糙米蛋糕血糖生成指数变化研究

陈艳，龚莎娜，吴跃

（中南林业科技大学食品科学与工程学院，稻谷及副产品深加工国家工程实验室，湖南长沙410004）

焙烤类糙米制品未来将是一类非常有前景的营养健康食品。首先，稻米是我国的传统主食，也是我国总产量最大的主要粮食作物[1]，有数据统计，我国以米饭作为主食的人数达总人口的2/3以上[2]，因而原料供应充足；其次，糙米蛋白是非面筋蛋白，能降低面团黏弹性，提高产品的酥松性，使焙烤产品口感较好，糙米经稻米去壳，仍保留些许外层组织，如糊粉层、皮层和胚芽，保留的外层组织富含各种营养，如膳食纤维，谷胱甘肽，米糠多糖，戊聚糖等多种功能保健因子[3]；关于制作精米时的碾白过程，郑家宝等[4]研究表明，碾白后的精米会使稻米淀粉含量显著增高，而使维生素、蛋白质、矿物质和生物活性物质损失。因此，就抗氧化活性，抗氧化活性、酚类物质含量以及膳食纤维吸附油脂能力而言，糙米高于精白米饭。梁润平[5]将糙米米线、糙米速食粥与米饭类制品作比较，也得出相似结论，糙米米线和糙米速食粥的水溶性膳食纤维含量和酚类物质含量都较高，其中所含有的膳食纤维具有较强的吸附油脂能力和清除自由基能力。

焙烤中的美拉德反应赋予产品更独特浓烈的米制香味，丰富人们的味蕾；当前的焙烤原料以小麦粉为主流，存在高糖、高盐、高脂的特点，进食后被机体吸收较快，从而致使人体血糖指数迅速升高[6]，高雅[7]等将糙米和白米的营养成分作对比得出，糙米中膳食纤维含量为0.2%～2.6%，白米则为0.1%～0.6%，也高于小麦[8]，且小麦粉常引起的麸质过敏症（麸质蛋白不耐受），会引起小肠绒毛的破坏，从而导致营养吸收不良，而米制品的低过敏原已被西方国家广泛认同。因此，随着与营养相关的慢性疾病高发，人们的营养健康意识不断增强，越来越多的消费者开始讲究营养平衡与合理膳食，糙米既可保留可食用部分完整的营养成分以及谷胱甘肽等其他功能性成分，还有控制体重、预防心血管疾病和促进肠道健康等积极作用，糙米能在改善人体健康状况狂和预防疾病方面发挥积极影响[9]，但目前我国糙米食品的发展程度仍处于初级阶段。并且相关产品生产规模不大，种类也较少，有待于进一步开发。所以，研制和拓宽焙烤类糙米食品的种类和生产方式，有望成为今后糙米食品加工的一大趋势。

蛋糕是焙烤制品中一种重要的产品形式，糙米制作出的蛋糕、甜点等可以有效减少糖分，并且富含膳食纤维，大大的增加了蛋糕的食用人群[10]，目前，许多研究已经证明了膳食纤维在控制血糖方面的积极影响，其中王丹丹等[11]发现饮食中增加膳食纤维对控制血糖有显著作用。因此，通过糙米蛋糕与市售面粉蛋糕对比，主要研究糙米蛋糕的餐后血糖反应变化和饱腹情况，为今后糙米蛋糕的健康开发奠定科学指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 试验材料

糙米：黑龙江省和粮农业有限公司；面粉蛋糕：广东隆盛食品有限公司；葡萄糖粉剂：重庆和平制药有限公司；鸡蛋：北京德青源农业科技股份有限公司；白砂糖：南京甘汁园糖业有限公司；植物油：益海嘉里食品有限公司；棉签、酒精棉片：青岛海诺生物工程有限公司。

1.1.2 试验试剂

氢氧化钠、硫酸钾、硫酸、硼酸、乙醇、盐酸、无水乙醚、石油醚、碘化钾：均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

VGM01血糖测试仪、28G采血针：杭州微测生物技术有限公司；ME204E/02电子分析天平、T70自动滴定仪：梅特勒-托利多仪器有限公司；202-2AB电热恒温干燥箱：天津市泰斯特仪器有限公司；DNP-9163电热恒温培养箱：太仓精宏仪器设备有限公司；K9840自动凯氏定氮仪：济南海能仪器股份有限公司；QE-200g高速万能粉碎机：浙江屹立工贸有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 糙米蛋糕制作

称取定量鸡蛋，加入白砂糖，打发混匀。倒入植物油，搅拌均匀。再加入定量糙米，将所有物料混匀，直至物料呈现黏稠流体状。倒入模具中成型。将模具和物料放入120℃烤箱中烘烤20 min后，取出模具，使糙米蛋糕脱模，得到糙米蛋糕。

1.3.2 糙米蛋糕营养成分和热量的测定

蛋白质、脂肪、碳水化合物、钠和膳食纤维等成分的测定，分别依据GB 5009.5-2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》、GB 5009.6-2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》、GB 5009.91-2017《食品安全国家标准食品中钾、钠的测定》、GB 5009.88-2014《食品安全国家标准食品中膳食纤维的测定》。

根据食品热量的计算公式确定糙米蛋糕的热量。能量（kJ）=蛋白质（g）×17+碳水化合物（g）×17+脂肪（g）×37。

1.3.3 试验对象

10名（男女各5名）在校大学生，无不良生活习惯、无消化系统疾病和碳水化合物不耐受症状、身体健康、体检合格，且一个月内没有减肥节食行为，没有服用药物。受试者平均年龄为（21.50±0.53）岁，平均身体质量指数（body mass index，BMI）为（21.28±1.93）kg/m2。测试前详细说明试验内容及相关项目，进行饱腹感评价方面的培训。

1.3.4 餐后血糖测定

根据Wolever等[12]的方法进行血糖生成指数的测定。试验时间为8：00～11：00。受试者从试验前一晚的20：00开始禁食，期间可以少量饮水。试验当天7：50进入实验室，8：00开始试验，要求所有受试者15 min内进食完100 g糙米蛋糕或市售面粉蛋糕，以口服200 mL葡萄糖液（含50 g葡萄糖）为参照食物。分别于进食0 min 内及进食开始后的 15、30、45、60、90、120 min 采集指尖血，使用血糖仪进行血糖浓度测定。然后计算血糖生成指数（glycemic index，GI），GI是指含有 50 g碳水化合物的该食物在食用后的一段时间内，体内血糖水平应答增值曲线面积与食用50 g碳水化合物的参考标准食物所引起的血糖应答曲线增值面积的比值[13-14]。

1.3.5 餐后饱腹感试验

根据Holt等[15]的方法对饱腹感进行评价，分别于进食 0 min 内及进食开始后的 15、30、45、60、90、120 min对饱腹感进行记录，其中0表示不饿不饱状态，负值代表饥饿，正值代表饱腹（-6～6）。

1.4 数据处理和统计分析

用SPSS19.0软件处理结果，组间差异采用成对t检验，以P＜0.05作为显著性差异。

用Origin Pro8.5软件绘制血糖反应变化曲线和饱腹感反应变化曲线，计算血糖反应曲线下面积（area under the curve，AUC）和饱腹感曲线下面积，并得到血糖生成指数和饱腹感生成指数。

2 结果与分析

2.1 糙米蛋糕营养成分测定

糙米蛋糕和市售面粉蛋糕营养成分表见表1。

由表1可得，每100 g湿重糙米蛋糕与市售面粉蛋糕相比较，糙米蛋糕具有较高的的蛋白质、膳食纤维，具有较低的能量、脂肪、碳水化合物以及钠。可以看出，糙米蛋糕的营养成分更加符合现代追求的健康理念。崔红梅[16]研究发现，食物中的蛋白质和膳食纤维与血糖生成指数具有显著相关性，可以抑制餐后血糖浓度的增加。糙米蛋糕的蛋白质和膳食纤维含量高于市售面粉蛋糕，这说明糙米蛋糕在抑制餐后血糖浓度方面可能优于市售面粉蛋糕。而碳水化合物含量较高和能量偏高的食物会导致人体血糖升高。综上，糙米蛋糕的营养价值高，且在控制人体血糖方面的性能可能优于市售面粉蛋糕。

2.2 糙米蛋糕食用后血糖变化结果与分析

各样品在餐后120 min内血糖变化如图1所示。

由图1可知，葡萄糖样品血糖值快速上升，市售面粉蛋糕和糙米蛋糕的血糖值上升较为缓慢。对比三者的血糖峰值大小，葡萄糖＞市售面粉蛋糕＞糙米蛋糕，范光森[17]指出，低血糖生成指数食物在进入人体吸收率较低，对血糖产生影响较小。由此可以看出糙米蛋糕更加符合低血糖生成指数食物特征。

图1 食用参比葡萄糖与两种蛋糕后血糖反应变化曲线Fig.1 Changes of blood glucose response after eating reference glucose and two kinds of cakes

2.3 糙米蛋糕食用后血糖生成指数结果与分析

食用参比葡萄糖与两种蛋糕后血糖值与计算出的血糖生成指数GI值见表2。

表2 食用参比葡萄糖与两种蛋糕后血糖值与计算出的血糖生成指数GI值Table 2 Blood sugar values and calculated GI values of reference glucose and two kinds of cakes

如表2所示，糙米蛋糕和市售面粉蛋糕在空腹时，血糖水平有显著性差异（P=0.023＜0.05），葡萄糖与市售面粉蛋糕在空腹时无显著性差异。分析其原因，主要是人体空腹血糖浓度的不稳定性所导致。血糖生成指数的计算是先计算每一位受试者的血糖指数再求得平均值，得到糙米蛋糕GI值为21.30，市售面粉蛋糕为 45.41，二者之间具有显著性差异（P=0.015＜0.05），糙米蛋糕血糖生成指数显著低于市售面粉蛋糕，更符合低血糖生成指数食品。

GI是表示某种食物升高血糖效应与标准食品（通常为葡萄糖）升高血糖效应之比，指的是人体食用一定食物后会引起多大的血糖反应。而一般认为，GI＜55的食物被认为是低GI食物，55～70范围之间的为中GI食物，70以上为高GI食物[18]。高GI的食物，在食用后，消化快，吸收完全，引起的血糖峰值升高，胰岛素同时也快速升高，导致血糖下降速度也快，血糖波动剧烈；低GI的食物，在食用后，消化较慢，葡萄糖进入血液后峰值较低，下降速度较慢，引起的血糖反应较小，所需求的胰岛素也相应较少，从而避免了血糖的剧烈波动，有利于血糖的控制[19]。

目前，许多研究已经证明了膳食纤维在控制血糖方面具有积极的影响。可溶性膳食纤维可以使血糖和胰岛素反应平缓，其作用机制是延长胃排空的时间，降低肠道内容物黏度，使食物不易被酶分解。王莹等[20]表示，在膳食中添加膳食纤维可以在等量碳水化合物的前提下，有效降低血糖指数。在低血糖生成指数食品对糖尿病血糖血脂的影响方面，Miller[21]得出：食用低血糖生成指数食品可以降低血糖水平，胆固醇水平和甘油三酯水平。本研究推测，糙米蛋糕的低血糖生成指数与其膳食纤维含量有较大关系。

2.4 糙米蛋糕食用后饱腹感应答变化结果与分析

各样品在餐后120 min内的饱腹感变化如图2所示。

图2 食用参比葡萄糖与两种蛋糕后饱腹感反应变化曲线Fig.2 Changes of satiety response after consumption of reference glucose and two kinds of cakes

由图2可知，各样品的血糖值上升较快，糙米蛋糕的峰值出现在15 min时，市售面粉蛋糕与葡萄糖峰值出现在30 min时，这表明糙米蛋糕更加偏向于即时性的饱腹感食物。

2.5 糙米蛋糕食用后饱腹感指数结果与分析

食用参比葡萄糖与两种蛋糕后血糖值与计算出的饱腹感指数（satiety index，SI）见表 3。

表3 食用参比葡萄糖与两种蛋糕后血糖值与计算出的SI值Table 3 Blood sugar values and calculated SI values of reference glucose and two kinds of cakes

餐后120 min内两种蛋糕和葡萄糖引起的饱腹感水平和饱腹感指数如表3所示，糙米蛋糕和市售面粉蛋糕空腹时饱腹感无显著性差异，但葡萄糖空腹时与糙米蛋糕和市售蛋糕均有显著性差异，可能是由于受试时间不同导致产生一定的差异，而且食用样品的饱腹感评价也存在有一定的主观性。计算二者饱腹感指数时，糙米蛋糕饱腹感指数为53.53，市售面粉蛋糕饱腹感指数为44.68，二者之间差异性不显著（P=0.569＞0.05），但从数值上看，糙米蛋糕在给机体提供饱腹感的功能上略强于市售面粉蛋糕。

3 结论

本研究表明，糙米蛋糕的能量、脂肪、碳水化合物等容易引发血糖较快反应的营养素成分较市售面粉蛋糕低，初步判定糙米蛋糕的血糖生成指数低于市售面粉蛋糕。在进行人体试验后，对比糙米蛋糕和市售面粉蛋糕的血糖反应变化，糙米蛋糕的血糖峰值出现较早，血糖反应曲线下面积明显低于市售面粉蛋糕。计算血糖生成指数，糙米蛋糕血糖生成指数为21.30，市售面粉蛋糕为45.41，市售面粉蛋糕血糖生成指数极显著高于糙米蛋糕。再计算饱腹感指数，糙米蛋糕饱腹感指数为44.68，市售面粉蛋糕为55.53，糙米蛋糕在给机体提供饱腹感的功能上略强于市售面粉蛋糕。

综上，糙米蛋糕具有有益血糖控制的特性，主要是因为其含有相对较低的易引起血糖升高的脂肪、碳水化合物等营养成分，和较高的可以控制血糖升高的蛋白质、膳食纤维等营养成分。通过体内的血糖测定，可以确定糙米蛋糕属于低血糖生成指数食品，且有较优的饱腹感。因此，糙米蛋糕可作为供血糖控制人群选择的一种新型健康食品，同时也为开发兼顾功能、品质和营养等各方面的低GI食品提供新思路，对低GI食品的研究具有重要的现实意义。