適合糖尿病患者食用的高粱山藥饅頭研發

徐雪娣，關倩倩，李 寧，杜方嶺，張華文，徐志祥，徐同成

(1.山東省農業科學院 農產品研究所/山東省農產品精深加工技術重點實驗室，山東 濟南 250100；2.山東農業大學 食品科學與工程學院，山東 泰安 271018；3.山東省農業科學院，山東 濟南 250100；4.山東省農業科學院作物研究所，山東 濟南 250100；5.揚州大學 旅游烹飪學院，江蘇 揚州 225127)

糖尿病(Diabetes mellitus，DM)是以胰島素分泌缺陷或其生物作用受損而引發的高血糖為特征的代謝性疾病。目前尚無根治糖尿病的方法，但通過多種治療手段可以控制好糖尿病，其中，飲食是糖尿病治療的基礎，部分輕型糖尿病患者用飲食治療就可控制病情。

高粱營養豐富，含有人體所需的多種營養成分，其中最主要的營養成分是碳水化合物。與大米、小麥、玉米等谷物相比，高粱中抗性淀粉含量高。抗性淀粉屬于低熱食品，是糖尿病患者和肥胖患者理想的食品[1-2]。但是高粱表皮中含有單寧抗營養因子，會降低高粱的營養價值及高粱產品的口感，限制了高粱在食品加工方面的應用[3-5]。雖然已有人曾研究過高粱饅頭的配方，但由于高粱粉添加量少，無法顯著降低饅頭的血糖生成指數(GI)，并不適合糖尿病人食用[6-7]。使用脫皮高粱磨粉和小麥粉為原料制成的饅頭，在外觀和口感上更加接近于普通饅頭，其GI值也明顯低于普通饅頭，更加適合糖尿病人食用。

山藥作為藥食同源食物，山藥中多糖含量約為2.15%～2.92%，研究表明其對糖尿病患者有一定調節血糖的功效[8]。張家瑜研究發現山藥多糖不僅可以保護和修復胰島細胞，同時還能夠降低血清中的胰高血糖素水平，從而抑制了糖尿病可能的發病機制[9]。王淑靜[10]發現山藥多糖的降血糖活性與山藥多糖的濃度呈正相關。王淑靜還發現山藥多糖可以有效地清除氧自由基，能夠延緩糖尿病并發癥，提高糖尿病患者自身的抗氧化能力。本實驗通過向原有的低GI饅頭配方中加入山藥，研究對低GI饅頭營養特性及感官特性的影響，確定最佳配方。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

特一粉：德州巨嘴鳥工貿有限公司；高粱(濟粱一號)；山藥：山東鄒平細毛山藥銷售部；谷朊粉：濱州中裕食品有限公司；α-淀粉酶：山東隆科特酶制劑有限公司；羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)、黃原膠(食用級)：河南萬順化工有限公司；維生素C：河南百福食品添加劑有限公司；高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司；葡萄糖粉：福州海王福藥制藥有限公司。

1.2 儀器與設備

HZF-ASOO電子天平：福州華志科學儀器有限公司；多功能拌粉和面機：深圳市牧人電器五金制品有限公司；發酵箱：廣州雙俊馬廚具有限公司；蒸鍋：佛山市宇帆貿易有限公司；DHG-9003BS鼓風干燥箱：南京先歐儀器公司；TYT350型脫皮機：山東曲阜天陽機械制造公司；高速組織搗碎機：上海標本模型廠制造；軋面機：山東銀鷹炊事機械有限公司；面包體積測定儀：杭州大吉光電儀器有限公司；TA-XT2i型物性測試儀：英國Stable Micro Systems公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 高粱粉制備

工藝流程：高粱篩選→潤濕→脫皮→清洗→烘干→磨粉。

工藝要點：篩選時將高粱中的雜質去除；浸潤表皮，目的是將高粱表皮軟化，易于脫下；然后放入脫皮機內脫皮；清洗脫皮高粱粒，烘干、磨粉備用。

1.3.2 山藥漿制備

工藝流程：山藥→洗凈→去皮→切塊→護色→打漿。

工藝要點：山藥洗凈去皮后，切塊并加入維生素C，加入山藥質量10%的水，進行打漿。

1.3.3 饅頭制作

工藝流程：稱粉→混勻→和面→一次發酵→壓面→分割→整形→二次發酵→蒸制→冷卻。

工藝要點：每組混合粉做2份平行，每份100 g；稱取100 g混合粉置于廚師機中，加入適量水。慢速攪拌3 min，快速攪拌10 min，至面團表面光滑；將面團置于醒發箱(溫度37 ℃±1 ℃，相對濕度80%～90%)中發酵1 h；取出面團于壓片機上壓片10次趕氣；將面團分割成2份，手揉成型；放入醒發箱中醒發(溫度37 ℃±1 ℃，相對濕度80%～90%)中發酵30 min；放入沸騰的蒸鍋上蒸制30 min，關火2 min后揭開鍋蓋，饅頭蓋上紗布在常溫下冷卻1 h后進行相關品質分析。

1.3.4 質構特性測定

饅頭的質構特性普遍使用物性測試儀(TPA)進行測試。取室溫冷卻1 h的饅頭，切成25 mm厚片，置于柱形探頭正下方的測試臺上進行分析，每組樣品重復3次，取其平均值。

質構儀參數設定：探頭為P/36R壓盤式探頭；操作模式為壓力測定；探頭高度30 mm；測試壓縮比(壓縮程度)55%；測試前速率2.0 mm/s；測試速率1.0 mm/s；測試后速率1.0 mm/s；感應力為Auto-5 g；兩次壓縮時間間隔5 s[12-13]。

質構特性測定可以得出硬度(Hardness)、彈性(Springiness)、粘聚性(Cohesive-ness)、膠著度(Ad-hesiveness)、咀嚼度(Chewiness)和回復性(Resilience)等參數。硬度和咀嚼度值越大，表示饅頭越硬，口感越差；彈性值越大，表示饅頭口感越好，越有嚼勁；回復性能很好反映饅頭在貯存過程中孔結構的變化情況，并直觀反映其彈性的變化。

1.3.5 饅頭感官評價方法[14-15]

饅頭感官評價按表2評分標準進行打分，每個饅頭樣品去掉最高分與最低分，剩余取平均值作為感官評分結果。

表1 饅頭感官評分標準

1.3.6 血糖生成指數測定[16]

選擇10名健康學生作為受試對象，年齡20～26歲，身體質量指數18.5～23.9 kg/m2。均無代謝性疾病，無糖尿病家族史和其他代謝病史。

1.3.6.1 口服葡萄糖耐受實驗

受試對象禁食10 h后空腹測定血糖值，選用純葡萄糖粉(每人50 g)作為參照物，溶于200 mL溫水后5 min內飲用完成，分別15、30、45、60、90、120 min時測試血糖值。

1.3.6.2 食物血糖耐受實驗

葡萄糖耐量合格者參加食物血糖耐受實驗。受試者測定完空腹血糖值后，食用以50 g干粉為原料制成的饅頭，5 min內食用完并分別在進食后15、30、45、60、90、120 min時測試血糖值。

1.3.6.3 GI值計算

以時間為橫坐標，各時間點的血糖值為縱坐標，制作血糖應答曲線。計算血糖應答曲線下升高的面積(AUG)，再計算食物GI值。

GI=食物餐后2 h血糖應答曲線下面積

1.3.7 實驗設計

考察山藥泥添加量(以干物質計)分別為4%、6%、8%、10%、12%，維生素C的添加量分別為60、80、100、120、140 mg/kg和水分添加量分別為30%、32%、34%、36%、38%的單因素實驗結果。在此基礎上，選定山藥、維生素C和水分添加量3個因素做正交實驗，確定山藥的最佳添加量，進一步改進低GI饅頭的配方。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗結果

2.1.1 低GI饅頭中山藥添加量確定

不同山藥添加量對低GI饅頭的感官得分、比容和硬度影響的柱形圖如圖1所示。由圖1可知，隨著山藥添加量的增加，饅頭感官得分呈先增大后減小的趨勢，在山藥添加量為8%時達到最大值，從圖2中可以看出，饅頭比容隨著山藥添加比例的增大，呈現出下降的趨勢，與之相對應的是低GI饅頭應符合咀嚼度隨之增大。因此，根據感官得分可以確定山藥添加量為8%時為最佳添加量，根據山藥含水量的測定結果為71.46%，則添加鮮山藥漿含量為28.03%。

圖1 山藥添加量對低GI饅頭品質的影響

圖2 山藥添加量對低GI饅頭比容的影響

2.1.2 低GI饅頭中維生素C添加量確定

山藥打成漿后很容易發生褐變，在一定程度上會影響饅頭的感官品質，因此添加一定量維生素C進一步改善饅頭品質。圖3是不同維生素C添加量低GI饅頭品質的柱形圖。由圖3可以看出，隨著維生素C添加量的增加，低GI饅頭的感官得分呈先增加后降低趨勢，與圖21中低GI饅頭的比容的趨勢相近；隨著維生素C添加量的增加，低GI饅頭的硬度而呈現減小的趨勢。作為小麥粉改良劑，維生素C的添加可以增加低GI饅頭的體積和面團的彈性，隨著低GI饅頭體積的增大，饅頭內部的孔隙增大，硬度和咀嚼度隨之降低，與萇艷花等人的研究結果一致[16]。

圖3 維生素C添加量對低GI饅頭品質的影響

圖4 維生素C添加量對低GI饅頭比容的影響

2.1.3 低GI饅頭中水分添加量確定

圖5分別為不同水分添加量對低GI饅頭品質影響的柱形圖。由圖5可知，隨著水分添加量的增加，低GI饅頭的硬度值逐漸減小，咀嚼度也呈現下降的趨勢。根據圖6所示，低GI饅頭的比容在水分添加量在34%～38%范圍較穩定，變化不大。隨著水分添加量的增加，饅頭的感官得分呈先增大后減小趨勢，在水分添加量為34%時感官評價為最佳。綜合考慮，在水分添加量為34%時為最佳。

圖5 水分添加量對低GI饅頭品質的影響

圖6 水分添加量對低GI饅頭比容的影響

2.2 低GI饅頭3因素正交實驗結果

在單因素實驗基礎上，選定山藥添加量、維生素C添加量和水分添加量3個因素做正交實驗，確定山藥的最佳添加量，進一步改進低GI饅頭的配方。正交實驗因素水平表如表2所示。

表2 正交實驗因素水平

低GI饅頭正交結果如表3所示。由表3可知，影響饅頭感觀評分的因素主次順序是A>C>B，即山藥添加量>水分添加量>維生素C。各因素的最佳組合是A2B2C3，即山藥添加量28.03%、水分添加量36%、維生素C 100 mg/kg。按照此組合進行驗證實驗，得到饅頭感官評分為83.67分。

表3 饅頭配方正交實驗方案及結果

表4 饅頭配方驗證實驗方案及結果

2.3 高粱山藥饅頭GI值測定

葡萄糖在進食15～30 min內達到峰值，此時血糖濃度約為9.20 mmol/L，低GI饅頭在30～50 min左右達到峰值，此時血糖濃度約為7.40 mmol/L，由此可見，當食用低GI饅頭時血液中血糖濃度達到峰值的時間與食用純葡萄糖相比明顯推后，且峰值顯著低于葡萄糖的峰值。通過計算得出，低GI饅頭的GI值為54.98。在GI>75的食物為高GI食物，GI≤55的食物為低GI食物[18]。由此可見，低GI饅頭屬于低GI值水平，適合糖尿病患者食用。

圖7 受試食物餐后2 h血糖應答曲線

3 結論

山藥中富含山藥多糖，對糖尿病患者有一定的調節血糖的功效。研究了不同的山藥添加量、維生素C添加量和加水量對高粱山藥饅頭的影響，通過單因素和正交實驗確定了低GI高粱饅頭的最佳配方為：高粱粉35.15%、小麥粉35.15%、谷朊粉5.95%、山藥泥23.75%、抗氧化劑(維生素C)100 mg/kg、α-淀粉酶30 mg/kg、CMC-Na 0.08%、黃原膠0.3%和酵母0.6%。經測定，高粱饅頭的血糖生成指數為54.98，屬低GI值水平，適合糖尿病患者日常食用。

[1]張若辰.高粱中抗性淀粉的研究[D].齊魯工業大學,2014.

[2]寇興凱,徐同成,宗愛珍,等.高粱的營養價值以及應用現狀[J].安徽農業科學,2015,21:271-273.

[3]于子君,紀淑娟.抗性淀粉的研究進展[J].農業科技與裝備,2010(5):14-17.

[4]寇興凱,徐同成,宗愛珍,等.高粱營養及其制品研究進展[J].糧食與飼料工業,2015(12):45-48.

[5]Kamal M A,王鳳,賈春利,等.高粱-小麥粉復合面包面團發酵流變學與烘焙特性(英文)[J].食品與機械,2013,29(1):1-8.

[6]石曉,浮吟梅.高粱饅頭工藝與品質研究[J].糧食與食品工業,2006(4):13-16-24.

[7]王巖.玉米高粱饅頭的研制[J].糧食與飼料工業,2008(11):18-19.

[8]凌關庭.保健食品原料手冊[M].北京:化學工業出版社,2002:97-98.

[9]張家瑜.2型糖尿病藥食同源營養干預研究[D].北京協和醫學院,2016.

[10]王淑靜.山藥多糖對2型糖尿病患者降糖脂作用的實驗研究[J].山東工業技術,2016,24:236-237.

[11]汪磊,李飛,朱波,等.莜麥饅頭配方研究[J].中國糧油學報,2013(1):27-30.

[12]孫彩玲,田紀春,張永祥.TPA質構分析模式在食品研究中的應用[J].實驗科學與技術,2007(2):1-4.

[13]魏躍勝,李茂順,易中新.質構剖面分析與感官評定的相關性分析[J].食品研究與開發,2016,24:34-37.

[14]馬永強,韓春然,劉靜波.食品感官檢驗[M].北京:化學工業出版社.2014:101-103

[15]劉娟,郝丹丹,安陽,等.不同配方米飯血糖生成指數和血糖負荷的測評[J].臨床醫藥實踐,2015(6):403-406.

[16]楊其林,陳海峰,羅曉影,等.維生素C對面團特性影響研究[J].糧食與油脂,2007(12):24-26.

[17]萇艷花,劉長虹,黃松偉,張新奎.維生素C對饅頭品質影響的研究[J].糧食科技與經濟,2010(6):43-44.

[18]衣杰榮,姚惠源.低血糖指數食品的研究進展[J].糧食與飼料工業,2001,13(4):41-43.●