適合高血糖和糖尿病人群的健康食品開發

汪洪濤，李 穎

(江蘇經貿職業技術學院 a.健康學院；b.江蘇省食品安全工程技術研究開發中心，江蘇 南京 211168)

目前，我國慢性非傳染性疾病的發病率逐年增加，其中高血糖和糖尿病已成為威脅人們健康生活的“隱形殺手”。據調查，我國18歲以上成人糖尿病的患病率達11.6%，由該疾病引起的并發癥高達100多種；成人中高血糖人群的比例高達50.1%，若不能及時發現并采取預防措施，這些人將極有可能發展成為糖尿病患者。2019年，《國務院關于實施健康中國行動的意見》中共有15個專項行動，其中3個與糖尿病有關。

糖尿病的相關防治已經迫在眉睫，保證健康的根本就是合理膳食。我國農副產品資源和野生植物資源豐富，其中很多富含活性成分，具有降血糖、降血脂等生理功能，如薏仁米、黑豆芽、草菇、蓮子心、葛根、羅漢果花等都有一定的降糖功效。目前關于降糖食品的開發研究較多，但或多或少都存在一些問題，如：有些產品單純從降血糖的角度考慮而忽視了營養搭配，有些產品工藝復雜導致原料中的營養成分損失較多。因此，利用具有降糖效果的原料開發方便快捷、營養成分搭配合理的健康食品尤為迫切。

1 材料與方法

1.1 主要原料

薏仁米、黑豆、紅豆、玉米淀粉、香蕉、蓮子心：南京蘇果超市；草菇：浙江慶元；粉葛、柴葛：安徽大別山；羅漢果花：廣西桂林；山梨糖醇、β-環糊精、羧甲基纖維素鈉：河南中農萬邦實業有限公司。

1.2 儀器與設備

FW100高速萬能粉碎機：天津市泰斯特儀器有限公司；ZBS-ZNKX3-1電烤箱：東莞市廚具有限公司；XF-30A發酵箱：荷達科技有限公司；df-101s集熱式恒溫加熱磁力攪拌器：鄭州生化儀器有限公司；SHB-Ⅲ循環水多用真空泵：上海比朗文儀器有限公司；YP1201N電子天平：上海菁海儀器有限公司；C21-Simpie101美的電磁爐：美的電磁爐科技股份有限公司；WBL2531H美的榨汁機：美的榨汁機科技股份有限公司。

1.3 加工工藝

1.3.1 工藝流程

產品工藝流程見圖1。

圖1 產品工藝流程

1.3.2 操作要點

原料預處理：薏仁米經挑選、淘洗、晾干后，低溫烤干粉碎，密封備用；黑豆經挑選、淘洗、浸泡24 h后，置于26 ℃恒溫培養箱內發芽4天，待芽體長1 cm左右時，洗凈，低溫烘干粉碎，密封備用；將草菇、粉葛、柴葛、羅漢果花、蓮子心分別清洗干凈后，低溫烘干超微粉碎，密封備用；將干紅豆洗凈、熬煮，使其淀粉糊化，冷卻打碎，密封冷藏備用。

配料：先將薏仁粉、黑豆芽粉、草菇粉、玉米淀粉、葛根粉(粉葛和柴葛各一半)、羅漢果花粉等按照不同的比例調配拌勻備用；將香蕉剝皮，與熟紅豆沙按一定比例打漿備用；將蓮子心粉和β-環糊精按不同比例混合，加入適量蒸餾水于60 ℃保溫攪拌40 min，進行包埋處理后備用；將上述處理后的原料混合，加入適量的酵母、食用油、雞蛋、山梨糖醇、羧甲基纖維素鈉，充分攪拌均勻成泥糊狀。

發酵面糊：將攪拌好的面糊放入發酵箱進行預實驗，確定最佳發酵條件為溫度35 ℃、濕度60%、發酵時間60 min。

焙烤：通過預實驗確定最佳焙烤工藝為烤箱150 ℃預熱，先在150/120 ℃下烤10 min，使水分蒸發，再在190/160 ℃下烤10 min，使口感酥脆。

1.4 實驗方法

1.4.1 基本配方的確定

通過預實驗，以感官評分結合營養成分搭配特點，首先確定了產品的基本配方：薏仁粉1份、黑豆芽粉0.5份、玉米淀粉1份、紅豆泥1份、香蕉2份、草菇0.25份、葛根0.04份、羅漢果花0.02份、蓮子心0.1份、羧甲基纖維素鈉0.1份、雞蛋1份、β-環糊精0.2份、花生油0.3份、山梨糖醇0.5份、酵母0.1份。

1.4.2 單因素實驗

按照操作要點和基本配方，原料每份以50 g計，分別對羅漢果花、葛根、蓮子心、草菇的添加量進行單因素實驗，以確定各因素的最佳添加量。

1.4.3 響應面優化試驗

在單因素實驗的基礎上，保持蓮子心的添加量不變，以感官評分為考察指標，進行響應面優化試驗，確定羅漢果花、葛根、草菇的最佳添加量。

1.4.4 感官評價

請10名不同性別、年齡的學生根據感官評分標準進行打分，然后取平均值。感官評分標準見表1。

表1 感官評分標準

2 結果與分析

2.1 單因素實驗結果

2.1.1 葛根添加量對食品感官評分的影響

在其他條件不變的情況下，選取葛根添加量分別為2、6、10、14、18 g進行實驗，結果見圖2。

圖2 葛根添加量對食品感官評分的影響

從圖2可知，感官評分隨著葛根添加量的增加而逐漸升高，當葛根添加量為14 g時，感官評分達到峰值；當超過14 g時，感官評分開始降低。葛根中含有較多的木質纖維，隨著添加量的增加，纖維含量過高會影響產品的口感，故葛根的最佳添加量為14 g。

2.1.2 草菇添加量對食品感官評分的影響

在其他條件不變的情況下，選取草菇添加量分別為9.5、12.5、15.5、18.5、21.5 g進行實驗，結果見圖3。

圖3 草菇添加量對食品感官評分的影響

從圖3可知，感官評分隨著草菇添加量的增加而逐漸升高，當草菇添加量為18.5 g時，感官評分達到峰值；當超過18.5 g時，感官評分急劇降低。草菇自身具有特殊氣味，添加量過高會使腥味加重，故草菇的最佳添加量為18.5 g。

2.1.3 羅漢果花添加量對食品感官評分的影響

在其他條件不變的情況下，選取羅漢果花添加量分別為3、6、9、12、15 g進行實驗，結果見圖4。

圖4 羅漢果花添加量對食品感官評分的影響

從圖4可知，感官評分隨著羅漢果花添加量的增加而逐漸升高，當羅漢果花添加量為12 g時，感官評分達到峰值；當超過12 g時，感官評分開始降低。羅漢果花的顏色為紅色且干花膳食纖維含量較高，隨著羅漢果花添加量的增加，食品顏色不斷加深，口感也變得粗糙，故羅漢果花的最佳添加量為12 g。

2.1.4 蓮子心添加量對食品感官評分的影響

在其他條件不變的情況下，選取蓮子心添加量分別為2、5、8、11、14 g進行實驗，結果見圖5。

圖5 蓮子心添加量對食品感官評分的影響

從圖5可知，感官評分隨著蓮子心添加量的增加而逐漸升高，當蓮子心添加量為11 g時，感官評分達到峰值；當超過11 g時，感官評分開始降低。蓮子心自身具有苦味，隨著添加量的增加，在β-環糊精用量不變的情況下，如果苦味物質包埋效果不好則會導致產品苦味加重，故蓮子心的最佳添加量為11 g。

2.2 響應面優化試驗結果

在單因素實驗的基礎上，固定蓮子心添加量為11 g，采用Box-Behnken試驗設計，對產品配方進行優化，具體因素水平見表2，方案及結果見表3。

表2 Box-Behnken因素水平

表3 試驗方案及結果

通過Design Expert 8.0對表3進行回歸數據分析，擬合得到葛根添加量(A)、草菇添加量(B)、羅漢果花添加量(C)的二次多項回歸模型：

y=91.00+2.25*A-0.38*B+0.88*C-0.50*A*B-6.00*A*C-1.25*B*C-6.13*A2-3.37B2-5.88*C2

對上述回歸模型進行方差分析，結果見表4。

表4 響應面方差分析結果

為進一步考察三個因素的交互作用對感官評分的影響，利用Design Expert 8.0.6軟件繪制三維曲線圖，具體見圖6。

圖6 兩因素交互作用對食品感官評分的影響

從圖6可以看出，葛根、草菇、羅漢果花這三個因素所產生的響應值模型較為理想，在所選擇的試驗范圍內能產生較為不錯的響應值，且響應值隨著因素值的增大而增大。葛根與草菇的交互作用及葛根與羅漢果花的交互作用對食品感官評分的影響較為明顯，可以看出感官評分的曲面較為陡峭，底面輪廓呈現橢圓形。

2.3 驗證實驗

通過Box-Behnken試驗得到健康食品的最佳配方：葛根14.8 g、草菇18.3 g、羅漢果花10.5 g、蓮子心11 g，在此條件下，食品感官評分為91.2。為檢驗響應面優化結果的可靠性，進行了五次平行驗證實驗，得到食品感官評分的平均值為90.5，與預測值相差0.7，相對偏差為0.77%，表明得到的配方及工藝參數可靠。

2.4 基本營養成分分析

通過查閱食物成分表對健康食品的基本營養成分進行分析，三大營養素產熱百分比見表5。

表5 三大營養素產熱百分比

由表5可以看出，每100 g健康食品中，蛋白質產熱量為54.8 Kcal，所占百分比為13.60%，在蛋白質合理供能比范圍之內(10%～15%)；脂肪產熱量為103.5 Kcal，所占百分比為25.65%，在脂肪合理供能比范圍之內(20%～30%)；碳水化合物產熱量為245.2 Kcal，所占百分比為60.75%，在碳水化合物合理供能比范圍之內(55%～65%)。結果表明，該健康食品中三大產熱營養素的比例合理。此外，每100 g健康食品中含有膳食纖維12.98 g，主要來源于羅漢果花、草菇、葛根、黑豆芽、紅豆泥、香蕉等原料，可以延緩腸道對糖類物質的吸收，從而達到控制血糖的效果。

3 結論

通過單因素實驗和響應面優化試驗，優化產品配方和工藝。最佳配方：薏仁粉1份、黑豆芽粉0.5份、玉米淀粉1份、紅豆泥1份、香蕉2份、草菇0.37份、葛根0.3份、羅漢果花0.21份、蓮子心0.22份、羧甲基纖維素鈉0.1份、雞蛋1份、β-環糊精0.2份、花生油0.3份、山梨糖醇0.5份、酵母0.1份。最佳工藝：溫度35 ℃、濕度60%、發酵時間60 min，烤箱150 ℃預熱，先在150/120 ℃下烤10 min，再在190/160 ℃下烤10 min。產品表面接近巧克力色，整體圓潤，具有羅漢果花與香蕉混合的香味，口感細膩，有淡淡的甜味。產品營養成分搭配合理，具有降血糖效果，符合人體營養需要，是適合各類人群尤其是高血糖和糖尿病人群食用的健康食品。