糙米蛋糕血糖生成指數變化研究

陳艷，龔莎娜，吳躍

（中南林業科技大學食品科學與工程學院，稻谷及副產品深加工國家工程實驗室，湖南長沙410004）

焙烤類糙米制品未來將是一類非常有前景的營養健康食品。首先，稻米是我國的傳統主食，也是我國總產量最大的主要糧食作物[1]，有數據統計，我國以米飯作為主食的人數達總人口的2/3以上[2]，因而原料供應充足；其次，糙米蛋白是非面筋蛋白，能降低面團黏彈性，提高產品的酥松性，使焙烤產品口感較好，糙米經稻米去殼，仍保留些許外層組織，如糊粉層、皮層和胚芽，保留的外層組織富含各種營養，如膳食纖維，谷胱甘肽，米糠多糖，戊聚糖等多種功能保健因子[3]；關于制作精米時的碾白過程，鄭家寶等[4]研究表明，碾白后的精米會使稻米淀粉含量顯著增高，而使維生素、蛋白質、礦物質和生物活性物質損失。因此，就抗氧化活性，抗氧化活性、酚類物質含量以及膳食纖維吸附油脂能力而言，糙米高于精白米飯。梁潤平[5]將糙米米線、糙米速食粥與米飯類制品作比較，也得出相似結論，糙米米線和糙米速食粥的水溶性膳食纖維含量和酚類物質含量都較高，其中所含有的膳食纖維具有較強的吸附油脂能力和清除自由基能力。

焙烤中的美拉德反應賦予產品更獨特濃烈的米制香味，豐富人們的味蕾；當前的焙烤原料以小麥粉為主流，存在高糖、高鹽、高脂的特點，進食后被機體吸收較快，從而致使人體血糖指數迅速升高[6]，高雅[7]等將糙米和白米的營養成分作對比得出，糙米中膳食纖維含量為0.2%～2.6%，白米則為0.1%～0.6%，也高于小麥[8]，且小麥粉常引起的麩質過敏癥（麩質蛋白不耐受），會引起小腸絨毛的破壞，從而導致營養吸收不良，而米制品的低過敏原已被西方國家廣泛認同。因此，隨著與營養相關的慢性疾病高發，人們的營養健康意識不斷增強，越來越多的消費者開始講究營養平衡與合理膳食，糙米既可保留可食用部分完整的營養成分以及谷胱甘肽等其他功能性成分，還有控制體重、預防心血管疾病和促進腸道健康等積極作用，糙米能在改善人體健康狀況狂和預防疾病方面發揮積極影響[9]，但目前我國糙米食品的發展程度仍處于初級階段。并且相關產品生產規模不大，種類也較少，有待于進一步開發。所以，研制和拓寬焙烤類糙米食品的種類和生產方式，有望成為今后糙米食品加工的一大趨勢。

蛋糕是焙烤制品中一種重要的產品形式，糙米制作出的蛋糕、甜點等可以有效減少糖分，并且富含膳食纖維，大大的增加了蛋糕的食用人群[10]，目前，許多研究已經證明了膳食纖維在控制血糖方面的積極影響，其中王丹丹等[11]發現飲食中增加膳食纖維對控制血糖有顯著作用。因此，通過糙米蛋糕與市售面粉蛋糕對比，主要研究糙米蛋糕的餐后血糖反應變化和飽腹情況，為今后糙米蛋糕的健康開發奠定科學指導。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 試驗材料

糙米：黑龍江省和糧農業有限公司；面粉蛋糕：廣東隆盛食品有限公司；葡萄糖粉劑：重慶和平制藥有限公司；雞蛋：北京德青源農業科技股份有限公司；白砂糖：南京甘汁園糖業有限公司；植物油：益海嘉里食品有限公司；棉簽、酒精棉片：青島海諾生物工程有限公司。

1.1.2 試驗試劑

氫氧化鈉、硫酸鉀、硫酸、硼酸、乙醇、鹽酸、無水乙醚、石油醚、碘化鉀：均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

VGM01血糖測試儀、28G采血針：杭州微測生物技術有限公司；ME204E/02電子分析天平、T70自動滴定儀：梅特勒-托利多儀器有限公司；202-2AB電熱恒溫干燥箱：天津市泰斯特儀器有限公司；DNP-9163電熱恒溫培養箱：太倉精宏儀器設備有限公司；K9840自動凱氏定氮儀：濟南海能儀器股份有限公司；QE-200g高速萬能粉碎機：浙江屹立工貿有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 糙米蛋糕制作

稱取定量雞蛋，加入白砂糖，打發混勻。倒入植物油，攪拌均勻。再加入定量糙米，將所有物料混勻，直至物料呈現黏稠流體狀。倒入模具中成型。將模具和物料放入120℃烤箱中烘烤20 min后，取出模具，使糙米蛋糕脫模，得到糙米蛋糕。

1.3.2 糙米蛋糕營養成分和熱量的測定

蛋白質、脂肪、碳水化合物、鈉和膳食纖維等成分的測定，分別依據GB 5009.5-2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》、GB 5009.6-2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》、GB 5009.91-2017《食品安全國家標準食品中鉀、鈉的測定》、GB 5009.88-2014《食品安全國家標準食品中膳食纖維的測定》。

根據食品熱量的計算公式確定糙米蛋糕的熱量。能量（kJ）=蛋白質（g）×17+碳水化合物（g）×17+脂肪（g）×37。

1.3.3 試驗對象

10名（男女各5名）在校大學生，無不良生活習慣、無消化系統疾病和碳水化合物不耐受癥狀、身體健康、體檢合格，且一個月內沒有減肥節食行為，沒有服用藥物。受試者平均年齡為（21.50±0.53）歲，平均身體質量指數（body mass index，BMI）為（21.28±1.93）kg/m2。測試前詳細說明試驗內容及相關項目，進行飽腹感評價方面的培訓。

1.3.4 餐后血糖測定

根據Wolever等[12]的方法進行血糖生成指數的測定。試驗時間為8：00～11：00。受試者從試驗前一晚的20：00開始禁食，期間可以少量飲水。試驗當天7：50進入實驗室，8：00開始試驗，要求所有受試者15 min內進食完100 g糙米蛋糕或市售面粉蛋糕，以口服200 mL葡萄糖液（含50 g葡萄糖）為參照食物。分別于進食0 min 內及進食開始后的 15、30、45、60、90、120 min 采集指尖血，使用血糖儀進行血糖濃度測定。然后計算血糖生成指數（glycemic index，GI），GI是指含有 50 g碳水化合物的該食物在食用后的一段時間內，體內血糖水平應答增值曲線面積與食用50 g碳水化合物的參考標準食物所引起的血糖應答曲線增值面積的比值[13-14]。

1.3.5 餐后飽腹感試驗

根據Holt等[15]的方法對飽腹感進行評價，分別于進食 0 min 內及進食開始后的 15、30、45、60、90、120 min對飽腹感進行記錄，其中0表示不餓不飽狀態，負值代表饑餓，正值代表飽腹（-6～6）。

1.4 數據處理和統計分析

用SPSS19.0軟件處理結果，組間差異采用成對t檢驗，以P＜0.05作為顯著性差異。

用Origin Pro8.5軟件繪制血糖反應變化曲線和飽腹感反應變化曲線，計算血糖反應曲線下面積（area under the curve，AUC）和飽腹感曲線下面積，并得到血糖生成指數和飽腹感生成指數。

2 結果與分析

2.1 糙米蛋糕營養成分測定

糙米蛋糕和市售面粉蛋糕營養成分表見表1。

由表1可得，每100 g濕重糙米蛋糕與市售面粉蛋糕相比較，糙米蛋糕具有較高的的蛋白質、膳食纖維，具有較低的能量、脂肪、碳水化合物以及鈉。可以看出，糙米蛋糕的營養成分更加符合現代追求的健康理念。崔紅梅[16]研究發現，食物中的蛋白質和膳食纖維與血糖生成指數具有顯著相關性，可以抑制餐后血糖濃度的增加。糙米蛋糕的蛋白質和膳食纖維含量高于市售面粉蛋糕，這說明糙米蛋糕在抑制餐后血糖濃度方面可能優于市售面粉蛋糕。而碳水化合物含量較高和能量偏高的食物會導致人體血糖升高。綜上，糙米蛋糕的營養價值高，且在控制人體血糖方面的性能可能優于市售面粉蛋糕。

2.2 糙米蛋糕食用后血糖變化結果與分析

各樣品在餐后120 min內血糖變化如圖1所示。

由圖1可知，葡萄糖樣品血糖值快速上升，市售面粉蛋糕和糙米蛋糕的血糖值上升較為緩慢。對比三者的血糖峰值大小，葡萄糖＞市售面粉蛋糕＞糙米蛋糕，范光森[17]指出，低血糖生成指數食物在進入人體吸收率較低，對血糖產生影響較小。由此可以看出糙米蛋糕更加符合低血糖生成指數食物特征。

圖1 食用參比葡萄糖與兩種蛋糕后血糖反應變化曲線Fig.1 Changes of blood glucose response after eating reference glucose and two kinds of cakes

2.3 糙米蛋糕食用后血糖生成指數結果與分析

食用參比葡萄糖與兩種蛋糕后血糖值與計算出的血糖生成指數GI值見表2。

表2 食用參比葡萄糖與兩種蛋糕后血糖值與計算出的血糖生成指數GI值Table 2 Blood sugar values and calculated GI values of reference glucose and two kinds of cakes

如表2所示，糙米蛋糕和市售面粉蛋糕在空腹時，血糖水平有顯著性差異（P=0.023＜0.05），葡萄糖與市售面粉蛋糕在空腹時無顯著性差異。分析其原因，主要是人體空腹血糖濃度的不穩定性所導致。血糖生成指數的計算是先計算每一位受試者的血糖指數再求得平均值，得到糙米蛋糕GI值為21.30，市售面粉蛋糕為 45.41，二者之間具有顯著性差異（P=0.015＜0.05），糙米蛋糕血糖生成指數顯著低于市售面粉蛋糕，更符合低血糖生成指數食品。

GI是表示某種食物升高血糖效應與標準食品（通常為葡萄糖）升高血糖效應之比，指的是人體食用一定食物后會引起多大的血糖反應。而一般認為，GI＜55的食物被認為是低GI食物，55～70范圍之間的為中GI食物，70以上為高GI食物[18]。高GI的食物，在食用后，消化快，吸收完全，引起的血糖峰值升高，胰島素同時也快速升高，導致血糖下降速度也快，血糖波動劇烈；低GI的食物，在食用后，消化較慢，葡萄糖進入血液后峰值較低，下降速度較慢，引起的血糖反應較小，所需求的胰島素也相應較少，從而避免了血糖的劇烈波動，有利于血糖的控制[19]。

目前，許多研究已經證明了膳食纖維在控制血糖方面具有積極的影響。可溶性膳食纖維可以使血糖和胰島素反應平緩，其作用機制是延長胃排空的時間，降低腸道內容物黏度，使食物不易被酶分解。王瑩等[20]表示，在膳食中添加膳食纖維可以在等量碳水化合物的前提下，有效降低血糖指數。在低血糖生成指數食品對糖尿病血糖血脂的影響方面，Miller[21]得出：食用低血糖生成指數食品可以降低血糖水平，膽固醇水平和甘油三酯水平。本研究推測，糙米蛋糕的低血糖生成指數與其膳食纖維含量有較大關系。

2.4 糙米蛋糕食用后飽腹感應答變化結果與分析

各樣品在餐后120 min內的飽腹感變化如圖2所示。

圖2 食用參比葡萄糖與兩種蛋糕后飽腹感反應變化曲線Fig.2 Changes of satiety response after consumption of reference glucose and two kinds of cakes

由圖2可知，各樣品的血糖值上升較快，糙米蛋糕的峰值出現在15 min時，市售面粉蛋糕與葡萄糖峰值出現在30 min時，這表明糙米蛋糕更加偏向于即時性的飽腹感食物。

2.5 糙米蛋糕食用后飽腹感指數結果與分析

食用參比葡萄糖與兩種蛋糕后血糖值與計算出的飽腹感指數（satiety index，SI）見表 3。

表3 食用參比葡萄糖與兩種蛋糕后血糖值與計算出的SI值Table 3 Blood sugar values and calculated SI values of reference glucose and two kinds of cakes

餐后120 min內兩種蛋糕和葡萄糖引起的飽腹感水平和飽腹感指數如表3所示，糙米蛋糕和市售面粉蛋糕空腹時飽腹感無顯著性差異，但葡萄糖空腹時與糙米蛋糕和市售蛋糕均有顯著性差異，可能是由于受試時間不同導致產生一定的差異，而且食用樣品的飽腹感評價也存在有一定的主觀性。計算二者飽腹感指數時，糙米蛋糕飽腹感指數為53.53，市售面粉蛋糕飽腹感指數為44.68，二者之間差異性不顯著（P=0.569＞0.05），但從數值上看，糙米蛋糕在給機體提供飽腹感的功能上略強于市售面粉蛋糕。

3 結論

本研究表明，糙米蛋糕的能量、脂肪、碳水化合物等容易引發血糖較快反應的營養素成分較市售面粉蛋糕低，初步判定糙米蛋糕的血糖生成指數低于市售面粉蛋糕。在進行人體試驗后，對比糙米蛋糕和市售面粉蛋糕的血糖反應變化，糙米蛋糕的血糖峰值出現較早，血糖反應曲線下面積明顯低于市售面粉蛋糕。計算血糖生成指數，糙米蛋糕血糖生成指數為21.30，市售面粉蛋糕為45.41，市售面粉蛋糕血糖生成指數極顯著高于糙米蛋糕。再計算飽腹感指數，糙米蛋糕飽腹感指數為44.68，市售面粉蛋糕為55.53，糙米蛋糕在給機體提供飽腹感的功能上略強于市售面粉蛋糕。

綜上，糙米蛋糕具有有益血糖控制的特性，主要是因為其含有相對較低的易引起血糖升高的脂肪、碳水化合物等營養成分，和較高的可以控制血糖升高的蛋白質、膳食纖維等營養成分。通過體內的血糖測定，可以確定糙米蛋糕屬于低血糖生成指數食品，且有較優的飽腹感。因此，糙米蛋糕可作為供血糖控制人群選擇的一種新型健康食品，同時也為開發兼顧功能、品質和營養等各方面的低GI食品提供新思路，對低GI食品的研究具有重要的現實意義。