低升糖藜麦八宝粥的配比优化及其人体GI值测定

梁霞，周柏玲，王海平，田翔

（1.山西农业大学山西功能食品研究院,特色农产品加工山西省重点实验室，山西太原 030031）

（2.农业部黄土高原作物基因与种质创制重点实验室，山西太原 030031）

随着生活水平的提高，我国糖尿病人数已超过1个亿，是世界上糖尿病患者绝对人数最多的国家，且以惊人的速度发展，患者生活、工作质量下降的同时加重了社会负担[1]。不合理的膳食结构是影响健康的重要因素，糖尿病人在避免摄入升糖指数快的食品同时，还要保证自身的生活质量。糖尿病的基础治疗是饮食治疗，饮食治疗对疾病预防控制有重要作用[2]。低升糖指数食物可减缓机体对碳水化合物的消化和吸收，有助于控制食欲及延缓饥饿，有利于糖尿病患者的血糖控制[3,4]。低血糖生成指数（glycemic index，GI）食品，即为低GI食品。随着基础研究的深入，目前市场上逐渐出现可供糖尿病患者食用的低GI食品，且种类不断增多，由此可预见低GI食品将是未来功能食品领域的又一大发展方向。

国人素有爱喝粥的习惯，八宝粥集营养性、方便性于一身，好消化易吸收，符合中国食疗养生的传统理念。普通八宝粥一般以糯米、粳米为原料，产品甜香软糯，但大多数八宝粥的淀粉和蔗糖含量高、升糖快[5]，糖尿病人群对其望而却步。藜麦是低升糖食品，具有降低血糖、控制体重的作用[6]。藜麦赖氨酸含量在谷物中是较高的，必须氨基酸与总氨基酸比例与联合国粮农组织提出的蛋白质评价人体氨基酸E/T比值模式更为接近[7]。藜麦作为功能性保健食品具有很高的开发和利用价值，目前国内尚无低升糖藜麦八宝粥类产品的研制报道。

课题组前期已进行藜麦八宝粥加工技术研究，确立了加工工艺并进行放大生产。本文在上述工艺基础上，以藜麦为主要原料，复配其他升糖指数较低的谷物、豆类原料如燕麦、大麦仁、白芸豆、花生、绿豆、红小豆、鹰嘴豆，研发一款适合糖尿病人群食用的高营养、低升糖八宝粥产品。原料中不同蛋白质混合食用可能比单独食用营养价值更高[8]，本文采用氨基酸E/T营养模式、体外消化试验、人体感官评价综合优化八宝粥原料配比，在此基础上通过人体试验测定产品GI值。本研究旨在为糖代谢异常人群提供一款高营养价值、低升糖指数的八宝粥产品。

1 材料与方法

1.1 原料和试剂

藜麦（青藜1号），由静乐县田园农业综合开发有限公司提供；大麦仁、燕麦、花生、白芸豆、红小豆、绿豆、鹰嘴豆购买于太原市美特好超市；EDTA-2Na、蔗糖酯、三聚磷酸钠、CMC、魔芋胶、黄原胶、木糖醇、瓜尔豆胶，河南万邦实业有限公司；胃蛋白酶、胰酶、淀粉葡萄糖苷酶，Sigma公司；鱼跃590血糖仪及配套试纸、针头；葡萄糖、磷酸：天津化工有限公司。

1.2 仪器与设备

SHA-C水浴恒温振荡器：常州润华电器有限公司；756紫外可见分光光度计：上海光谱仪器有限公司；S-433D型全自动氨基酸分析仪：德国赛卡姆公司；BSA224S-CW分析天平：赛多利斯科学仪器（北京）有限公司恒温箱（DK-8D），上海博讯实业有限公司；自动封罐机SM-24：Can Need嘉仪仪器公司；YXQ-LS-50A立式高压灭菌锅：上海博迅实业有限公司医疗设备厂。

1.3 八宝粥制备技术路线

1.4 试验方法

1.4.1 原料理化指标测定

水分测定参照GB/T 5009.3-2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》；灰分测定参照GB/T 5009.4-2016《食品安全国家标准 食品中灰分的测定》；粗蛋白测定参照GB/T 31578-2015《粮油检验 粮食及制品中粗蛋白测定 杜马斯燃烧法》；粗纤维测定参照GB/T 5009.10-2003《食品中粗纤维的测定方法》；粗脂肪测定参照NY/T 4-1982《谷类、油料作物种子粗脂肪测定方法》；氨基酸含量参照GB 5009.124-2016《食品中氨基酸的测定》。

1.4.2 低GI藜麦八宝粥基础配方及生产工艺

参照梁霞[9]藜麦八宝粥制备试验结果，八宝粥料液比为32%（固料为浸泡预煮过的谷物、豆类原料），原料采用常温浸泡，谷物浸泡4 h，豆类浸泡10 h，原料达到饱和吸水状态，再经121 ℃灭菌40 min。灭菌后，各个原料分别预煮，时间分别为：藜麦4 min、大麦仁6 min、燕麦8 min，绿豆6 min、花生及红小豆8 min、红芸豆及白扁豆10 min。食品添加剂为：EDTA-2Na添加量0.05%、蔗糖酯添加量0.16%、三聚磷酸钠添加量0.11%、CMC添加量0.02%、魔芋粉添加量0.08%、黄原胶添加量0.18%、木糖醇添加量7%、121 ℃灭菌熟化20 min。

1.4.3 低GI藜麦八宝粥营养评价

以FAO/WHO模式（1973）中E/T氨基酸模式进行营养评价。

1.4.4 低GI藜麦八宝粥感官评价

按照《GB/T 31116-2014八宝粥罐头》要求，以及参考相关文献[10]制定感官评价表，由10人组成品尝评价小组进行评分，取平均值。

表1 低GI藜麦八宝粥感官评价标准Table 1 Sensory evaluation standard of low GI quinoa eight-ingrediet porridge

1.4.5 体外消化试验测定低GI藜麦八宝粥的GI值

（a）参照李铁梅[11]、康晶燕[12]的方法并稍作改进。取含1 g可利用的碳水化合物的样品放入烧杯中，加入3 mL 0.1 mol/L的磷酸缓冲液和1 mL预先加热到37 ℃的淀粉酶，加入4 mL 0.1 mol/L的磷酸缓冲液冲，再分别加入2.4 g的NaCl（0.4 g/L）溶液、0.05 g胃蛋白酶和0.05 g瓜尔豆胶和3.6 g磷酸缓冲液（0.1 mol/L），利用2 mol/L HCl溶液调到pH 1.5，放入5颗玻璃球，然后放在37 ℃摇床中保温30 min。将10 mL磷酸缓冲液（pH 6.9，0.5 mol/L）加入到上述溶液中，利用50%的NaOH溶液调节pH为6.9；然后加入125 μL MgCl2-CaCl2溶液、125 μL胰酶溶液、400 μL淀粉转葡萄糖苷酶，补充蒸馏水至50 mL，在37 ℃摇床中保温120 min。分别于0、15、30、45、60、90、120 min取1 mL样品放入含有4 mL 95%的乙醇溶液中（预热至60 ℃），沸水浴灭酶后自然冷却，4000 r/min离心10 min，取上清液利用DNS还原法测定还原糖的含量。

（b）分别吸取葡萄糖标液（1 mg/mL）0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL于15 mL试管中，用蒸馏水补充到1 mL。分别加入DNS溶液2 mL，沸水浴加热2 min，冷却至室温。加入12 mL蒸馏水，混合均匀，在540 nm波长下测定其吸光度，建立标准曲线。

（c）样品的测定方法

取适量的样品溶液1.0 mL于15 mL试管中，加入DNS溶液2.0 mL，沸水浴2 min，冷却后用蒸馏水补充到15 mL，在540 nm波长下测定吸光度，从标准曲线中计算样品中还原糖的浓度。

1.4.6 人体试验测定低GI藜麦八宝粥的GI值

根据我国卫健委发布的行业标准《食物血糖生成指数测定方法WS/T 652-2019》进行人体试验，测定藜麦八宝粥GI值。

受试者：16人，年龄18岁～60岁，男女各半；体质指数在正常范围，无糖尿病史，近3个月内未服用影响糖耐量的营养补充剂及避孕药、蛋白酶抑制剂、抗精神病药等药物。

测定原则：3次试食测定，其中参考食物葡萄糖2次，待测食物藜麦八宝粥一次。测定间隔3 d，八宝粥测定安排在2次葡萄糖测定之间。

采血部位：指尖采血，测定周期内保证采血部位一致。

测定方法：受试者测定前一晚避免高糖、高纤维饮食，22:00之后禁食，测定当日清晨避免剧烈运动，静坐10 min后开始测定。先测定2次空腹血糖浓度，之后分别于餐后15、30、45、60、90、120 min采集血样，测定血糖浓度。GI值计算公式为：

按照GI值分类标准，GI≤55，为低GI食物；55＜GI≤70，为中GI食物；GI＞70，为高GI食物。

2 结果与讨论

2.1 原料理化指标

蛋白质和碳水化合物是食物的重要营养元素。由表2可见，豆类蛋白质含量在22.42%～25.60%之间，谷物含量在10.73%～15.21%之间，豆类明显高于谷物，利用不同原料实现氨基酸互补，是提高食物蛋白质营养价值的一条重要途径[13]。豆类碳水化合物含量在55.38%～57.76%之间，谷物含量在65.47%～69.65%之间，豆类明显低于谷物。豆类生糖指数普遍低于谷物[14]，除碳水化合物含量低外还和其淀粉中抗性淀粉含量高有关。本研究设计选用3种谷物、5种豆类为主要原料制备藜麦八宝粥，在充分提升产品营养特性的前提下，尽可能降低产品GI值。

表2 原料理化指标Table 2 Physical and chemical indexes of raw materials

2.2 原料氨基酸含量

氨基酸的种类和数量决定了蛋白质的质量，尤其是食物中的必需氨基酸含量，直接影响人体的生命活动[15]。FAO/WHO模式要求食品中必需氨基酸含量与总氨基酸含量的比值E/T不小于0.4[16]。本文测定了所选原料中17种氨基酸含量（色氨酸未测），检测结果表明，燕麦及红小豆E/T值小于0.4，达不到标准，其余原料均符合标准。谷物中大麦仁E/T值为0.41，豆类中鹰嘴豆E/T值为0.42，数值最高。利用原料氨基酸营养特性，将谷物与豆类按一定比例配比制作八宝粥，有利于提升产品营养品质。

表3 原料氨基酸含量Table 3 Amino acid content of raw materials

2.3 低GI藜麦八宝粥原料配比

各原料配比设计如表4所示。因为本文做的是藜麦低GI八宝粥，因此藜麦的用量最多，定为22；红小豆的E/T值为0.38，是原料中最低的，如果提高红小豆的比例则会拉低产品的E/T值，因此给红小豆一个较低的用量10，其用量也保持恒定。其他的原料分为谷物和豆类两类，在谷物和豆类3个不同占比的条件下，谷物和谷物配比，豆类和豆类配比。例如，在谷物40，豆类60的比例下，藜麦为22，大麦仁和燕麦的和为18，两者平均分，各是9.是一个组合，大麦仁12，燕麦6是一个组合，大麦仁6，燕麦12是一个组合。以此类推。豆类来说，鹰嘴豆和花生的E/T值较高，在每个比例下，均按20、15、10来组合，剩下的绿豆和白芸豆平均分。按这样的原则来组合原料，以期通过后续实验获得最优配比。

表4 低GI藜麦八宝粥原料配比Table 4 Raw material ratio of low GI quinoa eigh-ingrediet porridge

由表4可知，影响八宝粥E/T比值的主要因素是谷物与豆类的比例。当豆类比例增大时，八宝粥E/T比值由0.38上升到0.41，逐渐达到FAO/WHO推荐氨基酸模式E/T≥0.4的要求，豆类较高的氨基酸营养特性提升了八宝粥营养品质。与此同时，八宝粥体外消化GI值降低，这是由于豆类淀粉含量低，淀粉中抗性淀粉含量高。感官评价结果得出，当原料中谷物与豆类比例为35:65时，八宝粥感官评价得分较高，此时八宝粥滋味丰富、饱满，色泽呈鲜艳的棕红色；谷物籽粒完整、有嚼劲；豆类口感绵软，少量籽粒有轻微裂口；八宝粥有粘稠度，静置后有轻微分层。综合考虑八宝粥氨基酸E/T比值、体外消化GI值及感官评分，优选谷物与豆类比例为35:65，谷物中藜麦、大麦仁、燕麦比例为22:6.5:6.5，豆类中鹰嘴豆、花生、绿豆、白芸豆、红小豆比例为15:15:12.5:12.5:10，作为最佳配比。此配比下，藜麦八宝粥体外消化GI为46.6、氨基酸E/T为0.41、感官评分82.0。

夏金丹[17]通过原料优化，使青稞、黄豆八宝粥的氨基酸E/T达到0.40～0.42，但没有结合感官评价。刘凤仪[18]利用粥体汤汁的粘度进行了自稳定体系低GI八宝粥产品开发，但未对产品蛋白质营养特性进行评价。本文对产品氨基酸E/T值、口感、体外消化GI值进行综合评价以确定最佳原料配比，更具有合理性。

2.4 低GI藜麦八宝粥人体GI值测定

2.4.1 参考食物及受试物血糖浓度

碳水化合物是人体能量的重要来源，在人体内被酶解成单糖进入血液，通常情况下食用30 min后会使人体血糖浓度上升到最大值。

本试验设计参考食物为50 g葡萄糖，受试物为含50 g碳水化合物的藜麦八宝粥，受试者16人，男女各半。

由图1、图3可见，食用葡萄糖后，多数受试者血糖浓度在30 min内迅速升高到最大值，另有3～4名受试者于45 min内达到最大值；受试者峰值血糖浓度为13.0 mmol/L。由图2可以知道，食用藜麦八宝粥后，受试者血糖浓度上升较为平缓，除1人外其他15人血糖浓度在30 min时达到最大值，受试者峰值血糖浓度为9.7 mmol/L，食用藜麦八宝粥血糖浓度的增幅程度显著低于食用对照物葡萄糖。餐后血糖上升缓慢有利于饱腹感的维持，减缓饥饿感的产生[19]。从3组曲线整体走势分析，藜麦八宝粥的餐后血糖浓度曲线变化较葡萄糖曲线平稳，因此藜麦八宝粥有稳定餐后血糖浓度的效果，这一结论与刘义凤[18]的结论相同。

图1 第一次食用葡萄糖的血糖浓度Fig.1 The blood glucose concentration of the first consumption of glucose

图2 食用低GI藜麦八宝粥的血糖浓度Fig.2 The blood glucose concentration of low GI quinoa eight-ingrediet porridge

图3 第二次食用葡萄糖的血糖浓度Fig.3 The blood glucose concentration of the second consumption of glucose

2.4.2 低GI藜麦八宝粥的GI值

受试人员共计16人，男女各半，根据《食物血糖生成指数测定方法 WS/T 652-2019》计算各受试者GI值，并以所有受试者GI平均值作为最终结果。由测定结果可见，16名受试者中2人GI值高于55，其余14人GI值在26～55之间，16人GI平均值为48。人体试验测定结果显示藜麦八宝粥GI值为48，属于低GI食品，具有延缓血糖生成的作用。

表5 低GI藜麦八宝粥的GI值Table 5 GI value of low GI quinoa eight-ingrediet porridge

3 结论

3.1 本文以低GI藜麦八宝粥为研究对象，以高营养低升糖为目的，利用谷物和豆类的淀粉、蛋白质特性对产品进行蛋白质E/T营养评价、体外消化GI值测定及感官评价，以优化原料配比；并通过规范的人体试验测定最终产品GI值。实验结果表明，原料最佳配比为谷物与豆类比例35:65，谷物中藜麦、大麦仁、燕麦比例为22:6.5:6.5，豆类中鹰嘴豆、花生、绿豆、白芸豆、红小豆比例为15:15:12.5:12.5:10。此条件下藜麦八宝粥体外消化值为46.6、氨基酸E/T为0.41、感官评分82.0。在此配比下通过人体试验测得产品GI值为48，属于低GI食品，具有稳定血糖的作用。该八宝粥滋味丰富、饱满，色泽呈鲜艳的棕红色，兼具高营养、低升糖特性。

3.2 摄取低升糖指数食物以有效控制血糖，是治疗糖尿病最基本的方法。糖代谢异常人群对食品的需求在追求低升糖特性的基础上越来越注重产品的营养品质，八宝粥以其方便、营养的特点深受消费者喜爱。低GI藜麦八宝粥的研制为其他低升糖食品的开发提供了借鉴，未来低GI、体重控制等功能性食品，将具有很好的市场前景。