稻米淀粉體外消化試驗(yàn)方法的優(yōu)化及應(yīng)用

李穎穎　蔣彥婕　李文奇　陶亞軍　王芳權(quán)　陳智慧　許揚(yáng)　王軍　范方軍　朱建平　夏士健　李霞　楊杰

摘要： 為實(shí)現(xiàn)快捷、經(jīng)濟(jì)的稻米升糖指數(shù)（GI）估測(cè)，首先以不同直鏈淀粉含量的水稻品種紫金糯2號(hào)、南粳04062、寧西優(yōu)Y16稻米為研究材料，分析了樣品前處理方式、α-淀粉酶和淀粉糖苷酶的添加量及方式等對(duì)稻米淀粉水解的影響，明確了稻米淀粉體外消化的適宜前處理方式、α-淀粉酶和淀粉糖苷酶的適宜添加量和方式，進(jìn)而根據(jù)淀粉水解指數(shù)和水解率進(jìn)行了稻米升糖指數(shù)的估算。結(jié)果表明，稻米升糖指數(shù)估算適宜的淀粉體外消化試驗(yàn)方法是0.75 g精米加水煮熟后，人工研棒擠壓30下，加pH6.8的磷酸鹽緩沖液定容至15 ml，同時(shí)加入300 U/ml的α-淀粉酶和50 U/ml的淀粉糖苷酶各1 ml聯(lián)合水解60 min，通過監(jiān)測(cè)水解液葡萄糖含量動(dòng)態(tài)變化，計(jì)算1 h內(nèi)的淀粉水解指數(shù)及1 h的水解率，即可實(shí)現(xiàn)稻米升糖指數(shù)的估算；9個(gè)稻米樣本的GI估算結(jié)果表明本研究建立的試驗(yàn)方法能實(shí)現(xiàn)低GI稻米資源和遺傳材料的初步篩選。

關(guān)鍵詞： 水稻；淀粉水解率；升糖指數(shù)（GI）；淀粉體外消化

中圖分類號(hào)： S511;R151.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1000-4440（2023）02-0539-08

Optimization and application of in vitro digestion test method of rice starch

LI Ying-ying^1，2， JIANG Yan-jie¹， LI Wen-qi¹， TAO Ya-jun¹， WANG Fang-quan¹， CHEN Zhi-hui¹， XU Yang^1，3， WANG Jun^1，3， FAN Fang-jun¹， ZHU Jian-ping¹， XIA Shi-jian¹， LI Xia^1，2，3， YANG Jie^1，3

（1.Institute of Food Crops， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences， Key Laboratory of Germplasm Innovation in Downstream of Huaihe River（Nanjing）， Ministry of Agriculture and Rural Affairs of the Peoples Republic of China， Nanjing 210014，China;2.College of Life Sciences， Nanjing Agricultural University， Nanjing 210095， China;3.Collaborative Innovation Center for Modern Production Technology of Grain Crops of Jiangsu Province， Yangzhou 225009， China）

Abstract： In order to estimate the glycemic index （GI） of rice quickly and economically， the rice varieties Zijinnuo 2， Nanjing 04062 and Ningxiyou Y16 with different amylose contents were used as the research materials. The effects of sample pretreatment methods， the addition amount and method of α-amylase and amyloglucosidase on the hydrolysis characteristics of rice starch were analyzed. The suitable pretreatment method of rice starch in vitro digestion， the suitable addition amount and method of α-amylase and amyloglucosidase were determined. The GI value of rice was estimated according to the starch hydrolysis index and hydrolysis rate. The results showed that the suitable starch in vitro digestion test scheme for estimating the glycemic index of rice was as follows： 0.75 g of polished rice was boiled with water， then extruded 30 times by artificial stick， and the volume was adjusted to 15 ml with pH 6.8 phosphate buffer. Then， 1 ml 300 U/ml α-amylase and 1 ml 50 U/ml amyloglucosidase were added synchronously to hydrolyze for 60 min. By monitoring the dynamic change of glucose content in the hydrolysate， the GI value of rice could be estimated by the starch hydrolysis index within 1 h and the hydrolysis rate at 1 h. The GI estimation values of nine rice samples indicated that the experimental method established in this study could realize the preliminary screening of low GI rice resources and genetic materials.

Key words： rice;starch hydrolysis rate;glycemic index （GI）;starch digestion in vitro

肥胖、Ⅱ型糖尿病和相關(guān)慢性病的發(fā)病率在發(fā)展中國家和發(fā)達(dá)國家均不斷增加。據(jù)報(bào)道，2022年全世界約1.9×10⁹成年人超重或肥胖，其中5.37×10⁸人患有Ⅱ型糖尿病^[1]。由于肥胖、糖尿病等大多與過量攝食有關(guān)，因此通過膳食干預(yù)是解決這些全球健康問題經(jīng)濟(jì)有效的手段^[2]。目前醫(yī)學(xué)界普遍認(rèn)為，食用低血糖生成指數(shù)（或升糖指數(shù)，GI）的食品對(duì)肥胖、糖尿病等疾病的預(yù)防和控制具有較好作用^[3]。

水稻是全球數(shù)十億人的主食作物。據(jù)國際糧農(nóng)組織報(bào)告，2022年度全球精米消費(fèi)量估計(jì)超過5×10⁸t，人均消費(fèi)量超過65 kg^[4]。精米是最常見的大米消費(fèi)形式，它是稻谷通過物理加工去除谷殼和麩皮，露出的淀粉狀胚乳。精米的淀粉含量高達(dá)90%^[5]，因此淀粉性狀是精米升糖指數(shù)的決定性因素。與許多其他淀粉食品相比，目前人們食用大米的GI相對(duì)較高，屬于高GI食品^[6]。目前食品升糖指數(shù)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)通常是根據(jù)健康人群食用食物及對(duì)照品之后 2 h 內(nèi)的血液中血糖變化來計(jì)算。對(duì)于低GI稻米的培育以及低GI產(chǎn)品的加工來說，需要快速便捷的GI估算方法，為此，科學(xué)家根據(jù)食品在人體中的消化過程，嘗試在體外建立食品GI的估測(cè)方法^[7]。

食物的血糖反應(yīng)在很大程度上與其碳水化合物的消化速度相關(guān)，用混合酶類對(duì)食物進(jìn)行水解，測(cè)定水解后的還原糖量以判斷消化程度，就可對(duì)食物的升糖指數(shù)進(jìn)行估測(cè)^[8]。目前已經(jīng)建立了不少體外消化方法來評(píng)估食物中的淀粉水解率，進(jìn)而估計(jì)食物的GI^[9-10]，淀粉體外消化的反應(yīng)時(shí)間在1～4 h均有報(bào)道^[11-14]。已有研究結(jié)果表明，不同淀粉樣品在消化60 min之后，葡萄糖的釋放量趨于穩(wěn)定，沒有大幅度的遞增^[15]；馬鈴薯淀粉體外酶解60 min時(shí)得到的估計(jì)升糖指數(shù)與人體檢測(cè)得到的升糖指數(shù)一致性最好^[16]。而在稻米淀粉的體外水解方面，研究人員在水解反應(yīng)液pH值、酶的種類和濃度、體外消化時(shí)間以及操作步驟等方面還沒有一個(gè)統(tǒng)一的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)^[17-18]。此外，還需要依賴昂貴的體外消化模擬設(shè)備在水解前對(duì)稻米樣品進(jìn)行破碎處理^[19]，這就導(dǎo)致目前的稻米淀粉體外水解方法的普適性、通用性不強(qiáng)。碳水化合物的體外模擬消化速度可用水解率、水解指數(shù)、淀粉消化指數(shù)等指標(biāo)來反映，但不同來源淀粉樣品各指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)程序和計(jì)算方法并不一致^[2]。因此，有必要建立一種簡(jiǎn)單省時(shí)、可靠且成本低廉的稻米淀粉體外消化方法，來估測(cè)稻米的升糖指數(shù)，以實(shí)現(xiàn)稻米低升糖指數(shù)水稻資源以及初級(jí)遺傳材料的篩選。為此，本研究以粳糯紫金糯2號(hào)、粳稻南粳04062、雜交秈稻寧西優(yōu)Y16稻米為試驗(yàn)材料，從樣品前處理、水解酶種類、水解酶含量以及水解時(shí)間等對(duì)稻米淀粉水解的影響進(jìn)行分析，嘗試建立一個(gè)簡(jiǎn)單有效且經(jīng)濟(jì)的稻米淀粉體外消化方法，以估測(cè)稻米的升糖指數(shù)；并選取了9個(gè)稻米樣品來驗(yàn)證本方法的有效性，為低GI稻米快速便捷鑒定提供重要參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

本研究選取的材料包括本單位保存水稻品種的精米及市場(chǎng)上購買的不同類型精米。本單位保存的水稻品種包括紫金糯2號(hào)、南粳04062、寧西優(yōu)Y16、JYJ-1（秈稻）和JYJ-2（秈稻）等。其中，粳糯紫金糯2號(hào)屬于粳亞種，稻米不透明，直鏈淀粉含量≤2%；粳稻南粳04062也屬于粳亞種，但稻米透明，直鏈淀粉含量14%～16%；雜交秈稻寧西優(yōu)Y16屬于秈稻亞種，米粒狹長，直鏈淀粉含量18%～20%。具體稻米外觀見圖1。市場(chǎng)上購買的精米產(chǎn)品包括米抗兒低GI精米（中農(nóng)海稻深圳生物科技有限公司產(chǎn)品）、米無忌高抗性淀粉精米（南京晶健米業(yè)有限公司產(chǎn)品）、牧谷屋中GI精米（哈爾濱沃禾農(nóng)業(yè)發(fā)展有限責(zé)任公司產(chǎn)品），降特3D特制脫水加工精米（特素生物科技天津有限公司產(chǎn)品）。白面包（曼可頓食品上海有限公司產(chǎn)品）。此外，α-淀粉酶（4 000 U/g）購自源葉生物科技有限公司，淀粉糖苷酶（AMG，103 U/mg）購自Sigma公司，葡萄糖檢測(cè)試劑盒購自南京建成生物工程研究所，可溶性淀粉購自成都市科龍化工試劑廠，其他試劑均為化學(xué)分析純。

α-淀粉酶母液：分別取原酶（4 000 U/g）0.050 0 g、0.062 5 g、0.075 0 g、0.087 5 g、0.100 0 g、0.112 5 g加水定容至1 ml，配置成含量分別為200 U/ml、250 U/ml、300 U/ml、350 U/ml、400 U/ml、450 U/ml的反應(yīng)酶母液。

淀粉糖苷酶母液：分別取原酶（103 U/mg）0.97 mg、1.94 mg、2.90 mg、3.90 mg、4.90 mg、5.80 mg、6.80 mg加水定容至1 ml，配置成含量分別為100 U/ml、200 U/ml、300 U/ml、400 U/ml、500 U/ml、600 U/ml、700 U/ml的酶溶液，稀釋10倍得到含量分別為10 U/ml、20 U/ml、30 U/ml、40 U/ml、50 U/ml、60 U/ml、70 U/ml的反應(yīng)酶母液。

1.2 儀器設(shè)備

研缽、研棒、JA203H分析天平購自常州市幸運(yùn)電子設(shè)備有限公司，DK-8D三孔電熱恒溫水槽購自上海一恒科學(xué)儀器有限公司，L3-5K臺(tái)式低速離心機(jī)購自湖南可成儀器設(shè)備有限公司，UV-3200紫外分光光度計(jì)購自上海美譜達(dá)儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品前處理 以紫金糯2號(hào)精米為試驗(yàn)材料，分析咀嚼和研磨兩種前處理方式對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。取2份0.75 g米樣洗凈，按照文獻(xiàn)[20]加入適量的水，常壓蒸制30 min，以確保米粒完全煮熟，冷卻至室溫，然后采用咀嚼和研磨的方式對(duì)煮熟的米飯，分別經(jīng)研棒研磨30下和人工咀嚼30下，然后再分別加pH6.8的磷酸鹽緩沖液定容到15 ml，37 ℃恒溫孵育，分別加入1 ml含量為200 U/ml、250 U/ml、300 U/ml、350 U/ml α-淀粉酶母液反應(yīng)60 min，100 ℃熱失活10 min，靜置至室溫，再加1 ml含量為70 U/ml淀粉糖苷酶母液，繼續(xù)反應(yīng)30 min，100 ℃熱失活10 min終止反應(yīng)，4 000 r/min 離心5 min，測(cè)得水解液體積。取10 μl上清液，用葡萄糖檢測(cè)試劑盒測(cè)定上清液中葡萄糖含量。每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.3.2 淀粉消化酶含量以及加酶方式的確定 根據(jù)Fitzgerald等^[20]，Lin等^[21]和Goni等^[22]方法，分別在水解酶用量、加酶的順序以及水解反應(yīng)時(shí)間等方面進(jìn)行優(yōu)化，具體如下：

1.3.2.1 α-淀粉酶含量確定 以紫金糯2號(hào)、南粳04062、寧西優(yōu)Y16精米為試驗(yàn)材料，各取5份0.75 g米樣，洗凈，按照文獻(xiàn)[23]加入適量的水，常溫蒸至米粒熟透，以研磨方式進(jìn)行前處理，然后加入pH 6.8的磷酸鹽緩沖液定容到15 ml，再分別加入1 ml含量為250 U/ml、300 U/ml、350 U/ml、400 U/ml、450 U/ml的α-淀粉酶母液，37 ℃保溫，進(jìn)行體外水解反應(yīng)，反應(yīng)60 min后， 100 ℃熱失活10 min， 靜置至室溫，再加1 ml含量為70 U/ml淀粉糖苷酶母液，繼續(xù)反應(yīng)30 min，100 ℃熱失活10 min終止反應(yīng)，4 000 r/min離心5 min，測(cè)量各處理水解液體積。取10 μl上清液用葡萄糖檢測(cè)試劑盒測(cè)定其葡萄糖含量。每個(gè)處理重復(fù) 3 次。

1.3.2.2 淀粉糖苷酶含量確定 以紫金糯2號(hào)、南粳04062、寧西優(yōu)Y16精米為試驗(yàn)材料，各取5份0.75 g米樣，常溫蒸至米粒熟透，以研磨方式進(jìn)行前處理，然后加入pH 6.8的磷酸鹽緩沖液定容到15 ml，統(tǒng)一加入1 ml含量為300 U/ml的α-淀粉酶，37 ℃保溫，進(jìn)行體外水解反應(yīng)，反應(yīng)60 min后，然后在南粳04062和寧西優(yōu)Y16樣品中分別添加1 ml含量為10 U/ml、20 U/ml、30 U/ml、40 U/ml、50U/ml的淀粉糖苷酶母液，在紫金糯2號(hào)樣品中分別添加1 ml含量為30 U/ml、40 U/ml、50 U/ml、60 U/ml、70U/ml的淀粉糖苷酶母液，繼續(xù)37 ℃水解40 min， 100 ℃熱失活10 min終止反應(yīng)，4 000 r/min離心5 min，測(cè)量各處理水解液體積。取10 μl上清液，用葡萄糖檢測(cè)試劑盒測(cè)定上清液中葡萄糖含量。每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.3.2.3 加酶順序的確定 以紫金糯2號(hào)精米為試驗(yàn)材料，取6份0.75 g米樣，常溫蒸至米粒熟透，以研磨方式進(jìn)行前處理，加入pH6.8的磷酸鹽緩沖液定容到15 ml，然后以兩種方法加入酶反應(yīng)液。第一種方法是先加入1 ml含量為300 U/ml α-淀粉酶母液，37 ℃水解反應(yīng)60 min，100 ℃熱失活10 min，冷卻至37 ℃，再加1 ml含量為50 U/ml淀粉糖苷酶母液，繼續(xù)水解反應(yīng)30 min，100 ℃熱失活10 min終止反應(yīng)（依次加酶法）；第二種方法是在定容后的樣液中，同時(shí)加入1 ml含量為300 U/mlα-淀粉酶母液和1 ml含量為50 U/ml淀粉糖苷酶母液，37 ℃反應(yīng)90 min，100 ℃熱失活10 min終止反應(yīng)（合并加酶法）。兩種加酶方法的反應(yīng)液均通過4 000 r/min離心5 min，測(cè)量反應(yīng)液體積，各取10 μl上清液，用葡萄糖檢測(cè)試劑盒測(cè)定上清液中的葡萄糖含量。每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.3.3 稻米體外模擬消化時(shí)間的確定 每個(gè)精米樣品取15份0.75 g米樣洗凈，按照文獻(xiàn)[23]，以精米的類型加入適量的水，常壓蒸制30 min，以確保米粒完全煮熟，冷卻至室溫，上下擠壓研磨30下后加入pH 6.8磷酸鹽緩沖液定容到15 ml，同時(shí)加入1 ml 300 U/ml α-淀粉酶母液和1 ml 50 U/ml淀粉糖苷酶母液，37 ℃恒溫孵育水解，分別在水解反應(yīng)20 min、30 min、40 min、50 min和60 min時(shí)各取3份水解反應(yīng)液，100 ℃熱失活10 min終止反應(yīng)。不同時(shí)間點(diǎn)取出的反應(yīng)液均經(jīng)4 000 r/min離心5 min后，測(cè)量各處理反應(yīng)液體積，取10 μl上清液用葡萄糖檢測(cè)試劑盒測(cè)定水解反應(yīng)液中葡萄糖濃度。每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.3.4 相關(guān)指標(biāo)計(jì)算 本研究中主要采用碳水化合物的水解率和水解指數(shù)（HI）來估計(jì)升糖指數(shù)，淀粉水解率按公式1計(jì)算^[24-27]：

SHR=C×V×0.9 /（M×SC）×100%（1）

式中，SHR為樣品的淀粉水解率，C、V分別為取樣時(shí)間點(diǎn)水解反應(yīng)液中葡萄糖含量和體積，M為樣品總干物質(zhì)量，SC為樣品中淀粉含量。

再根據(jù)不同水解時(shí)間點(diǎn)的淀粉水解率繪制水解曲線，水解曲線與時(shí)間軸間的積分面積表示樣品水解后的葡萄糖變化總量，并以可溶性淀粉標(biāo)準(zhǔn)品的水解曲線作為對(duì)照，按照公式2計(jì)算樣品水解指數(shù)（HI）^[10，27]。

HI=樣品水解曲線下積分面積（0～60 min）/標(biāo)準(zhǔn)品水解曲線下積分面積（0～60 min）×100%（2）

再根據(jù)Goi等的方法^[23]進(jìn)行升糖指數(shù)（eGI）的估算：

eGI=39.71+0.549HI（3）

此外，直接用樣品水解60 min得到的葡萄糖質(zhì)量與等質(zhì)量的葡萄糖來估算升糖指數(shù)，算法如下：

eGI=（C×V×M/m₂）×100%（4）

式中，C為50 g樣品水解60 min時(shí)葡萄糖濃度（mmol/L）；V為反應(yīng)液總體積（L）；M表示葡萄糖摩爾質(zhì)量，0.18 g/mmol； m₂表示50 g葡萄糖。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 Excel 2019和Origin 9.1處理和作圖。并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行單因素方差（One-Way ANOVA）分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 稻米淀粉體外水解方法的優(yōu)化

2.1.1 樣品前處理 咀嚼、研磨、機(jī)械損傷以及均質(zhì)化等前處理方法對(duì)樣品升糖指數(shù)的測(cè)定均有較大影響^[28-33]。不同α-淀粉酶含量下樣品前處理方式對(duì)紫金糯2號(hào)稻米水解60 min時(shí)淀粉水解率的影響如圖2所示。從圖2可以看出兩種前處理方法對(duì)稻米的淀粉水解率存在一定的差異，其中咀嚼的淀粉水解率雖然在200 U/ml和250 U/ml α-淀粉酶含量下，顯著高于人工研磨，其原因可能是咀嚼處理方法下人體口腔分泌的唾液會(huì)促進(jìn)樣品的水解。但是隨著α-淀粉酶含量的增加，增加了酶與底物的充分接觸，兩種前處理方法對(duì)樣品淀粉水解率的差異在縮小。為了提高檢測(cè)方法的可比較性，選用人工研磨（用研棒擠壓30下）作為樣品前處理方法，以減少前處理方法造成淀粉水解程度的差異。

2.1.2 淀粉體外水解酶含量的確定

2.1.2.1 α-淀粉酶含量的選擇 不同α-淀粉酶含量對(duì)紫金糯2號(hào)、南粳04062、寧西優(yōu)Y16稻米樣品進(jìn)行90 min水解后淀粉水解率變化如圖3所示。從圖3可以看出，隨著反應(yīng)液中α-淀粉酶含量增加，3種樣品的水解率不斷上升，其中糯稻的水解率最高，秈稻的水解率最低，該結(jié)果與王淑穎等^[34]的研究結(jié)果一致。值得關(guān)注的是，當(dāng)α-淀粉酶含量增加到300 U/ml時(shí)，3種稻米樣品區(qū)分比較明顯。進(jìn)一步增加酶含量，對(duì)樣品的水解率增幅有限，結(jié)合圖2樣品前處理的結(jié)果以及節(jié)約成本的考慮，選擇300 U/ml α-淀粉酶含量為稻米樣品體外水解的適宜酶含量。

2.1.2.2 淀粉糖苷酶含量的選擇 紫金糯2號(hào)、南粳04062、寧西優(yōu)Y16稻米樣品添加300 U/ml α-淀粉酶水解60 min后，進(jìn)一步添加不同含量的淀粉糖苷酶到反應(yīng)液中，繼續(xù)水解40 min，3個(gè)樣品的淀粉水解率如表1所示。在0～50 U/ml，隨含量的增加淀粉水解率增加，而且在50 U/ml淀粉糖苷酶含量下，3個(gè)樣品水解程度有差異。當(dāng)?shù)矸厶擒彰负窟M(jìn)一步增加時(shí)，紫金糯2號(hào)稻米淀粉水解率并沒有顯著增加，因此，淀粉糖苷酶50 U/ml作為適宜含量。

2.1.3 加酶順序的確定 紫金糯2號(hào)稻米經(jīng)前處理后，α-淀粉酶和淀粉糖苷酶合并后添加水解60 min，其淀粉水解率為41.67%±0.62%，顯著高于依次加入兩種酶的處理（30.13%±0.67%），而且兩種酶合并后添加水解時(shí)間可以節(jié)省至少50 min，為此，認(rèn)為采用α-淀粉酶和淀粉糖苷酶合并后添加的方法檢測(cè)精米GI更高效。

2.2 稻米體外淀粉水解優(yōu)化方法在不同品種稻米水解中的應(yīng)用

本研究選取了9個(gè)不同稻米樣品，采用本研究建立的水解方法，檢測(cè)樣品體外水稻后葡萄糖濃度隨水解時(shí)間的變化。結(jié)果（圖4）顯示，白面包與一些常規(guī)稻米樣品的淀粉水解率差異不大，用之來做GI估算的對(duì)照樣品難以區(qū)分稻米樣品間差異。而可溶性淀粉的淀粉水解率顯著高于檢測(cè)樣品，因而更有利于區(qū)分升糖指數(shù)差異不大的遺傳群體。在0～60 min水解時(shí)間，每個(gè)樣品水解液的葡萄糖濃度和淀粉水解率均隨水解時(shí)間的增加而增加，在前20 min內(nèi)水解最快（圖4）。水解60 min后，紫金糯2號(hào)稻米的水解率最高，降特3D特制脫水加工大米最低。降特3D特制脫水加工大米為即食大米，也就是通過脫水獲得的稻米樣品，其含水量較低，因此，具有稍低的淀粉水解率，這一結(jié)果與Ritudomphol等研究結(jié)果一致^[35]。已有研究結(jié)果表明，淀粉顆粒粒度、膳食纖維含量、直鏈淀粉與支鏈淀粉的比例、結(jié)晶度和直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物也會(huì)影響淀粉水解率^[36-37]，深入分析上述樣品的淀粉組成將有助于獲得更多的低GI稻米的特征，加速低GI稻米品種的篩選和選育。

2.3 稻米淀粉體外消化的升糖指數(shù)的估算

根據(jù)公式3和公式4估算得到的升糖指數(shù)（eGI）如表2所示。從表中可以看出，兩種算法得到的升糖指數(shù)表現(xiàn)出一定的同步性，但用60 min水解得到的葡萄糖質(zhì)量與等質(zhì)量的葡萄糖估算的升糖指數(shù)整體上小于用淀粉水解曲線積分面積估算的升糖指數(shù)。相對(duì)而言，用60 min水解得到的葡萄糖質(zhì)量與等質(zhì)量的葡萄糖來估算樣品的eGI只體現(xiàn)了水解反應(yīng)60 min的葡萄糖含量，沒有全面反映淀粉水解成葡萄糖的過程。比如JYJ-1和JYJ-2稻米，從水解60 min后葡萄糖濃度看，兩者差別不大，但是從兩材料的水解曲線看，JYJ-2稻米在水解時(shí)，前30 min葡萄糖的濃度低于JYJ-1稻米，而水解30 min后則高于JYJ-1稻米，說明兩材料的快消化淀粉（0～20 min水解的淀粉）和慢消化淀粉（20 min以后水解的淀粉）比例有差異。其中通過淀粉水解曲線積分面積的估算方法，可以反映稻米淀粉體外水解過程中的不同稻米組分對(duì)GI的影響。參考體內(nèi)升糖指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法，認(rèn)為通過體外不同水解時(shí)間的淀粉水解曲線積分面積獲得的eGI可能更接近于體內(nèi)升糖指數(shù)測(cè)定的數(shù)值。但由于淀粉在體內(nèi)消化、吸收及代謝過程比體外的水解更為復(fù)雜，稻米產(chǎn)品的GI準(zhǔn)確測(cè)定還是以人體試驗(yàn)為主，但用稻米淀粉體外水解建立的稻米GI估算方法對(duì)低GI稻米資源以及遺傳材料的初級(jí)篩選是合適的。

3 結(jié)論

人類對(duì)米飯的消化和吸收是完全或接近完全的^[38]，然而，消化速度受到一些內(nèi)在因素（例如淀粉性質(zhì)、淀粉-蛋白質(zhì)相互作用和淀粉-脂質(zhì)相互作用）^[39]和外部因素（例如水熱處理和家庭烹飪的變化）的影響^{[40 ]}。淀粉體外水解方法可以快速經(jīng)濟(jì)地檢測(cè)稻米的升糖特性，為低GI稻米品種篩選與培育提供有效的技術(shù)手段。本研究利用兩種淀粉酶，在60 min內(nèi)，通過淀粉體外消化的水解曲線，估算了稻米樣品的升糖指數(shù)，可以有效區(qū)分不同升糖特性的稻米樣品。與已報(bào)道的淀粉體外消化法相比，該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、快速且相對(duì)便宜，為低升糖指數(shù)的水稻種質(zhì)資源大批量篩選提供了一種實(shí)用方法。

參考文獻(xiàn)：

[1] INTERNATIONAL DIABETES FEDERATION. IDF diabetes atlas（EB/OL）.[2022/04/20]. https：//www.diabetesatlas.org/en/.

[2] MICHELLE R T， ASGAR F，ABISHEK B S， et al. Intrinsic and extrinsic factors affecting rice starch digestibility[J]. Trends in Food Science & Technology，2019，88：10-22.

[3] 馮 博. 低GI與低碳水飲食對(duì)超重、肥胖癥者的減脂效果[J].? 食品安全導(dǎo)刊，2022（21）：134-136.

[4] FOOD AND AGRICULTURE ORGANIZATION OF THE UNITED NATION.? Rice market monitor （EB/OL）. [2022/04/20].? https：//www.fao.org/markets-and-trade/commodities/rice/fao-rice-price-update/en/

[5] BUTARDO V M，SREENIVASULU N，JULIANO B O. Improving rice grain quality： state-of-the-art and future prospects[J]. Methods in Molecular Biology，2019，1892：19-55.

[6] LEE K Y，LEE H G. Comparative effects of slowly digestible and resistant starch from rice in high-fat diet-induced obese mice[J]. Food Science and Biotechnology，2016，25（5）：1443-1448.

[7] TRINIDAD T P，MALLILLIN A C，ENCABO R R，et al. The effect of apparent amylose content and dietary fibre on the glycemic response of different varieties of cooked milled and brown rice[J].? International Journal of Food Sciences and Nutrition，2013，64（1）：89-93.

[8] PHYLLIS A C. Fact： The glycemic response to foods[J].? Nutrition Today，1984，19（2）：6-11.

[9] JAMES W W，JOHN A M，CHARLES S，et al. Simulating human carbohydrate digestion in vitro： a review of methods and the need for standardisation[J]. International Journal of Food Science & Technology，2008，43（12）：2245-2256.

[8]楊小雪，王麗麗，丁 嵐，等. 加工方式對(duì)紅小豆粉理化性質(zhì)及預(yù)估血糖生成指數(shù)的影響[J]. 中國糧油學(xué)報(bào)，2021，36（1）：33-38.

[9] GRANFELDT Y，BJRCK I，DREWS A，et al. An in vitro procedure based on chewing to predict metabolic response to starch in cereal and legume products[J].? American Journal of Clinical Nutrition，1994， 59（3）：777S.

[10]BUTARDO V M，SREENIVASULU N. Tailoring grain storage reserves for a healthier rice diet and its comparative status with other cereals[J].? International Review of Cell and Molecular Biology，2016，23：31-70.

[11]姜彩霞，汪 睿，鄭喜群，等. 白蕓豆中α-淀粉酶抑制劑的制備及性質(zhì)研究[J]. 食品科技，2022，47（2）：251-255.

[12]李 恒，劉 靜，孫桂菊，等. 抗性淀粉、脂肪和蛋白質(zhì)對(duì)淀粉體外消化速度的影響[J]. 衛(wèi)生研究，2007（3）：308-310.

[13] BUTARDO V M，SREENIVASULU N，JULIANO B O. Improving rice grain quality：State-of-the-art and future prospects[J]. Methods in Molecular Biology，2019，1892：19-55.

[14]張翼麟，謝 勇，易川虎，等. 青稞結(jié)構(gòu)對(duì)淀粉體外消化的影響[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè)，2021，47（15）：98-103.

[15]曾 悅. 稻谷類及豆類碳水化合物消化速度與血糖反應(yīng)的初步研究[D]. 北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2005.

[16]KAI L，WANG S，LE C，et al. Discovery of a low-glycemic index potato and relationship with starch digestion in vitro[J]. British Journal of Nutrition，2013，111（4）：699-705.

[17]TOUTOUNJI M R， BUTARDO V M ，ZOU W J， et al. A high-throughput in vitro assay for screening rice starch digestibility[J]. Foods， 2019， 8（12）：601.

[18]FERNANDES J M，MADALENA D A，PINHEIRO A C， et al. Rice in vitro digestion： application of INFOGEST harmonized protocol for glycemic index determination and starch morphological study[J]. Journal of Food Science and Technology，2020， 57：1393-1404.

[19]JENKINS D J，WOLEVER T M，TAYLOR R H，et al. Glycemic index of foods： a physiological basis for carbohydrate exchange[J]. The American Journal of Clinical Nutrition，1981，34（3）：362-366.

[20]FITZGERALD M A，RAHMAN S，RESURRECCION A，et al. Identification of a major genetic determinant of glycemic index in rice[J]. Rice，2011，4（2）：66-74.

[21]LIN L S， CAI C H，GILBERT R G，et al. Relationships between amylopectin molecular structures and functional properties of different-sized fractions of normal and high-amylose maize starches[J]. Food Hydrocolloids，2016，52：359-368.

[22]GO?I I，GARCIA-ALONSO A，SAURA-CALIXTO F. A starch hydrolysis procedure to estimate glycemic index[J]. Nutrition Research，1997，17（3）：427-437.

[23]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì). 優(yōu)質(zhì)稻谷GB/T 17891-2017[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2017．

[24]劉 輝，王成祥，劉兵軍，等. 一種血糖生成指數(shù)體外檢測(cè)方法：CN105911007A[P]. 2016-08-31.

[25]顧 娟，洪 雁，顧正彪. 蕎麥淀粉理化性質(zhì)的研究[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè)，2008（4）：36-39.

[26] AHMED R， SEGAL I， HASSAN H. Fermentation of dietary starch in humans [J].? American Journal of Gastroenterology， 2000，95 （4）： 1017-1020

[27]徐 箐，柳 嘉，林 靜，等. 低GI淀粉原料的篩選及理化特性和體外消化特性的研究[J]. 食品研究與開發(fā)，2020，41（20）：8-14.

[28]LI C，YU W W，WU P，et al. Current in vitro digestion systems for understanding food digestion in human upper gastrointestinal tract[J]. Trends in Food Science & Technology，2020，96：114-126.

[29]PAN Z，YE A Q，LI S，et al. Dynamic in vitro gastric digestion of sheep milk： Influence of homogenization and heat treatment[J]. Foods，2021，10（8）：1938.

[30]CAI Y D，QIN W，SUNANTHA K，et al. Impact of particle size of pulverized citrus peel tissue on changes in antioxidant properties of digested fluids during simulated in vitro digestion[J]. Food Science and Human Wellness，2020，9（1）：58-63.

[31]TSUGAMI Y，SUZUKI N，KAWAHARA M，et al. Establishment of an in vitro culture model to study milk production and the blood-milk barrier with bovine mammary epithelial cells[J]. Animal Science Journal，2020，91（1）：e13355.

[32]MUIR J G，ODEA K. Measurement of resistant starch： factors affecting the amount of starch escaping digestion in vitro[J].? American Journal of Clinical Nutrition，1992，56（1）：123-127.

[33]曾 悅，劉 芳，劉 波，等. 一種淀粉類食品消化速度體外測(cè)定法的探討及應(yīng)用[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè)，2005（5）：114-118.

[34]王淑穎，范志紅，劉 波. 不同品種稻米中碳水化合物的消化特性[J]. 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，17（4）：129-134.

[35]RITUDOMPHOL O，LUANGSAKUL N. Optimization of processing condition of instant rice to lower the Glycemic Index[J]. Journal of Food Science，2019，84（1）：101-110.

[36]RANAWANA D，HENRY C J，LIGHTOWLER H J，et al. Glycaemic index of some commercially available rice and rice products in Great Britain[J]. International Journal of Food Sciences and Nutrition，2009，60（4）：99-110.

[37]ARAYA H，CONTRERAS P，ALVIA M，et al. A comparison between an in vitro method to determine carbohydrate digestion rate and the glycemic response in young men[J]. European Journal of Clinical Nutrition，2002，56（8）：735-739.

[38]JULIANO B O. Rice： Chemistry and technology[M]. St Paul， MN： American Association of Cereal Chemists，1985

[39] BUTARDO V M， SREENIVASULU N， JULIANO B O. Rice grain quality： State of the art and future prospects[M]//SREENIVASULU N. Rice grain quality： Methods and protocols. Clifton： Humana Press，2019

[40] STROCCHI A， LEVITT M D. Measurement of starch absorption in humans[J].? Canadian Journal of Physiology and Pharmacology， 1991，69：108-110.

（責(zé)任編輯：石春林）