添加高钙菜、辣木对大米和糙米米粉品质及餐后血糖的影响

王红岩，张银依，阮 懿，王作金，郑秋月，曹际娟，胡 冰

(大连民族大学生命科学学院1，大连 116600) (宁波海关技术中心2，宁波 315000) (大连弘润全谷物食品有限公司3，大连 116000)

相比于精白米而言，粗粮以及带有一定功能成分的主食不仅可以保留较完整的营养成分，而且适量添加一些生物活性成分还可以有效的预防和控制慢性病的发生，对人们的身体健康有良好的作用。以糙米为例，糙米或其米糠中含有较多的植物化学物质，如酚类等，是预防高血脂、糖尿病等慢性疾病的有效生物活性成分[1]。研究表明糙米米糠具有降血脂的功效[2]，这些功能性物质均随主食而被人体所吸收，达到预防疾病的效果。

高钙菜是一种极具开发潜力的蔬菜，又名土三七、费菜和养心菜等[3]，除具有丰富蛋白质、脂肪、维生素和钙等营养物质外，还含有较多的黄酮类、多酚类及生物碱等活性物质[4]，这些活性物质具有清除自由基、抗氧化、减少或预防糖尿病等慢性疾病发生的作用[5]，熊双丽等[6]通过研究菊粉和高钙菜对猪肉脯抗氧化活性的影响，发现高钙菜可以显著提高肉脯 DPPH 自由基、ABTS 阳离子自由清除活性和总抗氧化能力。但高钙菜制作的米粉在降血糖方面的研究鲜有报道。

辣木籽不仅含有丰富的油脂类，如油酸、邻苯二甲酸二丁酯、棕榈酸等；同时还含有其他多种天然活性成分，能有效降低血脂、血糖[7-9]。Ogunsina等[10]研究表明当添加一定浓度的辣木籽粉时，饼干的蛋白质含量显著增加，由此可见，适量辣木籽的添加利于丰富小麦饼干的营养价值。

本实验以大米粉和糙米粉为原料，添加适量高钙菜和辣木粉制成的糙米米粉为研究对象，通过测定米粉的基本营养成分、蒸煮特性、质构特性，对米粉的品质进行比较分析，同时利用动物实验以及体外模拟消化对米粉的血糖反应进行评定，旨在研究添加少量高钙菜和辣木粉这两种含有功能性成分的物质是否会对糙米米粉的品质及餐后血糖产生影响，从而为调控高钙菜和辣木粉的添加量提供理论支撑，为开发兼具品质与营养保健功能的米粉提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

大米米粉(100%大米粉)，糙米米粉(100%糙米粉)，高钙菜糙米米粉(96%糙米粉+4%高钙菜粉)，辣木糙米米粉(98%糙米粉+2%辣木粉)，α-淀粉酶(1 300 U/mg),葡萄糖淀粉酶(100 000 U/mL)，实验所用的其他试剂均为分析纯。

1.1.2 仪器与设备

UV-1600型紫外可见分光光度计，99 AL 240型电子分析天平，DK-S26型电热恒温水浴锅，7000分子量透析袋，Hitachi S-4800型扫描电子显微镜，强生稳步型血糖仪，电磁炉。

1.2 工艺流程

1.3 方法

1.3.1 原料基本营养成分测定

果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖；淀粉；蛋白质；脂肪；总膳食纤维；不溶性膳食纤维；可溶性膳食纤维含量测定分别参照GB 5009.8—2016、GB 5009.9—2016、GB 5009.5—2016、GB 5009.6—2016、GB 5009.88—2014、GB/T 9822—2008、GB/T 37492—2019[11-17]。

1.3.2 米粉品质评价

按照刘心洁等[18]的方法，稍作修改，对其最佳蒸煮时间、米粉吸水率、干物质损失率及浊度进行测定。

1.3.3 米粉质构特性的测定

按照安迪等[19]的方法，稍作修改：将米粉煮至最佳蒸煮时间，用凉水冲淋后，进行米粉的质构测定。选用圆柱形探头；测试条件：TPA 模式，测试前速率 2.0 mm/s，测试速率 0.8 mm/s，测试后速率 0.8 mm/s；压缩程度 75%；触发力 10 g。对10根米粉进行测量，每根3次平行。

1.3.4 餐后血糖反应的测定

餐后血糖峰值的测定：参照韩小存[20]的方法，稍作修改：随机选取 32 只雄性大白鼠，分为4组。禁食8 h后对其剪尾取血，使用罗氏血糖仪测量空腹血糖值，并将其作为 0 min 时数值。然后将米粉煮至最佳蒸煮时间，用凉水冷却后，将米粉打碎成糊状，以每千克体质量大白鼠喂食含 2 g 可利用碳水化合物的食物为标准，经口灌胃等量米粉，分别在 10、20、30、45、60、90、120 min 时尾部取血测量血糖值，确定小鼠在灌胃米粉后的血糖峰值时间点。

1.3.5 体外模型中米粉消化性能的测定

参照林月萍等[21]的方法，经过一些修改，测定了样品的体外消化速率。将煮熟的米粉用研钵研磨后，称取样品3 g于7 000分子质量的透析袋中，然后加入10 mL α-淀粉酶稀释液和10 mL 葡萄糖淀粉酶稀释液，振荡均匀，将整个透析袋浸没于装有pH5.6的缓冲液的烧杯中，37 ℃水浴并进行磁力搅拌，在不同时间30、60、90、120、150、180 min取1 mL消化渗析液，并煮沸5 min使酶失活。之后，通过3.5-二硝基水杨酸(DNS)的方法测定葡萄糖含量。

CHO=C×D×(V-S)

式中：CHO为体外消化整个体系中所产生的水解糖量/mg；C为从标准工作曲线中查出的标准葡萄糖量/mg；D为渗析液稀释倍数；V为体外消化整个体系的溶液总体积/mL；S为每次从体系中取出的溶液体积/mL。

1.3.6 米粉的形态学

将冷冻干燥后的大米米粉、糙米米粉、高钙菜糙米米粉和辣木糙米米粉放置在标本支架上，用双面胶带制作，并涂上金粉末，将载物台置于扫描电子显微镜下观察、拍照。

1.3.7 数据分析

用IBM SPSS Statistics 分析软件对3组重复数据进行邓肯检验和LSD分析,并用Excel 和GraphPad Prism 8作图。

2 结果与讨论

2.1 基本成分对米粉的影响

由表1可见，不同配方的米粉基本营养成分在一定程度上均呈现显著性差异，大米米粉的淀粉含量最少，但其蛋白质和总膳食纤维含量相对较多；而糙米米粉的蛋白质、总膳食纤维含量要低于大米米粉，因为糙米中的蛋白质、脂肪和膳食纤维大部分聚集在糙米米糠层和胚芽中，而经过加工后这些营养成分的保留率减少[22]，所以这可能是造成糙米米粉中蛋白质、总膳食纤维含量减少的原因。而膳食纤维对淀粉制品的作用具有两面性，一方面膳食纤维在淀粉制品中能起到均衡膳食的作用，还能对淀粉制品中淀粉性质、消化速率和水分分布造成影响，改善淀粉特性和淀粉制品品质[23]。但另一方面，过多的添加膳食纤维会不利于淀粉制品的品质形成，这可能也是导致大米米粉品质略差于糙米米粉、辣木糙米米粉和高钙菜糙米米粉品质的因素之一。

表1 原料的基本营养成分(湿基)/%

2.2 米粉品质评价

吸水率反映的是米粉在蒸煮过程中的膨胀程度，水分的增加主要来自于淀粉的糊化，过高的吸水率会使米粉口感松软、黏度增大[24]，而干物质损失率主要反映淀粉的糊化程度和营养损失程度，也反映了在煮制过程中淀粉颗粒和蛋白质的变化。煮制过程中直链淀粉和水溶性蛋白质溶入水中，所以粉汤会变得浑浊，营养损失变大[25]。相比于糙米米粉，大米米粉的最佳蒸煮时间过长，吸水率明显较低，干物质损失率也较大，煮后的粉汤也更易浑浊。造成这一现象的原因可能是大米米粉所含的蛋白质较多，煮制时过多的蛋白质溶入水中，使其营养损失更大；而添加了高钙菜和辣木的糙米米粉，其吸水率明显降低，干物质损失率也减少，营养损失程度也要比大米米粉小，保留了更好的米粉品质。

2.3 米粉质构特性

由表3可知，4种米粉在质构特性方面稍有差异，大米米粉的硬度较大，且咀嚼度过低，可能是因为大米米粉中可溶性膳食纤维含量较多，可溶性膳食纤维表面的阴离子集团会影响蛋白质之间的相互作用，破坏谷蛋白的网络结构[26]，导致米粉品质的下降。此外，过量的膳食纤维会使面团中面筋含量相对减少，不利于形成网络结构，最终导致面团特性变差，使米粉软塌[27]；且辣木糙米米粉、高钙菜糙米米粉以及糙米米粉都含有功能性的营养成分，适量的膳食纤维中所含的多糖可形成连续的、具有交联特性的三维凝胶网络结构，从而改善面制品品质；这就可能使得大米米粉的品质略差于其他3种米粉。

表2 米粉的品质评价

表3 米粉的质构性质

2.4 米粉的体外模拟消化

淀粉经口腔咀嚼后，会被口腔中的唾液淀粉酶分解成葡萄糖，后经胃、小肠进一步的消化，被人体吸收利用，导致血糖上升，为人体各项生命活动提供能量。图1反映了4种米粉在3 h内的葡萄糖释放量，研究显示所有米粉的消化产物的葡萄糖释放量均随时间的延长而逐渐增加，其中大米米粉的葡萄糖释放量一直高于其他3组米粉，说明辣木、高钙菜等功能性成分的加入对葡萄糖的释放起到了减缓效果，而糙米米粉的葡萄糖释放量最低,可能是由于糙米中的糙米多酚抑制了消化酶的活性，除此之外，可能还会由于糙米多酚的多羟基结构，可与淀粉之间形成氢键、范德华力、非共价键等作用，从而改变淀粉的结构，同时也改变了淀粉的消化特性[28]。

图1 不同米粉的葡萄糖释放量

2.5 米粉的餐后血糖反应

图2为4种米粉对小鼠餐后血糖值的影响，在120 min内灌胃4种米粉的小鼠血糖值的变化趋势基本相同。相比于大米米粉，灌胃糙米米粉的小鼠血糖值在120 min后呈显著下降趋势，说明糙米米粉可能对降低小鼠餐后血糖有显著的作用；而灌胃辣木糙米米粉、高钙菜糙米米粉，其血糖值也要低于灌胃大米米粉的小鼠餐后血糖值，说明添加了辣木、高钙菜等功能成分的糙米米粉也可以起到降低小鼠餐后血糖值的效果；但在120 min时灌胃糙米米粉的小鼠最终血糖值最低，说明用100%糙米粉制得的米粉对血糖值的减少更有效果，一方面可能是由于糙米中含有大量的多酚类物质，而有研究表明多酚可以有效降低餐后血糖值，很好地控制餐后血糖的上升[29]，另一方面可能是原料中辣木和高钙菜的含量少，仅为总质量分数的2%和4%，对血糖值影响不如100%的糙米粉影响显著。

图2 不同米粉对小鼠餐后血糖的影响

2.6 米粉的微观形貌

图3为米粉横截面的扫描电子显微镜(SEM)图。从米粉的形貌学表征上可以看出，大米米粉的横截面较为粗糙，存在较多孔隙且表面颗粒较多，松散的微观结构可能使米粉在质构和品质方面表现较差，同时也可能是葡萄糖释放量增多和导致小鼠血糖上升的原因之一；相比之下，糙米米粉的截面更加平整、结构也较为致密，米粉表面颗粒较少，而添加了高钙菜和辣木的米粉较普通糙米米粉具有更好的截面结构，良好的截面结构更能维持米粉的完整性，使米粉保持更好的品质，减缓葡萄糖的释放速率，这能更好地说明添加高钙菜和辣木粉能维持米粉微观结构的完整性和紧密性，使得米粉的结构致密度增加，对餐后血糖反应和葡萄糖的释放量均能起到减缓的作用。

图3 不同米粉横切面的扫描电镜图(×1 500)

3 结论

对不同配方的4种米粉进行成分、质构特性以及品质分析，发现大米米粉的蒸煮时间过长，口感更黏腻，硬度也较大，其感官品质方面要略差于其他3种米粉。利用体外模拟实验证明了食用辣木糙米米粉、高钙菜糙米米粉以及糙米米粉可以使葡萄糖释放量减少，延缓淀粉的消化；同时通过研究小鼠的餐后血糖变化得知，这些功能性成分的添加有助于餐后血糖的降低，使餐后血糖波动减小。米粉的形貌学结果表明，添加高钙菜和辣木粉更有利于维持米粉的微观结构保护面条的完整性。而大米米粉的葡萄糖释放量和餐后血糖一直较高，这也会使餐后血糖上升加快，不利于人体血糖的调控。向糙米米粉中加入辣木、高钙菜等含有功能性营养成分的物质对减缓葡萄糖的释放有一定的效果，也对餐后血糖的升高有明显的抑制作用，这类米粉因此可作为肥胖、糖尿病等慢性代谢性疾病患者的食物选择。