南瓜粉对挤压米膳食血糖指数及品质的影响

李 卢， 刘震远， 李喜宏*， 李 聪， 宋建新， 李悦明

（1.天津科技大学 食品科学与工程学院/食品营养与安全国家重点实验室，天津300457；2.长融汇通（天津）食品科技研发有限公司，天津300457）

糖尿病是一种缓慢发展的代谢疾病，为减少发病率，需要从饮食习惯和药物治疗方面控制[1]。南瓜粉含有多糖、果胶、氨基酸、维生素及多种微量元素，是中老年人食用的理想食品[2]。研究发现，南瓜中铬元素和多糖可以增强胰岛素分泌[3]，抑制醛糖还原酶活性[4]，并通过小鼠实验证实其降血糖功效[5]。杨依婷等[6]研究发现喂食适当剂量的南瓜粉对患糖尿病小鼠的降血糖效果较好。

食疗挤压米也是当今研究难点，国内外研究主要有喷涂[7]、浸泡[8]、覆膜[9]等工艺，在后期的大米食用前处理过程中营养成分往往大量流失，因此从米粒内部结构组成研究挤压米显得尤为重要，利用淀粉之间的交联、蛋白质与淀粉结合以及分子熔融共挤机理可以提高产品品质，降低营养成分流失。

作者从挤压米原料组成进行营养搭配，具有稳定性强、营养价值高、工艺灵活简单等特点。以燕麦粉、马铃薯全粉为主料，辅以南瓜粉、谷朊粉等多种辅料，利用双螺杆挤压工艺生产不同南瓜粉添加量的食疗挤压米，测定膳食血糖升高指数，并对蒸煮品质、内部结构、感官等进行评定，选出品质较好的挤压米，为以后的食疗挤压米研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大米粉、燕麦粉、马铃薯全粉、南瓜粉、谷朊粉：兴化市东奥食品有限公司产品。

南瓜粉加工方法：南瓜→清洗去皮→去芯切片（5～7 mm）→热风干燥（60℃、8 h）→粉碎（100目筛）→南瓜粉

磷酸二氢钾、氢氧化钠、瓜儿豆胶、胰酶、DNS、酒石酸钾钠、麦芽糖：天津百奥泰科技发展有限公司产品。

1.2 仪器与设备

SLG32-Ⅱ双螺杆挤压熟化机：济南盛润机械有限公司产品；TA-XT plus质构仪：英国StableMicro Systems公司产品；HITACHIS-3000N扫描电子显微镜：日本日立公司产品；LDS-1G讯田谷物水分测定仪：天津瞭望光电科技有限公司产品；SBC-12小型离子溅射仪：北京中科科仪股份有限公司产品。

1.3 方法

工艺流程：原料→拌料→过筛→双螺杆挤压熟化→热风干燥→测水分→成品

原料：实验以大米粉、燕麦粉、马铃薯全粉、谷朊粉为原料，南瓜粉添加量依次为质量分数5%、10%、15%、20%、25%，其他原料按2∶3∶3∶1的质量配比。

拌料：将上述粉剂混合均匀，加入20%～23%的纯净水，充分搅拌。

过筛：湿物料混匀后过60目筛，投入挤压设备进料舱。

挤压熟化参数：进料区温度80℃，熟化区温度110℃，出料区温度90℃，喂料控制频率6 Hz，主轴控制频率17 Hz，切断控制频率32 Hz。

干燥：采用60℃恒温箱干燥。

水分测定：样品每隔半小时取样测一次水分质量分数，当水分质量分数在12%～14%时取出冷却测定各种指标。

1.4 测定指标

1.4.1 体外消化可利用碳水化合物水解率及水解指数的测定：参照文献[10]进行。

式中：Mt为可利用碳水化合物水解t时间后释放的麦芽糖含量，mg；A0为不同样品在0～180 min期间可利用碳水化合物水解曲线下的面积；A为参照样品在0～180 min期间可利用碳水化合物水解曲线下的面积。

1.4.2 内部结构的测定选取大小均匀的挤压米，用手掰去头部和尾部，剩余中间厚度约2 mm，每一样品选取3份断层较平整的米粒中间部分，在溅射仪载板上固定、编号，真空镀金60 s后用电镜扫描，观察挤压米横截面内部结构。

1.4.3 质构的测定挤压米蒸煮冷却1 h后用镊子选取颗粒饱满，大小均匀的米粒，每一样品取3粒，放入密封袋编号进行质构测定，测其硬度、弹性、黏聚性、胶着度、咀嚼度和回复性指标。质构参数为：探头类型P/36R，测前速度2.00 mm/s，测试速度1.00 mm/s，测后速度1.00 mm/s，触发值5.0 g，压缩程度60.0%，压缩时间间隔5.00 s。

1.4.4 蒸煮品质的测定膨胀率、吸水率、可溶性固形物含量测定：参照阮少兰等的方法[11]。

1.4.5 感官评价挤压米与水采用质量比2∶1，蒸煮15 min，保温10 min。挑选10名食品专业人士对米饭气味、外观、适口性、滋味和冷饭质地进行感官评价，每个样品重复3次，取平均值，品尝前后用37℃纯净水漱口。参照GB/T 15682—2008制定感官评分标准[12]，并作修改。最终得分情况：50分以下很差，51～60差，61～70一般，71～80较好，81～90好，90分以上优，见表1。

表1 感官评价评分规则及分值表Table 1 Sensory evaluation scoring rules and scores

1.4.6 数据分析利用Origin94软件对试验数据进行图表绘制，IBM SPSS13.0进行差异性分析。

2 结果与分析

2.1南瓜粉对挤压米膳食血糖指数的影响

THIRANUSORNKIJ等发现血糖指数（GI）与水解指数（HI）存在如下关系[10]：GI=39.71+0.549HI，因此通过体外消化实验测定HI值可初步反映人体胃肠道消化后血糖指数变化情况。图1为消化3 h麦芽糖释放量曲线，0～30 min曲线斜率较大，说明GI值变化较快，30 min后曲线逐渐平稳，说明胰酶活性达到最大。由表2可以看出，南瓜粉添加量对血糖指数有影响，随着南瓜粉添加量的增加，血糖指数先降低后升高。当南瓜粉添加量为15%时，GI低至68.36，可能因为南瓜粉中的大量果胶在消化过程中形成胶状物质，包埋挤压米中的糊精[13]，胰酶作用底物浓度降低，导致GI降低。当添加量高于质量分数15%时，随着南瓜粉比例增大，GI缓慢升高，此时南瓜粉中的裸露的可溶性碳水化合物参与消化过程，引起GI增大。当南瓜粉添加量质量分数低于15%时，南瓜粉活性物质量少没有充分发挥抑制血糖升高作用，这与杨依婷等的实验结果一致[6]。

表2 南瓜粉添加量对挤压米膳食血糖指数的影响Table 2 Effect of pumpkin powder addition on dietary glycemic index of FER

图1 南瓜粉质量分数对挤压米膳食血糖指数的影响Fig.1 Effect of pumpkin powder addition on dietary glycemic index of FER

2.2 南瓜粉对挤压米内部结构的影响

图2 为不同南瓜粉添加量的挤压米横截面放大1 000倍扫描电镜图。随着南瓜粉添加量的增多，裂痕依次增多，组织由致密变疏松。添加量为质量分数15%时，横截面较平整，组织紧密性适中，有少量浅痕，此时挤压大米的内部结构良好。添加量低于质量分数15%时，米粒内部过于紧密，致使加热吸水率和膨胀率降低，不利于消化吸收；添加量高于质量分数15%时，米粒内部松散，截面凹凸不平，易溃败，黏度大，口感差。当南瓜粉添加量为质量分数5%时，横截面有孔眼，可能是组织过于紧密，水分子被迫汇聚，在高温挤压状态下，气态水分子突破米粒表面形成的小通道[14]。添加量为质量分数25%时，横截面粗糙不平，大面积出现裂痕，是因为南瓜粉添加量过多，使挤压米组织分散，在挤压膨化过程中水分子由米粒内部急剧迁移到表面引起的消极反应[15]。

图2 南瓜粉质量分数对挤压米内部结构的影响Fig.2 Effect of pumpkin powder addition on the internal structure of FER

2.3 南瓜粉对挤压米质构品质的影响

质构测定是模拟人对食品进行感官分析检验中的力学过程，对食品的物性概念做出数据化的客观表述[16]。由表3可以看出：随着南瓜粉添加量增加，硬度、胶着度、咀嚼度指标变化较大，且呈现先升高后降低再升高的趋势。当南瓜粉添加量为质量分数25%时，上述3种指标均达到最高值，可能是因为南瓜粉中含有的大分子蛋白质和果胶类物质在挤压和高温的作用下形成多个结构凝胶[17]，使其内部组织结构极不均匀，蒸煮过程中，水分子只进入大米表层和凝胶间隙，对米粒整体质构特性影响较小。其他4种样品中添加量为质量分数15%的大米，各项指标居高峰，由差异性分析得出：添加量质量分数为15%与5%的挤压米弹性指标差异显著（P＜0.05），与质量分数10%添加量回复性指标差异不显著（P＞0.05），与质量分数20%添加量除回复性外其他指标均差异显著（P＜0.05），综合以上得出南瓜粉添加量为质量分数15%时，挤压米的质构品质较好。

表3 南瓜粉质量分数对挤压米质构的影响Table 3 Effect of pumpkin powder addition on the texture of FER

由表4可见，南瓜粉添加量与挤压米质构指标成正相关，且南瓜粉添加量对硬度影响最大，相关系数为0.516；胶着度、咀嚼度次之，对回复性的影响最小，相关系数为0.002。

表4 挤压米内部结构相关性分析Table 4 Correlation analysis of internal structure of FER

2.4 南瓜粉对挤压米蒸煮品质的影响

膨胀率、加热吸水率越高，可溶性固形物越少，挤压米的品质越好[18]。由图3可见，随着南瓜粉添加量的增加，膨胀率和加热吸水率先上升后下降，可溶性固形物先下降后上升。当南瓜粉添加量为质量分数25%时，米饭的加热吸水率和膨胀率最低，分别为150.69%、165.94%，米汤可溶性固形物质量分数最高，为43.75 mg/g，此时挤压米品质最差。综合扫描电镜及质构结果，可得出其表层疏松易溃败，内部大分子结团，大小不一且排列不均匀。当添加量为质量分数15%时，米饭的加热吸水率和膨胀率最高，分别为266.67%、191.35%，米汤可溶性固形物质量分数最低，为26.04 mg/g。此时，南瓜粉中的活性蛋白质分子填充到淀粉链中的数量最多，也可能是南瓜粉中的果胶在蒸煮过程中形成凝胶，使内部结构紧密。大分子物质及进入内部的水分被牢牢地锁在分子结构间，从而使加热吸水率和膨胀率增大，米汤可溶性固形物含量降低[19]。

图3 南瓜粉质量分数对挤压米蒸煮品质的影响Fig.3 Effect of pumpkin powder addition on cooking quality of FER

2.5 感官评价

感官评价在一定程度上反映挤压米的品质[20]。从表5可见，随着南瓜粉添加量的增加，大米的适口性和滋味变化明显，南瓜粉添加量为质量分数5%时，外观极差，且米粒结团较硬；添加量为质量分数10%和20%时，呈金黄色，大米的气味、适口性等差别不大，相比较添加量为质量分数20%的冷饭质地较硬，弹性差。添加量为质量分数10%和15%时，米粒有较好的外观和金黄色泽，弹性适中且有南瓜香味。当添加量为质量分数25%时，米粒坍塌，冷饭粘连成片状，内有硬心。由显著性差异分析得出南瓜粉添加量为质量分数15%与5%的挤压米除气味外差异性显著（P<0.05），与添加量为质量分数10%挤压米在外观结构和冷饭质地方面差异性显著（P<0.05），与添加量为质量分数20%的挤压米仅在外观结构方面差异性显著（P<0.05），与添加量为质量分数25%的挤压米在外观结构和适口性方面差异性显著（P<0.05），因此南瓜粉添加量为质量分数15%时，可以获得较高品质。

表5 感官评价得分表Table 5 Sensory evaluation score table

2.6 稻谷米与挤压米对比分析

表6显示：南瓜粉添加量为质量分数15%的挤压米与市售稻谷米各项指标差异性显著（P<0.05），体外消化实验测得其血糖指数显著低于稻谷米，可能南瓜粉与原料粉挤压过程中形成胶状物质，抑制血糖升高，这与胶着度数据显示结果一致；弹性、硬度、咀嚼度等质构指标高于市售稻谷米，可能因为挤压过程中发生分子重排，其品质得到改善；加热吸水率和膨胀率较低，因为挤压过程中的高温破坏挤压米内部吸水性大分子，高压环境使挤压米组织结构紧密，不利于吸水膨胀；挤压米的米汤可溶性固形物质量分数是稻谷米的1/3倍，可能因为挤压米中活性蛋白较稻谷米多，形成活性蛋白-淀粉凝胶体系，牢牢锁住营养成分，使米汤固形物含量降低；感官评分两者处于同一等级，但挤压米分值稍低，可能因为品评员对大米有颜色抵触心理，导致评分略低。综合上述，该款米在功能性及品质方面均优于稻谷米，随着市场的普及，食疗挤压米将很快获得消费者喜爱。

表6 稻谷米与南瓜粉质量分数15%的挤压米对比分析Table 6 Comparison and analysis of rice and FER with 15%pumpkin powder

3 结 语

作者研究了南瓜粉添加量对挤压米膳食血糖指数及品质的影响，结果表明：南瓜粉添加量为质量分数15%时，得到的食疗挤压米膳食血糖指数最低，为68.36，横截面较平整，组织紧密性适中，有少量浅痕，各项质构指标适中，米饭的加热吸水率和膨胀率最高，米汤可溶性固形物含量最低，米粒有较好的完整性，呈金黄色泽，弹性适中且有浓厚的南瓜香味。该实验明确了南瓜粉添加量对挤压米的降血糖效果及食用品质的影响，但南瓜的品种以及成熟程度也可能对挤压米造成不同程度影响，需要进一步研究。