有色米營養(yǎng)米粥配方優(yōu)化及血糖生成指數(shù)評價

劉 婷, 孫小東, 羅雯雯, 楊雯驛, 陸 俊

（1.中國檢驗認(rèn)證集團湖南有限公司, 湖南 長沙 410021；2.中南林業(yè)科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院, 湖南長沙 410004）

隨著我國消費水平的飛速發(fā)展, 人們越來越重視日常飲食的營養(yǎng)及其養(yǎng)生保健功效。而米粥作為我國傳統(tǒng)的一種食品也在發(fā)展中不斷注入保健養(yǎng)生的元素, 在米粥的制作中也越來越注重其增強體質(zhì)、滋補養(yǎng)生、解毒防癌、控制血糖、瘦身、抗衰老等作用[1]。現(xiàn)階段, 全球糖尿病患者逐漸增多且日益趨于年輕化, 故對糖尿病的預(yù)防和癥狀緩解就格外重要。血糖生成指數(shù)作為一種描述食物生理學(xué)屬性的指標(biāo), 可作為用來指導(dǎo)人們科學(xué)攝入食物的依據(jù)[2]。血糖生成指數(shù)值是在檢測人體攝入食品后血糖變化的基礎(chǔ)上計算得出的, 能直接將食物消化特性與血糖應(yīng)答水平聯(lián)系起來。合理地使用粥來加強健康, 可使人們達到身體健康和長壽的目的, 由于營養(yǎng)米粥可根據(jù)具體情況選用, 且具有方便制作和享用、易消化吸收、無不良反應(yīng)等優(yōu)點, 日益被現(xiàn)代人作為飲食養(yǎng)生的首選[3]。Shim S M等人[4]研究發(fā)現(xiàn)復(fù)合谷類粥比普通米粥有更強的自由基清除能力。Mi?an A等人[5]通過對比蕎麥高蛋白粥、玉米高蛋白粥和玉米低蛋白粥3種粥在34個高膽固醇血癥的患者中產(chǎn)生的影響, 發(fā)現(xiàn)蕎麥高蛋白粥具有改善脂質(zhì)分布、減輕炎癥等功效。有研究表明, 長期進食高血糖生成指數(shù)食品更容易引發(fā)II型糖尿病。丁慧[6]研究了將米飯中加入了蕎麥制成的復(fù)配米飯來達到降低血糖生成指數(shù)的效果。劉娟等人[7]制備出了將精米中添加燕麥、蕎麥、鷹嘴豆等谷物的復(fù)配米飯, 其血糖生成指數(shù)低于粳米的血糖生成指數(shù)值, 屬于低血糖生成指數(shù)食物。Nayak M等人[8]進行了不同血糖生成指數(shù)的膳食對II型糖尿病患者血糖影響的研究, 結(jié)果表明, 長期攝入低血糖生成指數(shù)膳食的II型糖尿病患者具有更低的空腹血糖值和餐后血糖值。由此可見, 通過攝入低血糖生成指數(shù)的食品來進行餐后血糖調(diào)節(jié)對于人類健康有重要意義。

以日常常見的一些有色米原材料, 如黑米、紅米、紫米、黑豆、薏米、綠豆、黑麥、枸杞、蕎麥、玉米、胡蘿卜等制作米粥, 并測得不同比例米粥的血糖生成指數(shù)值, 進而得出有色米復(fù)配米粥的最佳營養(yǎng)比例配方, 為開發(fā)有助于低血糖生成指數(shù)的健康米粥提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

黑米、紫米、紅米, 產(chǎn)自陜西漢中洋縣；黑麥, 產(chǎn)自黑龍江哈爾濱市；綠豆, 產(chǎn)自內(nèi)蒙古科爾沁區(qū)；其他均為市售。

1.2 試劑與儀器

α-淀粉酶（來源于豬胰腺）, 美國Sigma公司提供；淀粉葡萄糖苷酶（分析純）, 北京夢怡美化學(xué)試劑有限公司提供；葡萄糖測定試劑盒（分析純）, 中生北控生物科技股份有限公司提供。

UV1800型紫外可見分光光度計, 上海精密科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；JRC-2000型超聲波清洗機, 濟寧市潤通超聲電子有限公司產(chǎn)品；H1650-W型微量臺式高速離心機, 湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司產(chǎn)品；ZHWY-2102C恒溫培養(yǎng)振蕩器, 上海智城分析儀器制造有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗方法

1.3.1 Plackett-Burman試驗配方設(shè)計

基于前期的文獻調(diào)研整理, 以黑米、紅米、紫米為主料, 配以其他雜糧及調(diào)味原料。分別確定其最高用量和最低用量, 選用試驗次數(shù)N=12的試驗設(shè)計進行Plackett-Burman試驗因素與水平試驗設(shè)計。

N=12的Plackett-Burman試驗因素與水平設(shè)計見表1。

表1 N=12的Plackett-Burman試驗因素與水平設(shè)計/g

1.3.2 米粥的制備方法

根據(jù)Design Expert.V.8.0.5b所列出來的具體各組配方按比例稱取各原料, 用自來水淘洗2次, 家用電飯鍋煮開后用煮粥功能繼續(xù)熬煮30 min。

N=12的Plackett-Burman試驗設(shè)計與結(jié)果見表2。

表2 N=12的Plackett-Burman試驗設(shè)計與結(jié)果

1.3.3 感官評價方法

選擇5名感官評分員對粥樣進行感官評價。

感官評價標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 感官評價標(biāo)準(zhǔn)

1.3.4 抗性淀粉的測定

按照國家標(biāo)準(zhǔn)NY/T 2638—2014[9]測定抗性淀粉的消化方法稍作修改, 從處理好的粥中取2.5 g樣品, 用玻璃棒搗碎, 往樣品中加入16 mLα-淀粉酶懸浮液（pH值為6.0的NaCl-HCl緩沖溶液中加入2.5 gα-淀粉酶和0.3 g淀粉葡萄糖苷酶定容至500 mL）, 先利用葡萄糖測定試劑盒測定葡萄糖含量, 再放入37℃恒溫?fù)u床中消化16 h, 在60, 120, 180, 962 min分別取出少量樣品測定葡萄糖含量。消化完畢后, 加入10 mL的無水乙醇, 以轉(zhuǎn)速3000 r/min離心10 min, 倒掉上清液, 再加入20 mL無水乙醇, 同樣條件下離心, 倒掉上清液, 重復(fù)2次, 最后用濾紙吸掉多余液體。加入濃度為2 mol/L的KOH溶液5 mL, 振蕩20 min, 加入pH值為3.6的乙酸鈉緩沖溶液10 mL和0.014 g的淀粉葡萄糖苷酶, 于60℃下水浴1 h（期間取出2次振蕩）, 結(jié)束后以轉(zhuǎn)速4000 r/min離心10 min, 收集上清液, 再加10 mL水混入沉淀, 同樣條件離心, 重復(fù)4次, 收集上清液, 最后將上清液定容至100 mL, 用試劑盒測定葡萄糖含量。

1.3.5血糖生成指數(shù)的計算

根據(jù)文獻[10]計算血糖生成指數(shù), 具體計算公式如下：

式中：EAG——可利用糖, 為樣品消化前所含的葡萄糖及消化120 min后所釋放的葡萄糖之和；

RS——16 h后未消化的淀粉, 即抗性淀粉。

1.3.6 數(shù)據(jù)處理

采用Design Expert.V.8.0.5b軟件進行統(tǒng)計分析與處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配方的血糖生成指數(shù)

不同復(fù)配米粥的血糖生成指數(shù)見表4。

由表4可知, 第10組試驗與第6組試驗結(jié)果得到對血糖生成指數(shù)值較低, 第2組, 第3組及第11組對感官評分較高。加入蕎麥薏米綠豆等雜糧谷物后的復(fù)配米粥, 血糖生成指數(shù)明顯低于由黑米、紅米、紫米單獨熬制成的米粥。

表4 不同復(fù)配米粥的血糖生成指數(shù)

淀粉消化率折線圖見圖1。

圖1 淀粉消化率折線圖

2.2 效應(yīng)與貢獻值分析

N=12的Plackett-Burman試驗設(shè)計效應(yīng)與貢獻分析見表5。

由表5可知, 紫米的血糖生成指數(shù)相較于其他原料效應(yīng)影響最大, 貢獻值最高；其次是黑米；而紅米的感官評價相較于其他原料效應(yīng)影響最大, 貢獻值最高, 這可能與紅米煮后產(chǎn)生的色澤增加了感官評分有一定的關(guān)系。

2.3 方差分析

2.3.1 血糖生成指數(shù)的方差分析

血糖生成指數(shù)方差分析見表6。

由表5和表6可知, 對血糖生成指數(shù)影響較大的是黑米、紫米、紅米、胡蘿卜、薏米、黑豆。試驗所得的擬合回歸方程顯著（模型p=0.01＜0.05）, 經(jīng)過方差分析, 其中黑米、紅米、紫米、胡蘿卜有顯著影響。響應(yīng)值與各因素間的回歸模型為：

表6 血糖生成指數(shù)方差分析

由回歸方程（1）可知, 血糖生成指數(shù)與紫米、黑米、紅米呈正相關(guān), 與薏米呈負(fù)相關(guān)。

2.3.2 感官評價分值的方差分析

感官評價分方差分析見表7。

由表5和表7可知, 對感官評分影響較大的是紅米、黑豆、黑麥、薏米的黑豆。試驗所得的擬合回歸方程極顯著（模型p=0.0044＜0.001）, 經(jīng)過方差分析, 其中紅米、黑豆有顯著影響。響應(yīng)值與各因素間的回歸模型為：

表5 N=12的Plackett-Burman試驗設(shè)計效應(yīng)與貢獻分析

表7 感官評價分方差分析

由回歸方程（2）可知, 感官評分與紫米呈正相關(guān), 與黑豆呈負(fù)相關(guān)。

2.4 最佳配方預(yù)測及其分析

通過Design Expert.V.8.0.5b軟件預(yù)測選項, 對感官評價分?jǐn)?shù)和血糖生成指數(shù)進行分析, 得到了4種比較好的比例配方。

Design Expert預(yù)測配方見表8。

由表8可知, 相較于其他配方, 配方1的血糖生成指數(shù)預(yù)測值最低且可行度較高。經(jīng)過樣品配比后進行驗證試驗。

表8 Design Expert預(yù)測配方

預(yù)測配方的驗證試驗結(jié)果見表9。

表9 預(yù)測配方的驗證試驗結(jié)果

由表9可知, 配方1和配方2的血糖生成指數(shù)處于較低水平, 配方1和配方4感官評價分較好, 綜合考慮, 認(rèn)為配方1是擁有較低血糖生成指數(shù)和較高感官評價分的復(fù)配米粥最佳配方。

3 結(jié)論

主要通過使用Plackett-Burman設(shè)計試驗對復(fù)配米粥中的多種原材料因素進行篩選, 通過較少的試驗得到對血糖生成指數(shù)和感官評分值具有較大貢獻度的幾種因素。通過試驗對以黑米、紫米、紅米、薏米、綠豆等為主要原料的復(fù)配米粥進行初步篩選, 得到了對血糖生成指數(shù)具有較大貢獻度的幾個因素為黑米、紫米、紅米、薏米, 回歸模型為Y1=43.646+0.673A+0.545B+1.151C-0.938G；對感官評價分值具有較大貢獻度的幾個因素為紫米、黑豆, 回歸模型為Y2=76.71+3.21B-2.12D。通過預(yù)測配方及驗證試驗, 得到具有降糖活性復(fù)配米粥的最佳配方為黑米10 g, 紅米12 g, 紫米10 g, 黑豆6 g, 黑麥8 g, 綠豆8 g, 薏米8 g, 枸杞5 g, 胡蘿卜7 g, 蕎麥5 g, 玉米5 g, 該復(fù)配米粥原料總量為84 g, 口感良好、米香濃郁、顏色純正, 相比其他單純的黑米粥、紅米粥或紫米粥具有更低的血糖生成指數(shù), 適合糖尿病患者的飲食需求, 可以對其進行一定的開發(fā)和利用。