控糖模塊對主食淀粉消化特性、質構及感官品質的影響

王夢倩 ，曾清清，毋思敏 ，郭沫凡 ，應劍 *，王喆*

1. 中糧營養健康研究院有限公司（北京 102209）；2. 營養健康與食品安全北京市重點實驗室（北京 102209）；3. 老年營養食品研究北京市工程實驗室（北京 102209）；4. 華凌股份有限公司（合肥 231000）

主食是指供應居民一日三餐消費、滿足人體基本能量和營養攝入需求的主要食品[1]。在中國傳統飲食中，主食以農作物產品為主要原料，淀粉為主要成分，與我國農作耕種的稻谷、小麥等主要農產品相對應，包括大米及其制品、面及面制品及其他（馬鈴薯及其制品、玉米及其制品和雜糧及其制品）。谷物主食每日為人體提供約50%～60%的能量、40%的蛋白質和60%以上的維生素B1，對人體健康有著舉足輕重的作用。然而部分人群為了減肥或者控制血糖的目的選擇不吃主食，但現實是碳水化合物的質量和數量同樣重要，用吸收利用較慢復雜的碳水化合物代替簡單的碳水化合物不僅有望促進人群健康，也有助于保護生物多樣性[2]。此外，研究顯示亞洲人可能更適合高碳水化合物飲食（供能比占60%以上）[3]。我們不是不要主食，而是需要優質健康的新主食。

從20世紀80年代開始，隨著現代制粉工業的不斷發展，人們為了追求口感，主食的攝入越來越精細化，過度加工導致主食的B族維生素、部分礦物質、膳食纖維大量流失，血糖生成指數升高，同時伴隨著動物性食物消費量呈現大幅增加，肥胖及相關心血管慢性疾病的發生風險也隨之增加。

降低主食GI的策略包括開發和選育低GI品種、通過適度加工或特殊加工方式對功能因子進行保留和富集、添加外源性功能因子、合理膳食搭配等。較低GI的食物可以延緩葡萄糖的釋放，從而降低血糖峰值，減少機體對胰島素的需求。長期低GI飲食能夠幫助糖尿病患者改善血糖的控制能力[4]。

文章利用一種有助于提高淀粉類食品慢消化營養特性的加工方法對不同主食進行預處理，旨在提供一種技術先進、方便家庭使用操作的加工方法，使消費者可以方便、快捷、無需增加額外家庭成本或改變食用習慣即可獲得較低GI的主食類食品。研究以日常食用頻率較高的生主食粳米和熟主食面包為例，利用模擬消化技術對加工方法調控淀粉消化率的有效性進行了驗證，并采用儀器和感官評價相結合的方式對控糖主食的感官品質進行了分析，客觀地評價該技術對主食營養和風味產生的影響。

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

粳米，一級，中糧福臨門水晶米；面包，桃李面包股份有限公司。

α-淀粉酶（A3176）、胃蛋白酶（P7000）、豬胰酶（P7545）、淀粉葡糖苷酶（A7095）、轉化酶（I4504）、膽鹽（48305），美國Sigma公司；D-葡萄糖測定試劑盒，愛爾蘭Megazyme公司。

氯化鉀、磷酸二氫鈉、碳酸氫鈉、氯化鈉、氯化鎂、碳酸銨、氯化鈣、乙醇、鹽酸等試劑均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 主要儀器與設備

控糖模塊（合肥華凌股份有限公司）；仿生模擬消化系統（中糧營養健康研究院有限公司）；TA.XT plus型質構儀（英國Stable Micro Systems公司）；RHS1A硬度黏度測定儀（日本佐竹）；微波爐（格蘭仕集團）；電飯鍋（日本象印）；電烤爐（無錫勝麥機械有限公司）。

1.3 主食處理方法

粳米和面包分別經控糖模塊進行預處理，處理完畢的控糖主食置于4 ℃進行保存。

普通粳米和控糖粳米分別采用米水比1∶1.4和1∶1.2，用電飯鍋煮飯模式蒸煮30 min，燜10 min后晾至室溫進行測定；控糖面包的復熱方法包括微波復熱（微波爐560 W加熱15 s）、烤箱復熱（上下火160 ℃，預熱后，烤1 min）和光波復熱（70% 2 450 MHz光波頻率及30% 700 W微波頻率加熱15 s），均晾至室溫后進行測定。

1.4 模擬消化方法

消化液的配置參考Brodkorb等[5]的方法并稍作改動，采用口腔-胃-腸三段式消化體系。口腔消化采用75 U/mLα-淀粉酶的仿生唾液，37 ℃下消化2 min。胃模擬階段加入含2 000 U/mL胃蛋白酶的仿生胃液，保持pH為3.0，37 ℃下消化120 min。腸模擬階段加入含100 U/mL豬胰酶、10 U/mL淀粉葡糖苷酶、3 U/mL轉化酶的仿生腸液并加入膽鹽，調節pH至7.0，37 ℃消化，分別于第0，第5，第10，第20，第30，第45，第60，第90和第120分鐘時取樣于無水乙醇中滅酶終止反應，測定溶液中葡萄糖含量。以葡萄糖為標準參考物，計算樣品eGI。

1.5 質構評價方法

大米硬度、黏度及食味評價：普通粳米和控糖粳米分別采用米水比1∶1.4和1∶1.2，蒸30 min，晾至室溫后稱適量米飯樣品置于測定專用的圓環模具中，擠壓成形，正反各壓一次，每次壓制時間10 s，最后將壓制好的米飯飯餅放入硬度黏度儀和食味計中進行測定，通過電腦讀取測定數據。

面包質構評價：面包處理后取出放置室溫，采用Φ36 mm的圓柱形平底探頭，測試方法選用TPA測試模式，觸發力5 g，測試前、測試中和測試后速度分別為1，2和5 mm/s，保持時間5 s，壓縮距離10 mm。

1.6 感官評價方法

大米的感官評價：參考GB/T 15682—2008《糧油檢驗 稻谷、大米蒸煮食用品質感官評價方法》[6]對樣品進行制備。由經過培訓的60名糧油食品相關專業人員作為鑒評小組，采用定量描述性分析法對大米的白度、香氣濃度、滋味持久性、黏性、硬度、整體喜好度進行評分。

面包的感官評價：參考GB/T 14611—2008《糧油檢驗 小麥粉面包烘焙品質試驗 直接發酵法》[7]對樣品進行制備。由經過培訓的60名糧油食品相關專業人員作為鑒評小組，采用定量描述性分析法對面包的顏色均勻度、風味、回彈性、黏性、甜味、彈性進行評分。

1.7 數據處理

采用SPSS 16.0、Excel 2013進行數據分析，顯著性分析采用Duncan多重檢驗，P＜0.05判斷為顯著。

2 結果與分析

2.1 控糖處理對主食淀粉消化特性的影響

主食是我們每日攝入量最大的食物，其餐后生理代謝反應與居民健康息息相關。研究表明，大米和面包的平均GI為83.2和87.96[8]，屬于高GI產品。從圖1中可以看出，大米采用控糖處理后，不同消化時間點下，淀粉水解率均有所降低，可消化淀粉曲線下面積降低了24.0%，整體呈現出慢消化淀粉含量升高、快消化淀粉含量降低的趨勢，這表示大米經控糖處理進入腸道后，停留的時間較普通大米更長，釋放緩慢，葡萄糖進入血液后峰值較低，引起餐后血糖反應較小，從而可能減輕血糖的劇烈波動。

圖1 控糖前后粳米（A）和面包（B）淀粉水解曲線

面包經控糖處理后eGI由74降低至67。進一步對控糖處理后的面包采用三種家庭使用頻率較高的方式進行復熱，結果表明，復熱后的控糖面包eGI有所回升，微波處理組eGI最低為70，其次是光波組eGI為72，烤箱復熱的面包eGI最高為78。因此從穩定血糖的角度上來說，微波復熱的效果最優。除因抗性淀粉含量有所增加外，有研究發現微波熱處理可使得不溶性膳食纖維轉化為可溶性膳食纖維，而可溶性膳食纖維由于溶于水后形成溶膠或凝膠，進一步阻礙了α-淀粉酶水解速率，從而降低血糖反應[9-10]。

2.2 控糖處理對主食質構的影響

米飯的質構特性表明了其適口性，米飯的硬度和黏度是米飯食用品質中最為重要的衡量指標，直接影響米飯的食用口感。米飯硬度數值越大，表明米飯食用口感更硬。從表1可以看出，控糖處理后，米飯出現了硬度和黏度均降低的現象，且具有顯著性差異。

表1 控糖前后粳米食用品質的變化

面包的感官評分與質構特性之間存在一定的相關性，在一定的范圍內，面包的硬度越小，彈性越大，內聚性越大，耐咀性越小，面包的感官品質越高[11]。據表2所示質構結果中可以看出，經控糖處理后，面包的硬度有所升高，經烤箱和光波復熱后硬度進一步提升，可能跟面包中水分的散失和和淀粉的老化作用相關，而微波復熱組硬度顯著降低，變得更加柔軟，可能是微波處理使得面包中的親水基團得到暴露，持水能力提升[11]，此外微波處理還可能改善面包內的水分分布，增加氣孔數[12]。彈性是指恢復形狀的能力，與感官評定中的柔軟性和組織特性密切相關[13]。結果顯示，控糖或者復熱處理，不同組之間的彈性均無顯著性差異，表明對面包的彈性影響不大，面包始終可以保持較好的彈性。內聚性高表示面包不易形成碎渣，咀嚼時能夠較好地保持完整的狀態，很多研究發現內聚性與感官評分有較好的正相關性。結果發現，控糖處理和光波復熱均會顯著降低面包的內聚性，而微波復熱后，面包的內聚性反而有所提升，感官品質可能更好。總體上，質構的結果顯示控糖面包經微波復熱后，其感官品質可能更好。因此綜合體外模擬消化結果，選擇微波復熱作為面包的復熱方式，進一步進行感官評價研究。

表2 不同處理組面包質構測量結果

2.3 控糖處理對主食感官的影響

鑒評小組對米飯整體喜好度與各感官屬性強度的相關系數情況如表3和表4所示。結果顯示，在α=0.01的置信水平下，米飯的香氣濃度與滋味持久性兩個屬性與整體喜好度分值呈顯著相關，說明香氣濃度和滋味持久性是影響鑒評小組對米飯的整體喜好度的關鍵因素。從感官屬性強度進行差異性分析，控糖粳米的硬度分值顯著高于普通粳米，香氣濃度和滋味持久性分值均顯著低于普通粳米，而兩款產品之間的白度、黏性、硬度差異不顯著，說明控糖粳米的香氣弱、滋味不持久是造成整體喜好度分值低于普通粳米的主要因素。

表3 控糖前后大米屬性強度分值與整體喜好度相關系數

表4 控糖前后大米各屬性強度顯著性分析

面包是焙烤類食品中消費量最大、食用歷史最為悠久的一類食品，具有美味可口、方便食用的特性。鑒評小組對面包整體喜好度與各感官屬性強度的相關系數情況如表5和表6所示。結果發現，在α=0.01的置信水平下，面包的風味（奶香味）、回彈、甜味和彈性四個屬性與整體喜好度分值相呈顯著正相關，控糖面包在各屬性強度上與普通面包不存在顯著差異。控糖面包整體喜好度高于普通面包，但差異不顯著。

表5 控糖前后面包屬性強度分值與整體喜好度相關系數

表6 控糖前后面包各屬性強度顯著性分析

3 結論

隨著《健康中國2030規劃》《國民營養計劃（2017—2030年）》等營養健康相關政策的不斷出臺、以及社會對食物營養價值的宣教和正確引導，人們已經開始更加注重對食物的合理加工，對主食的消費也有了更高的期待，即從“吃飽、吃好”，逐漸轉向“吃得安全、吃得營養健康、吃得方便快捷”，對主食有了營養性、功能性和快捷性的新要求。研究中使用的控糖技術，可有效降低精制主食中淀粉消化曲線下面積，減輕精制主食引起的血糖反應，同時對主食的感官造成不同程度的影響。后續研究將擴大控糖技術的應用范圍，研究該控糖技術對其他主食血糖生成指數和感官特性的影響。此外，經控糖處理，主食的加工特性會發生一定程度的改變，因此在家庭操作工程中應給予消費者明確的食用指導以更好地兼顧營養、美味和便捷。