适合高血糖和糖尿病人群的健康食品开发

汪洪涛，李 颖

(江苏经贸职业技术学院 a.健康学院；b.江苏省食品安全工程技术研究开发中心，江苏 南京 211168)

目前，我国慢性非传染性疾病的发病率逐年增加，其中高血糖和糖尿病已成为威胁人们健康生活的“隐形杀手”。据调查，我国18岁以上成人糖尿病的患病率达11.6%，由该疾病引起的并发症高达100多种；成人中高血糖人群的比例高达50.1%，若不能及时发现并采取预防措施，这些人将极有可能发展成为糖尿病患者。2019年，《国务院关于实施健康中国行动的意见》中共有15个专项行动，其中3个与糖尿病有关。

糖尿病的相关防治已经迫在眉睫，保证健康的根本就是合理膳食。我国农副产品资源和野生植物资源丰富，其中很多富含活性成分，具有降血糖、降血脂等生理功能，如薏仁米、黑豆芽、草菇、莲子心、葛根、罗汉果花等都有一定的降糖功效。目前关于降糖食品的开发研究较多，但或多或少都存在一些问题，如：有些产品单纯从降血糖的角度考虑而忽视了营养搭配，有些产品工艺复杂导致原料中的营养成分损失较多。因此，利用具有降糖效果的原料开发方便快捷、营养成分搭配合理的健康食品尤为迫切。

1 材料与方法

1.1 主要原料

薏仁米、黑豆、红豆、玉米淀粉、香蕉、莲子心：南京苏果超市；草菇：浙江庆元；粉葛、柴葛：安徽大别山；罗汉果花：广西桂林；山梨糖醇、β-环糊精、羧甲基纤维素钠：河南中农万邦实业有限公司。

1.2 仪器与设备

FW100高速万能粉碎机：天津市泰斯特仪器有限公司；ZBS-ZNKX3-1电烤箱：东莞市厨具有限公司；XF-30A发酵箱：荷达科技有限公司；df-101s集热式恒温加热磁力搅拌器：郑州生化仪器有限公司；SHB-Ⅲ循环水多用真空泵：上海比朗文仪器有限公司；YP1201N电子天平：上海菁海仪器有限公司；C21-Simpie101美的电磁炉：美的电磁炉科技股份有限公司；WBL2531H美的榨汁机：美的榨汁机科技股份有限公司。

1.3 加工工艺

1.3.1 工艺流程

产品工艺流程见图1。

图1 产品工艺流程

1.3.2 操作要点

原料预处理：薏仁米经挑选、淘洗、晾干后，低温烤干粉碎，密封备用；黑豆经挑选、淘洗、浸泡24 h后，置于26 ℃恒温培养箱内发芽4天，待芽体长1 cm左右时，洗净，低温烘干粉碎，密封备用；将草菇、粉葛、柴葛、罗汉果花、莲子心分别清洗干净后，低温烘干超微粉碎，密封备用；将干红豆洗净、熬煮，使其淀粉糊化，冷却打碎，密封冷藏备用。

配料：先将薏仁粉、黑豆芽粉、草菇粉、玉米淀粉、葛根粉(粉葛和柴葛各一半)、罗汉果花粉等按照不同的比例调配拌匀备用；将香蕉剥皮，与熟红豆沙按一定比例打浆备用；将莲子心粉和β-环糊精按不同比例混合，加入适量蒸馏水于60 ℃保温搅拌40 min，进行包埋处理后备用；将上述处理后的原料混合，加入适量的酵母、食用油、鸡蛋、山梨糖醇、羧甲基纤维素钠，充分搅拌均匀成泥糊状。

发酵面糊：将搅拌好的面糊放入发酵箱进行预实验，确定最佳发酵条件为温度35 ℃、湿度60%、发酵时间60 min。

焙烤：通过预实验确定最佳焙烤工艺为烤箱150 ℃预热，先在150/120 ℃下烤10 min，使水分蒸发，再在190/160 ℃下烤10 min，使口感酥脆。

1.4 实验方法

1.4.1 基本配方的确定

通过预实验，以感官评分结合营养成分搭配特点，首先确定了产品的基本配方：薏仁粉1份、黑豆芽粉0.5份、玉米淀粉1份、红豆泥1份、香蕉2份、草菇0.25份、葛根0.04份、罗汉果花0.02份、莲子心0.1份、羧甲基纤维素钠0.1份、鸡蛋1份、β-环糊精0.2份、花生油0.3份、山梨糖醇0.5份、酵母0.1份。

1.4.2 单因素实验

按照操作要点和基本配方，原料每份以50 g计，分别对罗汉果花、葛根、莲子心、草菇的添加量进行单因素实验，以确定各因素的最佳添加量。

1.4.3 响应面优化试验

在单因素实验的基础上，保持莲子心的添加量不变，以感官评分为考察指标，进行响应面优化试验，确定罗汉果花、葛根、草菇的最佳添加量。

1.4.4 感官评价

请10名不同性别、年龄的学生根据感官评分标准进行打分，然后取平均值。感官评分标准见表1。

表1 感官评分标准

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果

2.1.1 葛根添加量对食品感官评分的影响

在其他条件不变的情况下，选取葛根添加量分别为2、6、10、14、18 g进行实验，结果见图2。

图2 葛根添加量对食品感官评分的影响

从图2可知，感官评分随着葛根添加量的增加而逐渐升高，当葛根添加量为14 g时，感官评分达到峰值；当超过14 g时，感官评分开始降低。葛根中含有较多的木质纤维，随着添加量的增加，纤维含量过高会影响产品的口感，故葛根的最佳添加量为14 g。

2.1.2 草菇添加量对食品感官评分的影响

在其他条件不变的情况下，选取草菇添加量分别为9.5、12.5、15.5、18.5、21.5 g进行实验，结果见图3。

图3 草菇添加量对食品感官评分的影响

从图3可知，感官评分随着草菇添加量的增加而逐渐升高，当草菇添加量为18.5 g时，感官评分达到峰值；当超过18.5 g时，感官评分急剧降低。草菇自身具有特殊气味，添加量过高会使腥味加重，故草菇的最佳添加量为18.5 g。

2.1.3 罗汉果花添加量对食品感官评分的影响

在其他条件不变的情况下，选取罗汉果花添加量分别为3、6、9、12、15 g进行实验，结果见图4。

图4 罗汉果花添加量对食品感官评分的影响

从图4可知，感官评分随着罗汉果花添加量的增加而逐渐升高，当罗汉果花添加量为12 g时，感官评分达到峰值；当超过12 g时，感官评分开始降低。罗汉果花的颜色为红色且干花膳食纤维含量较高，随着罗汉果花添加量的增加，食品颜色不断加深，口感也变得粗糙，故罗汉果花的最佳添加量为12 g。

2.1.4 莲子心添加量对食品感官评分的影响

在其他条件不变的情况下，选取莲子心添加量分别为2、5、8、11、14 g进行实验，结果见图5。

图5 莲子心添加量对食品感官评分的影响

从图5可知，感官评分随着莲子心添加量的增加而逐渐升高，当莲子心添加量为11 g时，感官评分达到峰值；当超过11 g时，感官评分开始降低。莲子心自身具有苦味，随着添加量的增加，在β-环糊精用量不变的情况下，如果苦味物质包埋效果不好则会导致产品苦味加重，故莲子心的最佳添加量为11 g。

2.2 响应面优化试验结果

在单因素实验的基础上，固定莲子心添加量为11 g，采用Box-Behnken试验设计，对产品配方进行优化，具体因素水平见表2，方案及结果见表3。

表2 Box-Behnken因素水平

表3 试验方案及结果

通过Design Expert 8.0对表3进行回归数据分析，拟合得到葛根添加量(A)、草菇添加量(B)、罗汉果花添加量(C)的二次多项回归模型：

y=91.00+2.25*A-0.38*B+0.88*C-0.50*A*B-6.00*A*C-1.25*B*C-6.13*A2-3.37B2-5.88*C2

对上述回归模型进行方差分析，结果见表4。

表4 响应面方差分析结果

为进一步考察三个因素的交互作用对感官评分的影响，利用Design Expert 8.0.6软件绘制三维曲线图，具体见图6。

图6 两因素交互作用对食品感官评分的影响

从图6可以看出，葛根、草菇、罗汉果花这三个因素所产生的响应值模型较为理想，在所选择的试验范围内能产生较为不错的响应值，且响应值随着因素值的增大而增大。葛根与草菇的交互作用及葛根与罗汉果花的交互作用对食品感官评分的影响较为明显，可以看出感官评分的曲面较为陡峭，底面轮廓呈现椭圆形。

2.3 验证实验

通过Box-Behnken试验得到健康食品的最佳配方：葛根14.8 g、草菇18.3 g、罗汉果花10.5 g、莲子心11 g，在此条件下，食品感官评分为91.2。为检验响应面优化结果的可靠性，进行了五次平行验证实验，得到食品感官评分的平均值为90.5，与预测值相差0.7，相对偏差为0.77%，表明得到的配方及工艺参数可靠。

2.4 基本营养成分分析

通过查阅食物成分表对健康食品的基本营养成分进行分析，三大营养素产热百分比见表5。

表5 三大营养素产热百分比

由表5可以看出，每100 g健康食品中，蛋白质产热量为54.8 Kcal，所占百分比为13.60%，在蛋白质合理供能比范围之内(10%～15%)；脂肪产热量为103.5 Kcal，所占百分比为25.65%，在脂肪合理供能比范围之内(20%～30%)；碳水化合物产热量为245.2 Kcal，所占百分比为60.75%，在碳水化合物合理供能比范围之内(55%～65%)。结果表明，该健康食品中三大产热营养素的比例合理。此外，每100 g健康食品中含有膳食纤维12.98 g，主要来源于罗汉果花、草菇、葛根、黑豆芽、红豆泥、香蕉等原料，可以延缓肠道对糖类物质的吸收，从而达到控制血糖的效果。

3 结论

通过单因素实验和响应面优化试验，优化产品配方和工艺。最佳配方：薏仁粉1份、黑豆芽粉0.5份、玉米淀粉1份、红豆泥1份、香蕉2份、草菇0.37份、葛根0.3份、罗汉果花0.21份、莲子心0.22份、羧甲基纤维素钠0.1份、鸡蛋1份、β-环糊精0.2份、花生油0.3份、山梨糖醇0.5份、酵母0.1份。最佳工艺：温度35 ℃、湿度60%、发酵时间60 min，烤箱150 ℃预热，先在150/120 ℃下烤10 min，再在190/160 ℃下烤10 min。产品表面接近巧克力色，整体圆润，具有罗汉果花与香蕉混合的香味，口感细腻，有淡淡的甜味。产品营养成分搭配合理，具有降血糖效果，符合人体营养需要，是适合各类人群尤其是高血糖和糖尿病人群食用的健康食品。