添加高鈣菜、辣木對大米和糙米米粉品質(zhì)及餐后血糖的影響

王紅巖，張銀依，阮 懿，王作金，鄭秋月，曹際娟，胡 冰

(大連民族大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院1，大連 116600) (寧波海關(guān)技術(shù)中心2，寧波 315000) (大連弘潤全谷物食品有限公司3，大連 116000)

相比于精白米而言，粗糧以及帶有一定功能成分的主食不僅可以保留較完整的營養(yǎng)成分，而且適量添加一些生物活性成分還可以有效的預(yù)防和控制慢性病的發(fā)生，對人們的身體健康有良好的作用。以糙米為例，糙米或其米糠中含有較多的植物化學(xué)物質(zhì)，如酚類等，是預(yù)防高血脂、糖尿病等慢性疾病的有效生物活性成分[1]。研究表明糙米米糠具有降血脂的功效[2]，這些功能性物質(zhì)均隨主食而被人體所吸收，達到預(yù)防疾病的效果。

高鈣菜是一種極具開發(fā)潛力的蔬菜，又名土三七、費菜和養(yǎng)心菜等[3]，除具有豐富蛋白質(zhì)、脂肪、維生素和鈣等營養(yǎng)物質(zhì)外，還含有較多的黃酮類、多酚類及生物堿等活性物質(zhì)[4]，這些活性物質(zhì)具有清除自由基、抗氧化、減少或預(yù)防糖尿病等慢性疾病發(fā)生的作用[5]，熊雙麗等[6]通過研究菊粉和高鈣菜對豬肉脯抗氧化活性的影響，發(fā)現(xiàn)高鈣菜可以顯著提高肉脯 DPPH 自由基、ABTS 陽離子自由清除活性和總抗氧化能力。但高鈣菜制作的米粉在降血糖方面的研究鮮有報道。

辣木籽不僅含有豐富的油脂類，如油酸、鄰苯二甲酸二丁酯、棕櫚酸等；同時還含有其他多種天然活性成分，能有效降低血脂、血糖[7-9]。Ogunsina等[10]研究表明當(dāng)添加一定濃度的辣木籽粉時，餅干的蛋白質(zhì)含量顯著增加，由此可見，適量辣木籽的添加利于豐富小麥餅干的營養(yǎng)價值。

本實驗以大米粉和糙米粉為原料，添加適量高鈣菜和辣木粉制成的糙米米粉為研究對象，通過測定米粉的基本營養(yǎng)成分、蒸煮特性、質(zhì)構(gòu)特性，對米粉的品質(zhì)進行比較分析，同時利用動物實驗以及體外模擬消化對米粉的血糖反應(yīng)進行評定，旨在研究添加少量高鈣菜和辣木粉這兩種含有功能性成分的物質(zhì)是否會對糙米米粉的品質(zhì)及餐后血糖產(chǎn)生影響，從而為調(diào)控高鈣菜和辣木粉的添加量提供理論支撐，為開發(fā)兼具品質(zhì)與營養(yǎng)保健功能的米粉提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

大米米粉(100%大米粉)，糙米米粉(100%糙米粉)，高鈣菜糙米米粉(96%糙米粉+4%高鈣菜粉)，辣木糙米米粉(98%糙米粉+2%辣木粉)，α-淀粉酶(1 300 U/mg),葡萄糖淀粉酶(100 000 U/mL)，實驗所用的其他試劑均為分析純。

1.1.2 儀器與設(shè)備

UV-1600型紫外可見分光光度計，99 AL 240型電子分析天平，DK-S26型電熱恒溫水浴鍋，7000分子量透析袋，Hitachi S-4800型掃描電子顯微鏡，強生穩(wěn)步型血糖儀，電磁爐。

1.2 工藝流程

1.3 方法

1.3.1 原料基本營養(yǎng)成分測定

果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖；淀粉；蛋白質(zhì)；脂肪；總膳食纖維；不溶性膳食纖維；可溶性膳食纖維含量測定分別參照GB 5009.8—2016、GB 5009.9—2016、GB 5009.5—2016、GB 5009.6—2016、GB 5009.88—2014、GB/T 9822—2008、GB/T 37492—2019[11-17]。

1.3.2 米粉品質(zhì)評價

按照劉心潔等[18]的方法，稍作修改，對其最佳蒸煮時間、米粉吸水率、干物質(zhì)損失率及濁度進行測定。

1.3.3 米粉質(zhì)構(gòu)特性的測定

按照安迪等[19]的方法，稍作修改：將米粉煮至最佳蒸煮時間，用涼水沖淋后，進行米粉的質(zhì)構(gòu)測定。選用圓柱形探頭；測試條件：TPA 模式，測試前速率 2.0 mm/s，測試速率 0.8 mm/s，測試后速率 0.8 mm/s；壓縮程度 75%；觸發(fā)力 10 g。對10根米粉進行測量，每根3次平行。

1.3.4 餐后血糖反應(yīng)的測定

餐后血糖峰值的測定：參照韓小存[20]的方法，稍作修改：隨機選取 32 只雄性大白鼠，分為4組。禁食8 h后對其剪尾取血，使用羅氏血糖儀測量空腹血糖值，并將其作為 0 min 時數(shù)值。然后將米粉煮至最佳蒸煮時間，用涼水冷卻后，將米粉打碎成糊狀，以每千克體質(zhì)量大白鼠喂食含 2 g 可利用碳水化合物的食物為標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)口灌胃等量米粉，分別在 10、20、30、45、60、90、120 min 時尾部取血測量血糖值，確定小鼠在灌胃米粉后的血糖峰值時間點。

1.3.5 體外模型中米粉消化性能的測定

參照林月萍等[21]的方法，經(jīng)過一些修改，測定了樣品的體外消化速率。將煮熟的米粉用研缽研磨后，稱取樣品3 g于7 000分子質(zhì)量的透析袋中，然后加入10 mL α-淀粉酶稀釋液和10 mL 葡萄糖淀粉酶稀釋液，振蕩均勻，將整個透析袋浸沒于裝有pH5.6的緩沖液的燒杯中，37 ℃水浴并進行磁力攪拌，在不同時間30、60、90、120、150、180 min取1 mL消化滲析液，并煮沸5 min使酶失活。之后，通過3.5-二硝基水楊酸(DNS)的方法測定葡萄糖含量。

CHO=C×D×(V-S)

式中：CHO為體外消化整個體系中所產(chǎn)生的水解糖量/mg；C為從標(biāo)準(zhǔn)工作曲線中查出的標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖量/mg；D為滲析液稀釋倍數(shù)；V為體外消化整個體系的溶液總體積/mL；S為每次從體系中取出的溶液體積/mL。

1.3.6 米粉的形態(tài)學(xué)

將冷凍干燥后的大米米粉、糙米米粉、高鈣菜糙米米粉和辣木糙米米粉放置在標(biāo)本支架上，用雙面膠帶制作，并涂上金粉末，將載物臺置于掃描電子顯微鏡下觀察、拍照。

1.3.7 數(shù)據(jù)分析

用IBM SPSS Statistics 分析軟件對3組重復(fù)數(shù)據(jù)進行鄧肯檢驗和LSD分析,并用Excel 和GraphPad Prism 8作圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 基本成分對米粉的影響

由表1可見，不同配方的米粉基本營養(yǎng)成分在一定程度上均呈現(xiàn)顯著性差異，大米米粉的淀粉含量最少，但其蛋白質(zhì)和總膳食纖維含量相對較多；而糙米米粉的蛋白質(zhì)、總膳食纖維含量要低于大米米粉，因為糙米中的蛋白質(zhì)、脂肪和膳食纖維大部分聚集在糙米米糠層和胚芽中，而經(jīng)過加工后這些營養(yǎng)成分的保留率減少[22]，所以這可能是造成糙米米粉中蛋白質(zhì)、總膳食纖維含量減少的原因。而膳食纖維對淀粉制品的作用具有兩面性，一方面膳食纖維在淀粉制品中能起到均衡膳食的作用，還能對淀粉制品中淀粉性質(zhì)、消化速率和水分分布造成影響，改善淀粉特性和淀粉制品品質(zhì)[23]。但另一方面，過多的添加膳食纖維會不利于淀粉制品的品質(zhì)形成，這可能也是導(dǎo)致大米米粉品質(zhì)略差于糙米米粉、辣木糙米米粉和高鈣菜糙米米粉品質(zhì)的因素之一。

表1 原料的基本營養(yǎng)成分(濕基)/%

2.2 米粉品質(zhì)評價

吸水率反映的是米粉在蒸煮過程中的膨脹程度，水分的增加主要來自于淀粉的糊化，過高的吸水率會使米粉口感松軟、黏度增大[24]，而干物質(zhì)損失率主要反映淀粉的糊化程度和營養(yǎng)損失程度，也反映了在煮制過程中淀粉顆粒和蛋白質(zhì)的變化。煮制過程中直鏈淀粉和水溶性蛋白質(zhì)溶入水中，所以粉湯會變得渾濁，營養(yǎng)損失變大[25]。相比于糙米米粉，大米米粉的最佳蒸煮時間過長，吸水率明顯較低，干物質(zhì)損失率也較大，煮后的粉湯也更易渾濁。造成這一現(xiàn)象的原因可能是大米米粉所含的蛋白質(zhì)較多，煮制時過多的蛋白質(zhì)溶入水中，使其營養(yǎng)損失更大；而添加了高鈣菜和辣木的糙米米粉，其吸水率明顯降低，干物質(zhì)損失率也減少，營養(yǎng)損失程度也要比大米米粉小，保留了更好的米粉品質(zhì)。

2.3 米粉質(zhì)構(gòu)特性

由表3可知，4種米粉在質(zhì)構(gòu)特性方面稍有差異，大米米粉的硬度較大，且咀嚼度過低，可能是因為大米米粉中可溶性膳食纖維含量較多，可溶性膳食纖維表面的陰離子集團會影響蛋白質(zhì)之間的相互作用，破壞谷蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[26]，導(dǎo)致米粉品質(zhì)的下降。此外，過量的膳食纖維會使面團中面筋含量相對減少，不利于形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，最終導(dǎo)致面團特性變差，使米粉軟塌[27]；且辣木糙米米粉、高鈣菜糙米米粉以及糙米米粉都含有功能性的營養(yǎng)成分，適量的膳食纖維中所含的多糖可形成連續(xù)的、具有交聯(lián)特性的三維凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而改善面制品品質(zhì)；這就可能使得大米米粉的品質(zhì)略差于其他3種米粉。

表2 米粉的品質(zhì)評價

表3 米粉的質(zhì)構(gòu)性質(zhì)

2.4 米粉的體外模擬消化

淀粉經(jīng)口腔咀嚼后，會被口腔中的唾液淀粉酶分解成葡萄糖，后經(jīng)胃、小腸進一步的消化，被人體吸收利用，導(dǎo)致血糖上升，為人體各項生命活動提供能量。圖1反映了4種米粉在3 h內(nèi)的葡萄糖釋放量，研究顯示所有米粉的消化產(chǎn)物的葡萄糖釋放量均隨時間的延長而逐漸增加，其中大米米粉的葡萄糖釋放量一直高于其他3組米粉，說明辣木、高鈣菜等功能性成分的加入對葡萄糖的釋放起到了減緩效果，而糙米米粉的葡萄糖釋放量最低,可能是由于糙米中的糙米多酚抑制了消化酶的活性，除此之外，可能還會由于糙米多酚的多羥基結(jié)構(gòu)，可與淀粉之間形成氫鍵、范德華力、非共價鍵等作用，從而改變淀粉的結(jié)構(gòu)，同時也改變了淀粉的消化特性[28]。

圖1 不同米粉的葡萄糖釋放量

2.5 米粉的餐后血糖反應(yīng)

圖2為4種米粉對小鼠餐后血糖值的影響，在120 min內(nèi)灌胃4種米粉的小鼠血糖值的變化趨勢基本相同。相比于大米米粉，灌胃糙米米粉的小鼠血糖值在120 min后呈顯著下降趨勢，說明糙米米粉可能對降低小鼠餐后血糖有顯著的作用；而灌胃辣木糙米米粉、高鈣菜糙米米粉，其血糖值也要低于灌胃大米米粉的小鼠餐后血糖值，說明添加了辣木、高鈣菜等功能成分的糙米米粉也可以起到降低小鼠餐后血糖值的效果；但在120 min時灌胃糙米米粉的小鼠最終血糖值最低，說明用100%糙米粉制得的米粉對血糖值的減少更有效果，一方面可能是由于糙米中含有大量的多酚類物質(zhì)，而有研究表明多酚可以有效降低餐后血糖值，很好地控制餐后血糖的上升[29]，另一方面可能是原料中辣木和高鈣菜的含量少，僅為總質(zhì)量分?jǐn)?shù)的2%和4%，對血糖值影響不如100%的糙米粉影響顯著。

圖2 不同米粉對小鼠餐后血糖的影響

2.6 米粉的微觀形貌

圖3為米粉橫截面的掃描電子顯微鏡(SEM)圖。從米粉的形貌學(xué)表征上可以看出，大米米粉的橫截面較為粗糙，存在較多孔隙且表面顆粒較多，松散的微觀結(jié)構(gòu)可能使米粉在質(zhì)構(gòu)和品質(zhì)方面表現(xiàn)較差，同時也可能是葡萄糖釋放量增多和導(dǎo)致小鼠血糖上升的原因之一；相比之下，糙米米粉的截面更加平整、結(jié)構(gòu)也較為致密，米粉表面顆粒較少，而添加了高鈣菜和辣木的米粉較普通糙米米粉具有更好的截面結(jié)構(gòu)，良好的截面結(jié)構(gòu)更能維持米粉的完整性，使米粉保持更好的品質(zhì)，減緩葡萄糖的釋放速率，這能更好地說明添加高鈣菜和辣木粉能維持米粉微觀結(jié)構(gòu)的完整性和緊密性，使得米粉的結(jié)構(gòu)致密度增加，對餐后血糖反應(yīng)和葡萄糖的釋放量均能起到減緩的作用。

圖3 不同米粉橫切面的掃描電鏡圖(×1 500)

3 結(jié)論

對不同配方的4種米粉進行成分、質(zhì)構(gòu)特性以及品質(zhì)分析，發(fā)現(xiàn)大米米粉的蒸煮時間過長，口感更黏膩，硬度也較大，其感官品質(zhì)方面要略差于其他3種米粉。利用體外模擬實驗證明了食用辣木糙米米粉、高鈣菜糙米米粉以及糙米米粉可以使葡萄糖釋放量減少，延緩淀粉的消化；同時通過研究小鼠的餐后血糖變化得知，這些功能性成分的添加有助于餐后血糖的降低，使餐后血糖波動減小。米粉的形貌學(xué)結(jié)果表明，添加高鈣菜和辣木粉更有利于維持米粉的微觀結(jié)構(gòu)保護面條的完整性。而大米米粉的葡萄糖釋放量和餐后血糖一直較高，這也會使餐后血糖上升加快，不利于人體血糖的調(diào)控。向糙米米粉中加入辣木、高鈣菜等含有功能性營養(yǎng)成分的物質(zhì)對減緩葡萄糖的釋放有一定的效果，也對餐后血糖的升高有明顯的抑制作用，這類米粉因此可作為肥胖、糖尿病等慢性代謝性疾病患者的食物選擇。