崔亞楠 - 張 暉 王 立 錢海峰 - 齊希光 -

(江南大學(xué)，江蘇 無錫 214122) (Jiangnan University, Wuxi, Jiangsu 214122, China)

加工方式對谷物和豆類估計血糖生成指數(shù)的影響

崔亞楠CUIYa-nan張 暉ZHANGHui王 立WANGLi錢海峰QIANHai-feng齊希光QIXi-guang

(江南大學(xué)，江蘇 無錫 214122) (JiangnanUniversity,Wuxi,Jiangsu214122,China)

采用體外消化法研究了蒸煮、擠壓、滾筒干燥3種加工方式對薏米、黑麥、燕麥、鷹嘴豆及花蕓豆估計血糖生成指數(shù)(eGI)的影響。結(jié)果表明，蒸煮后谷物和豆類eGI由高到低依次為：黑麥>薏米>燕麥>花蕓豆>鷹嘴豆；擠壓后谷物和豆類eGI由高到低依次為：薏米>黑麥>燕麥>花蕓豆>鷹嘴豆；滾筒干燥后谷物和豆類eGI由高到低依次為：薏米>黑麥>燕麥>花蕓豆>鷹嘴豆。同一種谷物或豆類經(jīng)蒸煮、擠壓、滾筒干燥3種加工方式加工后其eGI由高到低依次為：滾筒干燥>擠壓>蒸煮。

加工方式；谷物；豆類；估計血糖生成指數(shù)

食品經(jīng)加工后，質(zhì)構(gòu)、營養(yǎng)特性、消化特性均會發(fā)生變化，因此研究不同加工方式對食品血糖生成指數(shù)的影響意義重大。Chaiwat等[1]對糙米飯經(jīng)不同干燥介質(zhì)(熱空氣、濕熱空氣、過熱蒸汽)干燥后的血糖反應(yīng)進行了研究，結(jié)果表明干燥溫度和干燥介質(zhì)會顯著影響糙米飯的干燥速率、淀粉糊化程度、直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的結(jié)構(gòu)及餐后血糖生成指數(shù)。Foschia等[2]研究了不同預(yù)處理過程對意大利面體外消化過程和估計血糖生成指數(shù)(eGI)的影響，結(jié)果表明粉碎使得所有樣品體外消化曲線下面積顯著增加，但浸漬對體外消化過程影響不明顯。孫建全等[3]研究了小麥淀粉經(jīng)壓熱法、酶法、酸法及其復(fù)合方式處理后的抗性淀粉含量，結(jié)果表明經(jīng)微波-酶法處理的小麥淀粉其抗性淀粉得率最高。但不同加工方式對天然谷物及豆類血糖生成指數(shù)的影響研究尚未見報道，為探究不同加工方式對天然谷物及豆類血糖生成指數(shù)的影響，采用體外消化法研究了蒸煮、擠壓、滾筒干燥3種加工方式對薏米、黑麥、燕麥、鷹嘴豆及花蕓豆eGI的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

薏米、黑麥、燕麥：棗莊七珍坊食品有限公司；

鷹嘴豆、花蕓豆：贛州云深處農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司；

豬胰α-淀粉酶(290 U/mL)、淀粉轉(zhuǎn)葡萄糖苷酶、胃蛋白酶、胰酶：Sigma(中國)有限公司；

乙醇：分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

電子天平：AB104-N型，上海第二天平儀器廠；

電熱可調(diào)溫鼓風(fēng)干燥箱：DHG-240L型，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；

不銹鋼五谷雜糧磨粉機：CLF-150型，浙江省溫嶺市創(chuàng)力藥材器械廠；

低速大容量離心機：L-550型，湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司；

水浴恒溫振蕩器：SKY-110WX型，上海蘇坤實業(yè)有限公司；

冷凍離心機：CR21G3型，日本HITACHI公司；

還原糖測定儀：SGD-IV型，山東省科學(xué)院生物研究所；

石墨消解儀：SH220N型，海能儀器股份有限公司；

脂肪測定儀：SOX406型，海能儀器股份有限公司；

雙螺桿擠壓機：FMHE36-24型，湖南富馬科食品工程技術(shù)有限公司。

1.2 方法

1.2.1 基本成分分析

(1) 水分含量測定：快速水分測定儀測定。

(2) 粗蛋白含量測定：依據(jù)GB/T 5009.5—2010采用自動定氮儀進行測定。

(3) 粗脂肪含量的測定：采用索氏抽提法，具體操作參照GB/T 5009.6—2003。

(5) 灰分含量的測定：參照GB/T 50094—2010。

(6) 可利用碳水化合物含量：按式(1)計算。

ACH=100-P-F-DF-A，

(1)

式中：

ACH——可利用碳水化合物含量(干基)，%；

P——蛋白質(zhì)含量(干基)，%；

F——脂肪含量(干基)，%；

DF——膳食纖維含量(干基)，%；

其次，辣椒還是一位神奇的老中醫(yī)。據(jù)《植物名實圖考》考證：辣椒辛，熱。入心、脾經(jīng)具有興奮、發(fā)汗等功效。少許溫中健胃，治寒滯腹痛，食欲不振，嘔吐，瀉??；也能散風(fēng)濕治疼痛。還具備治愈凍瘡，疥癬，腮腺炎，蜂窩織炎，多發(fā)性疔腫，外傷瘀腫等。此外，由于辣味有刺激舌上的味蕾，引起唾液大量分泌和淀粉酶的活力，使食欲大增。這是不是喜愛吃辣椒的朋友們長胖的原因之一呢？另外，要是你有什么頭疼腦熱之類的癥狀，不要擔(dān)心，有了辣妹子的關(guān)照，保證你發(fā)發(fā)汗之后又能重新煥發(fā)活力。

A——灰分含量(干基)，%。

1.2.2 谷物粉、豆類粉擠壓工藝 樣品經(jīng)粉碎后過60目篩，原料粉充分混合均勻。谷物粉通過雙螺桿擠出系統(tǒng)進行擠壓，擠壓機機筒升溫程序：70 ℃—90 ℃—110 ℃—130 ℃，水分添加量：25%，螺桿轉(zhuǎn)速：100 r/min。待出料穩(wěn)定后收集擠出物，將擠出物置于40 ℃的恒溫烘箱中干燥12 h，干燥粉碎后密封保存，以備后續(xù)分析。

1.2.3 谷物粉、豆類粉蒸煮工藝 取原料500 g，加入去離子水3 000 mL，30 ℃水浴鍋中放置5 h，瀝干水分，用適量去離子水洗滌3次。將浸泡好的原料于常壓下蒸30 min，取出后置于40 ℃恒溫烘箱中干燥12 h，粉碎后密封保存，以備后續(xù)分析。

1.2.4 谷物粉、豆類粉滾筒干燥工藝 樣品經(jīng)粉碎后過60目篩，原料粉充分混合均勻。取500 g原料粉與適量去離子水充分混勻，使用膠體磨粉碎1 min，調(diào)節(jié)滾筒干燥器轉(zhuǎn)速為100 r/min，以適當(dāng)流速將物料澆于滾筒干燥器表面，收集物料，干燥粉碎后密封保存，以備后續(xù)分析。

1.2.5 體外消化法及估計血糖生成指數(shù) 參考Wang等[4]的方法。準(zhǔn)確稱量含500 mg可利用碳水化合物的樣品于測試管中，加入1 mL包含豬胰α-淀粉酶的人體唾液，15～20 s后加入5 mL胃蛋白酶懸浮液，混合物在37 ℃振蕩水浴鍋中溫育30 min，用5 mL 0.02 mol/L的氫氧化鈉中和，隨后加入25 mL 0.2 mol/L的醋酸鈉緩沖液，加入5 mL胰酶，繼續(xù)在37 ℃振蕩水浴鍋中溫育。于20，30，60，90，120，180 min分別取1 mL水解液，沸水浴滅酶，用還原糖測定儀測定其葡萄糖含量并按式(2)計算碳水化合物水解率。以葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)參考物，參考Goni等[5]的方法按式(3)計算樣品eGI。

(2)

(3)

式中：

CH——碳水化合物水解率，%；

G——水解液中葡萄糖釋放量，mg；

eGI——估計血糖生成指數(shù)；

AUC——不同谷物、豆類消化曲線下面積；

AUSC——葡萄糖消化曲線下面積。

1.2.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析 所有數(shù)據(jù)均重復(fù)測定3次，并采用SPSS 19. 0和Origin 8. 0對數(shù)據(jù)進行處理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 蒸煮對谷物和豆類eGI的影響

原谷物和豆類的蛋白質(zhì)及脂肪含量見表1，蒸煮后谷物和豆類中蛋白質(zhì)、脂肪、灰分、膳食纖維和可利用碳水化合物含量見表2。與原谷物和豆類相比，蒸煮后谷物和豆類蛋白質(zhì)及脂肪含量均下降。蛋白質(zhì)含量下降是因為在預(yù)處理過程中，部分水溶性蛋白質(zhì)隨浸泡液的丟棄而流失。脂肪含量下降是因為在蒸煮過程中，淀粉顆粒結(jié)構(gòu)被破壞，直鏈淀粉受熱溶出，并與脂肪酸形成直鏈淀粉-脂肪復(fù)合物從而使脂肪含量下降。

蒸煮后薏米、黑麥、燕麥、鷹嘴豆、花蕓豆的體外消化曲線和eGI分別見圖1、表3。蒸煮后谷物和豆類eGI由高到低依次為：黑麥>薏米>燕麥>花蕓豆>鷹嘴豆。Parchure等[6]比較了不同加工工藝對玉米淀粉中抗性淀粉生成量的影響，結(jié)果顯示與其他加工方式相比，常壓蒸煮、高壓蒸煮后的玉米淀粉中抗性淀粉含量最高。Mangala等[7]研究了不同加工工藝對大米淀粉和子淀粉中抗性淀粉含量的影響，結(jié)果表明經(jīng)反復(fù)高壓蒸汽-冷卻處理所得淀粉的抗性淀粉含量最高，與Ranhotra等[8]和Szczodrak等[9]的研究結(jié)果一致。說明蒸煮有利于提高抗性淀粉含量，降低淀粉消化速率，因此蒸煮后谷物和豆類eGI較低。同時蒸煮工藝的預(yù)處理過程除去了原料中的可溶性糖，這也可以降低谷物及豆類eGI。

表1 谷物和豆類蛋白質(zhì)、脂肪含量Table 1 Protein and fat composition of cereals and legumes % DB

表2 蒸煮后谷物和豆類主要成分分析Table 2 Chemical composition of streamed cereals and legumes % DB

圖1 蒸煮后谷物和豆類體外消化進程Figure 1 In vitro hydrolysis kinetics of streamed cereals and legumes表3 蒸煮后谷物和豆類估計血糖生成指數(shù)Table 3 Expected glycemic index of streamed cereals and legumes

樣品估計血糖生成指數(shù)樣品估計血糖生成指數(shù)蒸薏米70.15蒸鷹嘴豆58.43蒸黑麥71.33蒸花蕓豆59.21蒸燕麥68.54

2.2 擠壓對谷物和豆類eGI的影響

擠壓后谷物和豆類中蛋白質(zhì)、脂肪、灰分、膳食纖維和可利用碳水化合物含量見表4。與原谷物和豆類相比，擠壓后谷物和豆類脂肪含量下降，且較蒸煮谷物及豆類低。說明與蒸煮相比，擠壓更有利于谷物和豆類中淀粉脂肪復(fù)合物的形成。與原谷物和豆類相比，擠壓后谷物和豆類蛋白質(zhì)含量略低，但較蒸煮谷物及豆類高，這是由蒸煮預(yù)處理過程中損失的水溶性蛋白質(zhì)造成的。

擠壓后薏米、黑麥、燕麥、鷹嘴豆、花蕓豆的體外消化曲線和eGI分別見圖2、表5。擠壓后5種原料eGI由高到低依次為：薏米>黑麥>燕麥>花蕓豆>鷹嘴豆。與蒸煮相比，擠壓后谷物和豆類eGI略高，可能是蒸煮工藝預(yù)處理過程除去了原料中的可溶性糖。

表4 擠壓后谷物和豆類主要成分分析Table 4 Chemical composition of extured cereals and legumes % DB

表5 擠壓后谷物和豆類估計血糖生成指數(shù)Table 5 Expected glycemic index of extured cereals and legumes

圖2 擠壓后谷物和豆類體外消化進程Figure 2 In vitro hydrolysis kinetics of extured cereals and legumes

2.3 滾筒干燥對谷物和豆類eGI的影響

滾筒干燥后谷物和豆類中蛋白質(zhì)、脂肪、灰分、膳食纖維和可利用碳水化合物含量見表6。與原谷物和豆類相比，滾筒干燥后谷物和豆類脂肪含量下降。同一種谷物或豆類經(jīng)蒸煮、擠壓、滾筒干燥加工后其脂肪含量由低到高依次為：擠壓<滾筒干燥<蒸煮。說明在蒸煮、擠壓、滾筒干燥3種加工方式中，擠壓可使原料在糊化過程中生成更多的淀粉-脂肪復(fù)合物。與原谷物和豆類相比，滾筒干燥后谷物和豆類蛋白質(zhì)含量下降，這是因為滾筒干燥預(yù)處理過程可能會損失部分水溶性蛋白質(zhì)。

滾筒干燥后薏米、燕麥、黑麥、鷹嘴豆、花蕓豆的體外消化曲線和eGI分別見圖3、表7。滾筒干燥后5種原料eGI由高到低依次為：薏米>黑麥>燕麥>花蕓豆>鷹嘴豆。與蒸煮、擠壓相比，同一種谷物或豆類經(jīng)滾筒干燥加工后其eGI最高。這可能是蒸煮工藝有利于抗性淀粉的形成,且其預(yù)處理過程除去了原料中的可溶性糖；而與滾筒干燥相比，擠壓更有利于谷物和豆類中淀粉-脂肪復(fù)合物的形成，可能是擠壓作用使甘油三脂部分水解，產(chǎn)生單甘油和游離脂肪酸，這2種產(chǎn)物會同直鏈淀粉形成復(fù)合物，淀粉-脂肪復(fù)合物可使淀粉消化速率顯著下降[10-11]，從而降低eGI。

表6 滾筒干燥后谷物和豆類主要成分分析Table 6 Chemical composition of roller-dried cereals and legumes %DB

圖3 滾筒干燥后谷物和豆類體外消化進程Figure 3 In vitro hydrolysis kinetics of roller-dried cereals and legumes表7 滾筒干燥后谷物和豆類估計血糖生成指數(shù)Table 7 Expected glycemic index of roller-dried cereals and legumes

樣品估計血糖生成指數(shù)滾筒干燥薏米 74.97滾筒干燥黑麥 73.60滾筒干燥燕麥 73.01滾筒干燥鷹嘴豆65.39滾筒干燥花蕓豆66.62

比較經(jīng)蒸煮、擠壓或滾筒干燥加工后薏米、燕麥、黑麥、鷹嘴豆、花蕓豆的體外消化特性及eGI可知：同一種谷物或豆類經(jīng)蒸煮、擠壓、滾筒干燥3種加工方式加工后其eGI由高到低依次為：滾筒干燥>擠壓>蒸煮；經(jīng)蒸煮、擠壓或滾筒干燥加工后，燕麥、鷹嘴豆、花蕓豆eGI在所選5種原料中均較低，故可將燕麥、鷹嘴豆和花蕓豆作為原料用于研發(fā)低血糖生成指數(shù)食品。

3 結(jié)論

研究蒸煮、擠壓、滾筒干燥3種加工方式對薏米、黑麥、燕麥、鷹嘴豆、花蕓豆eGI的影響。結(jié)果表明，同一種谷物或豆類經(jīng)蒸煮、擠壓或滾筒干燥加工后其脂肪含量由低到高依次為：擠壓<滾筒干燥<蒸煮。說明在蒸煮、擠壓、滾筒干燥3種加工方式中，擠壓可使原料在糊化過程中生成更多的淀粉-脂肪復(fù)合物。同一種谷物或豆類經(jīng)蒸煮、擠壓、滾筒干燥3種加工方式加工后其eGI由高到低依次為：滾筒干燥>擠壓>蒸煮，蒸煮有利于降低加工后產(chǎn)品的估計血糖生成指數(shù)。

食品經(jīng)加工后，營養(yǎng)特性和消化特性均會發(fā)生變化。不同加工方式對食品消化速率及eGI的影響不同，可能是同一谷物或豆類經(jīng)不同加工方式加工后其抗性淀粉、淀粉-脂肪復(fù)合物生成量不同，其機理有待深入研究。食品加工方式繁多，其它加工方式對于谷物和豆類中主要成分和eGI的影響亦亟待研究。

[1] RATTANAMECHAISKUL C, SOPONRONNARIT S, PRAC-HAYAWARAKORN S. Glycemic response to brown rice treated by different drying media[J]. Journal of Food Engineering, 2014, 122(2): 48-55.

[2] FOSCHIA M, PERESSINI D, SENSIDONI A. Mastication or masceration: does the preparation of sample affect the predictive in vitro glycemic response of pasta[J]. Starch-Starke, 2014, 66(11/12): 1 096-1 102.

[3] 孫建全, 王劍非, 邵秀芝, 等. 不同熱處理方式對小麥抗性淀粉形成的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué), 2010(6): 421-423.

[4] WALLIS K. Resistant starch a natural functional food ingredient[J]. Food Australia, 2004, 56(6): 242-242.

[5] GONI I, GARCIA-A A, SAURA-C F. A starch hydrolysis procedure to estimate glycemic index[J]. Nutrition Research, 1997, 17(3): 427-437.

[6] PARCHURE A A, KULKARNI P R. Effect of food processing treatments on generation of resistant starch[J]. International Journal of Food Sciences and Nutrition, 1997, 48(4): 257-260.

[7] MANGALA S L, MALLESHI N G, THARANATHAN R N. Resistant starch from differently processed rice and ragi(finger millet)[J]. European Food Research and Technology, 1999, 209(1): 32-37.

[8] RANHOTRA G S, GELROTH J A, ASTROTH J A, et al. Effect of resistant starch on intestinal responses in rats[J]. Cereal Chemistry, 1991, 68(2): 130-132.

[9] SZCZODRAK J, POMERANZ Y. Starch and enzyme-resistant starch from high-amylose barley[J]. Cereal Chemistry, 1991, 68(6): 589-596.

[10] SOONG Y Y, GOH H J, HENRY C, et al. The influence of saturated fatty acids on complex index and in vitro digestibility of rice starch[J]. International Journal of Food Sciences and Nutrition, 2013, 64(5): 641-647.

[11] 徐學(xué)明. 擠壓過程中的碳水化合物蛋白質(zhì)和脂肪[J]. 食品與機械, 1995(5): 22-23.

Theeffectsofdifferentprocessingmethodsonexpectedglycemicindexofcerealsandlegumes

The effects of different processing methods (steaming, extruding and roller-drying) oneGIof adlay, oat, rye, colored kidney bean and chickpea were investigated. The results showed that theeGIof steamed samples were in the following order: rye>adlay>oat> colored kidney bean>chickpea. TheeGIof extruded samples were in the following order: adlay>rye>oat>colored kidney bean>chickpea. TheeGIof roller-dried samples were in the following order:adlay>rye>oat>colored kidney bean>chickpea. By different processing methods, theeGIof oat, colored kidney bean and chickpea were lower among five samples. TheeGIof the same kind of cereal or legume after streaming, extruding and roller-drying were ranked from high to low as follows:roller-drying, extruding, streaming.

processing methods; cereal; legume;eGI

國家863計劃(編號：2013AA102207)

崔亞楠，女，碩士。

張暉(1967—)，女，江南大學(xué)教授，博士。

E-mail: zhanghui@jiangnan.edu.cn

2017—05—04

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.09.001