加工方式對谷物和豆類估計血糖生成指數的影響

崔亞楠 - 張 暉 王 立 錢海峰 - 齊希光 -

(江南大學，江蘇 無錫 214122) (Jiangnan University, Wuxi, Jiangsu 214122, China)

加工方式對谷物和豆類估計血糖生成指數的影響

崔亞楠CUIYa-nan張 暉ZHANGHui王 立WANGLi錢海峰QIANHai-feng齊希光QIXi-guang

(江南大學，江蘇 無錫 214122) (JiangnanUniversity,Wuxi,Jiangsu214122,China)

采用體外消化法研究了蒸煮、擠壓、滾筒干燥3種加工方式對薏米、黑麥、燕麥、鷹嘴豆及花蕓豆估計血糖生成指數(eGI)的影響。結果表明，蒸煮后谷物和豆類eGI由高到低依次為：黑麥>薏米>燕麥>花蕓豆>鷹嘴豆；擠壓后谷物和豆類eGI由高到低依次為：薏米>黑麥>燕麥>花蕓豆>鷹嘴豆；滾筒干燥后谷物和豆類eGI由高到低依次為：薏米>黑麥>燕麥>花蕓豆>鷹嘴豆。同一種谷物或豆類經蒸煮、擠壓、滾筒干燥3種加工方式加工后其eGI由高到低依次為：滾筒干燥>擠壓>蒸煮。

加工方式；谷物；豆類；估計血糖生成指數

食品經加工后，質構、營養特性、消化特性均會發生變化，因此研究不同加工方式對食品血糖生成指數的影響意義重大。Chaiwat等[1]對糙米飯經不同干燥介質(熱空氣、濕熱空氣、過熱蒸汽)干燥后的血糖反應進行了研究，結果表明干燥溫度和干燥介質會顯著影響糙米飯的干燥速率、淀粉糊化程度、直鏈淀粉-脂質復合物的結構及餐后血糖生成指數。Foschia等[2]研究了不同預處理過程對意大利面體外消化過程和估計血糖生成指數(eGI)的影響，結果表明粉碎使得所有樣品體外消化曲線下面積顯著增加，但浸漬對體外消化過程影響不明顯。孫建全等[3]研究了小麥淀粉經壓熱法、酶法、酸法及其復合方式處理后的抗性淀粉含量，結果表明經微波-酶法處理的小麥淀粉其抗性淀粉得率最高。但不同加工方式對天然谷物及豆類血糖生成指數的影響研究尚未見報道，為探究不同加工方式對天然谷物及豆類血糖生成指數的影響，采用體外消化法研究了蒸煮、擠壓、滾筒干燥3種加工方式對薏米、黑麥、燕麥、鷹嘴豆及花蕓豆eGI的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

薏米、黑麥、燕麥：棗莊七珍坊食品有限公司；

鷹嘴豆、花蕓豆：贛州云深處農業開發有限公司；

豬胰α-淀粉酶(290 U/mL)、淀粉轉葡萄糖苷酶、胃蛋白酶、胰酶：Sigma(中國)有限公司；

乙醇：分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

1.1.2 主要儀器設備

電子天平：AB104-N型，上海第二天平儀器廠；

電熱可調溫鼓風干燥箱：DHG-240L型，上海一恒科學儀器有限公司；

不銹鋼五谷雜糧磨粉機：CLF-150型，浙江省溫嶺市創力藥材器械廠；

低速大容量離心機：L-550型，湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司；

水浴恒溫振蕩器：SKY-110WX型，上海蘇坤實業有限公司；

冷凍離心機：CR21G3型，日本HITACHI公司；

還原糖測定儀：SGD-IV型，山東省科學院生物研究所；

石墨消解儀：SH220N型，海能儀器股份有限公司；

脂肪測定儀：SOX406型，海能儀器股份有限公司；

雙螺桿擠壓機：FMHE36-24型，湖南富馬科食品工程技術有限公司。

1.2 方法

1.2.1 基本成分分析

(1) 水分含量測定：快速水分測定儀測定。

(2) 粗蛋白含量測定：依據GB/T 5009.5—2010采用自動定氮儀進行測定。

(3) 粗脂肪含量的測定：采用索氏抽提法，具體操作參照GB/T 5009.6—2003。

(5) 灰分含量的測定：參照GB/T 50094—2010。

(6) 可利用碳水化合物含量：按式(1)計算。

ACH=100-P-F-DF-A，

(1)

式中：

ACH——可利用碳水化合物含量(干基)，%；

P——蛋白質含量(干基)，%；

F——脂肪含量(干基)，%；

DF——膳食纖維含量(干基)，%；

其次，辣椒還是一位神奇的老中醫。據《植物名實圖考》考證：辣椒辛，熱。入心、脾經具有興奮、發汗等功效。少許溫中健胃，治寒滯腹痛，食欲不振，嘔吐，瀉痢；也能散風濕治疼痛。還具備治愈凍瘡，疥癬，腮腺炎，蜂窩織炎，多發性疔腫，外傷瘀腫等。此外，由于辣味有刺激舌上的味蕾，引起唾液大量分泌和淀粉酶的活力，使食欲大增。這是不是喜愛吃辣椒的朋友們長胖的原因之一呢？另外，要是你有什么頭疼腦熱之類的癥狀，不要擔心，有了辣妹子的關照，保證你發發汗之后又能重新煥發活力。

A——灰分含量(干基)，%。

1.2.2 谷物粉、豆類粉擠壓工藝 樣品經粉碎后過60目篩，原料粉充分混合均勻。谷物粉通過雙螺桿擠出系統進行擠壓，擠壓機機筒升溫程序：70 ℃—90 ℃—110 ℃—130 ℃，水分添加量：25%，螺桿轉速：100 r/min。待出料穩定后收集擠出物，將擠出物置于40 ℃的恒溫烘箱中干燥12 h，干燥粉碎后密封保存，以備后續分析。

1.2.3 谷物粉、豆類粉蒸煮工藝 取原料500 g，加入去離子水3 000 mL，30 ℃水浴鍋中放置5 h，瀝干水分，用適量去離子水洗滌3次。將浸泡好的原料于常壓下蒸30 min，取出后置于40 ℃恒溫烘箱中干燥12 h，粉碎后密封保存，以備后續分析。

1.2.4 谷物粉、豆類粉滾筒干燥工藝 樣品經粉碎后過60目篩，原料粉充分混合均勻。取500 g原料粉與適量去離子水充分混勻，使用膠體磨粉碎1 min，調節滾筒干燥器轉速為100 r/min，以適當流速將物料澆于滾筒干燥器表面，收集物料，干燥粉碎后密封保存，以備后續分析。

1.2.5 體外消化法及估計血糖生成指數 參考Wang等[4]的方法。準確稱量含500 mg可利用碳水化合物的樣品于測試管中，加入1 mL包含豬胰α-淀粉酶的人體唾液，15～20 s后加入5 mL胃蛋白酶懸浮液，混合物在37 ℃振蕩水浴鍋中溫育30 min，用5 mL 0.02 mol/L的氫氧化鈉中和，隨后加入25 mL 0.2 mol/L的醋酸鈉緩沖液，加入5 mL胰酶，繼續在37 ℃振蕩水浴鍋中溫育。于20，30，60，90，120，180 min分別取1 mL水解液，沸水浴滅酶，用還原糖測定儀測定其葡萄糖含量并按式(2)計算碳水化合物水解率。以葡萄糖為標準參考物，參考Goni等[5]的方法按式(3)計算樣品eGI。

(2)

(3)

式中：

CH——碳水化合物水解率，%；

G——水解液中葡萄糖釋放量，mg；

eGI——估計血糖生成指數；

AUC——不同谷物、豆類消化曲線下面積；

AUSC——葡萄糖消化曲線下面積。

1.2.6 數據統計與分析 所有數據均重復測定3次，并采用SPSS 19. 0和Origin 8. 0對數據進行處理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 蒸煮對谷物和豆類eGI的影響

原谷物和豆類的蛋白質及脂肪含量見表1，蒸煮后谷物和豆類中蛋白質、脂肪、灰分、膳食纖維和可利用碳水化合物含量見表2。與原谷物和豆類相比，蒸煮后谷物和豆類蛋白質及脂肪含量均下降。蛋白質含量下降是因為在預處理過程中，部分水溶性蛋白質隨浸泡液的丟棄而流失。脂肪含量下降是因為在蒸煮過程中，淀粉顆粒結構被破壞，直鏈淀粉受熱溶出，并與脂肪酸形成直鏈淀粉-脂肪復合物從而使脂肪含量下降。

蒸煮后薏米、黑麥、燕麥、鷹嘴豆、花蕓豆的體外消化曲線和eGI分別見圖1、表3。蒸煮后谷物和豆類eGI由高到低依次為：黑麥>薏米>燕麥>花蕓豆>鷹嘴豆。Parchure等[6]比較了不同加工工藝對玉米淀粉中抗性淀粉生成量的影響，結果顯示與其他加工方式相比，常壓蒸煮、高壓蒸煮后的玉米淀粉中抗性淀粉含量最高。Mangala等[7]研究了不同加工工藝對大米淀粉和子淀粉中抗性淀粉含量的影響，結果表明經反復高壓蒸汽-冷卻處理所得淀粉的抗性淀粉含量最高，與Ranhotra等[8]和Szczodrak等[9]的研究結果一致。說明蒸煮有利于提高抗性淀粉含量，降低淀粉消化速率，因此蒸煮后谷物和豆類eGI較低。同時蒸煮工藝的預處理過程除去了原料中的可溶性糖，這也可以降低谷物及豆類eGI。

表1 谷物和豆類蛋白質、脂肪含量Table 1 Protein and fat composition of cereals and legumes % DB

表2 蒸煮后谷物和豆類主要成分分析Table 2 Chemical composition of streamed cereals and legumes % DB

圖1 蒸煮后谷物和豆類體外消化進程Figure 1 In vitro hydrolysis kinetics of streamed cereals and legumes表3 蒸煮后谷物和豆類估計血糖生成指數Table 3 Expected glycemic index of streamed cereals and legumes

樣品估計血糖生成指數樣品估計血糖生成指數蒸薏米70.15蒸鷹嘴豆58.43蒸黑麥71.33蒸花蕓豆59.21蒸燕麥68.54

2.2 擠壓對谷物和豆類eGI的影響

擠壓后谷物和豆類中蛋白質、脂肪、灰分、膳食纖維和可利用碳水化合物含量見表4。與原谷物和豆類相比，擠壓后谷物和豆類脂肪含量下降，且較蒸煮谷物及豆類低。說明與蒸煮相比，擠壓更有利于谷物和豆類中淀粉脂肪復合物的形成。與原谷物和豆類相比，擠壓后谷物和豆類蛋白質含量略低，但較蒸煮谷物及豆類高，這是由蒸煮預處理過程中損失的水溶性蛋白質造成的。

擠壓后薏米、黑麥、燕麥、鷹嘴豆、花蕓豆的體外消化曲線和eGI分別見圖2、表5。擠壓后5種原料eGI由高到低依次為：薏米>黑麥>燕麥>花蕓豆>鷹嘴豆。與蒸煮相比，擠壓后谷物和豆類eGI略高，可能是蒸煮工藝預處理過程除去了原料中的可溶性糖。

表4 擠壓后谷物和豆類主要成分分析Table 4 Chemical composition of extured cereals and legumes % DB

表5 擠壓后谷物和豆類估計血糖生成指數Table 5 Expected glycemic index of extured cereals and legumes

圖2 擠壓后谷物和豆類體外消化進程Figure 2 In vitro hydrolysis kinetics of extured cereals and legumes

2.3 滾筒干燥對谷物和豆類eGI的影響

滾筒干燥后谷物和豆類中蛋白質、脂肪、灰分、膳食纖維和可利用碳水化合物含量見表6。與原谷物和豆類相比，滾筒干燥后谷物和豆類脂肪含量下降。同一種谷物或豆類經蒸煮、擠壓、滾筒干燥加工后其脂肪含量由低到高依次為：擠壓<滾筒干燥<蒸煮。說明在蒸煮、擠壓、滾筒干燥3種加工方式中，擠壓可使原料在糊化過程中生成更多的淀粉-脂肪復合物。與原谷物和豆類相比，滾筒干燥后谷物和豆類蛋白質含量下降，這是因為滾筒干燥預處理過程可能會損失部分水溶性蛋白質。

滾筒干燥后薏米、燕麥、黑麥、鷹嘴豆、花蕓豆的體外消化曲線和eGI分別見圖3、表7。滾筒干燥后5種原料eGI由高到低依次為：薏米>黑麥>燕麥>花蕓豆>鷹嘴豆。與蒸煮、擠壓相比，同一種谷物或豆類經滾筒干燥加工后其eGI最高。這可能是蒸煮工藝有利于抗性淀粉的形成,且其預處理過程除去了原料中的可溶性糖；而與滾筒干燥相比，擠壓更有利于谷物和豆類中淀粉-脂肪復合物的形成，可能是擠壓作用使甘油三脂部分水解，產生單甘油和游離脂肪酸，這2種產物會同直鏈淀粉形成復合物，淀粉-脂肪復合物可使淀粉消化速率顯著下降[10-11]，從而降低eGI。

表6 滾筒干燥后谷物和豆類主要成分分析Table 6 Chemical composition of roller-dried cereals and legumes %DB

圖3 滾筒干燥后谷物和豆類體外消化進程Figure 3 In vitro hydrolysis kinetics of roller-dried cereals and legumes表7 滾筒干燥后谷物和豆類估計血糖生成指數Table 7 Expected glycemic index of roller-dried cereals and legumes

樣品估計血糖生成指數滾筒干燥薏米 74.97滾筒干燥黑麥 73.60滾筒干燥燕麥 73.01滾筒干燥鷹嘴豆65.39滾筒干燥花蕓豆66.62

比較經蒸煮、擠壓或滾筒干燥加工后薏米、燕麥、黑麥、鷹嘴豆、花蕓豆的體外消化特性及eGI可知：同一種谷物或豆類經蒸煮、擠壓、滾筒干燥3種加工方式加工后其eGI由高到低依次為：滾筒干燥>擠壓>蒸煮；經蒸煮、擠壓或滾筒干燥加工后，燕麥、鷹嘴豆、花蕓豆eGI在所選5種原料中均較低，故可將燕麥、鷹嘴豆和花蕓豆作為原料用于研發低血糖生成指數食品。

3 結論

研究蒸煮、擠壓、滾筒干燥3種加工方式對薏米、黑麥、燕麥、鷹嘴豆、花蕓豆eGI的影響。結果表明，同一種谷物或豆類經蒸煮、擠壓或滾筒干燥加工后其脂肪含量由低到高依次為：擠壓<滾筒干燥<蒸煮。說明在蒸煮、擠壓、滾筒干燥3種加工方式中，擠壓可使原料在糊化過程中生成更多的淀粉-脂肪復合物。同一種谷物或豆類經蒸煮、擠壓、滾筒干燥3種加工方式加工后其eGI由高到低依次為：滾筒干燥>擠壓>蒸煮，蒸煮有利于降低加工后產品的估計血糖生成指數。

食品經加工后，營養特性和消化特性均會發生變化。不同加工方式對食品消化速率及eGI的影響不同，可能是同一谷物或豆類經不同加工方式加工后其抗性淀粉、淀粉-脂肪復合物生成量不同，其機理有待深入研究。食品加工方式繁多，其它加工方式對于谷物和豆類中主要成分和eGI的影響亦亟待研究。

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Theeffectsofdifferentprocessingmethodsonexpectedglycemicindexofcerealsandlegumes

The effects of different processing methods (steaming, extruding and roller-drying) oneGIof adlay, oat, rye, colored kidney bean and chickpea were investigated. The results showed that theeGIof steamed samples were in the following order: rye>adlay>oat> colored kidney bean>chickpea. TheeGIof extruded samples were in the following order: adlay>rye>oat>colored kidney bean>chickpea. TheeGIof roller-dried samples were in the following order:adlay>rye>oat>colored kidney bean>chickpea. By different processing methods, theeGIof oat, colored kidney bean and chickpea were lower among five samples. TheeGIof the same kind of cereal or legume after streaming, extruding and roller-drying were ranked from high to low as follows:roller-drying, extruding, streaming.

processing methods; cereal; legume;eGI

國家863計劃(編號：2013AA102207)

崔亞楠，女，碩士。

張暉(1967—)，女，江南大學教授，博士。

E-mail: zhanghui@jiangnan.edu.cn

2017—05—04

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.09.001