白蕓豆α-淀粉酶抑制劑對(duì)方便粥GI值的影響研究

楊靜秋

（德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東德州 253034）

白蕓豆中蘊(yùn)含的α-淀粉酶抑制劑屬于一種特異性蛋白質(zhì)，可以有效抑制人體或動(dòng)物的唾液、腸道中的α-淀粉酶活性，進(jìn)而降低碳水化合物的分解效率，實(shí)現(xiàn)降低血糖生成指數(shù)（Glycemic Index，GI）數(shù)值、減緩脂肪堆積的連鎖效果[1-3]。本文主要針對(duì)白蕓豆α-淀粉酶對(duì)方便粥GI值的影響效果進(jìn)行研究，開展白蕓豆α-淀粉酶在方便粥中的淀粉水解性能試驗(yàn)，為未來開發(fā)低GI方便粥提供重要的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

白蕓豆α-淀粉酶抑制劑活力＞3 000 U·g-1，深圳新產(chǎn)業(yè)健康管理有限公司。白面包與方便粥均為市售，同福碗粥有限公司；胃蛋白酶，美國(guó)Sigma-Aldrich公司；3,5-二硝基水楊酸、可溶性淀粉、乙酸鉛和硫酸鈉，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

還原糖自動(dòng)化分析裝置，日本日立；PK-820熱恒溫水浴鍋，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；UV-1100紫外可見分光光度計(jì)，上海美普達(dá)；DS-1組織搗碎裝置，上海標(biāo)本模型廠。

1.3 試驗(yàn)方法

將白蕓豆α-淀粉酶抑制劑按照多個(gè)添加量級(jí)別加入大米粥材料內(nèi)部，并利用組織搗碎機(jī)磨制漿糊，使其能夠與大米粥混合均勻。經(jīng)過測(cè)定發(fā)現(xiàn)，大米粥樣品內(nèi)部淀粉物質(zhì)的含量為（10.42±0.47）%。隨后，將白面包材料進(jìn)行硬皮去除處理，并浸入去離子水，質(zhì)量體積比應(yīng)達(dá)到1∶3。完成后，即可采用組織搗碎機(jī)進(jìn)行操作，最終獲得白面包漿液。該漿液的淀粉物質(zhì)含量經(jīng)測(cè)定為（7.46±0.90）%。通過此方式，試驗(yàn)白面包與大米粥添加不同含量α-淀粉酶抑制劑的GI數(shù)值。

1.4 白蕓豆α-淀粉酶抑制劑對(duì)其他粥類GI數(shù)值影響的試驗(yàn)方法

將白蕓豆α-淀粉酶抑制劑按照0%與3.0%的添加量級(jí)別加入蓮子、青稞以及燕麥粥材料內(nèi)，隨后利用組織搗碎機(jī)進(jìn)行處理，獲得漿糊狀物質(zhì)。通過將α-淀粉酶抑制劑加入漿糊內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)與方便粥均勻混合的處理目標(biāo)。經(jīng)過測(cè)定分析，蓮子、青稞以及燕麥粥漿糊樣品內(nèi)部的淀粉物質(zhì)含量分別為（11.19±1.15）%、（11.46±1.48）%、（8.59±1.47）%。白面包材料的預(yù)處理與大米粥試驗(yàn)環(huán)節(jié)相似，通過此方式試驗(yàn)白面包與不同α-淀粉酶抑制劑添加量的蓮子、青稞以及燕麥粥GI數(shù)值。

1.5 測(cè)定方法

在測(cè)定GI數(shù)值的過程中，需要將樣品加入10 mL的HCl-KCl緩沖液內(nèi)，樣品需包含50 mg淀粉，HCl-KCl緩沖液濃度為0.1 mol·L-1。隨后，即可加入0.2 mL的1 mg·mL-1胃蛋白酶溶液，并在40 ℃環(huán)境下進(jìn)行水浴攪拌處理。攪拌約1 h后，將溫度調(diào)節(jié)至37 ℃，加入15 mL的PBS緩沖液，pH值應(yīng)為6.9。完成后，繼續(xù)加入5 mL的2.6 U α-淀粉酶溶液，使樣品內(nèi)部能夠開始產(chǎn)生淀粉酶解化學(xué)反應(yīng)[4]。酶解化學(xué)反應(yīng)需要在37 ℃環(huán)境下持續(xù)約180 min，期間每隔30 min進(jìn)行一次1 mL取樣。完成后將溶液樣品放置在沸水環(huán)境中加熱5 min，去除內(nèi)部淀粉酶活性，即可進(jìn)入冷卻、離心與上清液分離環(huán)節(jié)。利用DNS法進(jìn)行溶液樣品的葡萄糖質(zhì)量濃度測(cè)定，并以酶解化學(xué)反應(yīng)實(shí)際時(shí)間為橫坐標(biāo)、以淀粉水解率為縱坐標(biāo)，即可獲得淀粉水解的變化曲線。其中，淀粉水解率的計(jì)算公式為

式中：Ct為時(shí)刻反應(yīng)體系中的葡萄糖質(zhì)量濃度級(jí)別，mg·mL-1；C0為酶解化學(xué)反應(yīng)開始時(shí)的反應(yīng)體系葡萄糖質(zhì)量濃度，mg·mL-1；30.2為酶解化學(xué)反應(yīng)的初始體積狀態(tài)，mL；0.9為葡萄糖與淀粉物質(zhì)的轉(zhuǎn)化當(dāng)量級(jí)別。

淀粉水解化學(xué)反應(yīng)曲線與一級(jí)反應(yīng)方程相符，因此葡萄糖生成曲線也與一級(jí)反應(yīng)方程一致。因此，可將淀粉水解曲線轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟巧汕€，按照公式（2）計(jì)算擬合的酶解化學(xué)反應(yīng)常數(shù)。

式中：C∞為葡萄糖質(zhì)量濃度生成極限，mg·mL-1。k為酶解化學(xué)反應(yīng)的常數(shù)，min-1。在完成酶解化學(xué)反應(yīng)速率的常數(shù)計(jì)算后，即可按照公式（3）計(jì)算淀粉水解曲線下面積AUC。

式中：tf為酶解反應(yīng)結(jié)束時(shí)間，min；t0為酶解反應(yīng)開始時(shí)間，min。

1.6 數(shù)據(jù)分析方式

本次研究利用SPSS17.0完成ANOVA的單因素方差分析流程，并進(jìn)行Ducan’s多重檢驗(yàn)（p＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 白蕓豆α-淀粉酶抑制劑在大米粥內(nèi)的淀粉水解抑制性能與GI數(shù)值影響

在大米粥內(nèi)添加不同含量的白蕓豆α-淀粉酶抑制劑，并與白面包進(jìn)行對(duì)比分析，相關(guān)結(jié)果如圖1所示。通過分析相關(guān)數(shù)據(jù)能夠發(fā)現(xiàn)，在酶解化學(xué)反應(yīng)時(shí)間逐漸增加的情況下，淀粉水解率會(huì)不斷增大，最終趨于恒定狀態(tài)。白蕓豆α-淀粉酶抑制劑添加量會(huì)直接影響淀粉水解率變化，在0.5%～2.0%的情況下，淀粉水解率會(huì)在120 min達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。在3.0%情況下，淀粉水解率會(huì)在90 min達(dá)到恒定狀態(tài)。同時(shí)，隨著白蕓豆α-淀粉酶抑制劑添加量不斷提升，淀粉水解率也會(huì)出現(xiàn)顯著下降趨勢(shì)。若未添加白蕓豆α-淀粉酶抑制劑，大米粥淀粉水解率會(huì)穩(wěn)定在56.37%。若添加量為5.0%，則淀粉水解率會(huì)下降至15.09%。

圖1 白面包與大米粥添加不同含量白蕓豆α-淀粉酶抑制劑的淀粉水解曲線圖

表1相關(guān)數(shù)據(jù)為白面包與大米粥添加不同含量白蕓豆α-淀粉酶抑制劑的GI數(shù)據(jù)指標(biāo)，包括C∞、k、AUC、HCI（淀粉水解指數(shù)）以及GI。未添加白蕓豆α-淀粉酶抑制劑的大米粥GI數(shù)據(jù)為82.64，隨著添加量逐漸上升，大米粥各項(xiàng)數(shù)據(jù)均出現(xiàn)了降低變化趨勢(shì)，同時(shí)k有所增加。這一變化證明大米粥添加白蕓豆α-淀粉酶抑制劑可有效降低GI數(shù)值，在添加量達(dá)到3.0%時(shí)，大米粥GI數(shù)值為46.11，達(dá)到了低GI數(shù)值食品級(jí)別，即低于55。

表1 白面包與大米粥添加不同含量白蕓豆α-淀粉酶抑制劑的GI數(shù)據(jù)表

2.2 白蕓豆α-淀粉酶抑制劑在其他粥內(nèi)的淀粉水解抑制性能與GI數(shù)值影響

通過在燕麥、青稞、蓮子粥內(nèi)添加不同含量的白蕓豆α-淀粉酶抑制劑，并與白面包進(jìn)行對(duì)比分析，相關(guān)結(jié)果如圖2所示。燕麥、青稞與蓮子粥在添加3.0%的白蕓豆α-淀粉酶抑制劑后，淀粉水解曲線出現(xiàn)了相對(duì)一致的變化趨勢(shì)，水解率恒定時(shí)間由150 min減少至90 min。同時(shí)，所有粥的淀粉水解率均出現(xiàn)了明顯的下降趨勢(shì)。在未添加白蕓豆α-淀粉酶抑制劑的情況下，燕麥、青稞以及蓮子粥淀粉水解率為42.74%、43.59%、38.61%。添加3.0%白蕓豆α-淀粉酶抑制劑的情況下，燕麥、青稞、蓮子粥淀粉水解率下降至14.11%、18.26%、7.14%。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠充分證明，添加白蕓豆α-淀粉酶抑制劑能夠有效抑制燕麥、青稞以及蓮子粥的淀粉水解反應(yīng)。

圖2 白面包與其他粥添加不同含量白蕓豆α-淀粉酶抑制劑的淀粉水解曲線圖

表2相關(guān)數(shù)據(jù)為白面包與其他粥添加不同含量白蕓豆α-淀粉酶抑制劑的GI數(shù)據(jù)指標(biāo)，在未添加白蕓豆α-淀粉酶抑制劑的情況下，燕麥、青稞與蓮子粥的GI指數(shù)分別為56.58、66.22、57.22，低于未添加白蕓豆α-淀粉酶抑制劑的大米粥。在添加量達(dá)到3.0%后，各粥GI數(shù)值為31.42、43.24、21.49，均達(dá)到了低GI食品標(biāo)準(zhǔn)，即低于55。此外，燕麥、青稞與蓮子粥在添加量達(dá)到3.0%時(shí)，其k數(shù)值增加幅度大于大米粥。該現(xiàn)象可能與粥樣品的淀粉類型不同有關(guān)，對(duì)研究結(jié)果無影響。

表2 白面包與其他粥添加不同含量白蕓豆α-淀粉酶抑制劑的GI數(shù)據(jù)表

3 結(jié)論

通過分析白蕓豆α-淀粉酶抑制劑對(duì)方便粥的GI數(shù)值影響，能夠發(fā)現(xiàn)其可以使方便粥內(nèi)的淀粉酶解反應(yīng)得到抑制，達(dá)到降低GI數(shù)值的目標(biāo)。當(dāng)添加量為3.0%時(shí)，可以達(dá)到最佳抑制效果。此外，研究者發(fā)現(xiàn)若α-淀粉酶抑制劑添加量過高或活性過高，則抑制作用會(huì)逐漸降低[5]。因此應(yīng)合理調(diào)整白蕓豆α-淀粉酶抑制劑的添加量，確保其能夠得到科學(xué)應(yīng)用。