有色米營養米粥配方優化及血糖生成指數評價

劉 婷, 孫小東, 羅雯雯, 楊雯驛, 陸 俊

（1.中國檢驗認證集團湖南有限公司, 湖南 長沙 410021；2.中南林業科技大學食品科學與工程學院, 湖南長沙 410004）

隨著我國消費水平的飛速發展, 人們越來越重視日常飲食的營養及其養生保健功效。而米粥作為我國傳統的一種食品也在發展中不斷注入保健養生的元素, 在米粥的制作中也越來越注重其增強體質、滋補養生、解毒防癌、控制血糖、瘦身、抗衰老等作用[1]。現階段, 全球糖尿病患者逐漸增多且日益趨于年輕化, 故對糖尿病的預防和癥狀緩解就格外重要。血糖生成指數作為一種描述食物生理學屬性的指標, 可作為用來指導人們科學攝入食物的依據[2]。血糖生成指數值是在檢測人體攝入食品后血糖變化的基礎上計算得出的, 能直接將食物消化特性與血糖應答水平聯系起來。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, 由于營養米粥可根據具體情況選用, 且具有方便制作和享用、易消化吸收、無不良反應等優點, 日益被現代人作為飲食養生的首選[3]。Shim S M等人[4]研究發現復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生的影響, 發現蕎麥高蛋白粥具有改善脂質分布、減輕炎癥等功效。有研究表明, 長期進食高血糖生成指數食品更容易引發II型糖尿病。丁慧[6]研究了將米飯中加入了蕎麥制成的復配米飯來達到降低血糖生成指數的效果。劉娟等人[7]制備出了將精米中添加燕麥、蕎麥、鷹嘴豆等谷物的復配米飯, 其血糖生成指數低于粳米的血糖生成指數值, 屬于低血糖生成指數食物。Nayak M等人[8]進行了不同血糖生成指數的膳食對II型糖尿病患者血糖影響的研究, 結果表明, 長期攝入低血糖生成指數膳食的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的食品來進行餐后血糖調節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值, 進而得出有色米復配米粥的最佳營養比例配方, 為開發有助于低血糖生成指數的健康米粥提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料

黑米、紫米、紅米, 產自陜西漢中洋縣；黑麥, 產自黑龍江哈爾濱市；綠豆, 產自內蒙古科爾沁區；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, 上海精密科學儀器有限公司產品；JRC-2000型超聲波清洗機, 濟寧市潤通超聲電子有限公司產品；H1650-W型微量臺式高速離心機, 湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司產品；ZHWY-2102C恒溫培養振蕩器, 上海智城分析儀器制造有限公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 Plackett-Burman試驗配方設計

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

N=12的Plackett-Burman試驗因素與水平設計見表1。

表1 N=12的Plackett-Burman試驗因素與水平設計/g

1.3.2 米粥的制備方法

根據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熬煮30 min。

N=12的Plackett-Burman試驗設計與結果見表2。

表2 N=12的Plackett-Burman試驗設計與結果

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。

感官評價標準見表3。

表3 感官評價標準

1.3.4 抗性淀粉的測定

按照國家標準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℃恒溫搖床中消化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）, 結束后以轉速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血糖生成指數的計算

根據文獻[10]計算血糖生成指數, 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 數據處理

采用Design Expert.V.8.0.5b軟件進行統計分析與處理。

2 結果與分析

2.1 不同配方的血糖生成指數

不同復配米粥的血糖生成指數見表4。

由表4可知, 第10組試驗與第6組試驗結果得到對血糖生成指數值較低, 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配米粥, 血糖生成指數明顯低于由黑米、紅米、紫米單獨熬制成的米粥。

表4 不同復配米粥的血糖生成指數

淀粉消化率折線圖見圖1。

圖1 淀粉消化率折線圖

2.2 效應與貢獻值分析

N=12的Plackett-Burman試驗設計效應與貢獻分析見表5。

由表5可知, 紫米的血糖生成指數相較于其他原料效應影響最大, 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影響最大, 貢獻值最高, 這可能與紅米煮后產生的色澤增加了感官評分有一定的關系。

2.3 方差分析

2.3.1 血糖生成指數的方差分析

血糖生成指數方差分析見表6。

由表5和表6可知, 對血糖生成指數影響較大的是黑米、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）, 經過方差分析, 其中黑米、紅米、紫米、胡蘿卜有顯著影響。響應值與各因素間的回歸模型為：

表6 血糖生成指數方差分析

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

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）, 經過方差分析, 其中紅米、黑豆有顯著影響。響應值與各因素間的回歸模型為：

表5 N=12的Plackett-Burman試驗設計效應與貢獻分析

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, 與黑豆呈負相關。

2.4 最佳配方預測及其分析

通過Design Expert.V.8.0.5b軟件預測選項, 對感官評價分數和血糖生成指數進行分析, 得到了4種比較好的比例配方。

Design Expert預測配方見表8。

由表8可知, 相較于其他配方, 配方1的血糖生成指數預測值最低且可行度較高。經過樣品配比后進行驗證試驗。

表8 Design Expert預測配方

預測配方的驗證試驗結果見表9。

表9 預測配方的驗證試驗結果

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

3 結論

主要通過使用Plackett-Burman設計試驗對復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配米粥進行初步篩選, 得到了對血糖生成指數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。通過預測配方及驗證試驗, 得到具有降糖活性復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, 適合糖尿病患者的飲食需求, 可以對其進行一定的開發和利用。