米面制品的體外消化特性研究

翟小童 楊新生，2 劉艷香 田曉紅 吳娜娜 汪麗萍 劉 明 譚 斌

(國家糧食局科學(xué)研究院1，北京 100037)(沈陽師范大學(xué)2，沈陽 110034)

米面制品的體外消化特性研究

翟小童1楊新生1，2劉艷香1田曉紅1吳娜娜1汪麗萍1劉 明1譚 斌1

(國家糧食局科學(xué)研究院1，北京 100037)(沈陽師范大學(xué)2，沈陽 110034)

為探究加工方式對米、面制品消化規(guī)律的影響，研究采用口腔-胃-小腸三段式體外模擬消化方法，評價(jià)比較了不同雜糧豆含量的6種掛面制品，以及選用不同稻米品種、不同加工精度制成的米飯、米粥、擠壓速食粥等12種米制品的淀粉體外消化速率和GI值。結(jié)果表明：添加苦蕎(GI值為68.72)、高粱(74.91)、豌豆(64.26)等掛面制品的消化速率明顯低于普通小麥粉掛面(79.55)，其中51%苦蕎掛面、51%豌豆掛面屬于中GI食物。秈米制品的GI值明顯低于相應(yīng)的粳米制品；加工方式對米制品消化速率有較大的影響，擠壓加工可顯著降低糙米速食粥的餐后消化速率和GI值，擠壓速食粥的GI值均明低于普通米粥，同時(shí)米粥的GI值高于米飯；糙米制品的GI值明顯低于白米制品。

米制品 面制品 消化特性 體外模擬

近年，我國慢性代謝性疾病高發(fā)[1]，對食物血糖生成指數(shù)(Glycemic Index，GI)和餐后消化規(guī)律的調(diào)控有助于降低慢病的患病風(fēng)險(xiǎn)[2-4]。常見的米飯、米粥、面條等用精米白面制作的主食品雖然具有良好的感官食用品質(zhì)，但缺少許多人體所需的膳食纖維、維生素、植物化學(xué)素等生物活性物質(zhì)，進(jìn)食后多易被機(jī)體快速消化吸收，GI值較高[5]。用部分全谷物替代日常膳食中的精制谷物是解決這一問題的有效途徑[6]。不同全谷物食物來源中生物分子的組成結(jié)構(gòu)以及不同加工方式對其組成結(jié)構(gòu)的改變均影響著全谷物制品的餐后消化規(guī)律表征和GI值。

針對于全谷物制品消化特性的研究日益受到關(guān)注，但多集中于谷物原料或單一膳食纖維、酚類等小分子活性物質(zhì)組分對淀粉或蛋白質(zhì)消化特性的影響，尚缺乏將全谷物加工制品作為一個(gè)整體進(jìn)行的比較評價(jià)。本研究采用體外模擬消化的方法，通過初步探究不同加工方式對米、面主食制品消化規(guī)律的影響和相應(yīng)GI值的計(jì)算，以期為定向量化調(diào)控營養(yǎng)健康全谷物制品的創(chuàng)制提供理論依據(jù)，為全谷物制品的生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

市售小麥富強(qiáng)粉：北京古船食品有限公司；苦蕎粉：產(chǎn)地湖南，2014年收獲；高粱粉：產(chǎn)地江蘇，2015年收獲；青稞粉：產(chǎn)地青海，2015年收獲；豌豆粉：產(chǎn)地加拿大，2014年收獲；玉米粉：產(chǎn)地河北，2015年收獲；市售馬鈴薯。粳稻：產(chǎn)地黑龍江，2015 年收獲；秈稻：產(chǎn)地四川，2014年收獲。糙米：通過中試設(shè)備去石、壟谷制成；精白米：糙米經(jīng)碾米機(jī)2次碾磨制得精白米，糙出白率約為89%。

α-淀粉酶(A3176-500KU)、α-葡萄糖苷酶(G5003-1KU)、胃蛋白酶(77161-100G)、脂肪酶(L3126-500G)、胰蛋白酶(T1426-250MG)、膽鹽(48305-50G-F)：均購于sigma公司。

葡萄糖、氯化鉀、磷酸二氫鉀、碳酸氫鈉、氯化鈉、六水合氯化鎂、碳酸銨、二水合氯化鈣、3，5—二硝基水楊酸、苯甲酸、酒石酸鉀鈉、苯酚、氫氧化鈉、亞硫酸鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、乙酸鈉：均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器設(shè)備

JHMZ 200 試驗(yàn)和面機(jī)：北京東方孚德技術(shù)發(fā)展中心；JMTD-168/140試驗(yàn)面條機(jī)：北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司； DGG-9000型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海森信試驗(yàn)儀器有限公司；PRX-35013智能人工氣候箱：寧波海曙賽德實(shí)驗(yàn)儀器廠； TYQLQ-40型谷物篩選去石組合機(jī)、LM400-3G礱谷脫殼糙米機(jī)：山東汶上凱華機(jī)械有限公司；CBS300BS碾米機(jī)：日本佐竹株式會社；SR-DE電飯煲：日本松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社；FMHE36雙螺桿擠壓機(jī)：湖南富馬科食品工程技術(shù)有限公司； FW-135型中草藥粉碎機(jī)：天津泰斯特公司；電子分析天平：瑞士梅特勒托利多公司；Fibertec 2010纖維測定儀：丹麥福斯特卡托公司；快速定氮儀：德國Elementar Analysensysteme GmbH公司；TA-XT2 質(zhì)構(gòu)儀：英國Stable Micro Systems公司；磁力攪拌水浴鍋：金壇市良友儀器有限公司；電磁爐：格蘭仕集團(tuán)；T6紫外可見分光光度計(jì)：北京譜析通用儀器有限責(zé)任公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 基本組分測定

水分含量測定：采用AACC 44-19，135 ℃干燥法；總淀粉含量測定：采用Megazyme總淀粉測定試劑盒(K-TAST 04/2009) 測定；直鏈淀粉含量測定：采用Megazyme直鏈淀粉測定試劑盒(K-AMYZ 07/11) 測定；蛋白質(zhì)含量測定：采用GB/T 24318—2009，杜馬斯燃燒法；粗纖維含量測定：采用Fibertec 2010粗纖維測定方法。

1.3.2 面制品制作

掛面制品的制作參照田曉紅等[7]的試驗(yàn)方法并稍作改動，小麥粉與雜糧豆粉的混合比例如表1。

表1 雜糧豆掛面制品中各糧食粉的添加量

1.3.3 米制品制作

米飯的制作參照GB/T 15682—2008并稍作改動，將洗好的米加入1.6 倍的水，用電飯煲的“標(biāo)準(zhǔn)”檔位制作，燜制時(shí)間為15 min。米粥的制作在范志紅等[8]的試驗(yàn)方法上稍作改動，其中，糙米粥中加水6 倍，于4 ℃ 下浸泡24 h，用電飯煲“稀粥”檔位，常壓煮制1 h；精白米粥加水8 倍，常壓煮制1 h。擠壓速食粥的制作方法為：稻米原料經(jīng)過粉碎、水分調(diào)節(jié)后，使用雙螺桿擠壓機(jī)擠壓，高速旋轉(zhuǎn)切刀切割造粒制成速食粥。擠壓工藝參數(shù)為：機(jī)筒溫度Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)、Ⅴ區(qū)、Ⅵ區(qū)溫度分別為60 ℃、90 ℃、115～120 ℃、40 ℃、30 ℃，物料水分16%，喂料速度18 kg/min，螺桿轉(zhuǎn)速180 r/min，烤爐溫度250 ℃。

1.3.4 消化過程的體外模擬方法

食物在人體口腔和胃腸道消化過程的三段式體外模擬參照M． Minekus等[9]的方法并稍作改動，每組平行試驗(yàn)3 次。稱取米飯、米粥、速食粥樣品各25 g待測，口腔模擬階段加入α-淀粉酶( 7.5U/mL)，體系溫度37 ℃，消化時(shí)間2 min。胃部模擬階段加入胃蛋白酶(100 U/mL)，用1 mol/L HCl調(diào)pH至3.0，體系溫度37 ℃，消化時(shí)間為2 h。腸道模擬階段加入α-淀粉酶(10 U/mL)、胰蛋白酶(5U/mL)和脂肪酶(10 U/mL)，用1 mol/L NaOH調(diào)節(jié)pH至7.0，體系溫度37 ℃，分別于消化時(shí)間為0、5、10、20、30、45、60、90、120、180 min 時(shí)均勻取樣3 mL，于沸水浴中滅酶5 min 后，冷卻至室溫，經(jīng)添加α-葡萄糖苷酶處理后用于還原糖含量和粘度測定。α-葡萄糖苷酶的用法與用量參考Goni等[10]的方法。

1.3.5 還原糖含量測定

采用3，5-二硝基水楊酸法測定還原糖。以1 mg/mL葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)樣品，以葡萄糖毫克數(shù)為橫坐標(biāo)、吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，求得回歸方程。將1.3.3中待測樣品離心( 3 500 r/min )10 min，取上清液測定還原糖含量。待測樣品中還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%) 采用以下公式計(jì)算。

1.3.6 米制品的GI 值計(jì)算

根據(jù)Goni 等[10]的方法，分別計(jì)算在模擬體系下，樣品的水解指數(shù)(HI) 和GI 值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 和SPSS 21 進(jìn)行分析處理，方差分析選取Ducan 檢驗(yàn)，在P<0.05 檢驗(yàn)水平對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 面制品體外消化特性的比較評價(jià)

研究以實(shí)驗(yàn)室制作的不同種類與添加量的雜糧豆及薯類掛面為研究對象，以小麥粉掛面為對照，比較評價(jià)了6種雜糧豆掛面制品的體外消化特性。體外消化過程以消化體系中的還原糖釋放量表征，所有數(shù)據(jù)均基于制品干重計(jì)算，結(jié)果如圖1所示。

雜糧豆的原料種類對雜糧豆掛面制品的淀粉消化速率影響較大。除30%馬鈴薯掛面消化反應(yīng)速率較快、總還原糖釋放量(87%)較高外，51%高粱掛面、51%青稞掛面、30%玉米掛面、51%苦蕎掛面與51%豌豆掛面的體外消化速率和總還原糖釋放量均低于普通小麥粉掛面(83%)，其中以51%苦蕎掛面和51%豌豆掛面較為顯著，51%豌豆掛面最低(78%)。馬鈴薯掛面、小麥粉掛面的消化降解主要集中在反應(yīng)前30 min，隨后趨于平緩；高粱、青稞和玉米掛面的消化反應(yīng)持續(xù)至60 min左右，之后反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，但速率降低；蕎麥和豌豆掛面所需的反應(yīng)時(shí)間進(jìn)一步延長至90 min左右，隨后反應(yīng)速率趨緩。已有研究表明，相較于小麥粉和玉米淀粉，蕎麥淀粉的消化速率更慢[11]；與馬鈴薯和玉米淀粉相比，豌豆中直鏈淀粉含量較高，淀粉組成中慢消化性淀粉和抗性淀粉含量高于前兩者，并可能存在淀粉與蛋白質(zhì)緊密結(jié)合的結(jié)構(gòu)，故豌豆淀粉在消化過程中不易水解[12-13]。

圖1 7種面制品的淀粉體外消化速率比較評價(jià)

2.2 面制品GI值的比較評價(jià)

通過計(jì)算得到的7種掛面制品的GI值如表2所示。除30%馬鈴薯掛面(82.15)高于小麥粉掛面外(79.55)，其余雜糧豆掛面制品GI值均低于小麥粉掛面，其中51%苦蕎掛面和51%碗豆掛面的GI值分別為68.72和64.26，屬于中等GI食物。

表2 7種面制品GI值的比較評價(jià)

2.3 米制品的基本組成成分

為初步探究不同稻米品種、不同加工精度和加工方式對米制品體外消化特性的影響，研究首先測定了由粳、秈糙米及相應(yīng)的精白米制成的米飯、米粥、擠壓速食粥等加工制品的基本組分。由表 3可知，不同米制品基本組分間的差別主要在于糙米和精白米之間的差異，膳食纖維在糙米制品中的含量較精白米制品中的高4～6倍。糙米制品之間、精白米制品之間基本組成成分差別不大。秈米制品與粳米制品的總淀粉含量差異不大，但秈米制品的直鏈淀粉含量(平均約15.8%)高于粳米制品(平均約13.2%)。

表3 不同米制品的基本組成成分

2.4 米制品體外消化特性的比較評價(jià)

研究選用典型的粳米和秈米原料各1種，以糙米和精白米2種不同的加工精度，選取分別通過傳統(tǒng)蒸制、煮制和現(xiàn)代擠壓加工方式制成的米飯、米粥、擠壓速食粥等米制品作為研究對象，比較評價(jià)了不同加工方式對12種米制品體外消化特性的影響。6種粳米制品和6種秈米制品的體外消化過程以消化體系中的還原糖釋放量表征，所有數(shù)據(jù)均基于制品干重計(jì)算，結(jié)果如圖2所示。

整體而言，精白米制品較糙米制品更容易被快速消化。以秈米制品為例(圖2b)，精白米制品的初始還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為23%～45%，高于糙米制品的12%～20%；大部分秈米制品還原糖釋放量的上升趨勢在消化反應(yīng)進(jìn)行到30 min后趨于平緩，而糙米飯和糙米粥類制品在消化反應(yīng)后期依舊保持不同程度的上升趨勢。相同的趨勢也在粳米制品(圖2a)的消化過程中得以體現(xiàn)。造成糙米制品消化速率減慢的主要原因之一在于糙米糠層中含有的膳食纖維包裹在淀粉質(zhì)胚乳外側(cè)，在消化過程中起到了屏障的作用，減少了消化酶的作用位點(diǎn)，一定程度上阻礙了消化反應(yīng)的進(jìn)程[14]。

圖2 12種米制品的淀粉體外消化速率比較評價(jià)

不同加工方式可改變米制品的體外消化反應(yīng)過程。以粳米制品為例(圖2a)，不同類米制品間，粥類制品的初始還原糖含量(糙米粥：16%，精白米粥：49%)和總還原糖釋放量(糙米粥：97%，精白米粥：86%)較高于飯類的初始還原糖含量(糙米飯：9%，精白米飯：34%)和總還原糖釋放量(糙米飯：83%，精白米飯：80%)，消化反應(yīng)進(jìn)程相對較快。主要原因一是煮制過程中，米淀粉在熱和水的作用下獲得更高的糊化程度，由于淀粉的膨脹和破裂，消化體系中可溶性的淀粉含量增加，更容易被消化酶利用和降解[15]；二是米糠層的物理形態(tài)可影響制品的消化吸收速率，較長時(shí)間的煮制過程破壞了米糠層對于淀粉質(zhì)胚乳的包裹，淀粉與消化酶的接觸位點(diǎn)增多，水解速率加快[14]。精白米速食粥的初始還原糖含量較高(粳米制品：42%；秈米制品：27%)，消化速率較快，總還原糖釋放量(粳米制品：83%；秈米制品：66%)與精白米粥類制品(粳米制品：86%；秈米制品：79%)接近，已有研究表明，大米淀粉在擠壓過程中糊化程度較高，且部分可被降解糊精、麥芽糖等小分子糖類，致使制品中還原糖含量增加[16]，且更易被消化吸收。然而，經(jīng)過同樣擠壓條件制成的糙米速食粥類制品(粳米制品：23%；秈米制品：12%)的消化速率及總還原糖釋放量(粳米制品：60%；秈米制品：56%)遠(yuǎn)低于其他制品，原因之一可能是在擠壓過程的高溫、高濕、高剪切力作用下，米糠層中膳食纖維的組成與結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，水溶性膳食纖維含量增加[17]，增大了消化體系的黏度，并因此延緩了淀粉的消化速率[14]。

粳米制品與秈米制品相比，前者總還原糖釋放量更大，更容易被消化吸收，主要原因可能在于淀粉組成結(jié)構(gòu)的差異，由表3數(shù)據(jù)可知，秈米制品直鏈淀粉含量較高。研究表明，直鏈淀粉分子結(jié)構(gòu)較為緊密，存在的微晶束結(jié)構(gòu)會限制淀粉糊化，在消化過程中不易被淀粉酶水解，消化速率較慢[18]。

2.5 米制品GI值的比較評價(jià)

在本次試驗(yàn)體系下，通過計(jì)算得到12種米制品 GI 值結(jié)果如表4所示。精白大米制品GI值較高[20]，范圍為73.54～85.61，糙米制品的GI值范圍在56.06～83.78之間，普遍低于精白米制品。不同制品間，粥類制品 GI 值高于飯類，精白米速食粥略高于精白米飯而低于精白米粥。由粳米、秈米制成的糙米速食粥GI值最低，分別為65.49和56.06，表明擠壓加工對降低糙米制品餐后血糖反應(yīng)具有較為明顯的作用。

表4 12種米制品GI值的比較評價(jià)

3 結(jié)論

添加苦蕎、高粱、豌豆等雜糧豆掛面的消化速率明顯低于普通小麥粉掛面，但添加30%馬鈴薯的掛面消化速率略高于小麥粉掛面，51%苦蕎掛面、51%豌豆掛面屬于中GI食物。

對同類產(chǎn)品而言，秈米制品的GI值明顯低于相應(yīng)的粳米制品；加工方式對米制品消化速率有較大的影響，其中擠壓加工可顯著降低糙米速食粥制品的餐后消化速率和GI值，擠壓速食粥的GI值均明顯低于普通米粥，同時(shí)米粥的GI值明顯高于米飯；糙米制品的GI值明顯低于白米制品。

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External Digestibility of Various Rice and Wheat Products

Zhai Xiaotong1Yang Xinsheng1，2Liu Yanxiang1Tian Xiaohong1Wu Nana1Wang Liping1Liu Ming1Tan Bin1
(Academy of State Administration of Grain1, Beijing 100037)(Shenyang Normal University2, Shenyang 110034)

In order to identify the effects of processing techniques on the digestibility of rice and wheat products, 6 lab-scale dried noodle products with different types and contents of coarse cereals, pulses and potato, as well as 12 cooked rice, porridge and instant porridge products with different milling degrees were studied. Aninvitrooral-stomach-small intestine digestion method was used to simulate the digestion conditions, and the starch digestibility and postprandial glycemic index (GI) of the products were then calculated. Results: The addition of coarse cereals and pulses, for example tartary buckwheat (GI=68.72), sorghum (74.91) and pea (64.26) etc., could reduce the digestibility of dried noodles compared with wheat flour dried noodles (79.55). Besides, the 51% tartary buckwheat dried noodle and 51% pea dried noodle were medium GI foods. Generally, the digestibility of high amylose content rice products was lower than high amylopectin content rice products. The processing techniques could influence the digestibility of rice products, while the extrusion treatment would significantly reduce the digestibility and GI values of instant brown rice porridges. The GI values of extruded instant porridges were lower than porridge products, while GI values of porridges relatively higher than cook rice products. In addition, the GI values of brown rice products were obviously lower than refined rice products.

rice products, wheat products, digestibility,invitrostudy

TS213

A

1003-0174(2017)09-0028-06

“十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2017YFD0401103)，國家自然科學(xué)基金(31501524)，中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(ZX1717)

2017-05-09

翟小童，女，1989年出生，研究實(shí)習(xí)員，全谷物加工與營養(yǎng)

譚斌，男，1972年出生，研究員，全谷物加工與營養(yǎng)、傳統(tǒng)主食現(xiàn)代化