不同烹调方式淀粉食材的血糖反应和饱腹感反应

卢家灿，梁晓丽，范志红，2*，武艺雪，赵文祺

（1 中国农业大学食品科学与营养工程学院 北京100083 2 中国农业大学营养与健康系 北京100083）

我国居民主食以大米为主，它具有较高的血糖指数（Glycemic Index，GI），易导致餐后血糖波动[1]。已有大量试验表明，用全谷物和豆类代替高GI 的精白主食可以改善胰岛素敏感性[2-4]，并能提供较高的饱腹感[5-6]。国内外均提倡将富含淀粉的全谷杂粮食材引入控血糖和减肥膳食中[7-8]。山药、薏米、芡实、莲子、红小豆的淀粉含量都在60%及以上[9]，是我国传统的药食同源保健食材。这些食材不便直接用电饭锅烹调，而常常使用压力烹调，或购买市售焙烤打粉冲糊产品食用。

已有体外消化试验证明不同的烹调加工方式会影响这类食材的消化速度[10-11]，理论推测这种差异可能影响到餐后血糖反应[12-13]。目前对压力烹调、冲糊食用和常压烹调处理样品进行GI 值和饱腹感指数（satiety index，SI）比较的研究尚未见报道。本研究选取常压蒸煮、压力烹调和焙烤打粉冲糊处理的芡实、莲子、山药干、薏米和红小豆为研究样品，以健康成年人为受试者，探究其在不同烹调处理下的餐后血糖反应和饱腹感变化。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

葡萄糖粉，产自江西省抚州市；所有焙烤冲糊样品的糊粉及其原料食材，均由深圳市香雅食品有限公司提供；山药（Dioscorea opposite.Thunb.），产自广西；莲子（Nelumbo nucifera Gaertn.），产自湖南湘潭；红小豆 （Vigna angularis var.angularis），产自北京；薏米（Coix lacryma-jobi Linn.），产自黑龙江；芡实（Euryale ferox Salisb.ex Konig et Sims），产自广东。

千分之一天平，德国Sartorius 公司；TDL-5-A型离心机，上海安亭科学仪器厂；Synergy 多功能酶标仪，美国伯腾仪器有限公司；UV-5200 紫外分光光度计，上海元析仪器有限公司；SHA-B 水浴恒温振荡器，国华公司；24 000 r/min 高速粉碎机，北京环亚天元机械技术有限公司；LD-02 型高速中药粉碎机，温岭市大海药材器械厂；JY92-2D 超声细胞粉碎机，宁波新芝科技股份有限公司；电热恒温鼓风干燥箱，天津市中环电炉有限公司；PHS系列pH 计，上海康仪仪器有限公司；ONE TOUCH UltraEasy 稳豪倍易型血糖仪和试纸，强生（中国）医疗器材有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 测试餐及其制作方法 葡萄糖水制作方式为50 g 葡萄糖溶入250 mL 温水，其它测试餐制备方法见表1。所有样品的压力烹调时间均为在目标压力的保压时间。达到保压时间之后立刻手动卸压。常压和压力烹调结束开盖后冷却10 min。糊粉冲糊后中心温度为76 ℃。除葡萄糖水外，其余测试餐均提供10 g 榨菜。所有试验餐总质量为578.86 g，不足部分通过额外提供饮用水补齐。

表1 试验餐烹调处理方式Table 1 Cooking methods of test meals

1.2.2 样品吸水率的测定 根据Xu 等[14]的方法稍加改进，将20 g 样品浸泡于120 mL 经反渗透处理的纯净水中，4 ℃下浸泡。测定时用滤纸吸去多余水分后称重。选择样品吸水率达到2 h 内无显著性变化状态，且能保持完整性的时长作为样品实际烹调前的浸泡时间。吸水率计算公式如下：

式中：X——样品的吸水率，%；m1——浸泡前样品的质量，g；m2——浸泡后样品的质量，g。

1.2.3 血糖试验

1）研究对象 经Brouns 等[15]统计分析，受试者人数为10 的餐后血糖试验结果具有80%的可靠度。因此本研究选择在网上招募并筛选10 名（男女各5 名）18～25 岁的健康人为受试者。纳入条件如下：BMI 在18～30 kg/m2；体重稳定，半年内未节食减肥；不吸烟、不饮酒；无葡萄糖不耐受；经校医院检测空腹血糖正常，无任何代谢性疾病；女性受试者未怀孕或处于哺乳期；有吃早餐习惯；对待测试食物无生理和心理不良反应。与受试者签订书面协议，要求在整个试验期间内避免饮酒、暴饮暴食、熬夜等行为，并保证在每次试验的前一天规律饮食，避免剧烈运动。

2）试验步骤 受试者在试验前一天晚上22：00 接到试验组织者通知，开始禁食，可少量饮水。试验当天8：00 进入实验室，8：10 开始进食测试餐，在15 min 内进食完毕。试验期间禁止受试者进食其它食物。每两种食物的试验间隔至少2 d。葡萄糖组于餐后60 min 时为受试者提供250 mL 温水，1 h 内饮用完毕。分别于进食前（0 min），开始进食后的15，30，45，60，90，120 min 采集指尖血，使用血糖仪测定血糖浓度并记录读数。每位受试者均参加16 次试验，每次试验按照随机顺序进食1 种测试餐。参考Wolever[16]的梯形法则方法计算各测试餐0～120 min 内血糖反应曲线（AUC）下的正面积iAUC0-120，并根据iAUC0-120值，以葡萄糖作为参考食物（GI=100）计算血糖指数。

1.2.4 饱腹感试验 与血糖试验采用同一批受试者，采用视觉模拟评分法 （visual analog scale，VAS）对受试者进行培训，评价受试者进食后0～120 min 的饱腹感水平。评价时间分别为进食前（0），15，30，60，75，90，105，120 min。VAS 刻度均为长度为10 cm 的线段，左端（0 刻度）描述词为“我非常非常饿”，右端（10 刻度）为“我非常非常饱”，以0 刻度到受试者标记处的距离（cm）作为受试者的饱腹感刻度。每位受试者均参加16 次试验，每次试验按照随机顺序进食1 种测试餐。采用Merrill 等[17]所用的方法进行饱腹感指数（Satiety Index，SI）的计算。

1.3 数据分析

用SPSS 18.0 和Excel 2010 软件对试验数据进行处理。组间差异用成对t 检验和单因素方差分析，以P<0.05 为显著性差异。

2 结果与分析

2.1 测试餐的营养成分

测试餐的主要营养成分及具体组成见表2。

表2 食材的主要营养成分Table 2 Major nutrient composition of test meals

2.2 样品的吸水曲线

图1为样品12 h 内的吸水曲线。芡实质地紧密，吸水能力较低，24 h 时的吸水率仅为32.54%；红小豆6 h 内吸水速度较慢，但到24 h 时达到90.22%。为使各类食材均达到最大吸水值，确定山药干、莲子、薏米浸泡时间分别为10，7，6 h，芡实和红小豆两种食材为24 h。

2.3 各食材在不同处理下的餐后血糖反应

图1 样品吸水曲线Fig.1 Water absorption curves of samples

图2 食材在不同烹调方式下的餐后血糖反应曲线（n=10）Fig.2 Postprandial glycemic response of ingredients by different cooking treatments（n=10）

由图2的血糖反应曲线可见，除压力烹调的山药干和常压烹调的红小豆组血糖峰值出现在餐后45 min，其它测试餐组的血糖峰值均出现在进食30 min 后。3 种烹调方式处理的山药干血糖峰值均高于葡萄糖对照，且压力烹调的山药干血糖峰值显著高于糊粉和常压处理的山药干 （P<0.05）。压力和糊粉处理的薏米血糖峰值高于葡萄糖。糊粉处理的红小豆血糖峰值显著高于常压和压力处理的红小豆（P<0.05）。常压和压力处理的红小豆引起的血糖波动最小。除芡实和山药干外，烹调方式对其余3 种食材餐后血糖峰值的影响均表现为：糊粉＞压力＞常压。

2.4 在相同处理下各食材的餐后血糖反应

在压力烹调处理下，各食材血糖峰值的顺序为：山药干＞薏米＞芡实＞莲子＞红小豆；在糊粉处理下，各食材血糖峰值的顺序为：薏米＞山药干＞芡实＞红小豆＞莲子；在常压烹调处理下，各食材血糖峰值的顺序为：山药干＞薏米＞芡实＞莲子＞红小豆。山药干和薏米在3 种烹调处理下均具有较高的血糖峰值，与葡萄糖相当甚至高于葡萄糖，且血糖变化较为剧烈。莲子和红小豆各处理方式的餐后血糖反应均较为平缓。山药干在压力烹调处理下餐后45 和60 min 的血糖变化值均显著高于其它测试餐组。

图3 相同烹调方式下各食材的餐后血糖反应曲线（n=10）Fig.3 Postprandial glycemic responses of all ingredients by the same cooking treatment（n=10）

2.5 各样品的血糖指数

由表3可见，3 种处理的山药干和糊粉处理的薏米均属于可与葡萄糖相比的高GI 食物。莲子和红小豆在常压和压力烹调方式下均属于低GI食物（GI 值≤55）。烹调方式对山药干和芡实的GI值影响不显著，但对莲子、薏米和红小豆有显著性影响（P<0.05）。红小豆GI 值受糊粉处理的影响最大。除山药干外，烹调方式对其余4 种食材GI 值的影响均表现为：糊粉＞压力＞常压。

2.6 各食材在不同处理下的饱腹感指数和饱腹感变化

各食材在3 种烹调方式下各时刻的饱腹感无显著性差异（见图4）。芡实和莲子在常压烹调下的饱腹感指数低于糊粉和压力烹调，山药干和薏米压力烹调的饱腹感低于常压烹调。芡实在常压烹调下在餐后75，90，105，120 min 时的饱腹感变化值有显著低于糊粉烹调的趋势（P<0.1），且变化幅度较大，餐后120 min 甚至低于空腹水平。

表3 各样品的血糖指数（平均值±标准误）（n=10）Table 3 GIs of the samples （±s）（n=10）

表3 各样品的血糖指数（平均值±标准误）（n=10）Table 3 GIs of the samples （±s）（n=10）

注：不同小写字母表示同一行差异显著（P<0.05）；不同大写字母表示同一列差异显著（P<0.05）。

样品 糊粉 压力 常压山药干 110±13aB 130±16aA 106±14aB薏米 128±12bB 88±14aA 81±11aA芡实 84±14aA 77±10aA 74±10aA莲子 69±9bA 48±15aB 41±9aC红小豆 72±11bA 26±6aB 23±5aC

图4 食材在不同烹调方式下的饱腹感变化曲线（n=10）Fig.4 Changes in satiety of ingredients by different cooking treatments（n=10）

餐后120 min 内的饱腹感指数（SI）如表4所示。糊粉处理红小豆的SI 显著大于常压烹调的红小豆，压力烹调山药的SI 有显著低于糊粉处理山药的趋势（0.05

3 结果与讨论

本研究发现，虽然5 种食材均不属于精制谷物，但在预先浸泡后烹调，或焙烤打粉冲糊之后，只有常压蒸煮和压力烹调的莲子和红小豆属于低GI 食物，冲糊处理的莲子属于中GI 食物，其它测试餐均具有较高的GI 值。之前有试验表明芡实和山药具有较高的血糖反应[18-19]，而本试验中发现3种烹调方式的山药干和糊粉处理薏米的GI 值甚至超过100。这暗示着，除了食物本身消化速度较快之外，这些食物很可能还有增加消化液分泌、加强胃肠道功能或其它生理调节作用。

本研究中烹调方法对大部分食材的GI 值和餐后血糖反应均表现为：糊粉＞压力＞常压。已有研究发现，经过压力烹调或者焙烤磨粉处理的淀粉类食材，其淀粉的消化速率[20]和餐后血糖反应会显著升高[19]。打粉冲糊使食材总表面积增大，也使淀粉和水解酶的接触增加，从而导致更利于被消化吸收[21]。本试验使用25 mL 温水和475 mL 沸水冲调，其冲糊温度较高，使淀粉可以充分糊化，GI值显著升高。压力烹调可以减弱淀粉与蛋白质、纤维间的作用力，提高其糊化程度[22]，使GI 值增高。焙烤后打粉降低了食材的粒度，在沸水冲泡时更易于受热糊化。所有食材在常压和压力烹调之前经过较长时间的浸泡，达到了最大吸水量，这可能导致快速消化淀粉 （rapidly digestible starch，RDS）增加，加速酶解过程和葡萄糖的吸收[23]，导致餐后血糖反应升高[24]。莲子和红小豆质地紧密，有文献表明其血糖反应较低[13，25]，但是二者在焙烤打粉冲糊处理后，GI 值也均有比较明显的升高。

表4 各样品的饱腹感指数（平均值±标准差）（n=10）Table 4 SIs of the samples （±s）（n=10）

表4 各样品的饱腹感指数（平均值±标准差）（n=10）Table 4 SIs of the samples （±s）（n=10）

注：所有样品均以葡萄糖SI 值作为1.00；不同小写字母表示同一行差异显著 （P<0.05）；不同大写字母表示同一列差异显著（P<0.05）。

样品 压力 常压 糊粉山药干 1.05实 1.09±0.18aA 1.08±0.16aA 1.13±0.18aA芡±0.12aA 1.07±0.14aA 1.11±0.17aA莲子 1.07±0.19aA 1.10±0.16aA 1.12±0.15aA薏米 1.08±0.17aA 1.07±0.15aA 1.08±0.17aA红小豆 1.13±0.22aAB 1.05±0.13aA 1.17±0.13aB

莲子和红小豆GI 值低的原因，除了可能与其中所含的膳食纤维[26]、蛋白质[27]、多酚类物质[28]等成分有关，在很大程度上可能与其淀粉结构有关。红小豆的淀粉具有粒径大、颗粒均匀致密、直链淀粉和支链淀粉分支相对较少、糊化温度高、对消化酶敏感性低[29]、膨胀力低、易回生[30]等特点。除此之外，莲子和红小豆测试餐的蛋白质含量较高，植物蛋白也具有降低餐后血糖反应的效果[31-32]。有文献报道常压烹调60 min 的莲子和常压烹调70 min的红小豆GI 值仅为51 和29[13]。莲子提取物在动物试验中显示具有控制体重的作用[33]，而红小豆可以降低2 型糖尿病患者的餐后血糖和炎症反应[34]，说明这两种食材适合控血糖人群选用。

有系统综述指出，主观食欲受到进食速度和咀嚼的影响[35]。还有荟萃分析发现，咀嚼可引起与饱腹感相关的肠道激素反应而降低主观饥饿感和食物摄入量[36]。进食速度较快的食物和饮料因口腔咀嚼过程不足导致饱足感较低[37]。也有研究表明低GI 食物往往具有较高的饱腹感[38]。但是本研究中5 种食材在打粉冲糊烹调后的饱腹感水平并不低于固态食物，且SI 与GI 并无关联。这可能是因为在测试餐总质量相等的条件下，受试糊粉食物在冲调后，作为大体积、高膳食纤维的黏稠半固态食物，不仅进食速度较慢，而且在胃肠道中停留时间较长，而未冲糊的测试餐食物本身体积较小，额外补足的饮水会快速吸收和排出，给胃肠道带来的物理饱感相对较低。饱腹感相关文献也证实，较大的食物体积和较高的食物黏度能带来更强的饱腹感[39]。

总之，红小豆和莲子即使经过长时间浸泡和压力烹调后仍属于低GI 食物，适合纳入控血糖膳食。而经充分浸泡吸水之后，薏米、芡实和山药干无论以何种烹调方式处理，均属于高GI 食材，有控血糖需求的人群应限量食用，或减少预先浸泡时间，或在食用时搭配大量低GI 食材。建议控血糖人群在摄入杂粮时尽量避免打粉冲糊方式。但是，对于血糖正常而消化较弱的人群来说，高GI值的杂粮糊粉产品适合作为营养价值较高的加餐食物。