加工方式对谷物和豆类估计血糖生成指数的影响

崔亚楠 - 张 晖 王 立 钱海峰 - 齐希光 -

(江南大学，江苏 无锡 214122) (Jiangnan University, Wuxi, Jiangsu 214122, China)

加工方式对谷物和豆类估计血糖生成指数的影响

崔亚楠CUIYa-nan张 晖ZHANGHui王 立WANGLi钱海峰QIANHai-feng齐希光QIXi-guang

(江南大学，江苏 无锡 214122) (JiangnanUniversity,Wuxi,Jiangsu214122,China)

采用体外消化法研究了蒸煮、挤压、滚筒干燥3种加工方式对薏米、黑麦、燕麦、鹰嘴豆及花芸豆估计血糖生成指数(eGI)的影响。结果表明，蒸煮后谷物和豆类eGI由高到低依次为：黑麦>薏米>燕麦>花芸豆>鹰嘴豆；挤压后谷物和豆类eGI由高到低依次为：薏米>黑麦>燕麦>花芸豆>鹰嘴豆；滚筒干燥后谷物和豆类eGI由高到低依次为：薏米>黑麦>燕麦>花芸豆>鹰嘴豆。同一种谷物或豆类经蒸煮、挤压、滚筒干燥3种加工方式加工后其eGI由高到低依次为：滚筒干燥>挤压>蒸煮。

加工方式；谷物；豆类；估计血糖生成指数

食品经加工后，质构、营养特性、消化特性均会发生变化，因此研究不同加工方式对食品血糖生成指数的影响意义重大。Chaiwat等[1]对糙米饭经不同干燥介质(热空气、湿热空气、过热蒸汽)干燥后的血糖反应进行了研究，结果表明干燥温度和干燥介质会显著影响糙米饭的干燥速率、淀粉糊化程度、直链淀粉-脂质复合物的结构及餐后血糖生成指数。Foschia等[2]研究了不同预处理过程对意大利面体外消化过程和估计血糖生成指数(eGI)的影响，结果表明粉碎使得所有样品体外消化曲线下面积显著增加，但浸渍对体外消化过程影响不明显。孙建全等[3]研究了小麦淀粉经压热法、酶法、酸法及其复合方式处理后的抗性淀粉含量，结果表明经微波-酶法处理的小麦淀粉其抗性淀粉得率最高。但不同加工方式对天然谷物及豆类血糖生成指数的影响研究尚未见报道，为探究不同加工方式对天然谷物及豆类血糖生成指数的影响，采用体外消化法研究了蒸煮、挤压、滚筒干燥3种加工方式对薏米、黑麦、燕麦、鹰嘴豆及花芸豆eGI的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

薏米、黑麦、燕麦：枣庄七珍坊食品有限公司；

鹰嘴豆、花芸豆：赣州云深处农业开发有限公司；

猪胰α-淀粉酶(290 U/mL)、淀粉转葡萄糖苷酶、胃蛋白酶、胰酶：Sigma(中国)有限公司；

乙醇：分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

1.1.2 主要仪器设备

电子天平：AB104-N型，上海第二天平仪器厂；

电热可调温鼓风干燥箱：DHG-240L型，上海一恒科学仪器有限公司；

不锈钢五谷杂粮磨粉机：CLF-150型，浙江省温岭市创力药材器械厂；

低速大容量离心机：L-550型，湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；

水浴恒温振荡器：SKY-110WX型，上海苏坤实业有限公司；

冷冻离心机：CR21G3型，日本HITACHI公司；

还原糖测定仪：SGD-IV型，山东省科学院生物研究所；

石墨消解仪：SH220N型，海能仪器股份有限公司；

脂肪测定仪：SOX406型，海能仪器股份有限公司；

双螺杆挤压机：FMHE36-24型，湖南富马科食品工程技术有限公司。

1.2 方法

1.2.1 基本成分分析

(1) 水分含量测定：快速水分测定仪测定。

(2) 粗蛋白含量测定：依据GB/T 5009.5—2010采用自动定氮仪进行测定。

(3) 粗脂肪含量的测定：采用索氏抽提法，具体操作参照GB/T 5009.6—2003。

(5) 灰分含量的测定：参照GB/T 50094—2010。

(6) 可利用碳水化合物含量：按式(1)计算。

ACH=100-P-F-DF-A，

(1)

式中：

ACH——可利用碳水化合物含量(干基)，%；

P——蛋白质含量(干基)，%；

F——脂肪含量(干基)，%；

DF——膳食纤维含量(干基)，%；

其次，辣椒还是一位神奇的老中医。据《植物名实图考》考证：辣椒辛，热。入心、脾经具有兴奋、发汗等功效。少许温中健胃，治寒滞腹痛，食欲不振，呕吐，泻痢；也能散风湿治疼痛。还具备治愈冻疮，疥癣，腮腺炎，蜂窝织炎，多发性疔肿，外伤瘀肿等。此外，由于辣味有刺激舌上的味蕾，引起唾液大量分泌和淀粉酶的活力，使食欲大增。这是不是喜爱吃辣椒的朋友们长胖的原因之一呢？另外，要是你有什么头疼脑热之类的症状，不要担心，有了辣妹子的关照，保证你发发汗之后又能重新焕发活力。

A——灰分含量(干基)，%。

1.2.2 谷物粉、豆类粉挤压工艺 样品经粉碎后过60目筛，原料粉充分混合均匀。谷物粉通过双螺杆挤出系统进行挤压，挤压机机筒升温程序：70 ℃—90 ℃—110 ℃—130 ℃，水分添加量：25%，螺杆转速：100 r/min。待出料稳定后收集挤出物，将挤出物置于40 ℃的恒温烘箱中干燥12 h，干燥粉碎后密封保存，以备后续分析。

1.2.3 谷物粉、豆类粉蒸煮工艺 取原料500 g，加入去离子水3 000 mL，30 ℃水浴锅中放置5 h，沥干水分，用适量去离子水洗涤3次。将浸泡好的原料于常压下蒸30 min，取出后置于40 ℃恒温烘箱中干燥12 h，粉碎后密封保存，以备后续分析。

1.2.4 谷物粉、豆类粉滚筒干燥工艺 样品经粉碎后过60目筛，原料粉充分混合均匀。取500 g原料粉与适量去离子水充分混匀，使用胶体磨粉碎1 min，调节滚筒干燥器转速为100 r/min，以适当流速将物料浇于滚筒干燥器表面，收集物料，干燥粉碎后密封保存，以备后续分析。

1.2.5 体外消化法及估计血糖生成指数 参考Wang等[4]的方法。准确称量含500 mg可利用碳水化合物的样品于测试管中，加入1 mL包含猪胰α-淀粉酶的人体唾液，15～20 s后加入5 mL胃蛋白酶悬浮液，混合物在37 ℃振荡水浴锅中温育30 min，用5 mL 0.02 mol/L的氢氧化钠中和，随后加入25 mL 0.2 mol/L的醋酸钠缓冲液，加入5 mL胰酶，继续在37 ℃振荡水浴锅中温育。于20，30，60，90，120，180 min分别取1 mL水解液，沸水浴灭酶，用还原糖测定仪测定其葡萄糖含量并按式(2)计算碳水化合物水解率。以葡萄糖为标准参考物，参考Goni等[5]的方法按式(3)计算样品eGI。

(2)

(3)

式中：

CH——碳水化合物水解率，%；

G——水解液中葡萄糖释放量，mg；

eGI——估计血糖生成指数；

AUC——不同谷物、豆类消化曲线下面积；

AUSC——葡萄糖消化曲线下面积。

1.2.6 数据统计与分析 所有数据均重复测定3次，并采用SPSS 19. 0和Origin 8. 0对数据进行处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 蒸煮对谷物和豆类eGI的影响

原谷物和豆类的蛋白质及脂肪含量见表1，蒸煮后谷物和豆类中蛋白质、脂肪、灰分、膳食纤维和可利用碳水化合物含量见表2。与原谷物和豆类相比，蒸煮后谷物和豆类蛋白质及脂肪含量均下降。蛋白质含量下降是因为在预处理过程中，部分水溶性蛋白质随浸泡液的丢弃而流失。脂肪含量下降是因为在蒸煮过程中，淀粉颗粒结构被破坏，直链淀粉受热溶出，并与脂肪酸形成直链淀粉-脂肪复合物从而使脂肪含量下降。

蒸煮后薏米、黑麦、燕麦、鹰嘴豆、花芸豆的体外消化曲线和eGI分别见图1、表3。蒸煮后谷物和豆类eGI由高到低依次为：黑麦>薏米>燕麦>花芸豆>鹰嘴豆。Parchure等[6]比较了不同加工工艺对玉米淀粉中抗性淀粉生成量的影响，结果显示与其他加工方式相比，常压蒸煮、高压蒸煮后的玉米淀粉中抗性淀粉含量最高。Mangala等[7]研究了不同加工工艺对大米淀粉和子淀粉中抗性淀粉含量的影响，结果表明经反复高压蒸汽-冷却处理所得淀粉的抗性淀粉含量最高，与Ranhotra等[8]和Szczodrak等[9]的研究结果一致。说明蒸煮有利于提高抗性淀粉含量，降低淀粉消化速率，因此蒸煮后谷物和豆类eGI较低。同时蒸煮工艺的预处理过程除去了原料中的可溶性糖，这也可以降低谷物及豆类eGI。

表1 谷物和豆类蛋白质、脂肪含量Table 1 Protein and fat composition of cereals and legumes % DB

表2 蒸煮后谷物和豆类主要成分分析Table 2 Chemical composition of streamed cereals and legumes % DB

图1 蒸煮后谷物和豆类体外消化进程Figure 1 In vitro hydrolysis kinetics of streamed cereals and legumes表3 蒸煮后谷物和豆类估计血糖生成指数Table 3 Expected glycemic index of streamed cereals and legumes

样品估计血糖生成指数样品估计血糖生成指数蒸薏米70.15蒸鹰嘴豆58.43蒸黑麦71.33蒸花芸豆59.21蒸燕麦68.54

2.2 挤压对谷物和豆类eGI的影响

挤压后谷物和豆类中蛋白质、脂肪、灰分、膳食纤维和可利用碳水化合物含量见表4。与原谷物和豆类相比，挤压后谷物和豆类脂肪含量下降，且较蒸煮谷物及豆类低。说明与蒸煮相比，挤压更有利于谷物和豆类中淀粉脂肪复合物的形成。与原谷物和豆类相比，挤压后谷物和豆类蛋白质含量略低，但较蒸煮谷物及豆类高，这是由蒸煮预处理过程中损失的水溶性蛋白质造成的。

挤压后薏米、黑麦、燕麦、鹰嘴豆、花芸豆的体外消化曲线和eGI分别见图2、表5。挤压后5种原料eGI由高到低依次为：薏米>黑麦>燕麦>花芸豆>鹰嘴豆。与蒸煮相比，挤压后谷物和豆类eGI略高，可能是蒸煮工艺预处理过程除去了原料中的可溶性糖。

表4 挤压后谷物和豆类主要成分分析Table 4 Chemical composition of extured cereals and legumes % DB

表5 挤压后谷物和豆类估计血糖生成指数Table 5 Expected glycemic index of extured cereals and legumes

图2 挤压后谷物和豆类体外消化进程Figure 2 In vitro hydrolysis kinetics of extured cereals and legumes

2.3 滚筒干燥对谷物和豆类eGI的影响

滚筒干燥后谷物和豆类中蛋白质、脂肪、灰分、膳食纤维和可利用碳水化合物含量见表6。与原谷物和豆类相比，滚筒干燥后谷物和豆类脂肪含量下降。同一种谷物或豆类经蒸煮、挤压、滚筒干燥加工后其脂肪含量由低到高依次为：挤压<滚筒干燥<蒸煮。说明在蒸煮、挤压、滚筒干燥3种加工方式中，挤压可使原料在糊化过程中生成更多的淀粉-脂肪复合物。与原谷物和豆类相比，滚筒干燥后谷物和豆类蛋白质含量下降，这是因为滚筒干燥预处理过程可能会损失部分水溶性蛋白质。

滚筒干燥后薏米、燕麦、黑麦、鹰嘴豆、花芸豆的体外消化曲线和eGI分别见图3、表7。滚筒干燥后5种原料eGI由高到低依次为：薏米>黑麦>燕麦>花芸豆>鹰嘴豆。与蒸煮、挤压相比，同一种谷物或豆类经滚筒干燥加工后其eGI最高。这可能是蒸煮工艺有利于抗性淀粉的形成,且其预处理过程除去了原料中的可溶性糖；而与滚筒干燥相比，挤压更有利于谷物和豆类中淀粉-脂肪复合物的形成，可能是挤压作用使甘油三脂部分水解，产生单甘油和游离脂肪酸，这2种产物会同直链淀粉形成复合物，淀粉-脂肪复合物可使淀粉消化速率显著下降[10-11]，从而降低eGI。

表6 滚筒干燥后谷物和豆类主要成分分析Table 6 Chemical composition of roller-dried cereals and legumes %DB

图3 滚筒干燥后谷物和豆类体外消化进程Figure 3 In vitro hydrolysis kinetics of roller-dried cereals and legumes表7 滚筒干燥后谷物和豆类估计血糖生成指数Table 7 Expected glycemic index of roller-dried cereals and legumes

样品估计血糖生成指数滚筒干燥薏米 74.97滚筒干燥黑麦 73.60滚筒干燥燕麦 73.01滚筒干燥鹰嘴豆65.39滚筒干燥花芸豆66.62

比较经蒸煮、挤压或滚筒干燥加工后薏米、燕麦、黑麦、鹰嘴豆、花芸豆的体外消化特性及eGI可知：同一种谷物或豆类经蒸煮、挤压、滚筒干燥3种加工方式加工后其eGI由高到低依次为：滚筒干燥>挤压>蒸煮；经蒸煮、挤压或滚筒干燥加工后，燕麦、鹰嘴豆、花芸豆eGI在所选5种原料中均较低，故可将燕麦、鹰嘴豆和花芸豆作为原料用于研发低血糖生成指数食品。

3 结论

研究蒸煮、挤压、滚筒干燥3种加工方式对薏米、黑麦、燕麦、鹰嘴豆、花芸豆eGI的影响。结果表明，同一种谷物或豆类经蒸煮、挤压或滚筒干燥加工后其脂肪含量由低到高依次为：挤压<滚筒干燥<蒸煮。说明在蒸煮、挤压、滚筒干燥3种加工方式中，挤压可使原料在糊化过程中生成更多的淀粉-脂肪复合物。同一种谷物或豆类经蒸煮、挤压、滚筒干燥3种加工方式加工后其eGI由高到低依次为：滚筒干燥>挤压>蒸煮，蒸煮有利于降低加工后产品的估计血糖生成指数。

食品经加工后，营养特性和消化特性均会发生变化。不同加工方式对食品消化速率及eGI的影响不同，可能是同一谷物或豆类经不同加工方式加工后其抗性淀粉、淀粉-脂肪复合物生成量不同，其机理有待深入研究。食品加工方式繁多，其它加工方式对于谷物和豆类中主要成分和eGI的影响亦亟待研究。

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Theeffectsofdifferentprocessingmethodsonexpectedglycemicindexofcerealsandlegumes

The effects of different processing methods (steaming, extruding and roller-drying) oneGIof adlay, oat, rye, colored kidney bean and chickpea were investigated. The results showed that theeGIof steamed samples were in the following order: rye>adlay>oat> colored kidney bean>chickpea. TheeGIof extruded samples were in the following order: adlay>rye>oat>colored kidney bean>chickpea. TheeGIof roller-dried samples were in the following order:adlay>rye>oat>colored kidney bean>chickpea. By different processing methods, theeGIof oat, colored kidney bean and chickpea were lower among five samples. TheeGIof the same kind of cereal or legume after streaming, extruding and roller-drying were ranked from high to low as follows:roller-drying, extruding, streaming.

processing methods; cereal; legume;eGI

国家863计划(编号：2013AA102207)

崔亚楠，女，硕士。

张晖(1967—)，女，江南大学教授，博士。

E-mail: zhanghui@jiangnan.edu.cn

2017—05—04

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.09.001