復(fù)配雜糧饅頭營養(yǎng)分析及穩(wěn)定人體血糖效果研究

張愛霞 張佳麗趙 巍李朋亮李少輝劉敬科生慶海

(河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所；國家谷子改良中心；河北省雜糧研究實(shí)驗(yàn)室1，石家莊 050035)(河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院2，石家莊 050071)

糖尿病是一種全球高發(fā)的慢性代謝性疾病[1]。國務(wù)院辦公廳頒布的《中國防治慢性病中長期規(guī)劃(2017—2025年)》和《國民營養(yǎng)計(jì)劃(2017—2030年)》中積極倡導(dǎo)通過膳食結(jié)構(gòu)科學(xué)化來防治慢性病的發(fā)生。已知長期高血糖生成指數(shù)(Glycemic Index, GI)和高血糖負(fù)荷(Glycemic Load, GL)飲食是引起糖尿病的重要原因[2]。多項(xiàng)研究也證實(shí)，低GI膳食干預(yù)不僅有利于Ⅱ型糖尿病患者總體血糖水平控制[3-5]，而且有助于改善糖脂代謝[6,7]，對糖尿病防治具有積極效果。因此，低GI膳食已經(jīng)成為糖尿病營養(yǎng)防治的研究熱點(diǎn)。目前，在低GI產(chǎn)品開發(fā)方面也展開了一些研究，選用低GI原料是制備低GI產(chǎn)品的基本手段，如以青稞、燕麥等雜糧經(jīng)擠壓重組技術(shù)制成的低GI雜糧特膳米飯[8]、青稞低GI擠壓面條[9]、低GI谷物發(fā)酵乳[10]等。目前相當(dāng)數(shù)量的研究在關(guān)注GI值和降血糖效果時(shí)，而忽略了產(chǎn)品的營養(yǎng)。本實(shí)驗(yàn)在研究低GI產(chǎn)品同時(shí)也要兼顧其營養(yǎng)全面和均衡性，將營養(yǎng)和功能特性有機(jī)結(jié)合起來，以大眾化消費(fèi)主食饅頭為研究對象，通過篩選GI值低、營養(yǎng)豐富的多種雜糧和豆類，根據(jù)人體營養(yǎng)需求進(jìn)行合理搭配，制備營養(yǎng)相對均衡的低GI復(fù)配雜糧饅頭產(chǎn)品，通過對其營養(yǎng)分析和餐后人體血糖值測定，明確復(fù)配雜糧饅頭的營養(yǎng)特點(diǎn)和穩(wěn)定血糖的效果。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

糙小米粉(河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所品種冀谷39脫殼后粉碎過80目篩)；黃豆粉(河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所品種冀星5號(hào))；高筋小麥粉、谷朊粉、杏仁粉、安琪酵母、黃玉米和燕麥；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

DH4000BⅡ型電熱恒溫培養(yǎng)箱，F(xiàn)reeStyle Libre掃描檢測儀。

1.3 方法

1.3.1 低GI復(fù)配雜糧饅頭制作

參考食品營養(yǎng)成分表含量值[11]和食物的血糖生成指數(shù)[12]，根據(jù)營養(yǎng)互補(bǔ)原理和GI值小于55的原則，篩選低GI雜糧、豆類等原料，設(shè)計(jì)混合粉配方。本研究通過前期預(yù)實(shí)驗(yàn)，確定復(fù)配雜糧粉各原料及配比為：小麥粉∶黃豆粉∶糙小米粉∶杏仁粉∶玉米粉∶燕麥粉∶谷朊粉=40∶16∶15∶10∶10∶7∶2。按照混合粉∶水=5∶3比例用40 ℃溫水和面，酵母添加量1%，將面團(tuán)揉制光滑、不粘手，揉面時(shí)間5 min。將揉至好的面團(tuán)放入(37±1) ℃的培養(yǎng)箱中醒發(fā)2.5 h，使面團(tuán)體積增大到原體積1.5～2倍。將醒發(fā)后的面團(tuán)揉成60 g/個(gè)圓形饅頭坯，在室溫25 ℃放置二次醒發(fā)20 min，然后沸水上鍋，汽蒸20 min。小麥饅頭作為對照樣品，直接用40 ℃溫水和面，其他加工方法與復(fù)配雜糧饅頭一致。

1.3.2 營養(yǎng)指標(biāo)測定

水分含量測定采用直接干燥法(GB/T 5009.3—2010)，蛋白質(zhì)含量測定采用凱氏定氮法(GB 5009.5—2016)，脂肪含量測定采用索式抽提法(GB 5009.6—2016)，灰分含量測定采用高溫灼燒法(GB 5009.4—2016)，膳食纖維含量測定采用中性洗滌和酶解法(GB/T 5009.88—2014)，鈣、鐵、鋅、鎂含量測定采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法(GB 5009.268—2016)，維生素B1、B2含量測定采用高效液相色譜法(GB/T 5009.84—2016)，維生素E含量測定采用高效液相色譜法(GB 5009.82—2016)，淀粉含量測定采用酶水解法(GB/T 5514—2008)。以上指標(biāo)檢測均委托河北省檢驗(yàn)檢疫科學(xué)技術(shù)研究院完成，每種樣品平行測定3次，取其平均值作為測定結(jié)果。碳水化合物含量通過差減法計(jì)算，即碳水化合物=100-(蛋白質(zhì)+脂肪+水分+灰分+膳食纖維)。根據(jù)各營養(yǎng)成分含量值和營養(yǎng)素參考值(Nutrient Reference Values，NRV)計(jì)算NRV%，分析樣品的營養(yǎng)均衡指數(shù)(Index of nutrient balance, INB)，評價(jià)樣品的營養(yǎng)均衡性，INB值越小，說明營養(yǎng)均衡性越好[13]。根據(jù)各產(chǎn)能營養(yǎng)素的含量和能量轉(zhuǎn)換系數(shù)：蛋白質(zhì)(17 kJ/g)、脂肪(37 kJ/g)、碳水化合物(17 kJ/g)和膳食纖維(8 kJ/g)，計(jì)算各產(chǎn)能營養(yǎng)素的能量值。

1.3.3 受試物GI和GL值測定

1.3.3.1 志愿者招募

招募并篩選14名(6男8女)受試志愿者，年齡在22～48歲之間，體重指數(shù)(BMI)19～23 kg/m2。受試者身體健康，無糖尿病史(或糖耐量受損)，無消化系統(tǒng)疾病和其他代謝疾病，無食物過敏史，血糖、血脂等生化指標(biāo)全部正常，1個(gè)月內(nèi)沒有節(jié)食、減肥和服用任何藥物。經(jīng)學(xué)術(shù)委員會(huì)許可，與受試者簽訂知情同意書。實(shí)驗(yàn)前所有受試者被告知測定前一日22:00后禁食，保持10 h空腹時(shí)間，并且避免暴飲暴食、劇烈運(yùn)動(dòng)、熬夜等行為。

1.3.3.2 血糖值測定

參考ISO 26642:2010國際標(biāo)準(zhǔn)方法通過采集指尖血測定血糖值[14]。用掃描檢測儀測定空腹血糖值，然后讓受試者服用含 50 g葡萄糖的糖水溶液250 mL，并在 10 min 內(nèi)飲用完畢，飲用開始時(shí)計(jì)時(shí)并于餐后30、45、60、90、120 min 各采血一次，測定血糖值并記錄。測定每種受試物的血糖值變化時(shí)間間隔為三天，本實(shí)驗(yàn)中受試物有復(fù)配雜糧饅頭和小麥饅頭兩種產(chǎn)品。首先測定空腹血糖值，然后分別進(jìn)食相當(dāng)于50 g碳水化合物量的復(fù)配雜糧饅頭158.3 g或小麥饅頭113.8 g，一次性飲用250 mL純凈水(35 ℃)，并在10 min內(nèi)進(jìn)食完畢，分別測定餐后30、45、60、90、120 min血糖值并記錄。測試期間，受試者禁食禁水，靜坐或從事輕度體力活動(dòng)。

1.3.3.3 GI和GL值計(jì)算方法

以時(shí)間為橫坐標(biāo)，餐后各時(shí)間點(diǎn)血糖濃度為縱坐標(biāo)，繪制餐后血糖值隨時(shí)間的變化曲線。食物GI值的計(jì)算采用Wolever[15]方法，以50 g葡萄糖(GI=100)作為參考，計(jì)算復(fù)配雜糧饅頭和小麥饅頭的GI值。血糖負(fù)荷GL值是指攝入食物中實(shí)際可利用碳水化合物的量與其GI值的乘積[16]。GI值和GL值計(jì)算公式如下：

GI(血糖生成指數(shù))=(含50 g可利用碳水化合物的被測食物餐后2 h血糖變化曲線下面積/50 g葡萄糖餐后2 h血糖變化曲線下面積)×100

GL(血糖負(fù)荷)=(GI×攝入該食物的實(shí)際可利用碳水化合物的含量)/100

1.4 數(shù)據(jù)處理

營養(yǎng)指標(biāo)測試重復(fù)3次，采用Excel 2003和SPSS13.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)配雜糧饅頭營養(yǎng)分析

2.1.1 營養(yǎng)成分分析

復(fù)配雜糧饅頭和小麥饅頭的能量和營養(yǎng)成分含量結(jié)果如表1所示。在復(fù)配雜糧饅頭配方中，黃豆粉和杏仁粉的添加，大大提高了產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)和脂肪的含量；全谷物雜糧(糙小米粉、玉米粉和燕麥粉)添加，提高了產(chǎn)品中膳食纖維占比。與小麥饅頭相比，復(fù)配雜糧饅頭蛋白質(zhì)、脂肪、維生素類和礦物質(zhì)含量均有一定程度提高，同時(shí)降低了碳水化合物和淀粉含量。通過營養(yǎng)均衡性分析可知，復(fù)配雜糧饅頭INB值小于小麥饅頭，即復(fù)配雜糧饅頭的營養(yǎng)均衡性優(yōu)于小麥饅頭，說明小麥粉、黃豆粉、糙小米粉、杏仁粉、玉米粉、燕麥粉和谷朊粉經(jīng)過合理搭配后具有營養(yǎng)互補(bǔ)效果。我國居民膳食指南大力提倡日常膳食以谷類為主，同時(shí)多進(jìn)食豆類和各種雜糧[17]，食物多樣化是營養(yǎng)均衡的關(guān)鍵。復(fù)配雜糧饅頭碳水化合物相對含量比小麥饅頭減少12%，淀粉含量(干基)比小麥饅頭減少19%，碳水化合物尤其是可消化淀粉類與血糖具有密切關(guān)系，因此本研究中通過篩選低碳水化合物含量的原料，實(shí)現(xiàn)了降低最終產(chǎn)品中碳水化合物相對含量的目的，對穩(wěn)定餐后血糖具有重要意義。中國糖尿病醫(yī)學(xué)營養(yǎng)治療指南(2013)建議糖尿病患者膳食中增加膳食纖維攝入量，推薦25～30 g/d[18]。本實(shí)驗(yàn)復(fù)配雜糧饅頭中膳食纖維含量比小麥饅頭增加了2倍，因此更利于人體健康。

表1 復(fù)配雜糧饅頭和小麥饅頭的營養(yǎng)成分分析 (n=3,ˉx±s)

2.1.2 能量營養(yǎng)分析

通過產(chǎn)能營養(yǎng)素蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、膳食纖維的含量值，計(jì)算復(fù)配雜糧饅頭和小麥饅頭中各產(chǎn)能營養(yǎng)素的供能比，結(jié)果如表2所示。小麥饅頭中主要供能物質(zhì)為碳水化合物，提供能量占總能量81.17%，蛋白質(zhì)、脂肪和膳食纖維三者提供的能量僅占總能量20%左右；而復(fù)配雜糧饅頭中碳水化合物提供能量占總能量55.23%，比小麥饅頭減少了近30%。中國糖尿病醫(yī)學(xué)營養(yǎng)治療指南(2013)，建議糖尿病人群每日膳食中各種能量物質(zhì)的供能比：蛋白質(zhì)15%～20%、脂肪25%～35%、碳水化合物45%～60%[18]。本研究中復(fù)配雜糧饅頭各產(chǎn)能物質(zhì)的供能比更接近指南，因此能量配比更合理。

表2 產(chǎn)能營養(yǎng)素的供能比

2.2 受試物的血糖變化

餐后血糖值隨時(shí)間的變化曲線，如圖1所示。進(jìn)食任何一種受試物后，血糖值均開始升高，其中葡萄糖和小麥饅頭的血糖峰值出現(xiàn)在餐后30 min，而復(fù)配雜糧饅頭到餐后30 min血糖值還有緩慢升高，直到45 min達(dá)到最高；葡萄糖的血糖峰值最高，其次是小麥饅頭，復(fù)配雜糧饅頭的血糖峰值最低。葡萄糖的血糖反應(yīng)曲線波動(dòng)較大，其次是小麥饅頭，復(fù)配雜糧饅頭的血糖反應(yīng)曲線較平穩(wěn)。這是因?yàn)槠咸烟沁M(jìn)入腸胃后直接快速被人體吸收，因此血糖升得高而且快；小麥饅頭和復(fù)配雜糧饅頭進(jìn)入腸胃后，葡萄糖釋放慢，即血糖值低。

圖1 受試物的血糖反應(yīng)曲線

對進(jìn)食葡萄糖、小麥饅頭、復(fù)配雜糧饅頭不同時(shí)間段后測定的血糖均值比空腹血糖均值升高情況進(jìn)行分析，結(jié)果如表3所示。葡萄糖和小麥饅頭餐后最高血糖值出現(xiàn)在30 min，復(fù)配雜糧饅頭的餐后最高血糖值出現(xiàn)在45 min。進(jìn)食葡萄糖后血糖均值增加量最多，增加幅度最大，其次為小麥饅頭，復(fù)配雜糧饅頭的血糖均值增加量最小，增加幅度也最小。食用受試物后，血糖值達(dá)到峰值后開始逐漸下降，直到測試結(jié)束120 min血糖值降到最低，略高于空腹血糖值。相同時(shí)間段比較，葡萄糖的血糖值變化最大，其次小麥饅頭，復(fù)配雜糧饅頭變化最小。因此，與葡萄糖和小麥饅頭相比，進(jìn)食復(fù)配雜糧饅頭避免了血糖值的較大波動(dòng)，復(fù)配雜糧饅頭具有較好維持餐后血糖穩(wěn)定的效果。

表3 受試物在餐后不同時(shí)間點(diǎn)血糖均值比空腹血糖均值升高情況

對受試物的升糖速率和降糖速率進(jìn)行了比較，結(jié)果如表4。進(jìn)食受試物后，前30 min血糖逐漸升高，然后血糖逐漸降低，雖然復(fù)配雜糧饅頭血糖值從餐后30～45 min有小幅上升，但是波動(dòng)較小，因此均以0～30 min為升糖過程，從30～120 min為降糖過程，無論是升糖過程還是降糖過程，進(jìn)食葡萄糖后血糖變化函數(shù)的斜率絕對值均最大，升糖速率和降糖速率均最大，這是因?yàn)槠咸烟沁M(jìn)入腸胃后，直接被人體吸收；小麥饅頭的升糖速率和降糖速率居中；復(fù)配雜糧饅頭的升糖速率和降糖速率均最慢，說明復(fù)配雜糧饅頭葡萄糖釋放緩慢，血糖變化較平穩(wěn)。

表4 受試物的升糖速率和降糖速率

2.3 復(fù)配雜糧饅頭與小麥饅頭血糖值差異比較

對進(jìn)食復(fù)配雜糧饅頭和小麥饅頭后不同時(shí)間段的血糖值進(jìn)行配對樣品T檢驗(yàn)，結(jié)果如表5所示。2次實(shí)驗(yàn)的空腹血糖值均在正常值范圍，而且無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)，說明實(shí)驗(yàn)是在同一水平下進(jìn)行，結(jié)果具有一定可信度。進(jìn)食30 min后，復(fù)配雜糧饅頭和小麥饅頭血糖均值差為1.21 mmol/L，兩者比較具有極顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.01)，說明進(jìn)食復(fù)配雜糧饅頭導(dǎo)致的血糖值升高顯著低于小麥饅頭。45 min后的血糖值比較，隨著時(shí)間延長血糖均值差逐漸減小，雖然相同時(shí)間段復(fù)配雜糧饅頭和小麥饅頭血糖值比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)，但是復(fù)配雜糧饅頭的血糖值均低于小麥饅頭，說明與小麥饅頭相比，食用復(fù)配雜糧饅頭引起的血糖波動(dòng)較小，血糖值升高緩慢，因此對穩(wěn)定餐后血糖具有一定效果。研究表明，糖尿病患者急性血糖波動(dòng)更易加重機(jī)體的氧化應(yīng)激反應(yīng)和內(nèi)皮功能紊亂[19,20]，對患者的身心健康造成嚴(yán)重危害。因此食用復(fù)配雜糧饅頭更有利于人體血糖穩(wěn)定和身心健康。

表5 復(fù)配雜糧饅頭與小麥饅頭血糖值配對樣本t檢驗(yàn)分析結(jié)果

2.4 受試物的GI值和GL值

受試物的GI值和GL值結(jié)果如表6所示。以葡萄糖為參照物(GI=100)，復(fù)配雜糧饅頭和小麥饅頭的GI值分別為45.89和80.02。根據(jù)GI值對食物分類標(biāo)準(zhǔn)，復(fù)配雜糧饅頭屬于低GI食物(GI<55)；小麥饅頭屬于高GI食物(GI>75)。GI值越高的食物，引起的血糖波動(dòng)幅度越大，反之亦然，該結(jié)果已在前面測定的血糖值中進(jìn)行了比較。復(fù)配雜糧饅頭GL值14.49，屬于中GL食物，對血糖影響一般；小麥饅頭GL值35.15，屬于高GL食物，對血糖影響很大。綜合分析，復(fù)配雜糧饅頭是低GI、中GL食物，對血糖影響不大；小麥饅頭是高GI、高GL食物，對血糖影響較大，糖尿病患者應(yīng)慎重食用。郭寶福等[21]通過小麥、玉米、高粱、小米和大豆復(fù)配的雜糧粉制備粗雜糧饅頭，經(jīng)過測定其GI值為52.6，與本研究中復(fù)配雜糧饅頭GI值存在差異，分析是與所使用的原料種類和原料配比有直接關(guān)系。研究表明，全谷物、雜糧和豆類不僅營養(yǎng)豐富而且富含多種功能成分，如玉米、燕麥中含有豐富的活性多糖、膳食纖維具有調(diào)節(jié)血糖水平的效果[22,23]，大豆中富含異黃酮和膳食纖維是降低血糖的重要功能因子[24,25]，是開發(fā)降糖食品以及其他功能食品的重要原料。

表6 受試物的GI值和GL值

3 結(jié)論

本研究選用小麥粉、黃豆粉、糙小米粉、杏仁粉、玉米粉、燕麥粉和谷朊粉制備了一種復(fù)配雜糧饅頭。與小麥饅頭相比，復(fù)配雜糧饅頭的蛋白質(zhì)、脂肪、膳食纖維、維生素類和礦物質(zhì)類含量均有一定程度提高，碳水化合物含量降低，營養(yǎng)相對更均衡。復(fù)配雜糧饅頭蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物三大產(chǎn)能營養(yǎng)素的供能比更合理，優(yōu)于小麥饅頭。人體血糖實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與葡萄糖和小麥饅頭相比，進(jìn)食復(fù)配雜糧饅頭的血糖曲線變化較平緩，血糖升高速率和降低速率均較緩慢，餐后血糖峰值最低，血糖值增加量最低。復(fù)配雜糧饅頭屬于低GI、中GL食物，而小麥饅頭屬于高GI、高GL食物。該復(fù)配雜糧饅頭在較全面提供人體營養(yǎng)需求同時(shí)又避免了血糖較大波動(dòng)，對穩(wěn)定人體血糖具有重要意義。為進(jìn)一步明確該產(chǎn)品的功能特性，后續(xù)可以繼續(xù)開展低GI復(fù)配雜糧饅頭對糖尿病患者的血糖調(diào)節(jié)效果和作用機(jī)理相關(guān)研究。