一種降糖代餐粉的配方研究及質(zhì)量評價

張麗娟，李燕，周劍麗，盧忠輝，夏海林

（貴州理工學(xué)院食品藥品制造工程學(xué)院，貴州貴陽550003）

隨著人們生活水平的提高，三高人群和糖尿?。ㄓ绕涫洽蛐吞悄虿。┗颊咴絹碓蕉?，嚴(yán)重影響人們的生活質(zhì)量。目前治療糖尿病的方法主要是口服降糖藥和注射胰島素，同時配合適量運(yùn)動和嚴(yán)格控制飲食來維持血糖水平[1-2]。但糖尿病患者的“三多一少”癥狀使得很多病人經(jīng)常感到饑餓，但攝入過多又會導(dǎo)致血糖升高。因此開發(fā)糖尿病輔食有助于提高廣大糖尿病患者的生活質(zhì)量。

燕麥（Avena sativaL.）是一種低糖、高營養(yǎng)、低熱量的高能食品，具有很好的減肥降脂、降糖及抗氧化功效[3-5]。葛根和苦蕎同屬于藥食同源產(chǎn)品，都有較好的降糖降脂作用[6-10]，苦瓜及苦瓜籽在民間長期被用于減肥和降血糖，同時還有抗氧化、抗腫瘤等多種生物活性[11-14]，是食療的好選擇，但是其苦澀的味道讓很多人難以堅(jiān)持長期食用。目前市面上以燕麥、葛根、苦蕎、苦瓜為原料的降糖輔食種類單一，附加值普遍較低，且降糖代餐的開發(fā)未見報道，因此本文開發(fā)了一種以燕麥為主要基質(zhì)，以不同作用機(jī)制[5，10-12]的藥食同源降糖產(chǎn)品葛根、苦蕎與苦瓜籽為功效成分，同時添加豐富膳食纖維及代糖劑的降糖代餐，這種代餐使得廣大的糖尿病人在輕松享用美食的同時達(dá)到輔助治療疾病的目的。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

克德拉克無糖燕麥片（食品級）、黑苦蕎全胚芽茶（食品級）：威寧偉博苦蕎制品有限公司；葛根（食品級）：榕江縣葛根生產(chǎn)農(nóng)民專業(yè)合作社；苦瓜籽：劍河縣南明鎮(zhèn)永興村苦瓜種植基地；藕粉（食品級）：貴州省安龍縣生態(tài)食品有限公司；木糖醇、甜菊苷等：均為市售食品級。葛根素（CAS：3681-99-0，HPLC≥98%）、蘆?。–AS：153-18-4，HPLC≥98%）：上海源葉生物科技有限公司；甲醇、乙腈：均為色譜純，美國天地公司。

1.2 儀器與設(shè)備

高效液相色譜儀（Agilent1260）：美國安捷倫科技公司；電子分析天平（MS-TS）：梅特勒-托利多（常州）精密儀器有限公司；超微粉碎機(jī)（LFM-W400）：青島德瑞科粉體設(shè)備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 降糖代餐粉的制備方法[15-16]

所有原料[燕麥片，黑苦蕎，葛根，苦瓜籽（炒至表面焦黃，去皮后粉碎）、藕粉、脫脂乳粉、木糖醇、甜菊苷]經(jīng)超微粉碎機(jī)粉碎后過200 目篩，按照處方量稱量后混合均勻即可。

1.3.2 單因素試驗(yàn)

固定燕麥粉的添加量為30.0 g，脫脂乳粉添加量10.0 g，藕粉添加量5.0 g，木糖醇添加量2.0 g，甜菊苷添加量0.2 g。選取黑苦蕎粉添加量、葛根粉添加量、苦瓜仁粉添加量3 個因素，保持其中2 個變量固定不變，對另1 個變量進(jìn)行單因素試驗(yàn)，請10 位具有感官評價經(jīng)驗(yàn)的評價員按表1對降糖代餐粉感官指標(biāo)進(jìn)行評分，以確定3 個因素的配方量。單因素試驗(yàn)中各因素的水平分別為：黑苦蕎粉添加量為2.5、5.0、7.5、10.0、12.5 g；葛根粉添加量為10.0、12.5、15.0、17.5、20.0 g；苦瓜仁粉添加量5.0、7.5、10.0、12.5、15.0 g。將所有原料混勻，加50 ℃的溫水?dāng)嚢杈鶆蚝髮Ξa(chǎn)品進(jìn)行感官評定。

表1 感官評價指標(biāo)體系Table 1 Inedexes of sensory evaluation and their scores

1.3.3 響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化降糖代餐粉配方[17-18]

在前期單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以感官評分為評價指標(biāo)，選取葛根粉添加量、黑苦蕎茶粉添加量、苦瓜仁粉添加量3 個因素，根據(jù)Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計原理，設(shè)計三因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)，見表2，根據(jù)1.3.1降糖代餐粉的制備方法制備降糖代餐粉，每組重復(fù)3次，將所有原料混勻后加50 ℃的溫水?dāng)嚢杈鶆颍瑢Ξa(chǎn)品進(jìn)行感官評定。

表2 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計因素水平及編碼Table 2 Factors and their coded levelsused in Box-Behnken design

1.3.4 降糖代餐粉中有效成分的含量測定

葛根中富含葛根素，苦蕎中富含蘆丁，二者均有顯著的降糖作用[19-21]，本研究采用高效液相色譜法對兩種有效成分的含量進(jìn)行了測定。儀器：安捷倫1260 高效液相色譜儀；色譜柱：Agilent C18柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流速：1.0 mL/min；檢測波長：250 nm；柱溫：30 ℃；進(jìn)樣量：5 μL；流動相：甲醇-乙腈-水（0 min 時，3∶11∶86；10 min 時，28∶10∶62；15 min 時，3∶11∶86）。

精密稱取葛根素對照品11 mg，蘆丁對照品21 mg，置于50 mL 容量瓶中，用70%甲醇溶解并定容至刻度，制成含葛根素220 μg/mL、蘆丁420 μg/mL 的混合對照品，用0.45 μm 微孔濾膜濾過后，分別進(jìn)樣0、1、2、4、6、8、10 μL 做標(biāo)準(zhǔn)曲線。精密稱取最佳配方量的降糖代餐粉2.5 g，加70%甲醇25 mL 后稱定質(zhì)量，超聲提取30 min 后放冷至室溫，再次稱重后用70%甲醇補(bǔ)足減失的重量，搖勻，用0.45 μm 微孔濾膜濾過后即得供試品溶液。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Design Expert 8.0 軟件處理，并進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 黑苦蕎茶粉對降糖代餐感官評分的影響

黑苦蕎茶粉對降糖代餐感官評分的影響見圖1。

圖1 黑苦蕎茶粉添加量對降糖代餐感官評分的影響Fig.1 The effect of black tartary buckwheat tea powder dosage on sensory quality of hypoglycemic meal-replacement powder

由圖1可知，隨著黑苦蕎茶粉添加量的增多，降糖代餐粉的感官評分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，當(dāng)添加量為7.5 g 時，感官評分最高為90 分?？嗍w茶具有天然苦蕎麥香味，添加量少時香味較淡，添加量多時微微呈現(xiàn)苦味，因此應(yīng)選擇黑苦蕎茶粉的添加量為5 g～10 g為Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計因素水平。

2.1.2 葛根粉對降糖代餐感官評分的影響

葛根粉對降糖代餐感官評分的影響見圖2。

由圖2可知，隨著葛根粉添加量的增多，降糖代餐粉的感官評分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，當(dāng)添加量為15.0 g 時，感官評分最高感官評分最高為86 分。純正的葛根粉少量放入口中時，有清涼感和人參味，即使在沒有加糖和蜂蜜的情況下，也能品嘗到淡淡的回甜滋味。純正的葛根粉用溫水沖泡呈乳白色奶狀，但水溫過高沖泡極易成透明糊狀并成坨，因此選擇葛根粉的添加量為12.5 g～17.5 g 為Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計因素水平。

2.1.3 苦瓜仁粉對降糖代餐感官評分的影響

苦瓜仁粉對降糖代餐感官評分的影響見圖3。

圖2 葛根粉添加量對降糖代餐感官評分的影響Fig.2 The effect of Puerariae Radix powder dosage on sensory quality of hypoglycemic meal-replacement powder

圖3 苦瓜仁粉添加量對降糖代餐感官評分的影響Fig.3 The effect of bitter melon kernel powder dosage on sensory quality of hypoglycemic meal-replacement powder

由圖3可知，隨著苦瓜仁粉添加量的增多，降糖代餐粉的感官評分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，當(dāng)添加量為10.0 g 時，感官評分最高為93 分。苦瓜仁粉性寒味苦，具有清暑祛熱、明目解毒、養(yǎng)血益氣等功效，炒熟后苦味雖然變淡，但量多時仍能嘗到苦味，因此選擇苦瓜仁粉的添加量為7.5 g～12.5 g 為Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計因素水平。

2.2 響應(yīng)面分析法優(yōu)化降糖代餐粉的配方

2.2.1 Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計及結(jié)果

根據(jù)三因素三水平的響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計一共選擇試驗(yàn)點(diǎn)17 個，其中12 個析因點(diǎn)、5 個零點(diǎn)，方案與結(jié)果見表3。

2.2.2 回歸模型的建立與顯著性分析

用Design Expert 8.0 軟件對表3中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出3 個影響因素與降糖代餐粉感官評分之間的二次回歸方程：Y=95.40+4.00A+5.00B+2.50C+2.50AB-1.00AC+2.50BC-14.70A2-9.70B2-14.70C2。

表3 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計與結(jié)果Table 3 Box-Behnken design and experimental results

表4 擬合二次多項(xiàng)式模型的方差分析Table 4 Analysis of variance for the fitted quadratic polynomial model

由表4可知，模型對試驗(yàn)擬合良好，模型的P值小于0.000 1，表明該模型極顯著。失擬項(xiàng)F=0.1925 ＞0.05，說明失擬項(xiàng)檢驗(yàn)不顯著，方程對試驗(yàn)的擬合度較好。本試驗(yàn)中的決定系數(shù)R2=0.994 8，R2adj=0.988 1，說明回歸模型與試驗(yàn)值擬合的較好，可用于降糖代餐粉的感官評分的理論推測和分析。由F 檢驗(yàn)可知，其中AB、BC 對回歸方程具有顯著性影響。

2.2.3 響應(yīng)面分析

利用Design Expert 8.0 軟件對表3的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多元回歸擬合，所得到的二次回歸方程的響應(yīng)面及其等高線圖如圖4所示。

圖4 兩因素交互作用對降糖代餐粉感官評分影響的響應(yīng)面及等高線圖Fig.4 Response surface and contour map of two factor interaction on the sensory scores of hypoglycemic meal-replacement powder

配方比例之間的交互作用對感官評分影響的3D效應(yīng)圖均為曲面，說明各因素之間有極大的交互作用。從等高線圖可以清楚地看出，葛根粉添加量與黑苦蕎粉添加量的等高線近似圓形，說明這兩者之間的交互作用對感官評分影響較小。而葛根粉添加量和苦瓜仁粉添加量、黑苦蕎粉添加量與苦瓜仁粉添加量的等高線扁平，說明這兩組因素間的相互影響較大。

2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

由Design-Expert 8.0.6 軟件得出降糖代餐粉的最佳配方為黑苦蕎粉7.89 g，葛根粉15.73 g，苦瓜仁粉10.26 g，燕麥粉30.0 g，脫脂乳粉10.0 g，藕粉5.0 g，木糖醇2.0g，甜菊苷0.2 g，預(yù)測的感官評分為96.57。為便于實(shí)際操作，降糖代餐粉的配方調(diào)整為黑苦蕎粉8.0 g，葛根粉16.0 g，苦瓜仁粉10.0 g，燕麥粉30.0 g，脫脂乳粉10.0 g，藕粉5.0 g，木糖醇2.0 g，甜菊苷0.2 g，得出的感官評分為（96±0.35）分。該值與預(yù)測值比較接近，表明優(yōu)化配方具有較好的重復(fù)性，可作為降糖代餐粉的最佳配方組成。

2.4 降糖代餐粉中有效成分的含量測定結(jié)果

2.4.1 線性關(guān)系的考察

根據(jù)1.3.4 項(xiàng)下的測定方法，得葛根素線性回歸方程為：A=2 528.34m+7.93，r2=0.999 8，（n=6）；蘆丁線性回歸方程為：A=1 391.30m-42.77，r2=0.999 9（n=6）。葛根素在0.22 μg～2.2 μg 之間時，蘆丁在0.42 μg～4.2 μg之間時，表明進(jìn)樣量與峰面積之間有良好的線性關(guān)系。

2.4.2 精密度試驗(yàn)

取混合對照品溶液，進(jìn)樣1 μL，重復(fù)進(jìn)樣6 次測定峰面積，葛根素的平均峰面積為538.36，RSD 為0.95%；蘆丁的平均峰面積為564.79，RSD 為0.92%，表明儀器精密度良好。

2.4.3 重復(fù)性試驗(yàn)

照1.3.4 項(xiàng)下供試品制備方法，平行制備6 份供試品溶液，分別進(jìn)樣5 μL，測定峰面積，葛根素的平均含量和蘆丁的平均含量分別為2.68 mg/g 和4.76 mg/g，RSD 分別為0.46%和1.86%（n=6）。

2.4.4 穩(wěn)定性試驗(yàn)

取2.4.3 項(xiàng)下重復(fù)性試驗(yàn)中的第一份供試液，分別于0、2、4、6、8、12 h 時進(jìn)樣測定葛根素和蘆丁的峰面積，葛根素和蘆丁的平均峰面積分別為3 389.93 和3 237.60，RSD 分別為1.59%和RSD 1.02%（n=6），說明供試液在12 h 內(nèi)穩(wěn)定性良好。

2.4.5 加標(biāo)回收率試驗(yàn)

采用加樣回收法，分別精密稱取6 份已知含量的代餐樣品，每份2.5 g，置于具塞錐形瓶中，將1.3.4 項(xiàng)下混合對照品溶液精密吸取5 mL，再加入70%甲醇20 mL，稱定重量，超聲提取30 min 后用70%甲醇補(bǔ)足減失的重量，平行制備6 份供試品溶液，分別進(jìn)樣5 μL，測定峰面積，計算回收率。結(jié)果見表6。

表6 葛根素加標(biāo)回收率試驗(yàn)結(jié)果Fig.6 Results of recovery rate of puerarin

表7 蘆丁加標(biāo)回收率試驗(yàn)結(jié)果Fig.7 Results of recovery rate of rutin

2.4.6 樣品測定結(jié)果

最佳配方中葛根素和蘆丁的含量測定結(jié)果如下圖5所示。結(jié)果表明最佳配方中葛根素含量2.68 mg/g，蘆丁含量4.76 mg/g。

圖5 葛根素和蘆丁混合對照品及降糖代餐粉樣品的高效液相色譜圖Fig.5 High performance liquid chromatography of puerarin，rutin and hypoglycemic meal-replacement powder

3 結(jié)論

降糖代餐粉中的葛根、黑苦蕎、苦瓜仁均含有降糖保健成分[6-12]。本研究通過響應(yīng)面曲線法對降糖代餐粉中的黑苦蕎粉、葛根粉和苦瓜仁粉的配比進(jìn)行了優(yōu)化，建立了3 種成分配方與感官評分之間的回歸模型。研究結(jié)果表明：黑苦蕎粉8.0 g，葛根粉16.0 g，苦瓜仁粉10.0 g，燕麥粉30.0 g，脫脂乳粉10.0 g，藕粉5.0 g，木糖醇2.0 g，甜菊苷0.2 g，在此配方下制得的降糖代餐粉外觀細(xì)膩均勻，沖泡后口感滑膩香甜，營養(yǎng)豐富，能夠輔助降糖，可作為高血脂及糖尿病人群的輔食。