趙文祺 范志紅

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083)

小米(Setariaitalica(L.) P. Beauv.)是禾本科黍亞科狗尾草屬植物，是部分亞洲和非洲國家的傳統(tǒng)糧食作物之一，具有抗旱耐貧瘠、生育期短、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)[1]。我國是小米產(chǎn)量大國，2014年年產(chǎn)量已達(dá)174萬t，在亞洲僅次于印度[2]。小米的蛋白質(zhì)含量等同或高于大米、小麥、高粱等其他谷物，其氨基酸組成可以與豆類形成蛋白質(zhì)營養(yǎng)互補(bǔ)，并且富含B族維生素和礦物質(zhì)，其中礦物質(zhì)含量較高[3, 4]，常以全谷物的形式食用。主食中增加全谷食物有利于降低肥胖、2型糖尿病、心腦血管疾病等慢性病患病風(fēng)險(xiǎn)[5]。

小米可以有效改善糖尿病患者和實(shí)驗(yàn)小鼠的血糖、血脂代謝參數(shù)[6,7]；小米水提物可降低動脈粥樣硬化指數(shù)，進(jìn)而有助于預(yù)防糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生[8]；小米谷糠油能有效降低高脂血癥、動脈粥樣硬化等疾病的患病風(fēng)險(xiǎn)[9]。有流行病學(xué)研究表明，在日常飲食中增加小米的攝入量可以改善血脂異常和降低2型糖尿病的患病風(fēng)險(xiǎn)[2]。

有關(guān)小米血糖特性的研究表明，小米食物的血糖指數(shù)(glycemic index, GI)差異較大，品種、加工和烹調(diào)方式都會對小米食物的血糖效應(yīng)產(chǎn)生影響，從而可能影響到它對慢性疾病的預(yù)防效應(yīng)。本文歸納了近年來有關(guān)小米血糖反應(yīng)的研究內(nèi)容，主要包括受試食物為小米或含小米食物的隨機(jī)對照實(shí)驗(yàn)，并含有血糖相關(guān)的測量結(jié)果[空腹血糖、餐后血糖、胰島素、糖耐量、糖化血紅蛋白(HbA1c)]，并對相關(guān)影響因素和可能機(jī)制進(jìn)行了探討。

1 小米食物的血糖反應(yīng)

全谷物對餐后葡萄糖和胰島素穩(wěn)態(tài)的改善作用已得到了大量證實(shí)[10, 11]。作為我國最常使用的全谷物食材之一，小米的血糖特性也得到了廣泛關(guān)注。有動物實(shí)驗(yàn)表明，用小米部分替代基礎(chǔ)飼料，可以明顯抑制高血糖小白鼠空腹血糖的升高趨勢。隨著小米在飼料中所占比例的提高，抑制效果逐漸加強(qiáng)，當(dāng)小米比例達(dá)到80%時，飼喂30 d小米飼料的小白鼠空腹血糖值下降4.6%，而基礎(chǔ)對照組升高了7.1%[12]。同樣的效果也在高血糖大鼠模型中得以證實(shí)，經(jīng)過為期4個星期的小米飼料喂養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)組大鼠的平均血糖值降低了81.34 mg/dl，抗氧化狀態(tài)得以改善，并加速了皮膚傷口的愈合過程[13]。

多項(xiàng)人體干預(yù)實(shí)驗(yàn)表明，小米食物有助于平穩(wěn)餐后血糖[7,14-17]。Shukla等[17]對一種含30%小米粉的面條進(jìn)行了GI值測定，結(jié)果為45.13，顯著低于全小麥粉面條的GI值62.59。Itagi等[7]招募了18名2型糖尿病患者和健康受試者，受試者每天食用87 g含80%小米的混合谷物作為日常谷物的替代，經(jīng)過為期4周的干預(yù)，受試者空腹血糖下降了16%～19%，血脂水平也得到改善。另一項(xiàng)中長期干預(yù)研究也顯示，經(jīng)過為期90 d每天80 g小米的干預(yù)，2型糖尿病患者血液中的HbA1c濃度降低19.14%，空腹血糖降低13.5%，血漿脂質(zhì)參數(shù)也有顯著降低[15]。類似的效果同樣呈現(xiàn)在糖耐量受損人群中，經(jīng)過12周每天食用含50 g小米的饅頭的干預(yù)，糖耐量受損者的空腹血糖降低了0.4 mmol/L，餐后兩小時平均血糖降低0.8 mmol/L，血清瘦素水平顯著增加，胰島素指數(shù)和炎癥反應(yīng)顯著降低[16]。

盡管多項(xiàng)干預(yù)研究顯示小米食物有平穩(wěn)餐后血糖的作用，但據(jù)目前文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，小米食物的GI值相差較大，從17.6到124.41不等，可能是品種、栽培、加工、烹調(diào)方式等方面的差異所造成。表1中列出了部分國內(nèi)外小米食物GI值的文獻(xiàn)測定數(shù)據(jù)。

表1 不同品種、烹調(diào)方式的小米食物GI值(表格順序已進(jìn)行調(diào)整)

2 影響小米血糖反應(yīng)的因素

2.1 小米原料品種

由于基因型、育種等的不同，小米原料的淀粉組成、營養(yǎng)成分等也存在一定的差異[27, 28]。在淀粉組成上，支鏈淀粉的含量和鏈長分布都將直接影響到淀粉顆粒的糊化特性。一般而言，高支鏈淀粉含量的天然淀粉在標(biāo)準(zhǔn)烹調(diào)條件下更易膨脹和糊化，消化速度更快，從而引起更高的餐后血糖反應(yīng)和胰島素反應(yīng)[29]。

劉輝等[30]對27個品種的小米進(jìn)行直鏈淀粉含量測定，發(fā)現(xiàn)品種間存在顯著差異。Sandhu[31]等對6種基因型的小米進(jìn)行理化性質(zhì)和體外消化探究，各品種小米的直鏈淀粉含量、溶脹力和溶解度范圍分別為13.6～18.1 g/100 g，14.1～17.9 g/g和10.4～16.2 g/100 g，抗性淀粉含量為9.7～16.5 g/100 g。潘海坤等探究了相同烹調(diào)處理下的糯性小米和非糯小米的餐后血糖反應(yīng)。非糯小米的血糖指數(shù)低于白米飯，但高支鏈淀粉的糯性小米在煮成飯之后，其血糖指數(shù)甚至與葡萄糖水相當(dāng)[21]。

梁克紅等[32]對市面常見的十種有機(jī)小米和普通小米進(jìn)行營養(yǎng)成分測定，發(fā)現(xiàn)有機(jī)小米中脂肪含量(4.05 g/100 g)顯著高于普通小米(2.91 g/100 g)，其他常規(guī)營養(yǎng)成分無顯著差異。李娟等[33]研究發(fā)現(xiàn)，黑小米比黃小米具有更高的蛋白質(zhì)、脂肪和灰分含量。Mohamed[34]測定結(jié)果表明，黃小米比白小米具有更高的蛋白質(zhì)、碳水化合物和纖維含量。此外，小米蛋白質(zhì)的含量和組成也受其生長的生態(tài)環(huán)境、萌發(fā)情況等的影響[35]。而蛋白質(zhì)、脂肪、膳食纖維等成分的含量增加都可能有利于改善小米的血糖效應(yīng)[36, 37]。

2.2 加工方式

小米加工過程中的物理(如碾磨、脫皮、烘烤、熱燙、擠壓和膨化)、化學(xué)(酸處理)和生物(發(fā)酵、發(fā)芽)過程都可能會對小米食物的血糖特性產(chǎn)生影響[38]。

首先，物理碾磨精制會降低全谷類小米中酚類等植物化學(xué)物的含量，進(jìn)而影響其對α-葡萄糖苷酶的抑制效果。測定表明小米中植物化學(xué)物的含量排序是：谷殼>麩皮>全谷小米>去皮小米>碾碎谷物[39]。酸處理、干熱處理和水焯處理均會不同程度的降低小米中多酚含量，進(jìn)而可能對小米食物的血糖特性產(chǎn)生影響[40]。

Ren[20]等測定了小米和小米制品的體外淀粉消化率和體內(nèi)血糖指數(shù)。根據(jù)測定結(jié)果，不含擠壓粉的小米煎餅GI值為76.2，而75.0%小米粉和25.0%擠壓粉制成的小米煎餅GI值為83.0。結(jié)果表明，擠壓、脫蛋白和加熱處理顯著增加了樣品中的快消化淀粉含量，降低了慢消化淀粉和抗性淀粉含量，并因此提高了餐后血糖反應(yīng)。

發(fā)芽和發(fā)酵過程可能會促進(jìn)小米中碳水化合物的消化，進(jìn)而升高血糖反應(yīng)。Kumari等[41]研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)芽小米制得的多薩(dosa)和煎餅(roti)的血糖反應(yīng)均高于未發(fā)芽小米制品，可能是萌發(fā)過程中淀粉轉(zhuǎn)化為低分子質(zhì)量糊精和麥芽糖所致。此外，與小米煎餅相比，小米多薩的血糖反應(yīng)更高，可能歸因于多薩制備前對面糊的濕磨和發(fā)酵，從而導(dǎo)致其淀粉糊化程度和淀粉消化率高于小米煎餅。也有研究發(fā)現(xiàn)，固態(tài)發(fā)酵的小米與非發(fā)酵組相比，α-淀粉酶、β-葡萄糖苷酶活性顯著提高[42]。

2.3 烹調(diào)方式

小米經(jīng)過不同的烹調(diào)處理可制成飯、粥和各種小吃零食。Ren[20]等對幾款小米制品進(jìn)行GI值測定的結(jié)果顯示，小米粥(93.6±11.3)>小米饅頭(89.6±8.8)>小米煎餅(含25.0%擠壓粉，83.0±9.6)>小米煎餅(無擠壓粉，76.2±10.7)>小米飯(64.4±8.5)。這項(xiàng)研究表明，酵母發(fā)酵(小米饅頭)和加大量水久煮(小米稀飯)等處理會提高消化吸收速度，使其餐后血糖反應(yīng)達(dá)到和精白米面相當(dāng)?shù)乃?。也有研究顯示，蒸制和煮制還可能會降低小米蛋白的消化率[43]。

小米烹調(diào)前的預(yù)浸泡處理可以一定程度上改善其口感，但同時也可能升高小米飯的餐后血糖反應(yīng)。Ren等[20]測定的未經(jīng)預(yù)浸泡的小米飯GI值為64；潘海坤等[21]測得經(jīng)20 min預(yù)浸泡后蒸煮的小米飯GI值為79；Zhu等[19]測得經(jīng)12 h預(yù)浸泡蒸煮30、60 min的小米飯GI值分別為9、89。預(yù)浸泡過程可能會增加小米中快消化淀粉含量進(jìn)而增加隨后的血糖反應(yīng)。蒸煮時間似乎對小米的血糖效應(yīng)的影響不大，但不排除此項(xiàng)研究中前期浸泡時間過長掩蓋了后續(xù)蒸煮時間的影響。

冷藏處理對小米飯的餐后血糖反應(yīng)似乎影響不大，但糯性和非糯性小米具有很大差異。潘海坤等[21]分別測定了鮮熱(趁熱食用)、冷藏(4 ℃冷藏24 h后平衡至室溫后不加熱食用)和回?zé)?冷藏后蒸10 min趁熱食用)條件下小米飯的GI值，結(jié)果非糯性小米分別為79、73、75，而糯性小米分別為108、105、124。此外，與小米同食的其他食物成分對含小米食物的GI值也有較大影響。在小米中添加其他低GI食材，如豆類、葫蘆巴種子[14,24]或姜黃、肉桂等調(diào)料[14]均可有效改善小米食物的血糖效應(yīng)。

3 小米影響血糖的可能作用

現(xiàn)有研究表明，小米中的膳食纖維、蛋白質(zhì)、植物化學(xué)物等成分有助于抑制消化酶的活性，從而延緩淀粉消化。

馬力等[44]測得小米直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27%，與玉米淀粉相比，凝膠穩(wěn)定性高、膨脹力大且糊化溫度高。小米中淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的種類也會影響淀粉對淀粉水解酶的敏感性，進(jìn)而影響其消化速度[45]。油酸、棕櫚酸和亞油酸是小米中主要存在的脂肪酸，約占小米總脂肪酸的85%[46]。Kawai等[47]研究表明，與天然淀粉相比，淀粉與油酸形成復(fù)合物可以有效降低淀粉的水解速率。此外，小米中的蛋白質(zhì)也有助于平穩(wěn)血糖、降低炎癥反應(yīng)。Choi等[6]的研究顯示，與酪蛋白對照組相比，飼喂小米蛋白顯著增加了2型糖尿病小鼠血漿高密度脂蛋白膽固醇和脂聯(lián)素水平，胰島素和血糖濃度均顯著降低。

劉敬科等研究發(fā)現(xiàn)，小米糠膳食纖維可以有效改善糖尿病小鼠的空腹血糖水平和糖耐量[48]。Bangouraet等研究發(fā)現(xiàn)，小米中的膳食纖維具有與大豆不溶性纖維相似的理化特性，可以延遲葡萄糖的擴(kuò)散并抑制其在胃腸道中的吸收。其中的不溶性膳食纖維還可以抑制α-淀粉酶的活性，延遲碳水化合物的消化并抑制葡萄糖的釋放，進(jìn)而有助于改善餐后血糖和胰島素敏感性[49]。小米中還含有豐富的植物化學(xué)物和抗氧化物質(zhì)，如酚酸、類黃酮和植酸等[50]。它們可能有助于抑制胃腸道α-淀粉酶等相關(guān)消化酶的活性[17, 51]。

由于植物化學(xué)物、膳食纖維等成分主要存在于小米的谷皮和糊粉層，碾磨過程會造成相應(yīng)營養(yǎng)物質(zhì)的損失，故碾磨程度低的全谷小米比精制小米具有更平穩(wěn)的餐后血糖效應(yīng)[39，40, 52]。

小米還可能通過延緩胃排空、調(diào)節(jié)相關(guān)激素水平、改善腸道菌群等機(jī)制調(diào)控血糖。Alyami等[13]招募了26名健康受試者分別食用等能量等體積的蘇格蘭燕麥粥和小米粥作為早餐，受試者2 h餐后血糖曲線下面積無顯著差異。但與蘇格蘭燕麥粥組相比，食用小米粥的2 h胃容量曲線下面積顯著更大，且葡萄糖依賴性促胰島素多肽(GIP)濃度的餐后120 min曲線下面積顯著降低。也有研究發(fā)現(xiàn)，稠小米粥和蒸小米粗粉的胃排空時間約為白米飯、馬鈴薯和小麥通心粉的兩倍[53]。此外，有動物實(shí)驗(yàn)表明，小米飼料干預(yù)能一定程度上降低糖尿病大鼠腸道內(nèi)擬桿菌門與厚壁菌門的比值，逆轉(zhuǎn)2型糖尿病對大鼠腸道微生物組成及相對豐度的影響，從而起到降血糖的效果[54]。

4 總結(jié)

目前的研究證據(jù)表明，小米不僅營養(yǎng)價值較高，而且對血糖控制具有一定的積極作用，但該作用必須建立在合理的加工烹調(diào)基礎(chǔ)上。較低的碾磨度和維持較高慢消化淀粉的加工烹調(diào)方式值得研究和推廣。我國有以小米為主食的悠久傳統(tǒng)，有必要從育種、加工、烹調(diào)等多個角度，為需要血糖控制的人群研發(fā)相應(yīng)的小米產(chǎn)品，并在提供研究數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，教育國民合理食用小米食物，將其作為全谷食材納入到每日主食當(dāng)中。