有色米营养米粥配方优化及血糖生成指数评价

刘 婷, 孙小东, 罗雯雯, 杨雯驿, 陆 俊

（1.中国检验认证集团湖南有限公司, 湖南 长沙 410021；2.中南林业科技大学食品科学与工程学院, 湖南长沙 410004）

随着我国消费水平的飞速发展, 人们越来越重视日常饮食的营养及其养生保健功效。而米粥作为我国传统的一种食品也在发展中不断注入保健养生的元素, 在米粥的制作中也越来越注重其增强体质、滋补养生、解毒防癌、控制血糖、瘦身、抗衰老等作用[1]。现阶段, 全球糖尿病患者逐渐增多且日益趋于年轻化, 故对糖尿病的预防和症状缓解就格外重要。血糖生成指数作为一种描述食物生理学属性的指标, 可作为用来指导人们科学摄入食物的依据[2]。血糖生成指数值是在检测人体摄入食品后血糖变化的基础上计算得出的, 能直接将食物消化特性与血糖应答水平联系起来。合理地使用粥来加强健康, 可使人们达到身体健康和长寿的目的, 由于营养米粥可根据具体情况选用, 且具有方便制作和享用、易消化吸收、无不良反应等优点, 日益被现代人作为饮食养生的首选[3]。Shim S M等人[4]研究发现复合谷类粥比普通米粥有更强的自由基清除能力。Mišan A等人[5]通过对比荞麦高蛋白粥、玉米高蛋白粥和玉米低蛋白粥3种粥在34个高胆固醇血症的患者中产生的影响, 发现荞麦高蛋白粥具有改善脂质分布、减轻炎症等功效。有研究表明, 长期进食高血糖生成指数食品更容易引发II型糖尿病。丁慧[6]研究了将米饭中加入了荞麦制成的复配米饭来达到降低血糖生成指数的效果。刘娟等人[7]制备出了将精米中添加燕麦、荞麦、鹰嘴豆等谷物的复配米饭, 其血糖生成指数低于粳米的血糖生成指数值, 属于低血糖生成指数食物。Nayak M等人[8]进行了不同血糖生成指数的膳食对II型糖尿病患者血糖影响的研究, 结果表明, 长期摄入低血糖生成指数膳食的II型糖尿病患者具有更低的空腹血糖值和餐后血糖值。由此可见, 通过摄入低血糖生成指数的食品来进行餐后血糖调节对于人类健康有重要意义。

以日常常见的一些有色米原材料, 如黑米、红米、紫米、黑豆、薏米、绿豆、黑麦、枸杞、荞麦、玉米、胡萝卜等制作米粥, 并测得不同比例米粥的血糖生成指数值, 进而得出有色米复配米粥的最佳营养比例配方, 为开发有助于低血糖生成指数的健康米粥提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

黑米、紫米、红米, 产自陕西汉中洋县；黑麦, 产自黑龙江哈尔滨市；绿豆, 产自内蒙古科尔沁区；其他均为市售。

1.2 试剂与仪器

α-淀粉酶（来源于猪胰腺）, 美国Sigma公司提供；淀粉葡萄糖苷酶（分析纯）, 北京梦怡美化学试剂有限公司提供；葡萄糖测定试剂盒（分析纯）, 中生北控生物科技股份有限公司提供。

UV1800型紫外可见分光光度计, 上海精密科学仪器有限公司产品；JRC-2000型超声波清洗机, 济宁市润通超声电子有限公司产品；H1650-W型微量台式高速离心机, 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司产品；ZHWY-2102C恒温培养振荡器, 上海智城分析仪器制造有限公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 Plackett-Burman试验配方设计

基于前期的文献调研整理, 以黑米、红米、紫米为主料, 配以其他杂粮及调味原料。分别确定其最高用量和最低用量, 选用试验次数N=12的试验设计进行Plackett-Burman试验因素与水平试验设计。

N=12的Plackett-Burman试验因素与水平设计见表1。

表1 N=12的Plackett-Burman试验因素与水平设计/g

1.3.2 米粥的制备方法

根据Design Expert.V.8.0.5b所列出来的具体各组配方按比例称取各原料, 用自来水淘洗2次, 家用电饭锅煮开后用煮粥功能继续熬煮30 min。

N=12的Plackett-Burman试验设计与结果见表2。

表2 N=12的Plackett-Burman试验设计与结果

1.3.3 感官评价方法

选择5名感官评分员对粥样进行感官评价。

感官评价标准见表3。

表3 感官评价标准

1.3.4 抗性淀粉的测定

按照国家标准NY/T 2638—2014[9]测定抗性淀粉的消化方法稍作修改, 从处理好的粥中取2.5 g样品, 用玻璃棒捣碎, 往样品中加入16 mLα-淀粉酶悬浮液（pH值为6.0的NaCl-HCl缓冲溶液中加入2.5 gα-淀粉酶和0.3 g淀粉葡萄糖苷酶定容至500 mL）, 先利用葡萄糖测定试剂盒测定葡萄糖含量, 再放入37℃恒温摇床中消化16 h, 在60, 120, 180, 962 min分别取出少量样品测定葡萄糖含量。消化完毕后, 加入10 mL的无水乙醇, 以转速3000 r/min离心10 min, 倒掉上清液, 再加入20 mL无水乙醇, 同样条件下离心, 倒掉上清液, 重复2次, 最后用滤纸吸掉多余液体。加入浓度为2 mol/L的KOH溶液5 mL, 振荡20 min, 加入pH值为3.6的乙酸钠缓冲溶液10 mL和0.014 g的淀粉葡萄糖苷酶, 于60℃下水浴1 h（期间取出2次振荡）, 结束后以转速4000 r/min离心10 min, 收集上清液, 再加10 mL水混入沉淀, 同样条件离心, 重复4次, 收集上清液, 最后将上清液定容至100 mL, 用试剂盒测定葡萄糖含量。

1.3.5血糖生成指数的计算

根据文献[10]计算血糖生成指数, 具体计算公式如下：

式中：EAG——可利用糖, 为样品消化前所含的葡萄糖及消化120 min后所释放的葡萄糖之和；

RS——16 h后未消化的淀粉, 即抗性淀粉。

1.3.6 数据处理

采用Design Expert.V.8.0.5b软件进行统计分析与处理。

2 结果与分析

2.1 不同配方的血糖生成指数

不同复配米粥的血糖生成指数见表4。

由表4可知, 第10组试验与第6组试验结果得到对血糖生成指数值较低, 第2组, 第3组及第11组对感官评分较高。加入荞麦薏米绿豆等杂粮谷物后的复配米粥, 血糖生成指数明显低于由黑米、红米、紫米单独熬制成的米粥。

表4 不同复配米粥的血糖生成指数

淀粉消化率折线图见图1。

图1 淀粉消化率折线图

2.2 效应与贡献值分析

N=12的Plackett-Burman试验设计效应与贡献分析见表5。

由表5可知, 紫米的血糖生成指数相较于其他原料效应影响最大, 贡献值最高；其次是黑米；而红米的感官评价相较于其他原料效应影响最大, 贡献值最高, 这可能与红米煮后产生的色泽增加了感官评分有一定的关系。

2.3 方差分析

2.3.1 血糖生成指数的方差分析

血糖生成指数方差分析见表6。

由表5和表6可知, 对血糖生成指数影响较大的是黑米、紫米、红米、胡萝卜、薏米、黑豆。试验所得的拟合回归方程显著（模型p=0.01＜0.05）, 经过方差分析, 其中黑米、红米、紫米、胡萝卜有显著影响。响应值与各因素间的回归模型为：

表6 血糖生成指数方差分析

由回归方程（1）可知, 血糖生成指数与紫米、黑米、红米呈正相关, 与薏米呈负相关。

2.3.2 感官评价分值的方差分析

感官评价分方差分析见表7。

由表5和表7可知, 对感官评分影响较大的是红米、黑豆、黑麦、薏米的黑豆。试验所得的拟合回归方程极显著（模型p=0.0044＜0.001）, 经过方差分析, 其中红米、黑豆有显著影响。响应值与各因素间的回归模型为：

表5 N=12的Plackett-Burman试验设计效应与贡献分析

表7 感官评价分方差分析

由回归方程（2）可知, 感官评分与紫米呈正相关, 与黑豆呈负相关。

2.4 最佳配方预测及其分析

通过Design Expert.V.8.0.5b软件预测选项, 对感官评价分数和血糖生成指数进行分析, 得到了4种比较好的比例配方。

Design Expert预测配方见表8。

由表8可知, 相较于其他配方, 配方1的血糖生成指数预测值最低且可行度较高。经过样品配比后进行验证试验。

表8 Design Expert预测配方

预测配方的验证试验结果见表9。

表9 预测配方的验证试验结果

由表9可知, 配方1和配方2的血糖生成指数处于较低水平, 配方1和配方4感官评价分较好, 综合考虑, 认为配方1是拥有较低血糖生成指数和较高感官评价分的复配米粥最佳配方。

3 结论

主要通过使用Plackett-Burman设计试验对复配米粥中的多种原材料因素进行筛选, 通过较少的试验得到对血糖生成指数和感官评分值具有较大贡献度的几种因素。通过试验对以黑米、紫米、红米、薏米、绿豆等为主要原料的复配米粥进行初步筛选, 得到了对血糖生成指数具有较大贡献度的几个因素为黑米、紫米、红米、薏米, 回归模型为Y1=43.646+0.673A+0.545B+1.151C-0.938G；对感官评价分值具有较大贡献度的几个因素为紫米、黑豆, 回归模型为Y2=76.71+3.21B-2.12D。通过预测配方及验证试验, 得到具有降糖活性复配米粥的最佳配方为黑米10 g, 红米12 g, 紫米10 g, 黑豆6 g, 黑麦8 g, 绿豆8 g, 薏米8 g, 枸杞5 g, 胡萝卜7 g, 荞麦5 g, 玉米5 g, 该复配米粥原料总量为84 g, 口感良好、米香浓郁、颜色纯正, 相比其他单纯的黑米粥、红米粥或紫米粥具有更低的血糖生成指数, 适合糖尿病患者的饮食需求, 可以对其进行一定的开发和利用。