多項研究已經(jīng)證實它具有包括降血糖在內(nèi)的多種生理功效[20]。β-葡聚糖可通過在腸胃中形成高黏性環(huán)境來發(fā)揮降糖作用，其較高的黏性可以形成物理屏障阻礙食物與消化酶的接觸，延長胃排空，并降低小腸收縮能力，減緩葡萄糖的吸收率，從而降低餐后血糖反應(yīng)[21]。淀粉在添加燕麥β-葡聚糖之后，其GI 值隨著β-葡聚糖分子量上升和黏度的增大呈現(xiàn)出下降的趨勢，并且與β-葡聚糖分子量和含量等因素具有相關(guān)性，分子量越大，淀粉消化率越低（快消化淀粉和慢消化淀粉減少、抗性淀粉增加），血糖反應(yīng)越?。ǚ逯笛呛驮黾拥那€面積均減?。?，β-葡聚糖濃度越高，對血糖抑制效果越好[22-23]。B?czek 等[24]采用100%燕麥粉和燕麥粉∶蕎麥粉=2 ∶8（質(zhì)量比）兩種配方制作面包，面包的體外GI 值分別為69 和70，屬于中GI 食品。β-葡聚糖的來源也會影響其作用效果，主要是其在加工過程中的降解率不同。Ekstr?m 等[25]研究發(fā)現(xiàn)在面包中大麥來源比燕麥來源的β-葡聚糖降解更為明顯，進一步研究添加不同燕麥β-葡聚糖添加量[2.5%、3.5%和4.5%（濕基）]的面包對血糖的影響，與白面包相比（GI值為100），3 種燕麥面包的體外GI 值均下降，分別為64±5、68±5、63±5。雖然β-葡聚糖對血糖調(diào)控有積極的作用，但會導(dǎo)致面包的感官品質(zhì)下降。Kurek 等[26]研究燕麥β-葡聚糖顆粒大小和添加量對面包品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，添加燕麥β-葡聚糖的面包出品率提高，比容下降，色澤變暗，總膳食纖維含量顯著提高（p＜0.05），面包的硬度、咀嚼性和內(nèi)聚性顯著增大。這主要是因為面筋蛋白與膳食纖維之間競爭性吸水，導(dǎo)致面筋蛋白構(gòu)象的變化以及面筋蛋白聚集體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)位置的塌陷。同時膳食纖維對面筋蛋白的稀釋作用，會在物理上破壞面筋網(wǎng)絡(luò)，從而導(dǎo)致發(fā)酵過程中氣室的早期破裂以及面團的低膨脹[27-28]。面團中添加5%的燕麥β-葡聚糖就會影響制品的感官品質(zhì)，添加面筋蛋白可以在一定程度上改善制品的品質(zhì)劣化[29]。此外，酶制劑、乳化劑和膠體也可以改善面包的品質(zhì)，如β-葡聚糖酶搭配硬脂酰乳酸鈉或者瓜爾膠可以顯著增大高燕麥含量面包的比容和柔軟度（p＜0.05）。硬脂酰乳酸鈉和β-葡聚糖酶提高面包芯的光澤度和細(xì)膩度。β-葡聚糖酶、硬脂酰乳酸鈉和瓜爾豆膠組合可以讓燕麥面包表皮更加光滑，并顯著延緩面包老化速率（p＜0.05）[30]。

魔芋精粉和瓜爾膠對降低面包GI 值也有一定的作用，在高筋面粉中添加4.5%的魔芋精粉或瓜爾豆膠，制作的面包的體外GI 值分別為52.41 和52.84，屬于低GI 食品，并且與白面包相比，面包具有低淀粉水解率和高抗性淀粉含量[31]。

高直鏈淀粉擁有一定的天然抗消化特性，是良好抗性淀粉的來源[32]。采用20%以下的高直鏈淀粉替代小麥粉制作面包，對面包的品質(zhì)沒有顯著影響，消費者接受度高，面包的體外GI 值隨著高直鏈淀粉添加量的增加而下降，添加20%和30%高直鏈淀粉制作的面包的體外GI 值分別為83.5±2.3 和76.5±0.6，但添加量為30%面包的感官品質(zhì)較差[33]。

4 多酚類化合物

多酚類化合物是廣泛存在于植物體的次生代謝產(chǎn)物，具有重要的生物活性物質(zhì)，能有效預(yù)防炎癥、高血壓、癌癥、糖尿病、衰老等多種慢性疾病[34]。研究表明，胃腸道中足夠量的多酚可以減慢面包中淀粉的消化速度。水果富含多酚化合物，通過對比將漿果（覆盆子和藍莓）添加到面團中制作面包以及漿果與面包組合食用2 種方式對淀粉消化的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，漿果與面包組合食用顯著降低了淀粉消化的速度，1 g 覆盆子提取物與4 g 面包共同食用可使淀粉消化率降低61%，效果優(yōu)于在面團中添加漿果制作的面包[35]。葡萄籽原花青素提取物是從葡萄籽中分離出的多酚類混合物，將葡萄籽提取物添加到面團中，最大添加量為0.8%，仍對馬鈴薯面包GI 值無顯著性影響。將多酚化合物添加到面團中對GI 的作用效果不理想的原因可能是：在面團中添加多酚后，多酚與基質(zhì)的相互作用降低了多酚的生物利用度，從而減少了可用于抑制α-淀粉酶活性的多酚的量，并且在高溫烘烤過程中多酚物質(zhì)也有一定的損失，有些化合物可能已經(jīng)完全失活。類似地，Lawal 等[36]進行了綠茶提取物對面包GI 值影響的研究，結(jié)果表明，將綠茶提取物與面包共同食用可以降低GI 值，白面包的GI 值為85.51，面包和綠茶提取物共同食用，GI 值降低至51.06，攝入綠茶提取物延遲5 min 后食用面包效果最好，GI 值降低至38.11。綠茶中主要的活性成分是多酚類化合物中的類黃酮，黃酮類化合物能夠抑制α-葡萄糖苷酶[37]。綜上所述，將多酚化合物與面包共同攝入是降低面包GI 值的有效方法。

5 酸面團

傳統(tǒng)酸面團，國內(nèi)俗稱老面酵頭，以小麥或雜糧粉為原料，通過與水混合，經(jīng)過長時間、多次反復(fù)自然發(fā)酵制作而成[38]。酸面團發(fā)酵最初主要研究其對產(chǎn)品風(fēng)味、結(jié)構(gòu)和貨架期的影響。最近，也轉(zhuǎn)向其功能性及對營養(yǎng)特性的提高[39]。大量研究已經(jīng)證實，無論是對于健康人群還是糖耐量受損人群，食用酸面團發(fā)酵的面包均具有改善餐后血糖和胰島素反應(yīng)的作用[40]。酸面團對血糖調(diào)控的作用機制尚不明確，可能是由于酸面團發(fā)酵形成的有機酸和其他補充機制降低了淀粉的消化率[41]，也可能是由于酸面團發(fā)酵會增強谷物的淀粉和面筋蛋白之間的相互作用，從而產(chǎn)生限制淀粉的生物利用度和酶的可及性的屏障[42-46]。一項在超重和肥胖人群中開展的測試結(jié)果表明，食用酸面團（100%小麥粉、37%酸面團發(fā)酵劑）制作的面包的葡萄糖曲線下面積（180 min）顯著低于全麥面包（71%全麥粉、29%全谷物粉），但胰島素反應(yīng)沒有明顯差異[43]。Shumoy 等[47]研究發(fā)現(xiàn)添加10%、20%、30%酸面團制作出的新鮮面包的GI 值沒有明顯變化，但儲存5 d 后，面包的快消化淀粉含量降低了200%以上，慢消化淀粉和抗性淀粉含量分別增加了2 倍和3 倍，面包的GI 值從75～89下降至57～67。

6 結(jié)語

面包是相對較為復(fù)雜的食品體系，影響面包GI 值的因素有很多，包括淀粉特性的差異、加工方法、面包的物理結(jié)構(gòu)以及淀粉與其他影響淀粉消化速率的成分之間的相互作用等[48]。一種面包是否能達到低GI 值標(biāo)準(zhǔn)，除了要考慮原輔料的使用，還要控制加工參數(shù)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)狀態(tài)。采用豆類、膳食纖維等原料，雖然可以降低面包的GI 值，但添加量過高均會影響面團特性和產(chǎn)品的感官品質(zhì)，還需要進一步研究如何改良低GI面包的品質(zhì)，提高消費者的接受度。此外，與多酚化合物一樣，植物提取物的一些重要活性成分具有較好的血糖調(diào)控作用，如植物多糖、皂苷、生物堿、蛋白質(zhì)與氨基酸等非揮發(fā)性活性物質(zhì)[49]。植物提取物在降低面包血糖指數(shù)方面的相關(guān)研究較少，天然植物提取物種類多、來源廣泛，可以為低GI 面包的開發(fā)提供新思路，應(yīng)進一步進行更深入的研究。目前，由于人體內(nèi)GI 值測試需要經(jīng)過倫理審查，且耗時長、費用高，難度相對較大，而體外血糖測試相對簡單省時，更適合在產(chǎn)品開發(fā)初階段使用，因此面包GI 值相關(guān)的研究中多采用體外測試的方法，但關(guān)于面包的體外GI 值與人群測試GI 值之間的相關(guān)性數(shù)據(jù)積累還比較少，在今后的研究中還需要積累更多相關(guān)數(shù)據(jù)，為評價面包的血糖指數(shù)提供參考價值更高的依據(jù)。