几种糯性食物的淀粉消化特性

王 璐，范志红*，史海燕，陈 然

(中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083)

几种糯性食物的淀粉消化特性

王 璐，范志红*，史海燕，陈 然

(中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083)

为了研究糯性食物的消化特性，选择大米(Oryza sativaL.)、小米(Setaria italicaL.)、大黄米(Panicum miliaceumL.)相对应的糯性和非糯性品种进行体外模拟消化实验，测定鲜热、回热、冷藏样品的体外消化速度，并测定市售糯米制品的淀粉组分。结果表明：糯性品种消化速度显著高于非糯性品种，但粗杂粮的糯性品种消化速度仍然略低于精白大米；圆粒糯米与长粒糯米在冷藏后有明显差异；对于糯性品种来说，再次加热时的消化速度可能比新鲜烹调时更高；糯米加工食品均属于高消化速度食品。结论：无论新鲜烹调或冷藏，糯性淀粉食物消化速度均较快，需要控制血糖者和控制体质量者应谨慎食用。

糯米；糯性谷物；淀粉消化速度；淀粉组分；血糖反应

Abstract：In order to study the digestibility characteristics of waxy cereal foods, rice (Oryza sativaL.), millet (Setaria italicaL.) and proso millet (Panicum miliaceumL.) from waxy and non-waxy varieties were subjected to mimic digestionin vitro. The starch digestion rates of fresh-cooked, refrigerated, and reheated waxy samples were determined and a few types of commercial waxy cereal foods were analyzed for their starch composition. The results indicated that waxy varieties exhibited a higher digestion rate than non-waxy varieties. However, waxy whole grains still exhibited slightly lower digestion rate than polished cooked rice. An obvious difference in digestive behavior between short-grain waxy rice and long-grain waxy rice was observed after refrigeration. In addition, the digestion rate of reheated waxy varieties was much higher than that of fresh-cooked samples.Therefore, both fresh-cooked and reheated waxy starch cereal foods have higher digestion rate. It should be careful for people who need to control blood glucose and body weight.

Key words：waxy rice；waxy cereals；starch digestion rate；starch composition；blood glucose

目前，我国居民超重、肥胖和糖尿病的患病率日益增加[1]，研究表明，选择消化速率较低的淀粉类食物有利于胰岛素和葡萄糖代谢的平稳化[2-3]，从而帮助预防及控制糖尿病等慢性疾病[4]。因此推荐选用粗粮、杂粮作为主食替代物[4-6]。

很多粮食品种具有糯性和非糯性之分，如大米(Oryza sativaL.)、小米(Setaria italicaL.)、大黄米(Panicum miliaceumL.)等，其糯性品种的直链淀粉含量低，为我国居民传统所喜食。一般认为，较高的直链淀粉含量与较低的血糖指数相关[7-8]，支链淀粉含量高的稻米体外消化和体内血糖反应都相应较高[9]，消化速度越快，导致血糖反应升高越快[10-12]。但这些分析主要是针对西方高直链籼米，很多我国特有的糯性食物尚缺乏消化速度和血糖反应方面的数据。这些糯性主食常常在放冷后食用，或者放冷后回热食用，而冷藏和回热对糯性食物的消化特性有何影响，缺乏实验数据。

本实验选用具有我国传统特色的大米、小米、大黄米的糯性和非糯性品种，测定其鲜热、冷藏、回热样品的淀粉组分及体外消化特性，以及部分市售糯米加工品的体外消化指标，旨在为慢性病患者食用糯性食物提供参考数据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

圆粒糯米、长粒糯米购自超市七河源专柜；粳米为金健牌特级粳米；糯性大黄米和非糯性大黄米、糯性小米和非糯性小米均购自内蒙古。市售糯米加工品均购自超市，产品标签上的加工品名称和原料信息见表1。

表1 市售糯米加工品主料Table 1 Ingredients of processed waxy rice foods purchased from a local supermarket

胰酶(pancreatin)、淀粉葡萄糖苷酶(amyloglucosidase)Sigma公司；3,5-二硝基水杨酸、pH5.2磷酸钠缓冲液、7mol/L KOH溶液、0.5mol/L乙酸溶液、无水乙醇，所用化学试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

SHA-BA水浴恒温振荡器 江苏金坛容华仪器制造有限公司；TDL-5-A型飞鸽牌离心机 上海安亭科学仪器厂；UV5200紫外-可见分光光度计 上海元析仪器有限公司；电磁炉、蒸锅和冰箱等。

1.3 方法

1.3.1 米饭样品烹调处理方法

圆粒糯米、长粒糯米、粳米鲜热米饭：米水质量比1.0:1.2，浸泡20min后常压蒸煮40min；糯性大黄米、非糯性大黄米、糯性小米、非糯性小米鲜热米饭：米水质量比1.0:1.5，浸泡20min后常压蒸煮40min。加水调节碳水化合物质量分数为20%，匀浆10s后，进行体外模拟消化实验。

冷藏、回热米饭：烹制方法同鲜热米饭，烹制后于4℃冷藏24h即为冷藏样品。将冷藏样品常压蒸制10min即为回热样品。

北京盆糕、南瓜黏窝头、年糕沸水浴加热10min；白糯汤圆、紫糯汤圆去馅后沸水煮3min；糯米糕和醪糟不处理，直接加水调节碳水化合物为20%，匀浆10s后，进行体外模拟小肠段消化实验。

1.3.2 测定方法

营养素含量的测定。采用国标方法测定水分、蛋白质、脂肪[13]及直链淀粉含量[14]。

米饭淀粉消化组分及预测血糖负荷值的测定。采用体外模拟消化实验，按Englyst等[15]的酶解方法进行。测定样品中总淀粉(TS)、快消化淀粉(RDS)、慢消化淀粉(SDS)、抗消化淀粉(RS)含量及淀粉消化指数(SDI)、水解指数(HI)、血糖负荷评估值(EGL)。

SDI /%=RDS×100/TS；HI /%=样品消化曲线下面积×100/参比样品消化曲线下面积 (统一选择粳米作为参比样品)，消化曲线按照Englyst酶解方法获得，消化曲线下面积通过梯形面积求和得到；EGL=HI×可利用碳水化合物质量分数，其中可利用碳水化合物质量分数是按照Englyst酶解方法测定并计算出的总碳水化合物占干物质的百分比。

在加入酶液后的2、5、10、20、30、60、120min取样测定还原糖质量分数，以查看鲜热、冷藏、回热米饭样品碳水化合物水解时间进程的影响，并评价其消化速度。

统计分析方法。实验数据用Excel软件进行输入，并用SPSS17.0软件包进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 实验样品主要成分

本实验测定了糯性、非糯性大米、小米与大黄米的水分、蛋白质、脂肪及直链淀粉含量。测定结果如表2所示。糯性样品的直链淀粉含量显著低于非糯性样品(P＜0.05)。

表2 样品的常量营养素含量Table 2 Macronutrient contents of cereal samples g/100g

2.2 鲜热、冷藏、回热样品的消化速度指标

SDI表示淀粉水解的彻底程度，HI表示消化速度的快慢并对食物可能产生的GI进行预测[16]，而EGL综合考虑了食物中碳水化合物含量和食物质量，可全面反映食物本身的消化吸收特性[17]。SDI、HI、EGL值用来表征消化速度的快慢。鲜热米饭样品的SDI、HI、EGL值如表3所示。本实验中，细粮指经过碾米工艺获得的精白大米，如：粳米、长粒糯米、圆粒糯米；粗粮指未经过碾米工艺得到的糯性、非糯性大黄米和小米。其结果显示，无论粗粮还是细粮，糯性食物的SDI、HI均显著高于非糯性食物(P＜0.05)。除小米样品，大黄米和大米的糯性食物EGL值也要高于非糯性食物(P＜0.05)。长粒糯米和圆粒糯米的消化速度指标接近，均不适合需要控制血糖的人群食用。

从表3还可以看出，粗杂粮的消化速度显著低于细粮(P＜0.05)，即使是新鲜烹调的糯性粗粮，消化速度仍不及细粮。因此，需要控制血糖的糖尿病人可以选择粗粮、杂粮作为主食替代精白米，但粗杂粮的糯性品种虽低于精白粳米的水平，仍属于消化速度较高和血糖上升速度可能较快的主食，糖尿病人食用时应优先选择非糯性品种。另一方面，粗杂粮的非糯性品种消化速度慢，水解指数较低，对于消化不良人群来说，可能增加肠胃负担。

表3 鲜热、回热、冷藏样品的消化速度指标Table 3 Digestion rates of fresh-cooked, reheated and refrigerated cereal samples

通过对鲜热、回热、冷藏的各食物样品进行消化指标测定，可看出，除圆粒糯米之外，冷藏处理明显降低了样品的消化速度，但回热可使消化速度再次显著上升。值得注意的是，糯性品种和非糯性品种在冷藏和回热时表现差异较大。除长粒糯米以外，圆粒糯米、糯性大黄米、糯性小米的回热样品SDI、HI、EGL值均接近或高于鲜热样品，均达到或高于粳米的水平。这提示人们，尽管非糯性品种在冷藏后再加热可降低消化速度，但对于糯性品种来说，回热之后很可能具有比鲜热糯性食品更高的消化速度。

2.3 鲜热、冷藏、回热样品的淀粉组分变化

图1 鲜热、冷藏、回热样品的RDS含量变化Fig.1 RDS contents of fresh-cooked, refrigerated and reheated cereal samples

图1显示为RDS变化趋势，除圆粒糯米外，其他样品冷藏之后RDS含量均有减少；除糯性大黄米外，减少量差异显著(P＜0.05)。所有回热样品的RDS值均显著高于冷藏样品(P＜0.05)。圆粒糯米、非糯性大黄米、糯性大黄米、糯性小米的回热样品RDS含量显著高于鲜热样品(P＜0.05)，长粒糯米和粳米反之(P＜0.05)，而非糯性小米无显著差异。圆粒糯米的RDS含量变化较为特殊，冷藏后与鲜热时无显著差异，而冷藏的RDS平均值反而更高。

图2 鲜热、冷藏、回热样品的SDS含量变化Fig.2 SDS contents of fresh-cooked, refrigerated and reheated cereal samples

如图2所示，其中，鲜热、冷藏、回热的非糯性小米SDS含量稳定，无显著差异(P＜0.05)。粳米、长粒糯米、糯性大黄米的冷藏样品SDS含量显著高于鲜热样品(P＜0.05)，而圆粒糯米、非糯性大黄米反之(P＜0.05)，糯性小米冷藏和鲜热的SDS含量差异不显著。除非糯性大黄米和非糯性小米外，其他样品回热后SDS含量均显著低于冷藏样品(P＜0.05)；除长粒糯米、粳米和非糯性小米外，所有回热样品的SDS含量显著低于鲜热样品(P＜0.05)。

如图3所示，除糯性大黄米外，冷藏样品的RS含量均显著高于鲜热与回热样品(P＜0.05)。粳米和长粒糯米的回热样品RS含量显著高于鲜热样品(P＜0.05)，糯性大黄米和糯性小米反之(P＜0.05)，圆粒糯米、非糯性大黄米、非糯性小米无明显差异。粗粮、杂粮的RS含量普遍高于经过精白处理的大米和面粉。无论是鲜热、冷藏、回热样品，长粒糯米与粳米之间的RS含量变化均无显著差异(P＜0.05)。

图3 鲜热、冷藏、回热样品的RS含量变化Fig.3 RS contents of fresh-cooked, refrigerated and reheated cereal samples

2.4 市售糯米加工品的消化速度和淀粉组分

表4 糯米加工品的消化速度指标Table 4 Digestion rates of the purchased processed waxy rice foods g/100g干物质

如表4所示，在各种糯性谷物加工品当中，汤圆、醪糟均为高消化速度食品，RS含量很低。醪糟以精白糯米为原料，经过酒曲发酵，淀粉已经被部分水解，游离葡萄糖含量很高，TS含量较低。

3 讨 论

3.1 细粮与粗杂粮消化特性的差异

日常食用的粳米和糯米均属于细粮，与粗杂粮相比，血糖反应较高[18-19]。而糯米与粳米相比，不论对糖尿病人还是健康人，其血糖反应均更高[20]。

淀粉类食物的消化速度和血糖反应受直链-支链淀粉的比例，淀粉颗粒的形状、大小和平均分子量[21-22]，晶体结构类型，重结晶和老化，直链淀粉-脂肪复合物，天然α-淀粉酶抑制剂，非淀粉多糖的存在等因素的影响[23]。对于大米而言，支链淀粉含量与消化速度有正相关[24]。血糖指数(glycemic index，GI)是衡量碳水化合物餐后血糖反应的指标[24]。国外测定非糯性小米的GI值为71[19]，但糯性小米和大黄米的GI值未见报道。本研究结果表明，即便对于粗杂粮，糯性品种也有较高的消化速度，很可能具有更高的血糖反应。

有研究显示，糯米淀粉的粒径较小[25]，大小较为均一，较粳米淀粉颗粒大[26]；大黄米的粒径差异较大[27]，而小米的粒径明显大于糯米[28]。大黄米淀粉颗粒多为角形，且表面完整没有裂痕[27]，这可能阻碍酶分子进入淀粉内部，导致消化速度的减慢。同时，大黄米和小米的膳食纤维含量明显高于糯米[29]。这些都是糯性大黄米和小米消化速度高于精白糯米的可能原因。

3.2 冷藏和回热对糯性谷物消化速度的影响

低温长时间贮藏会导致已糊化谷物的直链淀粉分子重新趋向于有序化，形成结晶区域，造成淀粉部分回生，对淀粉酶具有较强的抗性[30-31]，且回生后产生的重结晶为不可逆结构[32]，故冷藏会降低米饭的消化速度[7]。但对于糯性谷物冷藏和回热后，淀粉消化速度和血糖反应有何变化，目前还没有研究报告。

一般认为支链淀粉不易产生回生，但如果支链淀粉外侧短支链聚合度(DP)达15～18，仍有可能引起回生[33]。且支链淀粉重结晶主要是对长期冷藏的消化特性产生影响(20d)，短期(1d)内并无大影响[30]。然而，本研究中的糯性大黄米、糯性小米和长粒糯米均表现出冷藏后消化速度降低的现象，推测可能与其支链长度较长有关。虽然在不同谷物样品之间比较时，黏度与消化速度具有正相关性[34]，但冷藏、回热等处理时，黏度与消化速度并无明显相关性(数据未列出)。冷藏致使消化速度降低的原因，还需要进一步的研究来阐明。

研究表明，对于圆粒糯米、糯性大黄米和糯性小米来说，回热样品的消化速度高于鲜热样品。由于糯性食物中支链淀粉含量高，而支链淀粉的回生过程完全可逆[32]，通过加热可以回到最初的糊化状态。由于淀粉颗粒在第一次加热时已经被破坏，如无回生过程，回热处理加热后，可使淀粉糊化程度进一步提高，其RDS含量升高即是证明。

实验结果中需要特别关注的是，圆粒糯米与长粒糯米的冷藏和回热性质有所差异。圆粒糯米冷藏后消化速度没有明显下降趋势，回热后进一步上升，而长粒糯米则有明显下降，接近于粳米的特性。杨月欣等[18]在血糖反应研究中已经发现，圆粒糯米的血糖指数为88，而长粒糯米为50，两者差异甚大，但论文中未注明是鲜热糯米饭还是经过冷藏的糯米饭。曾悦[35]的人体实验研究显示，冷藏后圆粒糯米饭较鲜热时的血糖反应甚至有更强的趋势，与本实验中圆粒糯米冷藏后消化速度下降不明显的结果相一致。从两者的淀粉结构来说，虽然支链淀粉含量均在98%左右，但其侧链的长度有明显差异，因此消化速度存在差异[36]。DP为6～9的短侧链会抑制回生[33]，也更易于消化酶作用，这可能与圆粒糯米的高消化速度有关。

3.3 糯米制品消化速度差异的原因分析

淀粉食物经加工处理之后，淀粉结构发生改变，消化速度和血糖反应随之发生变化。如食物颗粒减小，总表面积增大，增加了淀粉和水解酶的接触，从而加速消化[37]。如前所述，再次加热也会提高糯性食品的消化速度。本研究测定的糯米制品主要原料为磨碎的糯米淀粉，且购置时已经是熟品或半熟品，食用时需要回热，因而均属于消化速度高的食品。

市场上的糯性谷物加工食物均以糯米粉为主料，北京盆糕添加了大黄米、芸豆，南瓜黏窝头添加了南瓜，糯米糕添加了木薯粉。有文献表明，豆类可以降低稻米类食物的消化速度[38]，因此盆糕、黏窝头和糯米糕与年糕相比，具有较低的SDI值。可见在糯米淀粉中添加控制血糖的食物原料，可以降低糯米淀粉的消化能力。

总体来看，糯米加工品的消化速度较高，不适宜糖尿病人食用，特别是醪糟、汤圆和年糕。

4 结 论

4.1 对于同种谷物而言，糯性品种消化速度显著高于非糯性品种。新鲜烹调时粗杂粮的糯性品种消化速度低于精白粳米，但回热时与之接近。

4.2 长粒糯米与圆粒糯米相比，冷藏和回热时的消化速度差异较大，提示对于糯性食物来说，由于支链淀粉结构的不同，其淀粉消化特性仍有明显差异。

4.3 对于糯性品种来说，再次加热时的消化速度可能比新鲜烹调时更高。

4.4 糯米加工食品均属于高消化速度食品，特别是汤圆和醪糟。

4.5 总体而言，加热的糯性食物不适宜糖尿病人食用，其冷藏和回热后淀粉结构和血糖反应的变化，还需要进一步的研究和验证。

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Starch Digestion Characteristics of Several Waxy Cereal Foods

WANG Lu，FAN Zhi-hong*，SHI Hai-yan，CHEN Ran

(College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China)

TS231

A

1002-6630(2010)17-0359-05

2010-01-08

王璐(1984—)，女，硕士研究生，研究方向为糯性食物的消化特性。E-mail：luky1002@163.com

*通信作者：范志红(1966—)，女，副教授，博士，研究方向为食物的营养价值和健康功效。E-mail：daisyfan@vip.sina.com