幾種糯性食物的淀粉消化特性

王 璐，范志紅*，史海燕，陳 然

(中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京 100083)

幾種糯性食物的淀粉消化特性

王 璐，范志紅*，史海燕，陳 然

(中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京 100083)

為了研究糯性食物的消化特性，選擇大米(Oryza sativaL.)、小米(Setaria italicaL.)、大黃米(Panicum miliaceumL.)相對應的糯性和非糯性品種進行體外模擬消化實驗，測定鮮熱、回熱、冷藏樣品的體外消化速度，并測定市售糯米制品的淀粉組分。結果表明：糯性品種消化速度顯著高于非糯性品種，但粗雜糧的糯性品種消化速度仍然略低于精白大米；圓粒糯米與長粒糯米在冷藏后有明顯差異；對于糯性品種來說，再次加熱時的消化速度可能比新鮮烹調時更高；糯米加工食品均屬于高消化速度食品。結論：無論新鮮烹調或冷藏，糯性淀粉食物消化速度均較快，需要控制血糖者和控制體質量者應謹慎食用。

糯米；糯性谷物；淀粉消化速度；淀粉組分；血糖反應

Abstract：In order to study the digestibility characteristics of waxy cereal foods, rice (Oryza sativaL.), millet (Setaria italicaL.) and proso millet (Panicum miliaceumL.) from waxy and non-waxy varieties were subjected to mimic digestionin vitro. The starch digestion rates of fresh-cooked, refrigerated, and reheated waxy samples were determined and a few types of commercial waxy cereal foods were analyzed for their starch composition. The results indicated that waxy varieties exhibited a higher digestion rate than non-waxy varieties. However, waxy whole grains still exhibited slightly lower digestion rate than polished cooked rice. An obvious difference in digestive behavior between short-grain waxy rice and long-grain waxy rice was observed after refrigeration. In addition, the digestion rate of reheated waxy varieties was much higher than that of fresh-cooked samples.Therefore, both fresh-cooked and reheated waxy starch cereal foods have higher digestion rate. It should be careful for people who need to control blood glucose and body weight.

Key words：waxy rice；waxy cereals；starch digestion rate；starch composition；blood glucose

目前，我國居民超重、肥胖和糖尿病的患病率日益增加[1]，研究表明，選擇消化速率較低的淀粉類食物有利于胰島素和葡萄糖代謝的平穩化[2-3]，從而幫助預防及控制糖尿病等慢性疾病[4]。因此推薦選用粗糧、雜糧作為主食替代物[4-6]。

很多糧食品種具有糯性和非糯性之分，如大米(Oryza sativaL.)、小米(Setaria italicaL.)、大黃米(Panicum miliaceumL.)等，其糯性品種的直鏈淀粉含量低，為我國居民傳統所喜食。一般認為，較高的直鏈淀粉含量與較低的血糖指數相關[7-8]，支鏈淀粉含量高的稻米體外消化和體內血糖反應都相應較高[9]，消化速度越快，導致血糖反應升高越快[10-12]。但這些分析主要是針對西方高直鏈秈米，很多我國特有的糯性食物尚缺乏消化速度和血糖反應方面的數據。這些糯性主食常常在放冷后食用，或者放冷后回熱食用，而冷藏和回熱對糯性食物的消化特性有何影響，缺乏實驗數據。

本實驗選用具有我國傳統特色的大米、小米、大黃米的糯性和非糯性品種，測定其鮮熱、冷藏、回熱樣品的淀粉組分及體外消化特性，以及部分市售糯米加工品的體外消化指標，旨在為慢性病患者食用糯性食物提供參考數據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

圓粒糯米、長粒糯米購自超市七河源專柜；粳米為金健牌特級粳米；糯性大黃米和非糯性大黃米、糯性小米和非糯性小米均購自內蒙古。市售糯米加工品均購自超市，產品標簽上的加工品名稱和原料信息見表1。

表1 市售糯米加工品主料Table 1 Ingredients of processed waxy rice foods purchased from a local supermarket

胰酶(pancreatin)、淀粉葡萄糖苷酶(amyloglucosidase)Sigma公司；3,5-二硝基水楊酸、pH5.2磷酸鈉緩沖液、7mol/L KOH溶液、0.5mol/L乙酸溶液、無水乙醇，所用化學試劑均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

SHA-BA水浴恒溫振蕩器 江蘇金壇容華儀器制造有限公司；TDL-5-A型飛鴿牌離心機 上海安亭科學儀器廠；UV5200紫外-可見分光光度計 上海元析儀器有限公司；電磁爐、蒸鍋和冰箱等。

1.3 方法

1.3.1 米飯樣品烹調處理方法

圓粒糯米、長粒糯米、粳米鮮熱米飯：米水質量比1.0:1.2，浸泡20min后常壓蒸煮40min；糯性大黃米、非糯性大黃米、糯性小米、非糯性小米鮮熱米飯：米水質量比1.0:1.5，浸泡20min后常壓蒸煮40min。加水調節碳水化合物質量分數為20%，勻漿10s后，進行體外模擬消化實驗。

冷藏、回熱米飯：烹制方法同鮮熱米飯，烹制后于4℃冷藏24h即為冷藏樣品。將冷藏樣品常壓蒸制10min即為回熱樣品。

北京盆糕、南瓜黏窩頭、年糕沸水浴加熱10min；白糯湯圓、紫糯湯圓去餡后沸水煮3min；糯米糕和醪糟不處理，直接加水調節碳水化合物為20%，勻漿10s后，進行體外模擬小腸段消化實驗。

1.3.2 測定方法

營養素含量的測定。采用國標方法測定水分、蛋白質、脂肪[13]及直鏈淀粉含量[14]。

米飯淀粉消化組分及預測血糖負荷值的測定。采用體外模擬消化實驗，按Englyst等[15]的酶解方法進行。測定樣品中總淀粉(TS)、快消化淀粉(RDS)、慢消化淀粉(SDS)、抗消化淀粉(RS)含量及淀粉消化指數(SDI)、水解指數(HI)、血糖負荷評估值(EGL)。

SDI /%=RDS×100/TS；HI /%=樣品消化曲線下面積×100/參比樣品消化曲線下面積 (統一選擇粳米作為參比樣品)，消化曲線按照Englyst酶解方法獲得，消化曲線下面積通過梯形面積求和得到；EGL=HI×可利用碳水化合物質量分數，其中可利用碳水化合物質量分數是按照Englyst酶解方法測定并計算出的總碳水化合物占干物質的百分比。

在加入酶液后的2、5、10、20、30、60、120min取樣測定還原糖質量分數，以查看鮮熱、冷藏、回熱米飯樣品碳水化合物水解時間進程的影響，并評價其消化速度。

統計分析方法。實驗數據用Excel軟件進行輸入，并用SPSS17.0軟件包進行單因素方差分析。

2 結果與分析

2.1 實驗樣品主要成分

本實驗測定了糯性、非糯性大米、小米與大黃米的水分、蛋白質、脂肪及直鏈淀粉含量。測定結果如表2所示。糯性樣品的直鏈淀粉含量顯著低于非糯性樣品(P＜0.05)。

表2 樣品的常量營養素含量Table 2 Macronutrient contents of cereal samples g/100g

2.2 鮮熱、冷藏、回熱樣品的消化速度指標

SDI表示淀粉水解的徹底程度，HI表示消化速度的快慢并對食物可能產生的GI進行預測[16]，而EGL綜合考慮了食物中碳水化合物含量和食物質量，可全面反映食物本身的消化吸收特性[17]。SDI、HI、EGL值用來表征消化速度的快慢。鮮熱米飯樣品的SDI、HI、EGL值如表3所示。本實驗中，細糧指經過碾米工藝獲得的精白大米，如：粳米、長粒糯米、圓粒糯米；粗糧指未經過碾米工藝得到的糯性、非糯性大黃米和小米。其結果顯示，無論粗糧還是細糧，糯性食物的SDI、HI均顯著高于非糯性食物(P＜0.05)。除小米樣品，大黃米和大米的糯性食物EGL值也要高于非糯性食物(P＜0.05)。長粒糯米和圓粒糯米的消化速度指標接近，均不適合需要控制血糖的人群食用。

從表3還可以看出，粗雜糧的消化速度顯著低于細糧(P＜0.05)，即使是新鮮烹調的糯性粗糧，消化速度仍不及細糧。因此，需要控制血糖的糖尿病人可以選擇粗糧、雜糧作為主食替代精白米，但粗雜糧的糯性品種雖低于精白粳米的水平，仍屬于消化速度較高和血糖上升速度可能較快的主食，糖尿病人食用時應優先選擇非糯性品種。另一方面，粗雜糧的非糯性品種消化速度慢，水解指數較低，對于消化不良人群來說，可能增加腸胃負擔。

表3 鮮熱、回熱、冷藏樣品的消化速度指標Table 3 Digestion rates of fresh-cooked, reheated and refrigerated cereal samples

通過對鮮熱、回熱、冷藏的各食物樣品進行消化指標測定，可看出，除圓粒糯米之外，冷藏處理明顯降低了樣品的消化速度，但回熱可使消化速度再次顯著上升。值得注意的是，糯性品種和非糯性品種在冷藏和回熱時表現差異較大。除長粒糯米以外，圓粒糯米、糯性大黃米、糯性小米的回熱樣品SDI、HI、EGL值均接近或高于鮮熱樣品，均達到或高于粳米的水平。這提示人們，盡管非糯性品種在冷藏后再加熱可降低消化速度，但對于糯性品種來說，回熱之后很可能具有比鮮熱糯性食品更高的消化速度。

2.3 鮮熱、冷藏、回熱樣品的淀粉組分變化

圖1 鮮熱、冷藏、回熱樣品的RDS含量變化Fig.1 RDS contents of fresh-cooked, refrigerated and reheated cereal samples

圖1顯示為RDS變化趨勢，除圓粒糯米外，其他樣品冷藏之后RDS含量均有減少；除糯性大黃米外，減少量差異顯著(P＜0.05)。所有回熱樣品的RDS值均顯著高于冷藏樣品(P＜0.05)。圓粒糯米、非糯性大黃米、糯性大黃米、糯性小米的回熱樣品RDS含量顯著高于鮮熱樣品(P＜0.05)，長粒糯米和粳米反之(P＜0.05)，而非糯性小米無顯著差異。圓粒糯米的RDS含量變化較為特殊，冷藏后與鮮熱時無顯著差異，而冷藏的RDS平均值反而更高。

圖2 鮮熱、冷藏、回熱樣品的SDS含量變化Fig.2 SDS contents of fresh-cooked, refrigerated and reheated cereal samples

如圖2所示，其中，鮮熱、冷藏、回熱的非糯性小米SDS含量穩定，無顯著差異(P＜0.05)。粳米、長粒糯米、糯性大黃米的冷藏樣品SDS含量顯著高于鮮熱樣品(P＜0.05)，而圓粒糯米、非糯性大黃米反之(P＜0.05)，糯性小米冷藏和鮮熱的SDS含量差異不顯著。除非糯性大黃米和非糯性小米外，其他樣品回熱后SDS含量均顯著低于冷藏樣品(P＜0.05)；除長粒糯米、粳米和非糯性小米外，所有回熱樣品的SDS含量顯著低于鮮熱樣品(P＜0.05)。

如圖3所示，除糯性大黃米外，冷藏樣品的RS含量均顯著高于鮮熱與回熱樣品(P＜0.05)。粳米和長粒糯米的回熱樣品RS含量顯著高于鮮熱樣品(P＜0.05)，糯性大黃米和糯性小米反之(P＜0.05)，圓粒糯米、非糯性大黃米、非糯性小米無明顯差異。粗糧、雜糧的RS含量普遍高于經過精白處理的大米和面粉。無論是鮮熱、冷藏、回熱樣品，長粒糯米與粳米之間的RS含量變化均無顯著差異(P＜0.05)。

圖3 鮮熱、冷藏、回熱樣品的RS含量變化Fig.3 RS contents of fresh-cooked, refrigerated and reheated cereal samples

2.4 市售糯米加工品的消化速度和淀粉組分

表4 糯米加工品的消化速度指標Table 4 Digestion rates of the purchased processed waxy rice foods g/100g干物質

如表4所示，在各種糯性谷物加工品當中，湯圓、醪糟均為高消化速度食品，RS含量很低。醪糟以精白糯米為原料，經過酒曲發酵，淀粉已經被部分水解，游離葡萄糖含量很高，TS含量較低。

3 討 論

3.1 細糧與粗雜糧消化特性的差異

日常食用的粳米和糯米均屬于細糧，與粗雜糧相比，血糖反應較高[18-19]。而糯米與粳米相比，不論對糖尿病人還是健康人，其血糖反應均更高[20]。

淀粉類食物的消化速度和血糖反應受直鏈-支鏈淀粉的比例，淀粉顆粒的形狀、大小和平均分子量[21-22]，晶體結構類型，重結晶和老化，直鏈淀粉-脂肪復合物，天然α-淀粉酶抑制劑，非淀粉多糖的存在等因素的影響[23]。對于大米而言，支鏈淀粉含量與消化速度有正相關[24]。血糖指數(glycemic index，GI)是衡量碳水化合物餐后血糖反應的指標[24]。國外測定非糯性小米的GI值為71[19]，但糯性小米和大黃米的GI值未見報道。本研究結果表明，即便對于粗雜糧，糯性品種也有較高的消化速度，很可能具有更高的血糖反應。

有研究顯示，糯米淀粉的粒徑較小[25]，大小較為均一，較粳米淀粉顆粒大[26]；大黃米的粒徑差異較大[27]，而小米的粒徑明顯大于糯米[28]。大黃米淀粉顆粒多為角形，且表面完整沒有裂痕[27]，這可能阻礙酶分子進入淀粉內部，導致消化速度的減慢。同時，大黃米和小米的膳食纖維含量明顯高于糯米[29]。這些都是糯性大黃米和小米消化速度高于精白糯米的可能原因。

3.2 冷藏和回熱對糯性谷物消化速度的影響

低溫長時間貯藏會導致已糊化谷物的直鏈淀粉分子重新趨向于有序化，形成結晶區域，造成淀粉部分回生，對淀粉酶具有較強的抗性[30-31]，且回生后產生的重結晶為不可逆結構[32]，故冷藏會降低米飯的消化速度[7]。但對于糯性谷物冷藏和回熱后，淀粉消化速度和血糖反應有何變化，目前還沒有研究報告。

一般認為支鏈淀粉不易產生回生，但如果支鏈淀粉外側短支鏈聚合度(DP)達15～18，仍有可能引起回生[33]。且支鏈淀粉重結晶主要是對長期冷藏的消化特性產生影響(20d)，短期(1d)內并無大影響[30]。然而，本研究中的糯性大黃米、糯性小米和長粒糯米均表現出冷藏后消化速度降低的現象，推測可能與其支鏈長度較長有關。雖然在不同谷物樣品之間比較時，黏度與消化速度具有正相關性[34]，但冷藏、回熱等處理時，黏度與消化速度并無明顯相關性(數據未列出)。冷藏致使消化速度降低的原因，還需要進一步的研究來闡明。

研究表明，對于圓粒糯米、糯性大黃米和糯性小米來說，回熱樣品的消化速度高于鮮熱樣品。由于糯性食物中支鏈淀粉含量高，而支鏈淀粉的回生過程完全可逆[32]，通過加熱可以回到最初的糊化狀態。由于淀粉顆粒在第一次加熱時已經被破壞，如無回生過程，回熱處理加熱后，可使淀粉糊化程度進一步提高，其RDS含量升高即是證明。

實驗結果中需要特別關注的是，圓粒糯米與長粒糯米的冷藏和回熱性質有所差異。圓粒糯米冷藏后消化速度沒有明顯下降趨勢，回熱后進一步上升，而長粒糯米則有明顯下降，接近于粳米的特性。楊月欣等[18]在血糖反應研究中已經發現，圓粒糯米的血糖指數為88，而長粒糯米為50，兩者差異甚大，但論文中未注明是鮮熱糯米飯還是經過冷藏的糯米飯。曾悅[35]的人體實驗研究顯示，冷藏后圓粒糯米飯較鮮熱時的血糖反應甚至有更強的趨勢，與本實驗中圓粒糯米冷藏后消化速度下降不明顯的結果相一致。從兩者的淀粉結構來說，雖然支鏈淀粉含量均在98%左右，但其側鏈的長度有明顯差異，因此消化速度存在差異[36]。DP為6～9的短側鏈會抑制回生[33]，也更易于消化酶作用，這可能與圓粒糯米的高消化速度有關。

3.3 糯米制品消化速度差異的原因分析

淀粉食物經加工處理之后，淀粉結構發生改變，消化速度和血糖反應隨之發生變化。如食物顆粒減小，總表面積增大，增加了淀粉和水解酶的接觸，從而加速消化[37]。如前所述，再次加熱也會提高糯性食品的消化速度。本研究測定的糯米制品主要原料為磨碎的糯米淀粉，且購置時已經是熟品或半熟品，食用時需要回熱，因而均屬于消化速度高的食品。

市場上的糯性谷物加工食物均以糯米粉為主料，北京盆糕添加了大黃米、蕓豆，南瓜黏窩頭添加了南瓜，糯米糕添加了木薯粉。有文獻表明，豆類可以降低稻米類食物的消化速度[38]，因此盆糕、黏窩頭和糯米糕與年糕相比，具有較低的SDI值。可見在糯米淀粉中添加控制血糖的食物原料，可以降低糯米淀粉的消化能力。

總體來看，糯米加工品的消化速度較高，不適宜糖尿病人食用，特別是醪糟、湯圓和年糕。

4 結 論

4.1 對于同種谷物而言，糯性品種消化速度顯著高于非糯性品種。新鮮烹調時粗雜糧的糯性品種消化速度低于精白粳米，但回熱時與之接近。

4.2 長粒糯米與圓粒糯米相比，冷藏和回熱時的消化速度差異較大，提示對于糯性食物來說，由于支鏈淀粉結構的不同，其淀粉消化特性仍有明顯差異。

4.3 對于糯性品種來說，再次加熱時的消化速度可能比新鮮烹調時更高。

4.4 糯米加工食品均屬于高消化速度食品，特別是湯圓和醪糟。

4.5 總體而言，加熱的糯性食物不適宜糖尿病人食用，其冷藏和回熱后淀粉結構和血糖反應的變化，還需要進一步的研究和驗證。

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Starch Digestion Characteristics of Several Waxy Cereal Foods

WANG Lu，FAN Zhi-hong*，SHI Hai-yan，CHEN Ran

(College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China)

TS231

A

1002-6630(2010)17-0359-05

2010-01-08

王璐(1984—)，女，碩士研究生，研究方向為糯性食物的消化特性。E-mail：luky1002@163.com

*通信作者：范志紅(1966—)，女，副教授，博士，研究方向為食物的營養價值和健康功效。E-mail：daisyfan@vip.sina.com