一種降糖代餐粉的配方研究及質(zhì)量評價

張麗娟，李燕，周劍麗，盧忠輝，夏海林

（貴州理工學(xué)院食品藥品制造工程學(xué)院，貴州貴陽550003）

隨著人們生活水平的提高，三高人群和糖尿病（尤其是Ⅱ型糖尿病）患者越來越多，嚴(yán)重影響人們的生活質(zhì)量。目前治療糖尿病的方法主要是口服降糖藥和注射胰島素，同時配合適量運動和嚴(yán)格控制飲食來維持血糖水平[1-2]。但糖尿病患者的“三多一少”癥狀使得很多病人經(jīng)常感到饑餓，但攝入過多又會導(dǎo)致血糖升高。因此開發(fā)糖尿病輔食有助于提高廣大糖尿病患者的生活質(zhì)量。

燕麥（Avena sativaL.）是一種低糖、高營養(yǎng)、低熱量的高能食品，具有很好的減肥降脂、降糖及抗氧化功效[3-5]。葛根和苦蕎同屬于藥食同源產(chǎn)品，都有較好的降糖降脂作用[6-10]，苦瓜及苦瓜籽在民間長期被用于減肥和降血糖，同時還有抗氧化、抗腫瘤等多種生物活性[11-14]，是食療的好選擇，但是其苦澀的味道讓很多人難以堅持長期食用。目前市面上以燕麥、葛根、苦蕎、苦瓜為原料的降糖輔食種類單一，附加值普遍較低，且降糖代餐的開發(fā)未見報道，因此本文開發(fā)了一種以燕麥為主要基質(zhì)，以不同作用機制[5，10-12]的藥食同源降糖產(chǎn)品葛根、苦蕎與苦瓜籽為功效成分，同時添加豐富膳食纖維及代糖劑的降糖代餐，這種代餐使得廣大的糖尿病人在輕松享用美食的同時達到輔助治療疾病的目的。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

克德拉克無糖燕麥片（食品級）、黑苦蕎全胚芽茶（食品級）：威寧偉博苦蕎制品有限公司；葛根（食品級）：榕江縣葛根生產(chǎn)農(nóng)民專業(yè)合作社；苦瓜籽：劍河縣南明鎮(zhèn)永興村苦瓜種植基地；藕粉（食品級）：貴州省安龍縣生態(tài)食品有限公司；木糖醇、甜菊苷等：均為市售食品級。葛根素（CAS：3681-99-0，HPLC≥98%）、蘆丁（CAS：153-18-4，HPLC≥98%）：上海源葉生物科技有限公司；甲醇、乙腈：均為色譜純，美國天地公司。

1.2 儀器與設(shè)備

高效液相色譜儀（Agilent1260）：美國安捷倫科技公司；電子分析天平（MS-TS）：梅特勒-托利多（常州）精密儀器有限公司；超微粉碎機（LFM-W400）：青島德瑞科粉體設(shè)備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 降糖代餐粉的制備方法[15-16]

所有原料[燕麥片，黑苦蕎，葛根，苦瓜籽（炒至表面焦黃，去皮后粉碎）、藕粉、脫脂乳粉、木糖醇、甜菊苷]經(jīng)超微粉碎機粉碎后過200 目篩，按照處方量稱量后混合均勻即可。

1.3.2 單因素試驗

固定燕麥粉的添加量為30.0 g，脫脂乳粉添加量10.0 g，藕粉添加量5.0 g，木糖醇添加量2.0 g，甜菊苷添加量0.2 g。選取黑苦蕎粉添加量、葛根粉添加量、苦瓜仁粉添加量3 個因素，保持其中2 個變量固定不變，對另1 個變量進行單因素試驗，請10 位具有感官評價經(jīng)驗的評價員按表1對降糖代餐粉感官指標(biāo)進行評分，以確定3 個因素的配方量。單因素試驗中各因素的水平分別為：黑苦蕎粉添加量為2.5、5.0、7.5、10.0、12.5 g；葛根粉添加量為10.0、12.5、15.0、17.5、20.0 g；苦瓜仁粉添加量5.0、7.5、10.0、12.5、15.0 g。將所有原料混勻，加50 ℃的溫水?dāng)嚢杈鶆蚝髮Ξa(chǎn)品進行感官評定。

表1 感官評價指標(biāo)體系Table 1 Inedexes of sensory evaluation and their scores

1.3.3 響應(yīng)面試驗優(yōu)化降糖代餐粉配方[17-18]

在前期單因素試驗的基礎(chǔ)上，以感官評分為評價指標(biāo)，選取葛根粉添加量、黑苦蕎茶粉添加量、苦瓜仁粉添加量3 個因素，根據(jù)Box-Behnken 試驗設(shè)計原理，設(shè)計三因素三水平響應(yīng)面試驗，見表2，根據(jù)1.3.1降糖代餐粉的制備方法制備降糖代餐粉，每組重復(fù)3次，將所有原料混勻后加50 ℃的溫水?dāng)嚢杈鶆颍瑢Ξa(chǎn)品進行感官評定。

表2 Box-Behnken試驗設(shè)計因素水平及編碼Table 2 Factors and their coded levelsused in Box-Behnken design

1.3.4 降糖代餐粉中有效成分的含量測定

葛根中富含葛根素，苦蕎中富含蘆丁，二者均有顯著的降糖作用[19-21]，本研究采用高效液相色譜法對兩種有效成分的含量進行了測定。儀器：安捷倫1260 高效液相色譜儀；色譜柱：Agilent C18柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流速：1.0 mL/min；檢測波長：250 nm；柱溫：30 ℃；進樣量：5 μL；流動相：甲醇-乙腈-水（0 min 時，3∶11∶86；10 min 時，28∶10∶62；15 min 時，3∶11∶86）。

精密稱取葛根素對照品11 mg，蘆丁對照品21 mg，置于50 mL 容量瓶中，用70%甲醇溶解并定容至刻度，制成含葛根素220 μg/mL、蘆丁420 μg/mL 的混合對照品，用0.45 μm 微孔濾膜濾過后，分別進樣0、1、2、4、6、8、10 μL 做標(biāo)準(zhǔn)曲線。精密稱取最佳配方量的降糖代餐粉2.5 g，加70%甲醇25 mL 后稱定質(zhì)量，超聲提取30 min 后放冷至室溫，再次稱重后用70%甲醇補足減失的重量，搖勻，用0.45 μm 微孔濾膜濾過后即得供試品溶液。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Design Expert 8.0 軟件處理，并進行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 黑苦蕎茶粉對降糖代餐感官評分的影響

黑苦蕎茶粉對降糖代餐感官評分的影響見圖1。

圖1 黑苦蕎茶粉添加量對降糖代餐感官評分的影響Fig.1 The effect of black tartary buckwheat tea powder dosage on sensory quality of hypoglycemic meal-replacement powder

由圖1可知，隨著黑苦蕎茶粉添加量的增多，降糖代餐粉的感官評分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，當(dāng)添加量為7.5 g 時，感官評分最高為90 分。苦蕎茶具有天然苦蕎麥香味，添加量少時香味較淡，添加量多時微微呈現(xiàn)苦味，因此應(yīng)選擇黑苦蕎茶粉的添加量為5 g～10 g為Box-Behnken 試驗設(shè)計因素水平。

2.1.2 葛根粉對降糖代餐感官評分的影響

葛根粉對降糖代餐感官評分的影響見圖2。

由圖2可知，隨著葛根粉添加量的增多，降糖代餐粉的感官評分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，當(dāng)添加量為15.0 g 時，感官評分最高感官評分最高為86 分。純正的葛根粉少量放入口中時，有清涼感和人參味，即使在沒有加糖和蜂蜜的情況下，也能品嘗到淡淡的回甜滋味。純正的葛根粉用溫水沖泡呈乳白色奶狀，但水溫過高沖泡極易成透明糊狀并成坨，因此選擇葛根粉的添加量為12.5 g～17.5 g 為Box-Behnken 試驗設(shè)計因素水平。

2.1.3 苦瓜仁粉對降糖代餐感官評分的影響

苦瓜仁粉對降糖代餐感官評分的影響見圖3。

圖2 葛根粉添加量對降糖代餐感官評分的影響Fig.2 The effect of Puerariae Radix powder dosage on sensory quality of hypoglycemic meal-replacement powder

圖3 苦瓜仁粉添加量對降糖代餐感官評分的影響Fig.3 The effect of bitter melon kernel powder dosage on sensory quality of hypoglycemic meal-replacement powder

由圖3可知，隨著苦瓜仁粉添加量的增多，降糖代餐粉的感官評分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，當(dāng)添加量為10.0 g 時，感官評分最高為93 分。苦瓜仁粉性寒味苦，具有清暑祛熱、明目解毒、養(yǎng)血益氣等功效，炒熟后苦味雖然變淡，但量多時仍能嘗到苦味，因此選擇苦瓜仁粉的添加量為7.5 g～12.5 g 為Box-Behnken 試驗設(shè)計因素水平。

2.2 響應(yīng)面分析法優(yōu)化降糖代餐粉的配方

2.2.1 Box-Behnken 試驗設(shè)計及結(jié)果

根據(jù)三因素三水平的響應(yīng)面試驗設(shè)計一共選擇試驗點17 個，其中12 個析因點、5 個零點，方案與結(jié)果見表3。

2.2.2 回歸模型的建立與顯著性分析

用Design Expert 8.0 軟件對表3中的數(shù)據(jù)進行分析，得出3 個影響因素與降糖代餐粉感官評分之間的二次回歸方程：Y=95.40+4.00A+5.00B+2.50C+2.50AB-1.00AC+2.50BC-14.70A2-9.70B2-14.70C2。

表3 Box-Behnken試驗設(shè)計與結(jié)果Table 3 Box-Behnken design and experimental results

表4 擬合二次多項式模型的方差分析Table 4 Analysis of variance for the fitted quadratic polynomial model

由表4可知，模型對試驗擬合良好，模型的P值小于0.000 1，表明該模型極顯著。失擬項F=0.1925 ＞0.05，說明失擬項檢驗不顯著，方程對試驗的擬合度較好。本試驗中的決定系數(shù)R2=0.994 8，R2adj=0.988 1，說明回歸模型與試驗值擬合的較好，可用于降糖代餐粉的感官評分的理論推測和分析。由F 檢驗可知，其中AB、BC 對回歸方程具有顯著性影響。

2.2.3 響應(yīng)面分析

利用Design Expert 8.0 軟件對表3的數(shù)據(jù)進行二次多元回歸擬合，所得到的二次回歸方程的響應(yīng)面及其等高線圖如圖4所示。

圖4 兩因素交互作用對降糖代餐粉感官評分影響的響應(yīng)面及等高線圖Fig.4 Response surface and contour map of two factor interaction on the sensory scores of hypoglycemic meal-replacement powder

配方比例之間的交互作用對感官評分影響的3D效應(yīng)圖均為曲面，說明各因素之間有極大的交互作用。從等高線圖可以清楚地看出，葛根粉添加量與黑苦蕎粉添加量的等高線近似圓形，說明這兩者之間的交互作用對感官評分影響較小。而葛根粉添加量和苦瓜仁粉添加量、黑苦蕎粉添加量與苦瓜仁粉添加量的等高線扁平，說明這兩組因素間的相互影響較大。

2.3 驗證試驗

由Design-Expert 8.0.6 軟件得出降糖代餐粉的最佳配方為黑苦蕎粉7.89 g，葛根粉15.73 g，苦瓜仁粉10.26 g，燕麥粉30.0 g，脫脂乳粉10.0 g，藕粉5.0 g，木糖醇2.0g，甜菊苷0.2 g，預(yù)測的感官評分為96.57。為便于實際操作，降糖代餐粉的配方調(diào)整為黑苦蕎粉8.0 g，葛根粉16.0 g，苦瓜仁粉10.0 g，燕麥粉30.0 g，脫脂乳粉10.0 g，藕粉5.0 g，木糖醇2.0 g，甜菊苷0.2 g，得出的感官評分為（96±0.35）分。該值與預(yù)測值比較接近，表明優(yōu)化配方具有較好的重復(fù)性，可作為降糖代餐粉的最佳配方組成。

2.4 降糖代餐粉中有效成分的含量測定結(jié)果

2.4.1 線性關(guān)系的考察

根據(jù)1.3.4 項下的測定方法，得葛根素線性回歸方程為：A=2 528.34m+7.93，r2=0.999 8，（n=6）；蘆丁線性回歸方程為：A=1 391.30m-42.77，r2=0.999 9（n=6）。葛根素在0.22 μg～2.2 μg 之間時，蘆丁在0.42 μg～4.2 μg之間時，表明進樣量與峰面積之間有良好的線性關(guān)系。

2.4.2 精密度試驗

取混合對照品溶液，進樣1 μL，重復(fù)進樣6 次測定峰面積，葛根素的平均峰面積為538.36，RSD 為0.95%；蘆丁的平均峰面積為564.79，RSD 為0.92%，表明儀器精密度良好。

2.4.3 重復(fù)性試驗

照1.3.4 項下供試品制備方法，平行制備6 份供試品溶液，分別進樣5 μL，測定峰面積，葛根素的平均含量和蘆丁的平均含量分別為2.68 mg/g 和4.76 mg/g，RSD 分別為0.46%和1.86%（n=6）。

2.4.4 穩(wěn)定性試驗

取2.4.3 項下重復(fù)性試驗中的第一份供試液，分別于0、2、4、6、8、12 h 時進樣測定葛根素和蘆丁的峰面積，葛根素和蘆丁的平均峰面積分別為3 389.93 和3 237.60，RSD 分別為1.59%和RSD 1.02%（n=6），說明供試液在12 h 內(nèi)穩(wěn)定性良好。

2.4.5 加標(biāo)回收率試驗

采用加樣回收法，分別精密稱取6 份已知含量的代餐樣品，每份2.5 g，置于具塞錐形瓶中，將1.3.4 項下混合對照品溶液精密吸取5 mL，再加入70%甲醇20 mL，稱定重量，超聲提取30 min 后用70%甲醇補足減失的重量，平行制備6 份供試品溶液，分別進樣5 μL，測定峰面積，計算回收率。結(jié)果見表6。

表6 葛根素加標(biāo)回收率試驗結(jié)果Fig.6 Results of recovery rate of puerarin

表7 蘆丁加標(biāo)回收率試驗結(jié)果Fig.7 Results of recovery rate of rutin

2.4.6 樣品測定結(jié)果

最佳配方中葛根素和蘆丁的含量測定結(jié)果如下圖5所示。結(jié)果表明最佳配方中葛根素含量2.68 mg/g，蘆丁含量4.76 mg/g。

圖5 葛根素和蘆丁混合對照品及降糖代餐粉樣品的高效液相色譜圖Fig.5 High performance liquid chromatography of puerarin，rutin and hypoglycemic meal-replacement powder

3 結(jié)論

降糖代餐粉中的葛根、黑苦蕎、苦瓜仁均含有降糖保健成分[6-12]。本研究通過響應(yīng)面曲線法對降糖代餐粉中的黑苦蕎粉、葛根粉和苦瓜仁粉的配比進行了優(yōu)化，建立了3 種成分配方與感官評分之間的回歸模型。研究結(jié)果表明：黑苦蕎粉8.0 g，葛根粉16.0 g，苦瓜仁粉10.0 g，燕麥粉30.0 g，脫脂乳粉10.0 g，藕粉5.0 g，木糖醇2.0 g，甜菊苷0.2 g，在此配方下制得的降糖代餐粉外觀細膩均勻，沖泡后口感滑膩香甜，營養(yǎng)豐富，能夠輔助降糖，可作為高血脂及糖尿病人群的輔食。