富含海帶的糖尿患者全營養食品的配方

李純曉，邱劍潤，梁澤，吳月蕊，姚入瑋，羅紅宇*

浙江海洋大學食品與醫藥學院（舟山 316000）

近年來，隨著生活水平逐步提高，人們的膳食結構、飲食習慣和生活方式發生了巨大變化，高熱量、高蛋白、高脂肪食品的攝入量大大增加，而運動量卻急劇減少，導致糖尿病患者越來越多。由于大多數患者缺乏合理進食的理念和指導，存在許多飲食和生活誤區，導致血糖水平波動較大，進而加劇病情并伴隨一些嚴重并發癥（如腎病、心腦血管疾病、炎癥、微循環障礙等）。為控制血糖水平的波動，糖尿病專用食品研發并推出，且大部分是保健食品或特膳代餐食品[1-2]。然而，不論是保健食品還是特膳代餐食品都存在一定缺陷。保健食品只能提供功能性降糖成分而不能提供營養物質，不能作為日常飲食的一部分；特膳代餐既能控制血糖水平又能為糖尿病患者帶來飽腹感，但是其營養成分比較單一，只能作為日常飲食的一部分而不能完全代替日常飲食。為更嚴格地控制糖尿患者在發病期間的飲食，有必要開發一款降糖特效全營養配方食品，既能有效控制血糖水平，又能完全代替日常飲食，提供足夠宏量營養素和各種必需微量營養素。

試驗以《食品安全國家標準 特殊醫學用途配方食品通則》（GB 29922—2013）[3]作為營養調配的標準，以海帶作為主要的降糖功效成分。有研究發現海帶等水產藻類具有良好的降糖功效[4-5]。其中，海帶多糖是主要的活性成分，能促進胰島細胞分泌胰島素，提高相關酶的活性，增強機體抗氧化作用。另外，海帶含有甘露醇、多酚類、有機碘等多種功能性成分，能有效控制糖尿病及其并發癥。海帶還含有豐富的可溶性膳食纖維，能延緩胃排空和食物通過小腸的時間，讓食物消化緩慢進行。中國海帶資源豐富[6]，價格低廉。尚鮮見有利用海帶加工全營養降糖食品的研究。合理利用海帶開發降糖食品具有廣闊前景。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 主要材料

干海帶、蕎麥粉、大豆、核桃、西紅柿（散稱，舟山市市售）；紅皮花生仁（吉林德偉米業有限公司）；黃金亞麻籽粉（內蒙古益善園生物科技有限責任公司）；無糖純葛粉（杭州天堂食品有限公司）；黃芪、玉竹、桑葉（散稱，舟山承源堂大藥房）；珍吾堂即食配方谷物粉（糖尿患者特膳食品，天津正大珍吾堂食品有限公司）。

1.1.2 主要試劑

α-淀粉酶、胃蛋白酶、胰酶、3, 5-二硝基水楊酸（3, 5-Dinitrosalicylic，DNS）、1, 1-二苯基-2-三硝基苯肼（1, 1-dipheny1-2-picryl-hydrazyl，DPPH）、福林酚、沒食子酸均購自國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

LGJ-10冷凍干燥機（河南兄弟儀器設備有限公司）；Re-52 AA旋轉蒸發儀（上海亞榮生化儀器廠）；KJELTEC 8400全自動凱氏定氮儀（福斯分析儀器有限公司）；240 FS AA原子吸收光譜儀（安捷倫科技有限公司）；722 G可見分光光度計（上海精科儀器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

配方設計→原料處理→混合均質→蒸發濃縮→冷凍干燥→營養素含量測定（若不合格，調整比例重新制備）→提取藥食兩用特效成分→添加藥食兩用特效成分及營養強化劑→功效評價

1.3.2 配方設計原則

根據GB 29922—2013[3]的要求，糖尿患者全營養配方食品每天提供的能量約6 000～8 000 kJ，其中，碳水化合物提供的能量應占總能量的45%～60%，且膳食纖維含量不能低于0.3 g/100 kJ；蛋白質提供的能量應占15%～20%，且優質蛋白含量不能低于50%；脂肪提供的能量應占20%～30%，且飽和脂肪酸的供能比應不超過10%，亞油酸供能比應不低于2.0%，亞麻酸供能比應不低于0.5%。維生素、礦物質等的含量都需滿足GB 29922—2013中3.4.2的要求。

為提高產品的降糖功效，需要適當添加除海帶外的其他降糖功效成分。活性多糖、黃酮類、皂苷類、生物堿等物質在糖尿病及其并發癥方面效果顯著。這些物質在藥食兩用食品中含量較為豐富。如：葛根富含黃酮、黃芪富含多糖，玉竹富含皂苷，桑葉中多糖、黃酮、生物堿含量都很高。添加這些功能成分能有效提高產品的降糖功效。

1.3.3 操作要點

產品主要原料有海帶、蕎麥粉、黃豆、花生、核桃、亞麻籽粉、葛根粉、西紅柿。

原料處理：海帶、黃豆分別浸泡過夜后，攪拌成勻漿（黃豆需過濾除去豆渣），煮沸10～15 min至熟；西紅柿連皮一起攪拌成勻漿；干花生、干核桃粉碎成小顆粒后，和亞麻籽粉、蕎麥粉一起分別小火翻炒至金黃色且有香氣；葛根粉用95 ℃以上的水泡開熟化。

混合均質：處理過的原料混合均勻，用1 000 r/min轉速下均質5 min。

藥食兩用特效成分提取：用水提醇沉法提取黃芪多糖[7]；用超聲波法提取玉竹皂苷[8]；用熱水浸提-鹽酸乙醇提取法提取桑葉多糖、黃酮和生物堿[9]。

蒸發濃縮：利用旋轉蒸發儀在50 ℃，0.5個大氣壓下使混合液蒸發濃縮至呈糊狀（體積減小約60%）。

冷凍干燥：糊狀混合液預凍處理后在-40 ℃以下，10～20 Pa條件下進行冷凍干燥。

1.3.4 營養素含量測定

按照全營養配方食品的要求測定粗產品中各種營養素含量。利用燃燒法測定產品總能量[10]；利用DNS法[11]測定還原糖的含量；利用凱氏定氮法[12]測蛋白質含量；利用酸水解法[12]測脂肪含量；利用酶重量法[12]測定膳食纖維含量；利用二氯靛酚滴定法[12]測VC含量；利用原子吸收法[13]測微量元素Na、Ca、Zn、Mn、Cr含量。根據測定結果調整產品的配方比例，使產品符合全營養配方食品的要求，并計算產品營養素參考值（Nutrient reference values，NRV）。

1.3.5 功效評價

建立體外模擬試驗方法評價產品的血糖控制效果及抗氧化效果。其中模擬唾液消化參考石銳等[14]的試驗。模擬胃液及腸液消化參考《中華人民共和國藥典》[15]附錄X A中的人工胃液、XV D中的腸液的配方及趙旭[16]的體外模擬試驗方法。與動物試驗相比，體外模擬試驗具有周期較短，不確定因素較少，重現性較好等優點。采用較為成熟的糖尿病功能食品——珍吾堂即食配方谷物粉[2]作為產品的陽性對照，理由為：兩者均為糖尿病特殊膳食食品，均為糊狀代餐食品，均含有大量膳食纖維，均添加有藥食兩用的功能性成分，均兼具降糖功效和抗氧化功效。不同之處在于產品富含海藻成分且以全營養為特色，可以提供更合理全面的營養。

1.3.5.1 多糖消化速率的測定

食物在消化過程中釋放還原糖的速度可作為血糖控制效果的判斷指標。模擬體內消化全過程，模擬消化液配方為：模擬唾液（對甲基苯甲酸甲酯50 mg，羧甲基纖維素鈉250 mg，氯化鉀250 mg，氯化鎂2.35 mg，氯化鈣5 mg，磷酸氫二鉀32 mg，磷酸二氫鉀13 mg，氟化鉀8.2×10-9mg，α-淀粉酶24 mg，定容至40 mL）、模擬胃液（氯化鈉0.5 g，胃蛋白酶0.5 g，37%鹽酸4.4 mL，定容至250 mL，調pH至1.2）、模擬腸液（磷酸二氫鉀1.7 g，胰酶2.5 g，定容至250 mL，調pH至7），模擬消化溫度均為37 ℃，消化時間分別為5 min，2 h和4 h。利用DNS顯色法[11]測定不同時間段的消化液中的還原糖含量，計算產品糖類的消化速率。1.3.5.2 抗氧化功能

氧化作用是糖尿病人最需要控制的并發癥，抗氧化功效是評價糖尿病配方食品的重要指標。抗氧化作用的機制復雜，評價方法多種多樣，其中，DPPH自由基消除法[17]和Folin-Ciocalten多酚測定法[16]是比較具有代表性的2種評價方法，可以比較直觀地反應產品的抗氧化功效。評價抗氧化功效時，模擬消化階段的操作和1.3.5.1中的操作相同，不同時間段的消化液提取液先保存在-80 ℃以下的超低溫冰柜中，待模擬消化完成后測定提取液的DPPH自由基消除率和多酚類物質含量。

2 結果與分析

2.1 配方設計

參考亞麻籽粉、葛根粉包裝上的營養成分標示，以及《中國食物成分表》[18]給出的其他散稱原料的營養成分，得到原料營養成分含量如表1所示。以此為基礎初步設計全營養食品配方并進行評價優化，最具代表性的3種配方如表2所示。其中，配方Ⅰ用熱水泡開成糊后，靜置容易分層，作為糊狀食品的穩定性、分散性、黏稠度不足；考慮到蕎麥糊具有較高的黏稠度，配方Ⅱ在配方Ⅰ的基礎上增加蕎麥粉用量，其感官性狀良好，但蛋白質含量只有4.63%，低于全營養食品標準含量（10%～15%），分析原因為：黃豆豆漿蛋白提取率低，大量蛋白質隨過濾的豆渣一起損失；提高黃豆用量以提高蛋白質含量得到配方Ⅲ，在感官性狀和基本營養素含量都符合全營養食品的要求。根據中醫藥學上的中藥推薦攝入量[19]，配方Ⅲ繼續添加已提取的黃芪多糖1 g，玉竹皂苷50 mg，桑葉多糖250 mg、生物堿20 mg、黃酮類200 mg，以增強產品降糖功效。

表1 原料營養成分表

2.2 產品性狀及成分分析

2.2.1 產品性狀感官評定

產品由各種原料混合成勻漿后，經冷凍干燥而成。產品外觀為棕黃色均勻粉末，隱約可見深綠色的海帶顆粒；粉狀產品有股淡香的海藻味，粉末有一定黏度，用手指搓過后會在手指上留下一層薄薄的顆粒；以5倍的熱水沖調即可得到糊狀產品，棕黃色黏稠液，分散均勻，久置不分層，其黏稠程度與南方黑芝麻糊相當。即食糊中可見明顯的深綠色海帶顆粒，保留淡香的海藻風味。

2.2.2 宏量營養素、膳食纖維及能量分析

以配方Ⅲ為準，測定了產品宏量營養素及膳食纖維含量及產品所含能量，如表3所示。

每100 g產品總能量為1 678.66 kJ；碳水化合物含量54.70%，可提供能量929.90 kJ，占總能量的55.39%；蛋白質含量15.48%，可提供能量263.16 kJ，占總能量的15.68%，其中優質蛋白主要由大豆和堅果類提供，占67.15%；脂肪含量12.40%，可提供能量458.80 kJ，占總能量的27.33%，其中亞油酸主要由堅果類提供，占7.38%，亞麻酸主要由亞麻籽提供，占1.64%；膳食纖維含量8.95%。三大產能營養素的供能比符合《中國居民膳食指南》的要求，并且營養素含量及能量值均符合GB 29922—2013的要求。根據NRV值可推算出普通糖尿病人攝入約400 g產品即可滿足1 d的營養需求[20]。

表3 產品宏量營養素、膳食纖維含量及總量能測定

2.2.3 微量營養素分析

Na、Ca、Zn、Mn、Cr和維生素C是糖尿病人必需的微量營養素，對血糖的控制有很重要的作用：鈉是調節滲透壓、維持人體正常代謝的主要元素之一；Ca離子能促使胰島β細胞分泌胰島素；Zn是胰島素組成成分，協助葡萄糖在細胞膜上的運輸；Mn是多種酶的激活劑，能維持胰腺正常功能；Cr可以與煙酸復合成為葡萄糖耐量因子；VC在體內能起到極強的抗氧化功效。初次測定時發現Na、Ca和VC含量低于GB 29922—2013最低水平，通過每百克添加營養強化劑[21]醋酸鈣670 mg，氯化鈉510 mg，抗壞血酸20 mg，調整產品微量營養素含量（表4所示）以符合GB 29922—2013要求的水平。

表4 產品微量營養素含量

2.3 功效評價

對產品進行模擬消化試驗。分別在模擬唾液、模擬胃液、模擬腸液中消化5 min，2 h和4 h，并依次在唾液消化5 min后，胃液消化后10，20，30，60，90和120 min后，腸液消化30，60，90，120，180和240 min后測定消化液中的各項指標。比較分析產品和對照品的降糖功效和抗氧化功效。

2.3.1 多糖消化速率

利用DNS法測定消化過程還原糖含量變化曲線，以此評價產品的降糖功效。如圖1所示在唾液消化階段（前5 min）和胃液消化階段（5～125 min），試驗組的還原糖釋放量與對照組無顯著性差異，這個階段還原糖釋放量很低，證明產品在口腔和胃中消化速度較慢；到了腸液消化階段（125～365 min），還原糖釋放量急劇上升，證明血糖的消化吸收主要發生在小腸中。同時這個階段試驗組和對照組的還原糖釋放量出現顯著性差異，對照組的還原糖釋放量約為試驗組的90%，即對照組的血糖控制效果約為試驗組的90%。分析原因為：產品作為全營養配方食品而非特膳食品，提高控制血糖水平能力的前提要求是必須滿足GB 29922—2013的要求。產品的膳食纖維含量被限制在8.95%，而對照品膳食纖維含量20%～25%，故產品控制血糖能力略低與對照品。

圖1 模擬消化過程還原糖釋放量變化曲線

2.3.2 抗氧化功能

利用DPPH自由基清除法和Folin-Ciocalten法測定產品的自由基消除率和多酚釋放量，以此評價產品的抗氧化功能。由圖2和圖3可以看出，試驗組和對照組的抗氧化物質釋放主要發生在腸液消化過程中，這是因為在腸液中含有多種酶，且pH較為適宜，適合食物的全面消化。腸液消化過程中，試驗組的DPPH自由基消除率均值略高于對照組，但兩者的誤差線有較大重疊，實際消除率無顯著差異；同時兩者的多酚釋放量亦無顯著差異。因此，產品與對照品以DPPH和多酚含量表征的抗氧化能力無顯著差異。

圖2 模擬消化過程DPPH消除率變化曲線

圖3 模擬消化過程多酚釋放量變化曲線

3 結論與討論

產品確定配方為：海帶粉、蕎麥粉、黃豆粉、花生粉、核桃粉、亞麻籽粉、葛根粉與西紅柿粉質量比3︰15︰8︰4︰1︰1︰8︰2。其作為一款針對糖尿病的全營養配方食品，產品的各項營養素均符合GB 29922—2013的要求，基本能滿足1名糖尿病患者1 d的營養需求。與珍吾堂即食配方谷物粉相比，產品的降糖功效約為其90%，但營養含量更全面、更合理。食用400 g產品基本就能滿足1名糖尿病患者1 d的營養需求，而對照品由于不是全營養食品，若想要代替主食滿足每日營養需求需要食用至少500 g（還必須輔助其他食物以提供某些缺乏的營養素，且此時膳食纖維攝入已經超過推薦攝入量的4倍）。

以海帶為主要功效成分是產品的一大特色，利用豐富的海帶資源及其強大的降糖、抗氧化功效，同時使產品具備淡香的海藻風味；其作為全營養配方食品，產品富含全面合理的營養素，可以完全代替糖尿病患者發病期間的飲食，對糖尿病伴隨的高血壓、心血管病、腎病等并發癥亦有良好的預防和控制作用。功效評價方面，選擇選用體外模擬消化試驗評價產品的血糖生成速率，具有簡單、快捷、重現性高等特點，但不足之處在于并不能全面反映本產品的降血糖功效，人體是一個復雜的生化環境，諸多因素共同影響著血糖的變化。如多糖、硒等成分可通過對胰島細胞的調控來降低血糖含量，這些是無法通過體外模擬試驗體現的，需要通過體內試驗去進一步驗證其功效。另外，針對病情、健康狀態不同的糖尿病患者，還可在此配方的基礎上進行調整優化，做到更精準地指導糖尿病患者的合理飲食。