白蕓豆α-淀粉酶抑制劑在低GI方便粥中的應(yīng)用

馬艷麗，讓一峰，趙 偉，楊瑞金

（1.江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室，江蘇無錫214122；2.江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無錫214122）

白蕓豆α-淀粉酶抑制劑在低GI方便粥中的應(yīng)用

馬艷麗1，讓一峰1，趙 偉2，楊瑞金2

（1.江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室，江蘇無錫214122；2.江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無錫214122）

以淀粉水解率為指標(biāo)，分析白蕓豆α 淀粉酶抑制劑對淀粉水解的抑制作用，并進一步對白蕓豆α 淀粉酶抑制劑對不同方便粥血糖生成指數(shù)（GI值）的影響進行研究.結(jié)果表明：隨著大米粥中白蕓豆α 淀粉酶抑制劑添加量由0%升到5.0%，大米粥的淀粉水解率不斷下降，且其GI值由86.63降至32.03；進而將白蕓豆α 淀粉酶抑制劑按3.0%的添加量添加到方便粥（燕麥粥、青稞粥和蓮子粥）中，方便粥的GI值均降低至55以下，屬于低GI食品范疇.

方便粥；α 淀粉酶抑制劑；淀粉水解率；低血糖生成指數(shù)；白面包

GI（glycemic index）即血糖生成指數(shù)，反映著食物與葡萄糖相比升高人體血糖的速度和能力.GI值的計算常以葡萄糖或白面包為參照食品（定GI值為100）.在臨床營養(yǎng)學(xué)上，GI的概念主要被用于指導(dǎo)糖尿病人的日常飲食［1］.低GI食品是指GI值小于55的食品，GI值大于70的食品則屬于高GI食品［2］.高GI食品往往會引起人體胰島素抵抗等疾病，而低GI食品則有助于預(yù)防和緩解Ⅱ型糖尿病、冠心病等疾病的發(fā)生和發(fā)展［3］.在日常生活中，諸多食品如蛋糕、松餅、面包、早餐谷物、粥和餡餅等都屬于高GI食品［4］，因而對人們的健康存在潛在的威脅.

目前為止，降低食品GI值的方法主要有2種.第1種是向食品中添加可溶性膳食纖維、抗性淀粉和環(huán)糊精等.這些添加物通過減緩腸道對碳水化合物的消化吸收速率來降低餐后血糖水平，從而降低食品GI值.另一方面，膳食纖維在控制血糖水平的同時，也減少了血壓的升高，因此降低了心血管疾病發(fā)生的風(fēng)險［5］.然而由于這些添加物味道差、無滋味，會對腸道產(chǎn)生一定的副作用，如脹氣、絞痛等，因而難以迎合普通消費者.第2種方法是向食品中添加天然來源的淀粉酶或糖苷酶抑制劑.這些抑制劑通過抑制腸道內(nèi)淀粉酶或糖苷酶的活力，延緩或阻礙碳水化合物的分解，減少葡萄糖的生成，從而降低食品GI值.在天然抑制劑中，α淀粉酶抑制劑（α-AI）備受青睞.自然界中存在的α-AI安全性較高，在眾多谷物和豆類α-AI中，白蕓豆α-AI抑制活性更強，生物安全性更高，因而在防控糖尿病和肥胖癥方面具有更為廣闊的前景［6］.

由于白蕓豆α-AI能夠阻礙腸道內(nèi)α 淀粉酶對淀粉的水解從而降低餐后血糖高峰，因而文獻［7］利用白蕓豆α-AI（Phase 2）降低白面包的GI值并取得了較好的效果.粥是我國的一種傳統(tǒng)食物深受大家喜愛，但其GI值很高，特別不適合糖尿病人食用，因此低GI方便粥具有廣闊的市場前景.文中研究了不同α-AI添加量對方便粥GI值的影響，旨在為α-AI實際應(yīng)用提供參考.

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

白蕓豆淀粉酶抑制劑（α-AI，活力＞3 000 U· g－1），深圳新產(chǎn)業(yè)健康管理有限公司；白面包，市售；方便粥（大米粥、蓮子粥、青稞粥、燕麥粥），同福碗粥有限公司；胃蛋白酶，美國Sigma Aldrich公司；3，5 二硝基水楊酸（DNS）、可溶性淀粉、乙酸鉛和硫酸鈉等試劑均為分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司.

1.2 儀器與設(shè)備

還原糖自動分析儀，日本日立公司；PK 820電熱恒溫水浴鍋，上海精宏實驗設(shè)備有限公司；UV 1100型紫外可見分光光度計，上海美譜達儀器有限公司；DS 1高速組織搗碎機，上海標(biāo)本模型廠.

1.3 試驗方法

1.3.1 白蕓豆α-AI對大米粥GI值的影響

將白蕓豆α-AI按不同添加量（質(zhì)量分數(shù)0%，0.5%，1.0%，2.0%，3.0%，5.0%）添加到大米粥中，然后用組織搗碎機將其磨成漿狀，使粗提物與大米粥混合均勻.所得到的大米粥樣品中淀粉含量為（10.42±0.47）%.將白面包表面的硬皮撥除后浸入去離子水（質(zhì)量體積比1∶3）中，用組織搗碎機打漿，得到白面包漿液，其淀粉含量為（7.46± 0.90）%.測定白面包及添加不同量白蕓豆α-AI大米粥的GI值.

1.3.2 白蕓豆α-AI對其他粥GI值的影響

將白蕓豆α-AI按0%，3.0%的添加量分別添加到蓮子粥、青稞粥和燕麥粥中，然后用組織搗碎機將其磨成漿狀，使α-AI與方便粥混合均勻.所得蓮子粥、青稞粥和燕麥粥樣品中淀粉含量分別為（11.19±1.15）%，（11.46±1.48）%和（8.59± 1.47）%.白面包的預(yù)處理同上節(jié).測定白面包及添加不同量白蕓豆α-AI的蓮子粥、青稞粥和燕麥粥的GI值.

1.4 測定方法

參照文獻［8］方法測定GI值.將樣品（含淀粉50 mg）加入到10 mL的0.1 mol·L－1HCl KCl緩沖液（pH 1.5）中，然后再加入0.2 mL的1 mg·mL－1的胃蛋白酶溶液，于40℃下水浴攪拌1 h.將水浴溫度調(diào)節(jié)至37℃后，先向體系中加入15 mL PBS（pH 6.9），再加入5 mLα 淀粉酶溶液（2.6 U），開始樣品中淀粉的酶解反應(yīng).將酶解反應(yīng)于37℃下持續(xù)180 min，每30 min取樣1 mL.將樣液置于沸水中加熱5 min滅酶后冷卻、離心、取上清液.采用DNS法測定樣液中葡萄糖質(zhì)量濃度.以酶解反應(yīng)時間為橫坐標(biāo)，以淀粉水解率為縱坐標(biāo)，繪制淀粉水解曲線.其中淀粉水解率為

式中：Ct為t時刻反應(yīng)體系中葡萄糖質(zhì)量濃度，mg·mL－1；C0為酶解反應(yīng)開始時刻（0 min）反應(yīng)體系中葡萄糖質(zhì)量濃度，mg·mL－1；30.2為酶解反應(yīng)初始體積，mL；0.9為葡萄糖與淀粉的轉(zhuǎn)化當(dāng)量.

由于淀粉水解曲線符合一級反應(yīng)方程，也即葡萄糖生成曲線符合一級反應(yīng)方程［9］，因此將淀粉水解曲線轉(zhuǎn)化成葡萄糖生成曲線后，按下式進行擬合計算酶解反應(yīng)常數(shù)：

式中：C∞為最大生成葡萄糖質(zhì)量濃度，mg·mL－1；k為酶解反應(yīng)常數(shù)，min－1.

當(dāng)算得酶解反應(yīng)速率常數(shù)后，按照下式計算淀粉水解曲線下面積（AUC）：

式中：tf為酶解反應(yīng)結(jié)束時間，min；t0為酶解反應(yīng)開始時間，min.然后計算GI值：

式中：HCI為淀粉水解指數(shù)；AUC方便粥為方便粥AUC；

AUC白面包為白面包AUC.

1.5 數(shù)據(jù)分析方法

采用SPSS17.0軟件進行ANOVA單因素方差分析及Ducan′s多重檢驗（p＜0.05）.

2 結(jié)果與分析

2.1 白蕓豆α-AI對大米粥GI值的影響

白面包及添加不同量白蕓豆α-AI大米粥的淀粉水解曲線如圖1所示.從圖中可以看出，隨著酶解時間的延長，淀粉水解率逐漸增大并最終趨于恒定.白蕓豆α-AI的添加量影響著淀粉水解率的變化趨勢.當(dāng)白蕓豆α-AI的添加量在0.5%～2.0%時，淀粉水解率達到恒定的時間為120 min.當(dāng)添加量高于3.0%時，淀粉水解率在酶解90 min時即趨于恒定.此外，隨著白蕓豆α-AI添加量的增加，淀粉水解率也逐漸下降.在未添加白蕓豆α-AI時，大米粥的淀粉水解率為56.37%，而當(dāng)白蕓豆α-AI添加量為5.0%時，淀粉水解率降低至15.09%.

圖1 白面包及添加不同量白蕓豆α-AI大米粥的淀粉水解曲線

表1為測定白面包及添加不同量白蕓豆α-AI大米粥的GI值時的相關(guān)指標(biāo)，如C∞，k，AUC，HCI和GI等.文中各樣品的C∞均遠小于文獻［10］在測定豌豆（58.61）、鷹嘴豆（20.46）等時的測定值，可能是樣品中淀粉含量較低（10.42%）.未添加白蕓豆α-AI的大米粥的GI值為81.63，與文獻［11］的結(jié)果接近.隨著白蕓豆α-AI添加量的增加，大米粥的C∞，AUC，HCI和GI值均逐漸降低，而k略有增大，表明白蕓豆α-AI能夠降低大米粥的GI值，而且隨著白蕓豆α-AI添加量的增加，GI值逐漸降低.當(dāng)大米粥中白蕓豆α-AI添加量為3.0%時，GI值為45.10低于55，屬于低GI值食品范疇.

表1 白面包及添加不同量白蕓豆α-AI大米粥的指標(biāo)值

2.2 白蕓豆α-AI對其他粥GI值的影響

白面包和添加不同量白蕓豆α-AI燕麥粥、青稞粥、蓮子粥的淀粉水解曲線如圖2所示.燕麥粥、青稞粥和蓮子粥在添加3.0%白蕓豆α-AI之后，其淀粉水解曲線均出現(xiàn)大致相同的變化.淀粉水解率達到恒定的時間均由150 min縮短到90 min，而且淀粉水解率均有較大降低.未添加白蕓豆α-AI時，燕麥粥、青稞粥和蓮子粥的淀粉水解率分別為42.74%，43.59%和38.61%.添加3.0%白蕓豆α-AI后，燕麥粥、青稞粥和蓮子粥的淀粉水解率分別降低至14.11%，18.26%和7.14%.這一結(jié)果表明白蕓豆α-AI能夠抑制α 淀粉酶對燕麥粥、青稞粥和蓮子粥中淀粉的水解作用.

圖2 白面包和添加不同量白蕓豆α-AI燕麥粥、青稞粥、蓮子粥的淀粉水解曲線

表2為測定白面包及添加不同量白蕓豆α-AI燕麥粥、青稞粥、蓮子粥的GI值時的相關(guān)指標(biāo).未添加白蕓豆α-AI的燕麥粥、青稞粥、蓮子粥，其血糖指數(shù)分別為55.57，65.21和56.21，均低于未添加白蕓豆α-AI的大米粥.添加3.0%白蕓豆α-AI后，其GI值（30.41，42.23，20.48）均低于55，屬于低GI食品范疇.此外，燕麥粥、青稞粥、蓮子粥在添加3.0%白蕓豆α-AI之后，其k值增加幅度較大米粥大，可能是淀粉類型不同的緣故［12］.

表2 白面包及添加不同量白蕓豆α-AI燕麥粥、___________青稞粥、蓮子粥的指標(biāo)值

由于白蕓豆α-AI在高溫（＞70℃）下會有較大的活力損失［13］，因此在需要食用熱的方便粥時，可以先加熱方便粥，然后將其放冷至60℃左右后添加白蕓豆α-AI，攪拌均勻后即可食用.

3 結(jié) 論

通過探究白蕓豆α 淀粉酶抑制劑對淀粉水解率的影響進而分析其對幾種方便粥（大米粥、燕麥粥、青稞粥、蓮子粥）血糖指數(shù)（GI值）的作用，結(jié)果表明當(dāng)以3.0%的添加量將白蕓豆α 淀粉酶抑制劑加入到幾種方便粥中，各方便粥的GI值均降低到低GI食品（GI＜55）范疇，該結(jié)果可為低GI方便粥的開發(fā)提供參考.

（References）

［1］ UDANI JK，SINGH B B，BARRETTM L，et al.Lowe ring the glycemic index of white bread using a white bean extract［J］.Nutrition Journal，2009，8（1）：1－5.

［2］ KUMAR S B，PRABHASANKAR P.Low glycemic in dex ingredients and modified starches in wheat based food processing：a review［J］.Trends in Food Science＆Technology，2014，35（1）：32－41.

［3］ BREYMEYER K L，LAMPE JW，MCGREGOR B A，et al.Subjective mood and energy levels of healthy weight and overweight／obese healthy adults on high and low glycemic load experimental diets［J］.Appetite，2016，107：253－259.

［4］ JENKINSD JA，KENDALL CW C，AUGUSTIN L S A，et al.Effect of legumes as part of a low glycemic in dex diet on glycemic control and cardiovascular risk fac tors in type 2 diabetesmellitus：a randomized controlled trial［J］.Archives of Internal Medicine，2012，172（21）：1653－1660.

［5］ DONG JY，ZHANG Y H，WANG P Y，et al.Meta analysis of dietary glycemic load and glycemic index in relation to risk of coronary heart disease［J］.The Ame rican Journal of Cardiology，2012，109（11）：1608－1613.

［6］ SONG H Z，HANW，YAN F J，et al.Dietary phaseo lus vulgaris extractalleviated diet induced obesity，insu lin resistance and hepatic steatosis and alters gutmicro biota composition in mice［J］.Journal of Functional Foods，2016，20：236－244.

［7］ SPADAFRANCA A，RINELLI S，RIVA A，et al.Phaseolus vulgaris extract affects glycometabolic and ap petite control in healthy human subjects［J］.British Journal of Nutrition，2013，109（10）：1789－1795.

［8］ FERRER MAIRAL A，PE ALVA LAPUENTE C，IGLESIA I，et al.In vitro and in vivo assessment of the glycemic index of bakery products：influence of the re formulation of ingredients［J］.European Journal of Nu trition，2012，51（8）：947－954.

［9］ S＇WIECA M，BARANIAK B，GAWLIK DZIKI U.In vitro digestibility and starch content，predicted glycemic index and potential in vitro antidiabetic effect of lentil sprouts obtained by different germination techniques［J］.Food Chemistry，2013，138（2）：1414－1420.

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

［11］ REN J Y，SHI J，KAKUDA Y，et al.Comparison of the phytohaemagglutinin from red kidney bean（Phaseo lus vulgaris）purified by different affinity chromatogra phy［J］.Food Chemistry，2008，108（1）：394－401.

［12］ S?YAGO AYERDISG，TOVAR J，OSORIO D?AZ P，et al.In vitro starch digestibility and predicted glycemic index of corn tortilla，black beans，and tortilla bean mixture：effect of cold storage［J］.Journal of Agricul tural and Food Chemistry，2005，53（4）：1281－1285.

［13］ 讓一峰，趙偉，楊瑞金，等.白蕓豆α 淀粉酶抑制劑在加工和消化過程中的活性變化研究［J］.食品工業(yè)科技，2015，36（17）：53－57.RANG Y F，ZHAOW，YANG R J，etal.Study on ac tivity changes ofα amylase inhibitor from white kidney beans during processing and digestion［J］.Science and Technology of Food Industry，2015，36（17）：53－57.（in Chinese）

App lication ofα am ylase inhibitor from white kidney beans on instant porridge w ith low GI

MA Yanli1，RANG Yifeng1，ZHAOWei2，YANG Ruijin2
（1.State Key Laboratory of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi，Jiangsu 214122，China；2.School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi，Jiangsu 214122，China）

With starch hydrolysis rate as index，the inhibiting effect ofα amylase inhibitor（α-AI）from white kidney beans on starch hydrolysiswas investigated.The effect ofα-AIon the commercially available instant porridge with high different glycemic index（GI）was analyzed.The results show that with the increasing ofα-AI addition in rice porridge from 0%to 5%，theGIof rice porridge is continuously decreased from 86.63 to 32.03.The GIs of three instant porridges of oat porridge，barley porridge and lotus seed porridge are all decreased lower than 55 for adding 3%α-AI，which indicates that these types of porridge belong to lowGIfood.

instant porridge；α amylase inhibitor；hydrolysis of starch；low glycemic index；white bread

10.3969／j.issn.1671－7775.2018.01.008

TS214

A

1671－7775（2018）01－0045－04

馬艷麗，讓一峰，趙 偉，等.白蕓豆α 淀粉酶抑制劑在低GI方便粥中的應(yīng)用［J］.江蘇大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2018，39（1）：45－48.

2016－11－23

國家自然科學(xué)基金資助項目（31522044，31271977）；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金資助項目（JUSRP51406A）

馬艷麗（1987—），女，山東德州人，博士研究生（yanli＿ma＠sina.cn），主要從事食品加工與配料的研究.

趙 偉（1982—），男，河北衡水人，教授，博士生導(dǎo)師（通信作者，zhaow＠jiangnan.edu.cn），主要從事食品加工的研究.

（責(zé)任編輯 祝貞學(xué)）