小麥?zhǔn)称芳庸ぶ械脱侵笖?shù)配料的研究進展

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(小麥和玉米深加工國家工程實驗室,河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院,河南鄭州 450001)

小麥?zhǔn)称芳庸ぶ械脱侵笖?shù)配料的研究進展

武小輝,劉亞偉,劉潔,曹立松,謝軍紅,劉曉杰

(小麥和玉米深加工國家工程實驗室,河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院,河南鄭州 450001)

全球范圍內(nèi)糖尿病的患病率正在逐年增加,其患病原因與血糖水平和胰島素抗性有密切關(guān)系。血糖反應(yīng)受不同因素的影響,如:膳食纖維、抗性淀粉、蛋白質(zhì)、面制品類型、加工程度、低血糖指數(shù)配料等。小麥?zhǔn)称芳庸ぶ械脱侵笖?shù)配料,可以幫助消費者減少患糖尿病和其它一些疾病的風(fēng)險,幫助降低患病者的嚴(yán)重程度。

糖尿病,抗性淀粉,低血糖指數(shù)配料

谷物是滿足人類膳食能量、蛋白質(zhì)和抗氧化等物質(zhì)需求的主要來源[1]。小麥、玉米和稻谷占全球糧食生產(chǎn)的90%,提供了人類膳食三分之二的能源需求,谷物是人類糧食需求的主力,世界范圍內(nèi)谷物的栽培量過萬億。小麥、稻谷和玉米在宏觀和微觀水平上不相同,但是,它們都儲存著豐富淀粉和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)[2]。

小麥?zhǔn)鞘澜缟献钤绲脑耘嘀参镏?由野生草進化而來,占全球糧食總產(chǎn)量的三分之一,同時也是人類食物的物質(zhì)基礎(chǔ)[3]。小麥面粉屬性獨特,可以形成粘性面團,從而制成膨松的面包、面條、湯和通心粉等食物。相對于其他谷物,小麥提供了大部分的營養(yǎng)物質(zhì),大約44%的蛋白質(zhì)和40%的脂肪都是由小麥粉提供,其籽粒胚乳中包含蛋白質(zhì)、淀粉、脂類和糖類等豐富的營養(yǎng)物質(zhì)[4]。

1 小麥加工食品

小麥粉是一種獨特的食品原料,通過簡單的添加水、攪拌即可形成面團、通過揉捏、拉伸形成面條。面條不僅是中國城鄉(xiāng)居民受歡迎的主食之一,而且在世界范圍內(nèi)都很流行。劉建軍報道了面條加工品質(zhì)的相關(guān)研究[5]。付蕾等研究了抗性淀粉對面條加工品質(zhì)的影響[6]。不同類型面條的制作工藝不同,對小麥品質(zhì)的要求不同[4]。

隨著焙烤技術(shù)的發(fā)展和人類飲食習(xí)慣的改變,焙烤產(chǎn)品越來越流行,如:蛋糕、面包、餅干、面條等,其中面包作為一種方便食品,具有價格低、營養(yǎng)價值高等優(yōu)點,在不同國家和地區(qū)都倍受青睞。小麥?zhǔn)敲姘秃姹盒袠I(yè)必不可少的原材料,邢瑞雪介紹制作面包的基本工藝流程,并探討了面包制作過程中的注意事項[7]。同時,對面包質(zhì)量要求也在逐步提高,健康意識強的人更喜歡消費褐色面包而不是白面包[8]。

1.1血糖指數(shù)

血糖指數(shù)最早在20世紀(jì)80年代早期被提出,是衡量食物引起餐后血糖反應(yīng)的一項生理學(xué)參數(shù),能準(zhǔn)確反映食物攝入后人體的生理狀態(tài)。血糖指數(shù)(GI):指含糖食物與參照食物(葡萄糖或白面包)相比,攝入后血糖濃度的變化程度。GI差異大的主要原因是碳水化合物在胃腸道的消化和吸收速率不同。低GI食物在消化后向血液釋放葡萄糖速度慢,相反,高GI食物在消化后向血液釋放葡萄糖速度快。低GI飲食可以改善血糖水平,控制與血糖水平相關(guān)的疾病如糖尿病、冠心病等疾病[9]。

1.2食品的血糖指數(shù)

早在1999年FAO/WHO建議碳水化合物食品的指標(biāo)應(yīng)該從淀粉和簡單糖的含量改為血糖指數(shù)[10]。血糖指數(shù)和碳水化合物的分子量沒有特定的關(guān)系,高膳食纖維含量食品并不一定都是低血糖指數(shù),谷物中天然存在的一些可溶性粘性纖維對血糖水平只有輕微的影響[11]。但是,大部分高膳食纖維含量產(chǎn)品卻可以有效降低血糖指數(shù)。如膳食纖維豐富的大麥面包和粗裸麥面包,可以有效的降低血糖[12]。大米和豆類的結(jié)合是低血糖指數(shù)食品,不同豆類的組合也可以顯著降低血糖指數(shù)[13]。淀粉是食品中的重要組分,食品血糖指數(shù)很大程度上取決于淀粉在人體內(nèi)的消化和吸收速率。根據(jù)淀粉的消化和吸收速率,可將其分為快速消化淀粉,慢消化淀粉和抗性淀粉[14],其中快速消化淀粉是高血糖指數(shù),而慢消化淀粉和抗性淀粉是低血糖指數(shù)。

2 低血糖指數(shù)配料和健康

2.1糖尿病

糖尿病是一種常見的內(nèi)分泌代謝性疾病,發(fā)病者持續(xù)有高血糖狀態(tài)。誘發(fā)原因有兩個因素:人體不能產(chǎn)生足夠的胰島素,或者人體細胞不能對胰島素做出反應(yīng)。持續(xù)高血糖水平產(chǎn)生的癥狀:多尿、多渴、多食等[15]。糖尿病分四種類型:Ⅰ型糖尿病(胰島素依賴型)、Ⅱ型糖尿病(非胰島素依賴型)、妊娠糖尿病和特殊類型糖尿病[16]。

據(jù)世界衛(wèi)生組織的最新報道,全球至少有3.47億糖尿病患者,其中Ⅱ型糖尿病是最常見疾病之一,大概占糖尿病患者的90%～95%,并且發(fā)病率呈逐年增加趨勢。隨著城市化趨勢加快,受西方飲食方式的影響,亞洲和非洲糖尿病的發(fā)病率增長速度最快[17]。Ⅱ型糖尿病和胰島素抗性關(guān)系密切[18],飲食習(xí)慣對Ⅱ型糖尿病也有很大的影響[19]。糖尿病可以通過健康的生活方式,如:飲食健康、鍛煉、心態(tài)等來控制。低血糖成分可以直接影響主要營養(yǎng)物質(zhì)的代謝,許多研究已經(jīng)證實低血糖指數(shù)產(chǎn)品有益于健康,可以抵抗糖尿病、肥胖、高血壓等疾病[20]。

2.2低血糖指數(shù)配料對血糖反應(yīng)的影響

對健康個體和有代謝疾病個體進行飲食控制,發(fā)現(xiàn)低血糖飲食不僅可以改善代謝紊亂現(xiàn)象,而且降低了胰島素抗性。在糖尿病患者中,通過控制飲食可以降低血糖和血紅蛋白、改善葡萄糖的耐受量[21]。低血糖飲食可以改善胰島素敏感性[22],改善葡萄糖和脂類的代謝、提高纖維蛋白的活性[23-24],控制高血糖、高血脂、高膽固醇和甘油三酸脂[15]。

2.2.1 膳食纖維對面制品血糖指數(shù)的影響 小麥面制品中添加可溶性和不溶性膳食纖維成分,評估其生化特性、烹飪特性、質(zhì)構(gòu)、淀粉消化率以及血糖反應(yīng),發(fā)現(xiàn)添加纖維的類型和數(shù)量影響面制品質(zhì)量,所添加的可溶性纖維的不同,面食質(zhì)量也不相同。由于面食中不同纖維的作用不同以及纖維和淀粉顆粒的關(guān)系不同,不同膳食纖維(豌豆纖維、菊粉、瓜爾豆膠纖維)的降糖機理也不同。研究顯示,豌豆纖維可以提高意大利面的葡萄糖釋放量,原因可能是豌豆纖維破壞了葡萄糖基質(zhì)的完整性。豌豆纖維包含物使淀粉蛋白質(zhì)基質(zhì)降解,導(dǎo)致淀粉酶更容易接觸到淀粉,使糊化過程中直鏈淀粉的溶出增加[25]。菊粉降糖機理與它和面食結(jié)構(gòu)的結(jié)合有關(guān),菊粉包合物降低了葡萄糖的釋放,同時也反過來削弱了面食結(jié)構(gòu)中的淀粉蛋白基質(zhì)。瓜爾豆膠在淀粉顆粒上充當(dāng)了一層保護膜,降低了淀粉的消化。因此,不溶性膳食纖維破壞了蛋白質(zhì)基質(zhì),而可溶性纖維使淀粉顆粒陷入在蛋白-纖維-淀粉基質(zhì)中,從而使淀粉顆粒緩慢釋放葡萄糖[26]。

糖尿病患者食用高纖維飲食一段時間,例如:水溶性膳食纖維豐富的面包(是標(biāo)準(zhǔn)面包纖維含量的8倍),不會引起任何的腸胃不適,高纖維的攝入不僅可以控制高血糖、高血脂和高血壓,同時也減少了相關(guān)藥物的攝入[27]。

2.2.2 影響血糖反應(yīng)的因素

2.2.2.1 抗性淀粉對血糖反應(yīng)的影響 抗性淀粉又稱抗酶解淀粉、難消化淀粉,在小腸中不能被酶解,但在結(jié)腸中可以與揮發(fā)性脂肪酸起發(fā)酵反應(yīng)的一類淀粉。淀粉不能被吸收并且能夠進入結(jié)腸具有重要的生理功效,其血糖指數(shù)低?？剐缘矸郾旧砣匀皇堑矸?其化學(xué)結(jié)構(gòu)不同于纖維,具有潛在的健康益處(類似于可溶性纖維)和功能特性[28]。

對于超重、血糖正常和Ⅱ型糖尿病人群,食用含高直鏈抗性玉米淀粉的食品,可以降低餐后血糖和胰島素反應(yīng)。Behall 等報告含高直鏈抗性玉米淀粉8g以上的面包,可以很明顯地降低餐后血糖和胰島素反應(yīng)[29]。

酶改性是利用不同酶處理以降低淀粉消化性,同時提高慢消化淀粉含量。利用支鏈淀粉酶脫支處理香蕉淀粉,發(fā)現(xiàn)抗性淀粉含量增加,淀粉利用率降低[30]。用轉(zhuǎn)葡萄糖基酶改性馬鈴薯淀粉,可以使馬鈴薯淀粉中直鏈淀粉部分減少,支鏈淀粉側(cè)鏈擴大形成更多的支鏈淀粉。使馬鈴薯淀粉顯示熱可逆性,具有明膠特性[31]。經(jīng)酶處理后直鏈淀粉和支鏈淀粉分子鏈長度變短,但是分子量范圍、分子鏈分布情況并不清楚[32]。

新的研究方法是通過提高淀粉分子鏈的分支密度來降低其消化性,通過部分縮短支鏈淀粉外部鏈的長度和淀粉酶的長度來提高淀粉分子鏈的分支密度?？梢允褂靡恍┟溉?β-淀粉酶、β-淀粉酶和轉(zhuǎn)葡萄糖苷酶、麥芽糖基α-淀粉酶和轉(zhuǎn)葡萄糖苷酶等,來降低淀粉消化性,同時提高慢消化淀粉含量。用β-淀粉酶,β-淀粉酶和轉(zhuǎn)葡糖苷酶,產(chǎn)麥芽糖α-淀粉酶,產(chǎn)麥芽糖α-淀粉酶和轉(zhuǎn)葡糖苷酶處理的淀粉制品,快速消化淀粉含量分別降低14.5%,29.0%,19.8%,和31.0%,同時慢消化淀粉含量分別增加9.0%,19.7%,5.7%和11.0%[33]。

化學(xué)改性可以改變淀粉的物理化學(xué)、形態(tài)學(xué)、流變學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)?？梢允褂貌煌瘜W(xué)方法去改變淀粉特性[34]。研究原淀粉和改性美人蕉淀粉的消化性的和抗性。發(fā)現(xiàn)乙?；⒘u丙基化、琥珀酰化和交聯(lián)美人蕉淀粉的抗性淀粉含量分別都高于原淀粉,其中琥珀?；矸鄣目剐缘矸酆孔罡吆吐宰詈肹35]。

2.2.2.2 蛋白質(zhì)對血糖反應(yīng)的影響 研究蛋白質(zhì)的攝入量對Ⅱ型糖尿病的影響,在這項研究中葡萄糖、蛋白質(zhì)、葡萄糖和蛋白質(zhì)組合以任意的順利排列,發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)和葡萄糖結(jié)合食用時其血糖濃度較低,平均胰島素含量是葡萄糖和蛋白質(zhì)單獨使用時的2倍。當(dāng)單獨使用蛋白質(zhì)時,血糖濃度保持穩(wěn)定2h后開始降低。蛋白質(zhì)攝入時循環(huán)胰高血糖素濃度提高,葡萄糖攝入時開始降低,蛋白質(zhì)和葡萄糖同時攝入降低餐后血糖[36]。

2.2.2.3 面制品類型對血糖反應(yīng)的影響 研究面制品的表面積、加工時間、蛋白質(zhì)含量等因素對血糖反應(yīng)的影響。不同面食結(jié)構(gòu)的血糖反應(yīng)不相同,其中表面積、加工程度和蛋白含量不一定都和血糖反應(yīng)有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)表面積是決定淀粉消化率的關(guān)鍵因素,同時也決定著血糖反應(yīng),這可能因為表面積大小影響著咀嚼程度。加工時間(5min到15min)對意大利面的血糖反應(yīng)沒有明顯影響。蛋白質(zhì)(30～50g蛋白質(zhì)每50g碳水化合物)可以使胰島素的分泌增加,從而降低血糖反應(yīng)[37]。

2.2.3 不同加工程度對血糖反應(yīng)的影響 Panlasigui 和Thompson報道了糙米和粳米對血糖反應(yīng)的影響。由于不同的物理化學(xué)組成和特性,糙米和粳米對血糖反應(yīng)的影響不同[38]。粳米比糙米的烹飪時間短、體積膨脹大,即粳米更易水化和糊化。由于膳食纖維豐富的麩皮部分阻礙了消化酶的作用,因此糙米的消化率和血糖反應(yīng)均低于粳米。

Alejandra 等研究了加工和未加工豆類的潛在血糖指數(shù)[39],由于豆類中包含的酶抑制劑是熱不穩(wěn)定的,會破壞生粉的消化性實驗,因此生粉水解程度低。煮熟的鷹嘴豆比老化的更易消化,在消化的最初階段,酶敏感性有很大的不同,消化過程中逐漸降低。豆類中抗性淀粉含量高,占總淀粉含量的10%～55%,因此釋放葡萄糖速度緩慢。

2.2.4 不同血糖指數(shù)配料對血糖反應(yīng)的影響 豌豆粉是低血糖成分,在面條制作中添加20%和40%的豌豆粉,發(fā)現(xiàn)新鮮面條和干面條的韌性均比對照組好。豌豆粉使新鮮面條和干面條的淀粉消化性從40%降低到38%和33%。由于豌豆粉的低消化性和高蛋白含量,添加量為40%的樣品對糖尿病最有益[40]。

研究瓜爾豆膠對蠟質(zhì)玉米淀粉消化性影響。瓜爾豆膠可以使最初10min的淀粉水解降低25%,最后階段的淀粉水解降低15%。瓜爾豆膠不僅可以推遲淀粉水解而且可以降低淀粉水解速率[41]。

研究小菠蘿蜜種子粉的體外淀粉水解,將小菠蘿蜜種子粉添加到面包中可以明顯降低淀粉水解率,在面包制作中當(dāng)小菠蘿蜜種子粉的添加量由20%提高到30%時,抗性淀粉的含量增加一倍[42]。

鷹嘴豆是很好的蛋白質(zhì)來源,也是一種慢消化性淀粉來源,餐后血糖低[43]。鷹嘴豆結(jié)合面(75%小麥粉、25%鷹嘴豆粉)的蛋白質(zhì)含量和礦物質(zhì)含量都比較高,同時其淀粉的消化性低、抗性淀粉含量高[44]。

二粒小麥?zhǔn)且阎牡脱侵笖?shù)小麥,當(dāng)被加入到糖尿病患者飲食中時,可以降低總脂質(zhì)、甘油三酯和膽固醇濃度。由于二粒小麥獨特的營養(yǎng)特性,可以作為一種新型健康飲食來替代市售面包[45]。

通過食用包含可溶膠(果膠、瓜爾膠、甲基纖維素)的實驗餐和食用不含可溶膠對比餐,研究發(fā)現(xiàn)實驗餐可以降低血糖和胰島素反應(yīng)[46]。大麥?zhǔn)强扇苄陨攀忱w維的來源,食用珍珠麥、面包和意大利面食可以減低健康和Ⅱ型糖尿病人群的血糖和胰島素反應(yīng)[47]。

評估發(fā)芽鴨腳稗面粉和綠色香蕉粉面制品的物化、感官和營養(yǎng)屬性。發(fā)現(xiàn)15%的發(fā)芽稗面粉和15%綠色香蕉粉是最佳組合,由于綠色香蕉粉中高抗性淀粉含量,結(jié)合面制品的膳食纖維含量從2.3%提高到4.6%,高礦物含量的發(fā)芽稗面粉可以提高結(jié)合面制品的礦物含量[48]。

3 結(jié)論

全球范圍內(nèi)糖尿病的患病率正在逐年增加,其患病原因與血糖水平和胰島素抗性有密切關(guān)系。膳食纖維、抗性淀粉、蛋白質(zhì)和低血糖指數(shù)配料可以降低血糖反應(yīng)和胰島素抗性,面制品類型不同、加工程度不同對血糖反應(yīng)也有不同程度的影響。小麥加工食品容易制作、方便實用,口感好。食品領(lǐng)域可以研究發(fā)展小麥加工食品中低血糖指數(shù)配料,幫助消費者減少患糖尿病、冠心病和其它一些疾病的風(fēng)險,幫助降低患病者的嚴(yán)重程度。

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Research progress in low glycemic index ingredients in wheat based food processing

WUXiao-hui,LIUYa-wei,LIUJie,CAOLi-song,XIEJun-hong,LIUXiao-jie

(College of Grain,Oil and Food,National Engineering Laboratory for Wheat & Corn Further Processing,Henan University of Technology,Zhengzhou 450001,China)

According to the World Health Organization prevalence of diabetes population is increasing worldwide,this population can be effected by dietary fiber,resistant starch,protein,different flour products,different processing degree,low glycemic index ingredients and so on. Low glycemic index ingredients in wheat based food processing help the consumers who are in the risk of Diabetes mellitus and other health related consequences in the case of healthy individuals. However,it helps to reduce the severity of the disease condition in case of affected individuals.

diabetes mellitus;resistant starch;low glycemic index ingredients

2013-12-25

武小輝(1988-)，女，碩士研究生，研究方向：糧食深加工技術(shù)。

國家公益性行業(yè)科研專項(2013-13-011)。

TS201.4

A

1002-0306(2014)17-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2014.17.001