米面制品的体外消化特性研究

翟小童 杨新生，2 刘艳香 田晓红 吴娜娜 汪丽萍 刘 明 谭 斌

(国家粮食局科学研究院1，北京 100037)(沈阳师范大学2，沈阳 110034)

米面制品的体外消化特性研究

翟小童1杨新生1，2刘艳香1田晓红1吴娜娜1汪丽萍1刘 明1谭 斌1

(国家粮食局科学研究院1，北京 100037)(沈阳师范大学2，沈阳 110034)

为探究加工方式对米、面制品消化规律的影响，研究采用口腔-胃-小肠三段式体外模拟消化方法，评价比较了不同杂粮豆含量的6种挂面制品，以及选用不同稻米品种、不同加工精度制成的米饭、米粥、挤压速食粥等12种米制品的淀粉体外消化速率和GI值。结果表明：添加苦荞(GI值为68.72)、高粱(74.91)、豌豆(64.26)等挂面制品的消化速率明显低于普通小麦粉挂面(79.55)，其中51%苦荞挂面、51%豌豆挂面属于中GI食物。籼米制品的GI值明显低于相应的粳米制品；加工方式对米制品消化速率有较大的影响，挤压加工可显著降低糙米速食粥的餐后消化速率和GI值，挤压速食粥的GI值均明低于普通米粥，同时米粥的GI值高于米饭；糙米制品的GI值明显低于白米制品。

米制品 面制品 消化特性 体外模拟

近年，我国慢性代谢性疾病高发[1]，对食物血糖生成指数(Glycemic Index，GI)和餐后消化规律的调控有助于降低慢病的患病风险[2-4]。常见的米饭、米粥、面条等用精米白面制作的主食品虽然具有良好的感官食用品质，但缺少许多人体所需的膳食纤维、维生素、植物化学素等生物活性物质，进食后多易被机体快速消化吸收，GI值较高[5]。用部分全谷物替代日常膳食中的精制谷物是解决这一问题的有效途径[6]。不同全谷物食物来源中生物分子的组成结构以及不同加工方式对其组成结构的改变均影响着全谷物制品的餐后消化规律表征和GI值。

针对于全谷物制品消化特性的研究日益受到关注，但多集中于谷物原料或单一膳食纤维、酚类等小分子活性物质组分对淀粉或蛋白质消化特性的影响，尚缺乏将全谷物加工制品作为一个整体进行的比较评价。本研究采用体外模拟消化的方法，通过初步探究不同加工方式对米、面主食制品消化规律的影响和相应GI值的计算，以期为定向量化调控营养健康全谷物制品的创制提供理论依据，为全谷物制品的生产提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

市售小麦富强粉：北京古船食品有限公司；苦荞粉：产地湖南，2014年收获；高粱粉：产地江苏，2015年收获；青稞粉：产地青海，2015年收获；豌豆粉：产地加拿大，2014年收获；玉米粉：产地河北，2015年收获；市售马铃薯。粳稻：产地黑龙江，2015 年收获；籼稻：产地四川，2014年收获。糙米：通过中试设备去石、垄谷制成；精白米：糙米经碾米机2次碾磨制得精白米，糙出白率约为89%。

α-淀粉酶(A3176-500KU)、α-葡萄糖苷酶(G5003-1KU)、胃蛋白酶(77161-100G)、脂肪酶(L3126-500G)、胰蛋白酶(T1426-250MG)、胆盐(48305-50G-F)：均购于sigma公司。

葡萄糖、氯化钾、磷酸二氢钾、碳酸氢钠、氯化钠、六水合氯化镁、碳酸铵、二水合氯化钙、3，5—二硝基水杨酸、苯甲酸、酒石酸钾钠、苯酚、氢氧化钠、亚硫酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、乙酸钠：均为国产分析纯。

1.2 仪器设备

JHMZ 200 试验和面机：北京东方孚德技术发展中心；JMTD-168/140试验面条机：北京东孚久恒仪器技术有限公司； DGG-9000型电热恒温鼓风干燥箱：上海森信试验仪器有限公司；PRX-35013智能人工气候箱：宁波海曙赛德实验仪器厂； TYQLQ-40型谷物筛选去石组合机、LM400-3G砻谷脱壳糙米机：山东汶上凯华机械有限公司；CBS300BS碾米机：日本佐竹株式会社；SR-DE电饭煲：日本松下电器产业株式会社；FMHE36双螺杆挤压机：湖南富马科食品工程技术有限公司； FW-135型中草药粉碎机：天津泰斯特公司；电子分析天平：瑞士梅特勒托利多公司；Fibertec 2010纤维测定仪：丹麦福斯特卡托公司；快速定氮仪：德国Elementar Analysensysteme GmbH公司；TA-XT2 质构仪：英国Stable Micro Systems公司；磁力搅拌水浴锅：金坛市良友仪器有限公司；电磁炉：格兰仕集团；T6紫外可见分光光度计：北京谱析通用仪器有限责任公司。

1.3 试验方法

1.3.1 基本组分测定

水分含量测定：采用AACC 44-19，135 ℃干燥法；总淀粉含量测定：采用Megazyme总淀粉测定试剂盒(K-TAST 04/2009) 测定；直链淀粉含量测定：采用Megazyme直链淀粉测定试剂盒(K-AMYZ 07/11) 测定；蛋白质含量测定：采用GB/T 24318—2009，杜马斯燃烧法；粗纤维含量测定：采用Fibertec 2010粗纤维测定方法。

1.3.2 面制品制作

挂面制品的制作参照田晓红等[7]的试验方法并稍作改动，小麦粉与杂粮豆粉的混合比例如表1。

表1 杂粮豆挂面制品中各粮食粉的添加量

1.3.3 米制品制作

米饭的制作参照GB/T 15682—2008并稍作改动，将洗好的米加入1.6 倍的水，用电饭煲的“标准”档位制作，焖制时间为15 min。米粥的制作在范志红等[8]的试验方法上稍作改动，其中，糙米粥中加水6 倍，于4 ℃ 下浸泡24 h，用电饭煲“稀粥”档位，常压煮制1 h；精白米粥加水8 倍，常压煮制1 h。挤压速食粥的制作方法为：稻米原料经过粉碎、水分调节后，使用双螺杆挤压机挤压，高速旋转切刀切割造粒制成速食粥。挤压工艺参数为：机筒温度Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区、Ⅴ区、Ⅵ区温度分别为60 ℃、90 ℃、115～120 ℃、40 ℃、30 ℃，物料水分16%，喂料速度18 kg/min，螺杆转速180 r/min，烤炉温度250 ℃。

1.3.4 消化过程的体外模拟方法

食物在人体口腔和胃肠道消化过程的三段式体外模拟参照M． Minekus等[9]的方法并稍作改动，每组平行试验3 次。称取米饭、米粥、速食粥样品各25 g待测，口腔模拟阶段加入α-淀粉酶( 7.5U/mL)，体系温度37 ℃，消化时间2 min。胃部模拟阶段加入胃蛋白酶(100 U/mL)，用1 mol/L HCl调pH至3.0，体系温度37 ℃，消化时间为2 h。肠道模拟阶段加入α-淀粉酶(10 U/mL)、胰蛋白酶(5U/mL)和脂肪酶(10 U/mL)，用1 mol/L NaOH调节pH至7.0，体系温度37 ℃，分别于消化时间为0、5、10、20、30、45、60、90、120、180 min 时均匀取样3 mL，于沸水浴中灭酶5 min 后，冷却至室温，经添加α-葡萄糖苷酶处理后用于还原糖含量和粘度测定。α-葡萄糖苷酶的用法与用量参考Goni等[10]的方法。

1.3.5 还原糖含量测定

采用3，5-二硝基水杨酸法测定还原糖。以1 mg/mL葡萄糖为标准样品，以葡萄糖毫克数为横坐标、吸光度为纵坐标绘制标准曲线，求得回归方程。将1.3.3中待测样品离心( 3 500 r/min )10 min，取上清液测定还原糖含量。待测样品中还原糖质量分数(%) 采用以下公式计算。

1.3.6 米制品的GI 值计算

根据Goni 等[10]的方法，分别计算在模拟体系下，样品的水解指数(HI) 和GI 值。

1.4 数据处理

试验数据采用Excel 和SPSS 21 进行分析处理，方差分析选取Ducan 检验，在P<0.05 检验水平对数据进行统计学分析。

2 结果与讨论

2.1 面制品体外消化特性的比较评价

研究以实验室制作的不同种类与添加量的杂粮豆及薯类挂面为研究对象，以小麦粉挂面为对照，比较评价了6种杂粮豆挂面制品的体外消化特性。体外消化过程以消化体系中的还原糖释放量表征，所有数据均基于制品干重计算，结果如图1所示。

杂粮豆的原料种类对杂粮豆挂面制品的淀粉消化速率影响较大。除30%马铃薯挂面消化反应速率较快、总还原糖释放量(87%)较高外，51%高粱挂面、51%青稞挂面、30%玉米挂面、51%苦荞挂面与51%豌豆挂面的体外消化速率和总还原糖释放量均低于普通小麦粉挂面(83%)，其中以51%苦荞挂面和51%豌豆挂面较为显著，51%豌豆挂面最低(78%)。马铃薯挂面、小麦粉挂面的消化降解主要集中在反应前30 min，随后趋于平缓；高粱、青稞和玉米挂面的消化反应持续至60 min左右，之后反应持续进行，但速率降低；荞麦和豌豆挂面所需的反应时间进一步延长至90 min左右，随后反应速率趋缓。已有研究表明，相较于小麦粉和玉米淀粉，荞麦淀粉的消化速率更慢[11]；与马铃薯和玉米淀粉相比，豌豆中直链淀粉含量较高，淀粉组成中慢消化性淀粉和抗性淀粉含量高于前两者，并可能存在淀粉与蛋白质紧密结合的结构，故豌豆淀粉在消化过程中不易水解[12-13]。

图1 7种面制品的淀粉体外消化速率比较评价

2.2 面制品GI值的比较评价

通过计算得到的7种挂面制品的GI值如表2所示。除30%马铃薯挂面(82.15)高于小麦粉挂面外(79.55)，其余杂粮豆挂面制品GI值均低于小麦粉挂面，其中51%苦荞挂面和51%碗豆挂面的GI值分别为68.72和64.26，属于中等GI食物。

表2 7种面制品GI值的比较评价

2.3 米制品的基本组成成分

为初步探究不同稻米品种、不同加工精度和加工方式对米制品体外消化特性的影响，研究首先测定了由粳、籼糙米及相应的精白米制成的米饭、米粥、挤压速食粥等加工制品的基本组分。由表 3可知，不同米制品基本组分间的差别主要在于糙米和精白米之间的差异，膳食纤维在糙米制品中的含量较精白米制品中的高4～6倍。糙米制品之间、精白米制品之间基本组成成分差别不大。籼米制品与粳米制品的总淀粉含量差异不大，但籼米制品的直链淀粉含量(平均约15.8%)高于粳米制品(平均约13.2%)。

表3 不同米制品的基本组成成分

2.4 米制品体外消化特性的比较评价

研究选用典型的粳米和籼米原料各1种，以糙米和精白米2种不同的加工精度，选取分别通过传统蒸制、煮制和现代挤压加工方式制成的米饭、米粥、挤压速食粥等米制品作为研究对象，比较评价了不同加工方式对12种米制品体外消化特性的影响。6种粳米制品和6种籼米制品的体外消化过程以消化体系中的还原糖释放量表征，所有数据均基于制品干重计算，结果如图2所示。

整体而言，精白米制品较糙米制品更容易被快速消化。以籼米制品为例(图2b)，精白米制品的初始还原糖质量分数范围为23%～45%，高于糙米制品的12%～20%；大部分籼米制品还原糖释放量的上升趋势在消化反应进行到30 min后趋于平缓，而糙米饭和糙米粥类制品在消化反应后期依旧保持不同程度的上升趋势。相同的趋势也在粳米制品(图2a)的消化过程中得以体现。造成糙米制品消化速率减慢的主要原因之一在于糙米糠层中含有的膳食纤维包裹在淀粉质胚乳外侧，在消化过程中起到了屏障的作用，减少了消化酶的作用位点，一定程度上阻碍了消化反应的进程[14]。

图2 12种米制品的淀粉体外消化速率比较评价

不同加工方式可改变米制品的体外消化反应过程。以粳米制品为例(图2a)，不同类米制品间，粥类制品的初始还原糖含量(糙米粥：16%，精白米粥：49%)和总还原糖释放量(糙米粥：97%，精白米粥：86%)较高于饭类的初始还原糖含量(糙米饭：9%，精白米饭：34%)和总还原糖释放量(糙米饭：83%，精白米饭：80%)，消化反应进程相对较快。主要原因一是煮制过程中，米淀粉在热和水的作用下获得更高的糊化程度，由于淀粉的膨胀和破裂，消化体系中可溶性的淀粉含量增加，更容易被消化酶利用和降解[15]；二是米糠层的物理形态可影响制品的消化吸收速率，较长时间的煮制过程破坏了米糠层对于淀粉质胚乳的包裹，淀粉与消化酶的接触位点增多，水解速率加快[14]。精白米速食粥的初始还原糖含量较高(粳米制品：42%；籼米制品：27%)，消化速率较快，总还原糖释放量(粳米制品：83%；籼米制品：66%)与精白米粥类制品(粳米制品：86%；籼米制品：79%)接近，已有研究表明，大米淀粉在挤压过程中糊化程度较高，且部分可被降解糊精、麦芽糖等小分子糖类，致使制品中还原糖含量增加[16]，且更易被消化吸收。然而，经过同样挤压条件制成的糙米速食粥类制品(粳米制品：23%；籼米制品：12%)的消化速率及总还原糖释放量(粳米制品：60%；籼米制品：56%)远低于其他制品，原因之一可能是在挤压过程的高温、高湿、高剪切力作用下，米糠层中膳食纤维的组成与结构发生变化，水溶性膳食纤维含量增加[17]，增大了消化体系的黏度，并因此延缓了淀粉的消化速率[14]。

粳米制品与籼米制品相比，前者总还原糖释放量更大，更容易被消化吸收，主要原因可能在于淀粉组成结构的差异，由表3数据可知，籼米制品直链淀粉含量较高。研究表明，直链淀粉分子结构较为紧密，存在的微晶束结构会限制淀粉糊化，在消化过程中不易被淀粉酶水解，消化速率较慢[18]。

2.5 米制品GI值的比较评价

在本次试验体系下，通过计算得到12种米制品 GI 值结果如表4所示。精白大米制品GI值较高[20]，范围为73.54～85.61，糙米制品的GI值范围在56.06～83.78之间，普遍低于精白米制品。不同制品间，粥类制品 GI 值高于饭类，精白米速食粥略高于精白米饭而低于精白米粥。由粳米、籼米制成的糙米速食粥GI值最低，分别为65.49和56.06，表明挤压加工对降低糙米制品餐后血糖反应具有较为明显的作用。

表4 12种米制品GI值的比较评价

3 结论

添加苦荞、高粱、豌豆等杂粮豆挂面的消化速率明显低于普通小麦粉挂面，但添加30%马铃薯的挂面消化速率略高于小麦粉挂面，51%苦荞挂面、51%豌豆挂面属于中GI食物。

对同类产品而言，籼米制品的GI值明显低于相应的粳米制品；加工方式对米制品消化速率有较大的影响，其中挤压加工可显著降低糙米速食粥制品的餐后消化速率和GI值，挤压速食粥的GI值均明显低于普通米粥，同时米粥的GI值明显高于米饭；糙米制品的GI值明显低于白米制品。

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External Digestibility of Various Rice and Wheat Products

Zhai Xiaotong1Yang Xinsheng1，2Liu Yanxiang1Tian Xiaohong1Wu Nana1Wang Liping1Liu Ming1Tan Bin1
(Academy of State Administration of Grain1, Beijing 100037)(Shenyang Normal University2, Shenyang 110034)

In order to identify the effects of processing techniques on the digestibility of rice and wheat products, 6 lab-scale dried noodle products with different types and contents of coarse cereals, pulses and potato, as well as 12 cooked rice, porridge and instant porridge products with different milling degrees were studied. Aninvitrooral-stomach-small intestine digestion method was used to simulate the digestion conditions, and the starch digestibility and postprandial glycemic index (GI) of the products were then calculated. Results: The addition of coarse cereals and pulses, for example tartary buckwheat (GI=68.72), sorghum (74.91) and pea (64.26) etc., could reduce the digestibility of dried noodles compared with wheat flour dried noodles (79.55). Besides, the 51% tartary buckwheat dried noodle and 51% pea dried noodle were medium GI foods. Generally, the digestibility of high amylose content rice products was lower than high amylopectin content rice products. The processing techniques could influence the digestibility of rice products, while the extrusion treatment would significantly reduce the digestibility and GI values of instant brown rice porridges. The GI values of extruded instant porridges were lower than porridge products, while GI values of porridges relatively higher than cook rice products. In addition, the GI values of brown rice products were obviously lower than refined rice products.

rice products, wheat products, digestibility,invitrostudy

TS213

A

1003-0174(2017)09-0028-06

“十三五”国家重点研发计划(2017YFD0401103)，国家自然科学基金(31501524)，中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(ZX1717)

2017-05-09

翟小童，女，1989年出生，研究实习员，全谷物加工与营养

谭斌，男，1972年出生，研究员，全谷物加工与营养、传统主食现代化