低升糖指數大米研究進展

王勇，應劍，董志忠，任晨剛

低升糖指數大米研究進展

王勇，應劍，董志忠，任晨剛

中糧營養(yǎng)健康研究院，營養(yǎng)健康與食品安全北京市重點實驗室，北京 102209

王勇，博士，高級工程師，現任職于中糧集團中糧營養(yǎng)健康研究院。主要研究領域包括：大宗農產品（谷物、糖、番茄等）加工技術，膳食纖維加工及應用，食品流變學及食品質構，食品研發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃等。承擔或作為主要成員參與國家、省部級課題5項，已發(fā)表論文20余篇，申請發(fā)明專利8項。E-mail：wang-yong@ cofco.com

無論從產量還是消費量來看，大米在中國乃至世界范圍內都是最重要的谷物之一。2015年我國稻谷產量20 883萬噸，大米進口量338萬噸、價值15億美元。但是，食用大米后帶來的血糖快速上升，有可能為健康帶來不利影響。目前，已有大量的研究探索降低大米升糖指數（GI值）的方法，國際上也有相應的低GI值大米上市銷售。結合大米品種、目標人群消費習慣等因素開發(fā)新的大米產品，可能有助于改善消費者的代謝健康。綜述了品種、加工方法、蒸煮方式、食用習慣等對大米升糖指數的研究進展。

低升糖指數；大米；直鏈淀粉；糙米；蒸煮

大米，尤其非精制大米，是人類膳食中宏量營養(yǎng)素和微量營養(yǎng)素的重要來源，可以提供碳水化合物、蛋白質、鎂、鋅、銅、維生素B6、膳食纖維等。同時，大米中鈉鉀、脂肪含量低，不含膽固醇。在亞洲，大米的烹飪方式以蒸煮為主，不額外添加黃油、人造奶油、動物脂肪等輔料，因此以大米為主食的膳食模式通常較為健康。但是，一些精制大米的升糖指數（glycemic index，GI）較高，可能導致餐后血糖快速升高，不利于代謝健康。因此，低GI值大米一直是研究的熱點。

圖1為影響大米及含大米膳食GI值的主要因素。本文主要選取大米品種、加工方法、蒸煮方式、食用習慣等方面對大米GI值的影響的部分代表性研究成果進行綜述。

圖1 影響大米及含大米膳食GI值的主要因素

1 大米的營養(yǎng)價值及健康益處

相對于小麥類主食而言，食用大米可能更有助于代謝健康。西班牙的一項6年隨訪研究發(fā)現，每周食用2～3次大米的人，比起不怎么吃大米的人，發(fā)生糖尿病的概率較低[1]。同時，由于在西班牙用橄欖油烹調大米，食用大米也伴隨著單不飽和脂肪酸的攝入，對橄欖油因素進行調整后，并不改變大米消費與糖尿病的關聯。

一項針對426名2型糖尿病患者的研究發(fā)現，食用面包較多，與較高的空腹血糖相關；調整蔬菜、水果、膳食纖維的攝入量，以及年齡、性別等因素后，這種關聯依然存在；而食用米飯則與空腹血糖無關[2]，提示食用米飯可能比面包更有益于代謝健康。但是研究指出，其研究對象所在區(qū)域的大米品種GI值較低，可能是影響實驗結果的一個因素，該實驗結果不能推廣到所有的大米。也有薈萃分析發(fā)現，攝入精白大米會導致糖尿病患病風險升高，其中主要影響因素是精白大米的微量營養(yǎng)素與糙米的區(qū)別[3]。

與小麥等主食相比，大米可能更有助于代謝健康[4]，原因有以下幾點。

①米飯的能量密度低：米飯的含水量大于饅頭等小麥類主食，使其能量密度相對較低。

②大米蛋白：與其他類型的蛋白質相比，大米蛋白可以顯著降低脂肪酸在肝臟的內源性合成，促進脂肪分解代謝。喂食大米蛋白的大鼠，體重增長低于喂食其他蛋白的大鼠。大米胚芽蛋白可以減緩脂肪肝和糖尿病腎病的進程[5]。同時，大米含脂肪和膽固醇均較低，鈉鹽含量也極低。上述原因使得進食大米對控制血壓和血脂有益。

③食用習慣：在考慮單一高GI食物不良反應的時候，還需要考慮整體的膳食組成。與食用其他主食的人相比，食用大米的人會同時攝入更多的蔬菜、膳食纖維、鐵等食物及營養(yǎng)素，而從脂肪中獲得能量的比例相對較低。由于上述食品成分對于餐后血糖升高有抑制作用，使得整體膳食較為均衡。

2 不同品種大米的GI值差異及其主要影響因素

大米的GI值分布范圍很廣，一些大米的GI值可以低至45左右，而有些大米的GI值可高達100以上。因此單純地把大米分類為“低GI食品”或者“高GI食品”是不準確的。不同的品種、加工手段、蒸煮方法都是影響大米GI值的因素。對于不同品種的大米來說，其含有的不同成分和成分比例，是影響甚至決定大米GI值的主要因素。

常見的大米品種直鏈淀粉含量為0%～40%，大多數品種的大米直鏈淀粉含量集中在20%左右，有些特殊品種的高直鏈淀粉大米具有明顯的低GI值特征。Fitzgerald等[6]測試了235個不同品種的大米樣品GI值。結果顯示，大米中的直鏈淀粉含量與其GI值有高度相關性。不考慮其他因素的影響，當大米的直鏈淀粉含量大于20%時，其GI值一般處于中GI值或者低GI值的范圍。這235個大米樣品中處于低GI范圍內的，其直鏈淀粉含量均高于25%。該研究使用的GI值是通過體外法測定的。Miller等[7]測試了3種商用大米和1種糯米中的直鏈淀粉含量，其中2種普通品種大米直鏈淀粉含量約為20%、1種高直鏈淀粉品種大米的直鏈淀粉含量為28%、1種糯米直鏈淀粉含量0%～2%，并發(fā)現高直鏈淀粉含量的大米（品種Doongara）的GI值明顯低于另外2種普通大米品種。已知資料顯示，大米中直鏈淀粉含量最高可以達到40%～57%[8-9]。大米中直鏈淀粉含量與GI值的關系可能不是線性的，而是呈指數關系。

大米中的直鏈淀粉分子鏈很長，一般在蒸煮過程中不容易糊化。因此，高直鏈淀粉含量的大米蒸煮為米飯后更容易形成蓬松的質構，米粒彼此分開。但是，在蒸煮過程中（或者蒸煮后冷卻），直鏈淀粉可能形成晶體，使結構更加致密。研究證實，直鏈淀粉的結構也會影響大米的消化速率，一般來說，直鏈淀粉的分子鏈越長、分子量越大，則消化速率越低[10]。

膳食纖維對大米GI值的影響在研究領域尚未有定論，其機理也未明確。通常情況下高膳食纖維含量的大米相對于低膳食纖維含量的大米，更容易有較低的GI值，可能是膳食纖維能夠延緩食物排空的時間，降低淀粉發(fā)生反應的速率。利用Jenkins設計的體外消化系統(tǒng)，發(fā)現淀粉從食物中消化釋放出來的速率直接影響血糖反應[11]。相對于總膳食纖維含量，可溶性膳食纖維的含量更容易影響血糖反應的速度。近期研究發(fā)現，相比于不可溶膳食纖維，可溶性的黏性膳食纖維對碳水化合物代謝的影響更大[12]。如果在食用大米的同時，食用天然的黏性蔬菜（納豆、山藥、秋葵等）可以延緩消化道排空的時間[13]。不可溶膳食纖維對大米的GI值是否有直接的影響尚未得到確認。

雖然糙米比白米的GI值更低[14]，但是有研究認為糙米中膳食纖維的含量與GI值之間可能沒有直接的關聯[15]，糙米GI值較低可能不是因為膳食纖維，而是其他微量成分的作用，或者可能是由于幾種因素疊加引起的，包括降低消化速率、更高的抗性淀粉含量、麩皮中的其他組分等[16]。在這方面需要有更多的研究數據支持。

大米基因是影響其GI值的另一因素。目前已鑒定出一系列與大米抗性淀粉合成相關的基因，可能通過影響大米的淀粉組成影響大米GI值[17]。Eco-TILLING技術被認為是用來分析大米基因組成的有效手段。目前對糯米的基因型研究比較多，將這些研究方法應用于普通大米，有助于尋找高直鏈淀粉含量大米或者高抗性淀粉含量大米[18]。

Swarna是在印度南部地區(qū)廣泛種植的一個低GI值大米品種，有研究對其進行全基因組測序，從中獲得影響甚至決定大米GI值的關鍵基因信息，可以為低GI值大米新品種的培育提供數據參考[19]。

3 加工方法對大米GI值的影響

不同的加工手段對大米的GI值也有顯著的影響。其中，比較典型的是蒸谷米，無論從市場上已有的產品信息還是從已發(fā)表的文獻研究結果來看，蒸谷米的GI值相比白米有顯著的降低。糙米的GI值相比白米要低，這一點已經有廣泛的認知。不過通過干燥、熱處理等加工手段，也會對糙米、白米GI值產生影響，同樣值得關注。

Wolever和Jenkuns是最早在這一領域開展研究的人員之一[20]，他們研究發(fā)現蒸谷米的GI值要低于白米（使用的是不同品種的大米）。在研究了5位糖尿病患者、13位健康受試者的數據后發(fā)現，如果白面包GI值為100，則普通長白米的GI值為83±5，而加工成蒸谷米后GI值為67±5。控制大米蒸煮的熟度（降低熟度），則長白米GI值降低為58±4，蒸谷米降低為54±4。Casiraghi的研究也得出類似結論[21]。Pathiraje等[22]選取了8個品種大米（Bg 300、Bg 352、Bg 358、Bg 406、LD 356、Rathkaral、Wedaheenati以及Heendikwel），對10個健康人進行測試，研究蒸谷米加工對大米GI值的影響。結果發(fā)現，蒸谷米經過加工后，GI值最多可以降低10%（Bg 352）。同時也證明，傳統(tǒng)大米品種的GI值一般低于后期培育的改進品種。

Jaisut等[23]發(fā)現，130℃/150℃流化床干燥獲得的糙米，屬于低GI值區(qū)間，而普通加工方法得到的糙米卻不屬于低GI值區(qū)間。另有數據顯示，經過干燥處理的糙米，比未經過干燥處理的糙米GI值降低10左右[24]。Rattanamechaiskul等[25]研究不同干燥介質（熱風、加濕熱風、過熱蒸汽）在糙米干燥中的區(qū)別，以及對于GI值的影響。結果發(fā)現，3種介質最低能夠使糙米GI值降至57～60。Donlao等[26]研究不同干燥溫度（40℃、65℃、90℃、115℃）對長粒大米GI值的影響。結果發(fā)現，熱風干燥后的大米，其GI值明顯低于日曬干燥的大米，并且隨著熱風溫度升高，大米GI值有降低的趨勢。

碾磨造成了糙米與白米之間的差異。文獻中對于糙米和白米GI值差異的報道主要有兩類，一類發(fā)現糙米GI值低于白米，另一類發(fā)現兩者區(qū)別不大。Miller等[7]研究發(fā)現，兩個品種的大米（Calrose和Doongar）糙米和白米的GI值差別不大，而Pelde品種的大米，其糙米GI值低于白米（76對比93）。值得注意的是，以上研究僅使用購買的大米，無法保證糙米和白米是同一批次。Panlasigui等[27]分析同一批次水稻制成的糙米和白米，發(fā)現對于健康人群糙米的GI值比白米低12%，對于糖尿病人群糙米GI值比白米低36%。

Mohan等[28]對比了糙米、白米、糙米加豆類3種食物的GI值變化。對15名印度肥胖受試者的測試結果顯示，糙米的GI值顯著低于白米（56.1對比66.6），而是否添加豆類對于糙米的GI值影響不大。并且，糙米的血糖負荷（GL值）也顯著低于白米（183對比228）。

Felix等[29]對比白米和糙米消化過程，結果發(fā)現糙米能夠提供更多的飽腹感，這可能是降低攝入和消化速率的原因之一。Wedick等[30]在針對糖尿病成因的分析中使用兩類不同的食譜，分別以白米和糙米為基礎。結果表明，糙米為基礎的食譜，其GI值普遍比白米食譜要低20左右。

發(fā)芽糙米中含有γ-氨基丁酸（GABA），這方面已經有廣泛的研究。Chungcharoen等[31]的研究發(fā)現，發(fā)芽糙米中淀粉含量減少（由74.46%減少至72.22%）、膳食纖維含量增加（由2.83%增加至3.63%），同時淀粉的水解速率也略有降低。發(fā)芽糙米經熱風干燥后的GI值與未處理的糙米略有下降，但并不顯著。

Borah等[32]研究了加熱-冷卻循環(huán)處理對Bora品種大米消化性的影響。數據顯示，經過4℃～45℃、5d為切換周期的循環(huán)處理，大米中慢消化淀粉（slow digestive starch）的比例明顯增加，最多可從18.01%增加至82.81%。并且，淀粉中更多地形成了V型結晶復合物，這也是一種慢消化的復雜結構。

4 蒸煮方式對大米GI值的影響

蒸煮方法對大米的GI值的影響主要有3類：大米熟化過程中的影響、大米蒸煮過程中添加其他成分的影響、大米熟化后處理的影響。不同品種的大米，即使直鏈淀粉、支鏈淀粉的含量接近，其淀粉糊化特性也可能有較大差異。比較容易觀察到的差異是米飯質構的差別，例如硬度、黏性、口感等。不容易觀察的差異包括淀粉消化速率、GI值、總的能量供給等。即使直鏈淀粉含量接近的不同品種大米，做成的米飯硬度也有很大差異，而影響差異的決定因素是直鏈淀粉的分子量大小，即葡萄糖鏈的聚合度。

不同蒸煮方式加工得到的米飯，其中抗性淀粉含量會有區(qū)別，抗性淀粉的比例直接影響米飯的消化速率[33]。不同品種但是直鏈淀粉含量接近的大米淀粉糊化溫度差別較大，而且所需的最少蒸煮時間、蒸煮后的體積和重量變化差異也很大[34]。

Darandakumbura等[35]研究發(fā)現，電飯鍋、水煮瀝干、印度傳統(tǒng)煮法這3種蒸煮方式對不同品種大米的GI值影響并不顯著。Lee等[36]研究不同的糙米與高直鏈淀粉大米的配比、加水比例以獲得最佳的口感，同時發(fā)現此最佳比例大米在最佳蒸煮條件下加工米飯的GI值也低于普通白米飯（67對比89）。Chiu等[37]比較了3種蒸煮方法（烘箱、傳統(tǒng)電飯鍋、高壓鍋）蒸煮后冷藏對米飯的影響，結果發(fā)現不同蒸煮方式并冷藏后米飯中抗性淀粉的含量有差異，但對21名健康受試者的血糖研究卻未發(fā)現GI值的差異。

如果將大米做成膨化食品（如爆米花），其GI值將顯著升高。Senray等[38]研究發(fā)現，食用印度膨化大米（India rice puff）后，血糖反應不僅比米飯高，也顯著高于公認的高GI食物——白面包。

5 食用方法對大米GI值的影響

食用方法對大米的GI值也可能產生影響，但這方面的專門研究不多，主要體現在米飯與其他食物一同食用、米飯咀嚼的程度等。通常情況下，大米都不是作為一種單獨食用的食品存在，而是與其他菜肴（蔬菜、肉類、豆類、海鮮等）共同進食。配菜的種類在亞洲尤其豐富。前文提到米飯的加工方式對其GI值有顯著的影響，而搭配菜肴可以被當作另一種迷你的“加工方式”，只不過加工是在人體口腔和消化道內部完成。

配菜對米飯GI值的影響首先體現在空間的隔離。如果有其他食物占據消化道空間，則相對于單獨食用米飯來說，消化液的富集程度有所降低，理論上米飯的消化速率應有降低。并且，某些富含膳食纖維的菜肴（如莖葉類蔬菜）能夠大量吸附消化液，延緩消化速度。其次，菜肴中的某些微量成分，有可能進一步降低消化速度，如植酸等某些“抗營養(yǎng)因子”，本身就具有抑制消化酶的作用。Sugiyama等[39]總結了32種常見日本菜與米飯同時進食后的GI值。這32種食物的GI值分布如圖2所示?？偟膩碚f，配菜中如果含有酸度較高的食物，含有黏性膳食纖維，含有乳化劑、乳制品、蔬菜等均有可能降低米飯的GI值。

圖2 米飯與配菜同時進食后的GI值[39]

Thompson等[40]研究了3種豆類（腰豆kidney bean、黑豆black bean、花豆pinto bean）對白米飯的GI值影響。在進食的碳水化合物總量一致的情況下發(fā)現，3種豆類均可以略微降低糖尿病人的餐后血糖反應，降幅為5%～20%。Matsuo等[41]對比了在日常食譜中（雞蛋、大豆油、葉菜、蛋黃醬、全脂牛奶）中加入3種谷物的GI值，其中如果以白面包GI值為100，則白米飯的GI值為68，玉米片的GI值為119。Zeng等[42]研究了海帶與米飯同時食用后健康人群的血糖反應。當以葡萄糖作為參照物時（GI值為100），進食長粒茉莉香米白米飯的GI值為91.08，進食白米飯同時加入海帶和橄欖油的GI值為85.85。Kouame等[43]研究了米飯、山藥、木薯與日常食物共同進食后GI值（食譜為科特迪瓦常見食物），米飯與果仁醬一起食用時GI值僅為45左右，而山藥配茄子醬的GI值則高達94。

Jung等[44]比較了兩種韓餐（拌飯、紫菜包飯）與西餐（豬排、漢堡）進食后的血糖反應（食物的總分量與總能量接近）。在對32位受試者為期28d的實驗后發(fā)現，進食韓餐更加有益于控制慢性代謝性疾病的患病風險（相對于西餐，因為西餐餐后甘油三酯較高），但韓餐與西餐之間的GI值差異并不顯著。需要注意的是，韓餐組每份餐食中包含210g的米飯，而西餐組碳水化合物含量明顯較少。

用筷子吃米飯和用勺子吃米飯，GI值可能存在差異[45]。采用白米飯作為測試食物，葡萄糖作為標準食物計算GI值。受試者（7名男性、4名女性）分別使用筷子、勺子、手指進食，并測試血糖反應。通過對比受試者的咀嚼、進食頻率等信息，發(fā)現使用筷子進食速度最慢（683秒/份食物、勺子為418秒/份食物）。同時，3種進食方式GI值差別很大。如果以葡萄糖作為GI值100標準的話，則勺子進食GI值約為80，手指進食GI值約為75，而筷子進食GI值明顯低于70。這一研究說明，即使是同樣分量的食品（此處為米飯），進食方式（表現為進食速度的差異）對GI值有明顯影響。

綜上所述，大米的品種、加工方法、蒸煮方式等可能影響其GI值，繼而影響食用者的血糖反應；而大米的食用習慣也會影響含大米膳食的整體GI值，并對血糖反應產生顯著影響。因此，應考察消費者的食用習慣，以控制大米GI值為目標，優(yōu)化大米產品類型，平衡能量攝入，促進代謝健康。開展上述研發(fā)工作，不僅對糖尿病患者和糖尿病前期人群具有重要價值，對于普通人群保持健康也具有重要意義。

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Recent development of research on low glycemic index rice

WANG Yong，YING Jian，DONG Zhizhong，REN Chengang
COFCO Nutrition and Health Research Institute, Beijing Key Laboratory of Nutrition & Health and Food Safety, Beijing 102209, China

Rice is one of the most important cereals both in China and over the world considering its large production and consumption quantity. The total rice production in China is 208.83 million tons in 2015, with additional 3.38 million tons imported which worth 1.5 billion USD. The consumption of rice could lead to rapid glycemic increase which might cause health concerns. A lot of studies on rice have been carried out attempting to lower glycemic index（GI）, and there are already several low GI rice available on market. The effects of variety, processing conditions, cooking methods, and diet habit on the glycemic index of rice were summarized in this review.

low glycemic index; rice; amylose; brown rice; cooking

10.3969/j.issn.1674-0319.2017.04.006