糖尿病腎病專用全營養復合粉主料配方的優化

周鵬程 徐志祥 王新春 邱斌 徐同成

摘 要：在單因素試驗的基礎上，利用響應面法對糖尿病腎病專用全營養復合粉主料配方——碳水化合物的組成進行優化。經過響應面優化得到的最佳配方為：脫皮高粱粉添加60%、玉米淀粉添加10%、麥芽糊精添加30%，感官評分為91.46。按此配方制得的糖尿病腎病專用全營養復合粉血糖生成指數為53.89、蛋白質含量為10.53%，符合糖尿病腎病患者“低升糖指數、低蛋白”的飲食營養需求。

關鍵詞：糖尿病腎病;高粱;全營養復合粉;響應面法

高粱中含有豐富的抗性淀粉，可以有效降低餐后血糖應答曲線峰值，增強胰島素敏感性，可改善糖尿病癥狀等[1]。此外，相比于其他禾谷類作物，高粱的蛋白質含量與其大致相當，但是蛋白質消化率僅為其一半左右[2]，因而減輕了腎臟負擔。符合糖尿病腎病患者“低升糖指數、低蛋白”的營養需求特點[3]。目前，糖尿病腎病患者的專用食品主要包括饅頭、面條等傳統主食[4-6]，營養成分較為單一，需要與其他食物進行合理地搭配，不方便患者的日常飲食調理。本研究依據《中國糖尿病醫學營養治療指南（2013）》確定了除碳水化合物以外其他營養素的配比[7]，對碳水化合物中的脫皮高粱粉、玉米淀粉、麥芽糊精3種組分進行單因素試驗，利用響應面法優化糖尿病腎病專用全營養復合粉主料配方。

1 材料與方法

1.1 主要試驗材料

脫皮高粱粉，山東省農業科學院;玉米淀粉，山東恒仁工貿有限公司;麥芽糊精，山東西王糖業有限公司;植脂末，江西維爾寶食品生物有限公司;乳清蛋白，新西蘭恒天然集團;水溶性膳食纖維，山東百龍創園生物科技有限公司;復合維生素、復合礦物質，荷蘭皇家帝斯曼集團;水，飲用純凈水。

1.2 主要儀器

YP1002N型電子天平，上海精密科學儀器有限公司;ML104型電子分析天平，梅特-托利多儀器有限公司;HJ-6A型多頭磁力加熱攪拌器，常州國華電器有限公司;T25型高速分散均質機，德國艾卡儀器設備有限公司;B-290型噴霧干燥儀，瑞士步琪有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程 原料配制→一次混合→溶解→二次混合→均質→噴霧干燥→分裝→成品。

1.3.2 操作要點 （1）按比例分別稱取脫皮高粱粉、乳清蛋白、復合維生素及礦物質等原料，總計50g。（2）將稱好的脫皮高粱粉和玉米淀粉以及其他原料混合均勻。（3）加入適量的水，將混合好的脫皮高粱粉和玉米淀粉置于大于90℃下水浴溶解，其他原料置于室溫下溶解，持續攪拌，溶解時間15min。（4）將充分溶解的高粱粉和玉米淀粉，與其他原料混合在一起。（5）將混合后的乳劑以10 000r/min的速度均質5min。（6）將均質后的乳劑進行噴霧干燥，分裝貯存。

1.3.3 單因素試驗設計 對糖尿病腎病專用全營養復合粉配方中的碳水化合物組件進行優化，以脫皮高粱粉添加量、玉米淀粉添加量、麥芽糊精添加量為單因素，通過感官評分確定各因素的最佳添加量范圍。優化脫皮高粱粉添加量分別為55%、60%、65%、70%、75%，產品配方內剩余碳水化合物按玉米淀粉添加量∶ 麥芽糊精添加量=1∶ 3的比例進行補充，噴霧干燥制得的復合粉用60℃水沖泡后進行感官評價。優化玉米淀粉添加量分別為5%、10%、15%、20%、25%，產品配方內剩余碳水化合物按麥芽糊精添加量∶ 脫皮高粱粉添加量=1∶ 2的比例進行補充，噴霧干燥制得的復合粉用60℃水沖泡后進行感官評價。優化麥芽糊精添加量：15%、20%、25%、30%、35%，產品配方內剩余碳水化合物按玉米淀粉添加量：脫皮高粱粉添加量=1∶ 6的比例進行補充，噴霧干燥制得的復合粉用60℃水沖泡后進行感官評價。

1.3.4 響應面優化試驗設計 根據單因素試驗確定的各因素最佳添加量范圍，以感官評分為響應值，設計3因素3水平的響應面優化試驗[8-9]（表1）。

1.4 感官評價標準

糖尿病腎病專用全營養復合粉的感官評價試驗由10名感官評定人員（男女各5人）共同完成，感官評價標準如表2所示，每組復合粉樣品的最終感官得分為去掉最高分與最低分后剩余總分的平均值[11]。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 脫皮高粱粉添加量確定 由圖1可以看出，感官評分隨著脫皮高粱粉添加量的逐漸增加呈現先增大后減小的趨勢。隨著脫皮高粱粉添加量的增加，其感官評分也隨之上升。當高粱粉添加量為60%時，感官評分最高。繼續添加脫皮高粱粉時，沖調后的全營養復合粉的口感過于黏稠，顆粒感明顯，從而對感官評分產生影響。因此，選擇55%、60%、65%3個水平進行響應面優化。

2.1.2 玉米淀粉添加量確定 米淀粉糊化所需溫度較高、時間較長[12]。由圖2可以看出，隨著玉米淀粉添加量的降低，其感官評分隨之上升，口感得到明顯改善。因此，選擇5%、10%、15%等3個水平進行響應面優化。

2.1.3 麥芽糊精添加量確定 由圖3可以看出，隨著麥芽糊精添加量的逐漸增大，感官評分呈現先增大后減小的趨勢。當麥芽糊精添加量達到30%以上時，感官評分降低，且沖調后的全營養復合粉過于甜膩，不適合糖尿病腎病患者食用。因此，選擇25%、30%、35%等3個水平進行響應面優化。

2.2 響應面優化試驗結果

三因素三水平的響應面優化試驗見表3。

2.2.2 響應面方差分析 從表4可以看出，該模型極顯著，失擬項不顯著，并且該模型的R2=0.9907，說明該模型與實際試驗擬合較好，符合度為99.07%。從回歸方程各項方差分析結果看出，脫皮高粱粉添加量（A）與玉米淀粉添加量（B）的交互作用對感官評分影響顯著，其他交互項均不顯著;各因素二次方項的P值均小于0.01，說明對感官評價極為顯著。對感官影響大小順序為脫皮高粱粉添加量（A）>玉米淀粉添加量（B）>麥芽糊精添加量（C）。

2.2.3 響應面圖與等高線圖的分析[13] 由圖4～6可知，脫皮高粱粉添加量（A）和玉米淀粉添加量（B）二者的交互作用對復合粉感官評分結果影響顯著;而脫皮高粱粉添加量（A）和麥芽糊精添加量（C）以及玉米淀粉添加量（B）和麥芽糊精添加量（C）的交互作用均不顯著。通過軟件對試驗結果進行優化，得到最佳主料配方為：脫皮高粱粉添加量58.521%、玉米淀粉添加量8.489%、麥芽糊添加量29.612%。根據實際需要，將所得主料配方進行修正，使脫皮高粱粉、玉米淀粉和麥芽糊精三者添加量之和占復合粉總碳水化合物的100%，最終得到脫皮高粱粉添加量60%、玉米淀粉添加量10%、麥芽糊精添加量30%，在此配方下，產品感官評分為91.46，與模型擬合感官評分91.513相接近，因此，通過響應面法優化所得的主料配方結果可信度高，對實際生產具有一定的指導意義。

2.3 血糖生成指數體外模擬試驗結果

由表5可見，對修正后的最佳配方復合粉進行3次平行試驗，預測血糖生成指數為53.89。

3 結論

本研究結果表明，脫皮高粱粉添加量、玉米淀粉添加量和麥芽糊精添加量對產品的感官品質影響很大。結合單因素及響應面優化試驗結果，通過感官評價得到復合粉最佳主料配方為脫皮高粱粉添加量60%、玉米淀粉添加量10%、麥芽糊添加量30%。按此配方制得的糖尿病腎病專用全營養復合粉血糖生成指數為53.89，屬于“低GI”（GI<55）水平;蛋白質含量為10.53%，其中優質蛋白比例大于60%，屬于“低蛋白”水平，并且易于沖泡、口感醇厚，適合糖尿病腎病患者日常食用。

4 討論

本研究選用的高粱中含有豐富的抗性淀粉，食用后可以使血糖生成指數（GI）得到明顯地控制，并且與蕎麥相比，產量更大，營養價值更高。此外，適當地添加一定比例的麥芽糊精，可以明顯改善復合粉的沖泡性能，從感觀上使患者產生愉悅感;流動性增強，適合術后管飼患者的營養治療。

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Abstract：On the basis of single-factor experiments，response surface methodology was used to optimize the composition of carbohydrates of full-nutrition composite powder for patients with diabetic nephropathy.The optimum formula were 60% for peeling sorghum flour，10% for corn starch，30% for malt dextrin，and a sensory score was 91.46.The glycemic index of full-nutrition composite powder of diabetic nephropathy patients prepared according to this formula was 53.89，and the protein content was 10.53%，which was in line with dietary nutritional requirements of patients with diabetic nephropathy “low glycemic index，low protein”.

Keywords：diabetic nephropathy;sorghum;full-nutrition composite powder;response surface methodology

（責任編輯 李婷婷）