控糖模块对主食淀粉消化特性、质构及感官品质的影响

王梦倩 ，曾清清，毋思敏 ，郭沫凡 ，应剑 *，王喆*

1. 中粮营养健康研究院有限公司（北京 102209）；2. 营养健康与食品安全北京市重点实验室（北京 102209）；3. 老年营养食品研究北京市工程实验室（北京 102209）；4. 华凌股份有限公司（合肥 231000）

主食是指供应居民一日三餐消费、满足人体基本能量和营养摄入需求的主要食品[1]。在中国传统饮食中，主食以农作物产品为主要原料，淀粉为主要成分，与我国农作耕种的稻谷、小麦等主要农产品相对应，包括大米及其制品、面及面制品及其他（马铃薯及其制品、玉米及其制品和杂粮及其制品）。谷物主食每日为人体提供约50%～60%的能量、40%的蛋白质和60%以上的维生素B1，对人体健康有着举足轻重的作用。然而部分人群为了减肥或者控制血糖的目的选择不吃主食，但现实是碳水化合物的质量和数量同样重要，用吸收利用较慢复杂的碳水化合物代替简单的碳水化合物不仅有望促进人群健康，也有助于保护生物多样性[2]。此外，研究显示亚洲人可能更适合高碳水化合物饮食（供能比占60%以上）[3]。我们不是不要主食，而是需要优质健康的新主食。

从20世纪80年代开始，随着现代制粉工业的不断发展，人们为了追求口感，主食的摄入越来越精细化，过度加工导致主食的B族维生素、部分矿物质、膳食纤维大量流失，血糖生成指数升高，同时伴随着动物性食物消费量呈现大幅增加，肥胖及相关心血管慢性疾病的发生风险也随之增加。

降低主食GI的策略包括开发和选育低GI品种、通过适度加工或特殊加工方式对功能因子进行保留和富集、添加外源性功能因子、合理膳食搭配等。较低GI的食物可以延缓葡萄糖的释放，从而降低血糖峰值，减少机体对胰岛素的需求。长期低GI饮食能够帮助糖尿病患者改善血糖的控制能力[4]。

文章利用一种有助于提高淀粉类食品慢消化营养特性的加工方法对不同主食进行预处理，旨在提供一种技术先进、方便家庭使用操作的加工方法，使消费者可以方便、快捷、无需增加额外家庭成本或改变食用习惯即可获得较低GI的主食类食品。研究以日常食用频率较高的生主食粳米和熟主食面包为例，利用模拟消化技术对加工方法调控淀粉消化率的有效性进行了验证，并采用仪器和感官评价相结合的方式对控糖主食的感官品质进行了分析，客观地评价该技术对主食营养和风味产生的影响。

1 材料与方法

1.1 主要材料与试剂

粳米，一级，中粮福临门水晶米；面包，桃李面包股份有限公司。

α-淀粉酶（A3176）、胃蛋白酶（P7000）、猪胰酶（P7545）、淀粉葡糖苷酶（A7095）、转化酶（I4504）、胆盐（48305），美国Sigma公司；D-葡萄糖测定试剂盒，爱尔兰Megazyme公司。

氯化钾、磷酸二氢钠、碳酸氢钠、氯化钠、氯化镁、碳酸铵、氯化钙、乙醇、盐酸等试剂均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

1.2 主要仪器与设备

控糖模块（合肥华凌股份有限公司）；仿生模拟消化系统（中粮营养健康研究院有限公司）；TA.XT plus型质构仪（英国Stable Micro Systems公司）；RHS1A硬度黏度测定仪（日本佐竹）；微波炉（格兰仕集团）；电饭锅（日本象印）；电烤炉（无锡胜麦机械有限公司）。

1.3 主食处理方法

粳米和面包分别经控糖模块进行预处理，处理完毕的控糖主食置于4 ℃进行保存。

普通粳米和控糖粳米分别采用米水比1∶1.4和1∶1.2，用电饭锅煮饭模式蒸煮30 min，焖10 min后晾至室温进行测定；控糖面包的复热方法包括微波复热（微波炉560 W加热15 s）、烤箱复热（上下火160 ℃，预热后，烤1 min）和光波复热（70% 2 450 MHz光波频率及30% 700 W微波频率加热15 s），均晾至室温后进行测定。

1.4 模拟消化方法

消化液的配置参考Brodkorb等[5]的方法并稍作改动，采用口腔-胃-肠三段式消化体系。口腔消化采用75 U/mLα-淀粉酶的仿生唾液，37 ℃下消化2 min。胃模拟阶段加入含2 000 U/mL胃蛋白酶的仿生胃液，保持pH为3.0，37 ℃下消化120 min。肠模拟阶段加入含100 U/mL猪胰酶、10 U/mL淀粉葡糖苷酶、3 U/mL转化酶的仿生肠液并加入胆盐，调节pH至7.0，37 ℃消化，分别于第0，第5，第10，第20，第30，第45，第60，第90和第120分钟时取样于无水乙醇中灭酶终止反应，测定溶液中葡萄糖含量。以葡萄糖为标准参考物，计算样品eGI。

1.5 质构评价方法

大米硬度、黏度及食味评价：普通粳米和控糖粳米分别采用米水比1∶1.4和1∶1.2，蒸30 min，晾至室温后称适量米饭样品置于测定专用的圆环模具中，挤压成形，正反各压一次，每次压制时间10 s，最后将压制好的米饭饭饼放入硬度黏度仪和食味计中进行测定，通过电脑读取测定数据。

面包质构评价：面包处理后取出放置室温，采用Φ36 mm的圆柱形平底探头，测试方法选用TPA测试模式，触发力5 g，测试前、测试中和测试后速度分别为1，2和5 mm/s，保持时间5 s，压缩距离10 mm。

1.6 感官评价方法

大米的感官评价：参考GB/T 15682—2008《粮油检验 稻谷、大米蒸煮食用品质感官评价方法》[6]对样品进行制备。由经过培训的60名粮油食品相关专业人员作为鉴评小组，采用定量描述性分析法对大米的白度、香气浓度、滋味持久性、黏性、硬度、整体喜好度进行评分。

面包的感官评价：参考GB/T 14611—2008《粮油检验 小麦粉面包烘焙品质试验 直接发酵法》[7]对样品进行制备。由经过培训的60名粮油食品相关专业人员作为鉴评小组，采用定量描述性分析法对面包的颜色均匀度、风味、回弹性、黏性、甜味、弹性进行评分。

1.7 数据处理

采用SPSS 16.0、Excel 2013进行数据分析，显著性分析采用Duncan多重检验，P＜0.05判断为显著。

2 结果与分析

2.1 控糖处理对主食淀粉消化特性的影响

主食是我们每日摄入量最大的食物，其餐后生理代谢反应与居民健康息息相关。研究表明，大米和面包的平均GI为83.2和87.96[8]，属于高GI产品。从图1中可以看出，大米采用控糖处理后，不同消化时间点下，淀粉水解率均有所降低，可消化淀粉曲线下面积降低了24.0%，整体呈现出慢消化淀粉含量升高、快消化淀粉含量降低的趋势，这表示大米经控糖处理进入肠道后，停留的时间较普通大米更长，释放缓慢，葡萄糖进入血液后峰值较低，引起餐后血糖反应较小，从而可能减轻血糖的剧烈波动。

图1 控糖前后粳米（A）和面包（B）淀粉水解曲线

面包经控糖处理后eGI由74降低至67。进一步对控糖处理后的面包采用三种家庭使用频率较高的方式进行复热，结果表明，复热后的控糖面包eGI有所回升，微波处理组eGI最低为70，其次是光波组eGI为72，烤箱复热的面包eGI最高为78。因此从稳定血糖的角度上来说，微波复热的效果最优。除因抗性淀粉含量有所增加外，有研究发现微波热处理可使得不溶性膳食纤维转化为可溶性膳食纤维，而可溶性膳食纤维由于溶于水后形成溶胶或凝胶，进一步阻碍了α-淀粉酶水解速率，从而降低血糖反应[9-10]。

2.2 控糖处理对主食质构的影响

米饭的质构特性表明了其适口性，米饭的硬度和黏度是米饭食用品质中最为重要的衡量指标，直接影响米饭的食用口感。米饭硬度数值越大，表明米饭食用口感更硬。从表1可以看出，控糖处理后，米饭出现了硬度和黏度均降低的现象，且具有显著性差异。

表1 控糖前后粳米食用品质的变化

面包的感官评分与质构特性之间存在一定的相关性，在一定的范围内，面包的硬度越小，弹性越大，内聚性越大，耐咀性越小，面包的感官品质越高[11]。据表2所示质构结果中可以看出，经控糖处理后，面包的硬度有所升高，经烤箱和光波复热后硬度进一步提升，可能跟面包中水分的散失和和淀粉的老化作用相关，而微波复热组硬度显著降低，变得更加柔软，可能是微波处理使得面包中的亲水基团得到暴露，持水能力提升[11]，此外微波处理还可能改善面包内的水分分布，增加气孔数[12]。弹性是指恢复形状的能力，与感官评定中的柔软性和组织特性密切相关[13]。结果显示，控糖或者复热处理，不同组之间的弹性均无显著性差异，表明对面包的弹性影响不大，面包始终可以保持较好的弹性。内聚性高表示面包不易形成碎渣，咀嚼时能够较好地保持完整的状态，很多研究发现内聚性与感官评分有较好的正相关性。结果发现，控糖处理和光波复热均会显著降低面包的内聚性，而微波复热后，面包的内聚性反而有所提升，感官品质可能更好。总体上，质构的结果显示控糖面包经微波复热后，其感官品质可能更好。因此综合体外模拟消化结果，选择微波复热作为面包的复热方式，进一步进行感官评价研究。

表2 不同处理组面包质构测量结果

2.3 控糖处理对主食感官的影响

鉴评小组对米饭整体喜好度与各感官属性强度的相关系数情况如表3和表4所示。结果显示，在α=0.01的置信水平下，米饭的香气浓度与滋味持久性两个属性与整体喜好度分值呈显著相关，说明香气浓度和滋味持久性是影响鉴评小组对米饭的整体喜好度的关键因素。从感官属性强度进行差异性分析，控糖粳米的硬度分值显著高于普通粳米，香气浓度和滋味持久性分值均显著低于普通粳米，而两款产品之间的白度、黏性、硬度差异不显著，说明控糖粳米的香气弱、滋味不持久是造成整体喜好度分值低于普通粳米的主要因素。

表3 控糖前后大米属性强度分值与整体喜好度相关系数

表4 控糖前后大米各属性强度显著性分析

面包是焙烤类食品中消费量最大、食用历史最为悠久的一类食品，具有美味可口、方便食用的特性。鉴评小组对面包整体喜好度与各感官属性强度的相关系数情况如表5和表6所示。结果发现，在α=0.01的置信水平下，面包的风味（奶香味）、回弹、甜味和弹性四个属性与整体喜好度分值相呈显著正相关，控糖面包在各属性强度上与普通面包不存在显著差异。控糖面包整体喜好度高于普通面包，但差异不显著。

表5 控糖前后面包属性强度分值与整体喜好度相关系数

表6 控糖前后面包各属性强度显著性分析

3 结论

随着《健康中国2030规划》《国民营养计划（2017—2030年）》等营养健康相关政策的不断出台、以及社会对食物营养价值的宣教和正确引导，人们已经开始更加注重对食物的合理加工，对主食的消费也有了更高的期待，即从“吃饱、吃好”，逐渐转向“吃得安全、吃得营养健康、吃得方便快捷”，对主食有了营养性、功能性和快捷性的新要求。研究中使用的控糖技术，可有效降低精制主食中淀粉消化曲线下面积，减轻精制主食引起的血糖反应，同时对主食的感官造成不同程度的影响。后续研究将扩大控糖技术的应用范围，研究该控糖技术对其他主食血糖生成指数和感官特性的影响。此外，经控糖处理，主食的加工特性会发生一定程度的改变，因此在家庭操作工程中应给予消费者明确的食用指导以更好地兼顾营养、美味和便捷。