杂粮饭的预测与真实血糖指数差异性分析

卢家灿，李 爽，范志红*，叶 婷，朱瑞欣

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

我国居民多以白米饭为主食，而摄入过多高血糖负荷（Glycemic load，GL）的白米饭与较高的糖尿病风险[1]和其它慢性疾病风险相关[2-3]。国际医学界鼓励用符合本国文化传统的方式来改善主食的营养品质和血糖反应[4]，含有多种全谷杂豆食材的杂粮饭有利于慢性病预防和血糖管理[5-7]。然而，由于原料和烹调方法的差异，烹调后主食的血糖指数（Glycemic index，GI）值和血糖负荷会有较大的差异，控制血糖的效果并不一致[8-9]。目前杂粮烹调往往使用电压力锅，而目前有关多种混合原料所制成的杂粮饭的实际GI 值和GL 值的相关文献报道较少[10-11]，压力烹调模式对血糖反应的影响目前尚无研究报告。

国内外营养研究和膳食指导中，在主要营养素比例差异不大的情况下，常将各食材的GI 文献值按碳水化合物摄入权重进行加和的方法计算混合原料主食的GI 值[12]。也有多项研究用体外模拟碳水化合物水解的方法来预测食物的GI 值，认为水解指数（Hydrolysis Index，HI）可以用来预测GI值[13]。评估计算值与实测值之间的差异，对于营养膳食指导意义重大。

本研究从9 种全谷豆类中选择4 种食材组合，用电压力锅制作3 种杂粮饭，在健康成年受试者中进行餐后血糖反应测定和体外模拟淀粉消化进程的测定，并根据淀粉水解数据和相关食材GI值的文献值来预测杂粮饭的GI 值和GL 值，并与实测值相比较。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

精白粳米及糙米 （Oryza sativa spp.japonica）、红小豆（Vigna angularis var.angularis）、绿豆（Vigna radiata （Linn.） Wilczek）、薏米（Coix lacryma-jobi Linn.）、黑米（Oryza sativa Linn.spp）、小米（Setaria italica）均为黑龙江产；百合干（Lilium brownii var.viridulum Baker），甘肃兰州产；莲子（Nelumbo nucifera Gaertn.），湖南湘潭产；燕麦（Avena nuda L.），品种为坝莜一号，内蒙古乌拉盖产。

浓硫酸、无水硫酸铜、硫酸钾、浓盐酸、无水乙醚、氢氧化钠、无水葡萄糖、甲基红、溴甲酚绿、硼酸、石油醚、三羟甲基氨基甲烷、酚酞、瓜尔豆胶、胃蛋白酶（CAS 9001-75-66，≥250 U/mg）、猪胰脏胰酶（CAS 8049-47-6，≥4 000 U/g）、热稳定α-淀粉酶【CAS 9000-85-5，（10 000±1 000）U/mL】、蛋白酶（CAS 9014-01-1，300～400 U/mL）、淀粉葡萄糖苷酶（CAS 9032-08-0，2 000～3 300 U/mL）等为均分析纯级，北京化学试剂厂；甲醇、乙醇为色谱纯级，北京化学试剂厂。

1.2 仪器与设备

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；MJ-BL10S11 破壁料理机、MY-HT5093 压力锅，美的生活电器制造有限公司；JY92-2D 超声细胞粉碎机，宁波新芝科技股份有限公司；S20 Seven Easy pH 计，瑞士梅特勒公司；FA2004 万分之一电子天平，德国Sartoius 公司；TGL18M 台式高速冷冻离心机，盐城市凯特实验仪器有限公司；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。

1.3 试验方法

1.3.1 测试餐及其制作方法 各杂粮饭样品和白米饭、葡萄糖2 种参比食物的配方如表1所示。白米饭为普通蒸锅蒸40 min。白米和每份杂粮均为1 倍原料加入1.5 倍质量的水。所有烹调方法经品尝试验确认具有良好的感官接受度。杂粮饭A1 的烹调方法为电饭锅“杂粮饭”模式自动烹调，杂粮饭A2、B、C 的烹调方法为62 kPa 保压15 min。到保压时间后，电饭锅自动卸压，20 min 后打开取样。所有食物均在50 ℃左右食用（用食品级温度探测器测温）。

表1 每份杂粮饭测试样品和参比食物配方Table 1 Ingredients of one portion mixed whole-grain test meals and reference food

1.3.2 样品中营养素的测定 样品主要组成如表1所示。脂肪测定参考《食品中脂肪的测定》（GB 5009.6-2016）[14]中的索氏抽提法；蛋白质测定参考《食品中蛋白质的测定》（GB 5009.5-2016）[15]中的凯氏定氮法；总膳食纤维测定参考《食品中膳食纤维的测定》（GB 5009.88-2014）[16]中的酶重量法。

1.3.3 体外消化方法 采用Englyst 等[17]建立的体外模拟碳水化合物消化法测定各样品碳水化合物水解时间进程曲线，测定时间点为0，2，5，10，20，60，120 min。以白米饭为参比进行样品水解指数的计算。

1.3.4 血糖试验

1）研究对象 经Brouns 等[18]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。在网上招募并筛选10 名18～25 岁的健康人为受试者，纳入条件如下：BMI 在18～24 kg/m2；体重稳定，1年内未节食减肥；不吸烟、不饮酒；无葡萄糖不耐受；血糖处在正常范围内；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；不经常熬夜。经中国农业大学伦理委员会许可后，与受试者签订书面协议。要求所有受试者在整个试验期间内保持日常运动状态，避免饮酒、暴饮暴食、熬夜等行为，并保证在血糖试验的前1 天规律饮食，避免剧烈运动。

2）试验步骤 受试者在试验前1 天16：00前接到通知，并于20：00 开始禁食，23：00 前就寝。试验当天8：00 进食测试餐，所有受试者在20 min 内将测试餐进食完毕。分别于进食前（0 min） 和开始进食后的20，30，45，60，90，120 min采集指尖血，使用血糖仪测定血糖浓度并记录读数。每2 次试验相隔至少3 d，每次试验按照随机顺序进食1 种测试餐，同一受试者每次试验进食的测试餐种类均不相同。

1.3.5 血糖相关指数的计算 参考Wolever 等[19]的梯形法则方法计算各测试餐在0～60 min 和0～120 min 内血糖反应曲线 （AUC） 下的正面积i-AUC0-60和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，得到实测GI 值（Real glycemic index，RGI）。按文献计算的混合食物GI 值定义为计算血糖指数（Calculated glycemic index，CGI）。

将按照实测GI 值计算出的GL 值定义为真实血糖负荷 （Real glycemic load，RGL），按文献[20]方法计算。

综上所述，培美曲塞联合顺铂治疗晚期非鳞非小细胞肺癌应用能降低血清肿瘤标志物CEA表达水平与提高ApoA1表达水平，提高治疗疗效，且不会增加毒副反应的发生，从而延长患者的生存期。

将按CGI 值估算的样品GL 值定义为计算血糖负荷（Calculated glycemic load，CGL）。

将按HI 值估算的样品GL 值定义为预期血糖负荷（Estimated glycemic load，EGL）[21-22]。

1.4 数据处理和分析

用SPSS 21.0 和Excel 2016 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 各样品的主要成分

每份样品的主要成分见表2。

2.2 各样品碳水化合物水解进程

各组样品基于不同时间点的碳水化合物水解曲线如图1所示。在各时间点各杂粮饭的水解率均显著低于白米饭组（P＜0.05）。在2～20 min 时，杂粮饭B 的水解率均显著高于其它3 种杂粮饭（P＜0.05）；在20 min 后，杂粮饭B 和C 的水解率趋于一致，而显著高于杂粮饭A1 和A2（P＜0.05）。不同烹调方式的杂粮饭A1 和A2 水解率之间无显著性差异。

2.3 测试餐的餐后血糖反应

由图2的血糖反应曲线可见，杂粮饭A2 的血糖峰值出现在餐后45 min，杂粮饭C 的血糖峰值出现在餐后30 min，而葡萄糖、白米饭和杂粮饭A1、杂粮饭B 的血糖在餐后30～45 min 均处于较高水平。杂粮饭A2 在餐后30 min 的血糖水平显著低于白米饭 （P＜0.05）；杂粮饭A1 在餐后20 min 血糖变化值显著高于白米饭（P＜0.05），30～45 min 时血糖反应与白米饭无差异。杂粮饭B 在0～45 min 的血糖反应与白米饭相似，在90 min 和120 min 时显著低于白米饭（P＜0.05）。杂粮饭C 的血糖值在45min 及以后均显著低于白米饭（P＜0.05），在30～120 min 之间血糖下降速率较快，餐后120 min 时血糖变化为负值。

表2 每份杂粮饭样品和参比食物的宏量营养成分Table 2 Proximate of one portion mixed whole-grain meals and reference food

图1 杂粮饭碳水化合物水解进程Fig.1 Hydrolysis process of carbohydrate in mixed meals

图2 测试餐的餐后血糖变化曲线（n=10）Fig.2 Incremental blood glucose level after the test meals （n=10）

2.4 测试餐的GI 值和血糖特征值

从表3可见，以葡萄糖为参比食物时，各杂粮饭的GI 值均显著低于白米饭 （GI=84），分别为69，60，66，48。其中杂粮饭C 属于低GI 值食物（GI≤55），而其它杂粮饭均属于中GI 值食物（55＜GI＜70）。各杂粮饭的血糖峰值和血糖曲线下正面积（iAUC）与白米饭无显著差异，而杂粮饭C 的血糖谷值显著低于白米饭、杂粮饭A1 和A2。杂粮饭A2 在120 min 内的最大血糖波动值最小。

表3 血糖反应曲线特征值（平均值±标准误）（n=10）Table 3 Characteristics of postprandial glycemic responses of test meals and reference food（±s）（n=10）

表3 血糖反应曲线特征值（平均值±标准误）（n=10）Table 3 Characteristics of postprandial glycemic responses of test meals and reference food（±s）（n=10）

注：不同小写字母表示包括葡萄糖和白米饭对照在内的本组处理间（同一列）存在显著差异，P＜0.05。MAGE120 为120 min 内的血糖最大波动值。

MAGE120/mmol·L-1葡萄糖 100a 180.7±6.8a 307.9±16.9a 4.3±0.2a 0.9±0.2a 3.4±0.3a白米饭 84±3b 143.6±13.4b 260.7±19.9ab 3.6±0.1ab 0.6±0.2a 3.0±0.2ab杂粮饭A1 69±4c 139.1±12.8b 218.5±20.7bc 3.2±0.3b 0.6±0.1a 2.6±0.3ab杂粮饭A2 60±5cd 106.7±9.7b 193.1±27.1bc 2.9±0.3b 0.5±0.2a 2.4±0.2b杂粮饭B 66±4c 137.5±11.3b 209.0±22.7bc 3.3±0.3b 0.3±0.2ab 3.0±0.2ab杂粮饭C 48±3d 118.4±11.2b 151.2±15.5c 3.0±0.3b-0.2±0.1b 3.2±0.2ab?测试餐 GI iAUC0-60/（mmol·min）·L-1 iAUC0-120/（mmol·min）·L-1血糖峰值/mmol·L-1血糖低值/mmol·L-1

2.5 预测GI 值和真实GI 值的比较

从文献值计算获得的CGI 值来看，杂粮饭A1、A2 和C 的预测值和真实数据差异大，分别为20 和11 个GI 单位，而杂粮饭B 仅为1 个GI 单位。体外消化数据得到的HI 值和RGI 值的数据差异在0～17 个GI 单位之间，同样对杂粮饭B 的预测效果较好。

表4 计算所得GI 值、HI 值和实测GI 值的比较Table 4 Comparison of calculated GIs,HIs and real GI values

2.6 测试餐预测GL 值和真实值的比较

按计算法预测的CGL 值、HI 法预测的EGL 值和实测值RGL 如表5所示，可见CGL 值与RGL值的差值在0～7 之间；而EGL 值与RGL 值差值在0～6 之间。

3 讨论与结论

研究表明淀粉豆类[27]和全谷物[28]的摄入均有利于餐后血糖管理。中国居民膳食指南（2016）中推荐国民每天摄入50～150 g 全谷杂粮[29]，且主食食材要多样化。本研究经预试验，选取全谷、淀粉豆类和多种传统含淀粉食材制成的杂粮饭均有良好的感官接受性。

表5 计算GL 值、水解指数GL 预测值和实测GL 值的比较Table 5 Comparison of calculated GL，expected GL and real GL values

由于淀粉食材冷却后易发生老化回生，抗性淀粉增加而使GI 值降低[30]，故本研究中严格控制食用温度为50 ℃左右，此时测出的GI 值可以代表该测试餐的最高可能GI 值。

系统综述表明，烹调方法对主食的GI 值有很大影响[31-32]。如《中国食物成分表》[24]中的小米GI值为71，然而有文献报道经提前浸泡一夜的小米饭GI 值高达93[9]，未提前浸泡的小米饭是64.4，小米粥也高达93.6[33]。同样，薏米在经过一夜浸泡后煮30 min 后的GI 值也高达91[9]。在营养干预研究中，摄入糙米饭替代白米饭16 周并未带来血糖指标的改善[34]，就有可能是因为烹调方式带来的GI 值上升所致。

本研究中，白米饭为常压蒸40 min，保有一定咀嚼性，血糖波动幅度与杂粮饭B 相当。同样配方、压力烹调方式不同的2 种杂粮饭，A1 的GI 值和前60 min 血糖曲线下面积均有显著高于A2 的趋势（P＜0.1），且A1 在45 min 前的血糖上升速度显著高于米饭（P＜0.05）。这可能是因为程序设计了约30 min 的较长保压时间。改为62 kPa 烹调15 min 后，在口感差异不显著的前提下缩短了加热时间，从而降低了血糖上升速度。故杂粮饭B 和C 均采用了62 kPa 下烹调15 min 的模式。

控血糖人群担心全谷杂粮食物用压力烹调后餐后血糖反应会升高，然而本研究结果表明，即便用压力锅烹调，含有豆类和燕麦的全谷杂粮饭仍然可以保持中等GI 值（GI＜70）的水平，甚至更低，仍然适合有控血糖需求者食用。然而，杂粮饭C 在120 min 时出现血糖负值，淀粉水解曲线不能解释其原因，推测可能是其食材中的某些活性组分对血糖代谢产生了影响。从维持血糖稳定角度来说，以杂粮饭A2 的效果最好。

本研究结果还提示，用文献中各食材的GI 数据来推测混合烹制食物的GI 值，其偏差大小可能因食材和烹调方法而异。虽然本研究中的文献值主要选择以华人为受试者的测定数据，排除了人种间GI 值测定结果的差异[35]，然而仅对杂粮饭B的预测效果较好。淀粉豆类的GI 值通常低于全谷类[36]，可能是由于豆类质地紧密，破坏种子完整性，提升消化速度的程度取决于烹调处理，故烹调差异会带来预测误差。杂粮饭B 中不含有豆类，浸泡后的常压烹调与未浸泡的压力烹调之间效果差异较小，使杂粮饭B 的CGI 值和RGI 值的差异最小。

在国内外流行病学调查、膳食干预研究以及糖尿病患者血糖管理方案当中，均采用文献值进行GI 值计算的方法，极易带来整体膳食GI 值和GL 值评估的误差，从而影响干预效果。如能进行有效的烹调指导，则可以尽量降低这种影响。

体外模拟小肠消化方法与实测GI 值有很强的相关性[13，37]，所测的HI 值纳入了烹调方法差异的影响，且能消除个体差异带来的影响，然而不能反映出食物中活性成分进入体内以后对消化或血糖代谢的调控效果。

总之，全谷杂豆食材在压力烹调后仍可保持中等GI 值食物甚至低GI 值食物的特性，有利于降低膳食血糖负荷，然而部分混合原料主食的血糖反应和GI 值不能简单通过计算或体外试验来预测。