白蕓豆桑葉控糖片配方研究及控糖效果評價

王鑫媛，劉曉龍，李 成，郭曉玉，劉 京，李曉燕，馬 軍

（石家莊以嶺藥業(yè)股份有限公司，河北 石家莊 050000）

糖尿病是一種糖代謝障礙、血葡萄糖水平增高的代謝功能紊亂性疾病[1]。人體糖代謝調(diào)控的關(guān)鍵酶是α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶（蔗糖酶、麥芽糖酶等）。α-淀粉酶廣泛分布于唾液及胰臟，能催化α-1,4 糖苷鍵水解，將淀粉分解為單糖、糊精等。α-葡萄糖苷酶位于小腸刷狀緣膜上皮細(xì)胞，能將雙糖水解成可被小腸吸收的單糖，如蔗糖、麥芽糖等。因此，抑制該酶活性能夠延緩碳水化合物的消化，減少葡萄糖吸收入血，進(jìn)而抑制餐后高血糖，改善對血糖的控制[2-4]。研究表明，持續(xù)性高血糖會增加患者糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生率，如果在糖尿病前期或早期開始控制血糖水平，可使糖尿病并發(fā)癥的風(fēng)險有效降低[5]。

研究顯示，從天然植物中獲取的單一活性物質(zhì)具有顯著調(diào)控糖代謝關(guān)鍵酶活性的功效，能起到降低血糖的作用[6]。多種活性物質(zhì)聯(lián)合使用的功效比單獨(dú)使用更加顯著，聯(lián)合復(fù)配多種活性物質(zhì)較單一活性物質(zhì)具有多靶點(diǎn)、多種作用機(jī)制的優(yōu)勢，聯(lián)合復(fù)配產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)可以增強(qiáng)功能活性、減少劑量、延緩耐藥性發(fā)展和降低毒性，節(jié)省能源、降低成本[7]。白蕓豆提取物、L-阿拉伯糖、桑葉提取物有抑制特定酶活性，延緩淀粉、蔗糖、麥芽糖等碳水化合物的消化吸收，降低血糖值等作用[8-10]。但結(jié)合三者優(yōu)勢，將三者聯(lián)合復(fù)配調(diào)節(jié)血糖的研究還未見報道。

本試驗將白蕓豆提取物、L-阿拉伯糖、桑葉提取物三者組合，從多靶點(diǎn)協(xié)同抑制糖代謝中的關(guān)鍵酶角度出發(fā)，延緩碳水化合物水解。①白蕓豆提取物和L-阿拉伯糖可直接阻斷日常飲食中食用的淀粉及蔗糖的消化吸收。②淀粉水解會產(chǎn)生麥芽糖、寡糖等成分，具有明顯α-葡萄糖苷酶抑制活性的桑葉提取物可以抑制麥芽糖等二糖的進(jìn)一步水解。三者共同作用，減少葡萄糖吸收入血，可延緩血糖驟然升高，達(dá)到調(diào)節(jié)血糖平穩(wěn)的效果。本文可為研究開發(fā)具有調(diào)節(jié)餐后血糖功能的食品提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

白蕓豆提取物，美國Phase 2；L-阿拉伯糖，濟(jì)南圣泉唐和唐生物科技有限公司；桑葉提取物，博仲圣景醫(yī)藥技術(shù)（北京）有限公司；異麥芽酮糖醇，廣西常寶生物技術(shù)有限公司；植物粉（質(zhì)量比2 ∶2 ∶3 ∶2 ∶2 ∶1 的平利絞股藍(lán)、山楂、山藥、烏梅、桑葚及桑葉的混合物），石家莊以嶺藥業(yè)股份有限公司；硬脂酸鎂（食品級），山東聊城阿華制藥股份有限公司；α-淀粉酶（豬胰腺，14 U·mg-1），上海源葉生物科技有限公司；可溶性淀粉（AR），天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；DNS 顯色液，飛凈生物科技有限公司；α-葡萄糖苷酶（液體，7×105U·mL-1），北京索萊寶科技有限公司；無水碳酸鈉（AR），天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；對硝基苯基-α-D-吡喃葡萄糖，上海麥克林生化科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

PE Lambda 25 紫外可見分光光度計；賽多利斯224-1CN 電子天平；DK-S26 電熱恒溫水浴鍋；新馬S60 旋轉(zhuǎn)壓片機(jī)；三諾血糖儀。

1.3 試驗方法

1.3.1 α-淀粉酶抑制活性的測定

參考VEGA-LóPEZ 等[11]的方法測定α-淀粉酶的抑制活性。將250 μL 的樣品溶液與等體積的α-淀粉酶溶液（1.4 U·mL-1）充分混合均勻，37 ℃反應(yīng)10 min，再向其中加入等體積的1%淀粉溶液，37 ℃下反應(yīng)10 min，向反應(yīng)體系中加入500 μL 的DNS 終止反應(yīng)，沸水浴5 min 后快速冷卻至室溫，加入5 mL蒸餾水稀釋混合液，在540 nm 處測定吸光值，α-淀粉酶抑制率計算公式見式（1）。

式中：A0為樣品溶液、酶和淀粉混合液反應(yīng)后的OD540；A1為緩沖液代替α-淀粉酶溶液反應(yīng)后的OD540；A2為緩沖液代替樣品溶液反應(yīng)后的OD540。

1.3.2 α-葡萄糖苷酶抑制活性的測定

根據(jù)YANG 等[12]的方法測定α-葡萄糖苷酶的抑制活性。將200 μL 樣品溶液與等體積的α-葡萄糖苷酶（7 000 U·mL-1）充分混合均勻，55 ℃反應(yīng)15 min，再向其中加入等體積的2.5 mmol·L-1對硝基苯基-α-D-吡喃葡萄糖溶液，55 ℃反應(yīng)10 min，加入5 mL 的0.10 mol·L-1的Na2CO3溶液終止反應(yīng)，在400 nm 處測定吸光值，α-葡萄糖苷酶抑制率計算公式見式（2）。

式中：A0為樣品溶液、酶和硝基苯基-α-D-吡喃葡萄糖溶液混合液反應(yīng)后的OD400；A1為緩沖液代替α-葡萄糖苷酶溶液反應(yīng)后的OD400；A2為緩沖液代替樣品溶液反應(yīng)后的OD400。

1.3.3 感官評價

由10 名有感官評價經(jīng)驗的專業(yè)技術(shù)人員組成評價小組，根據(jù)感官評定標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)品打分，滿分100 分，其中外觀50 分、風(fēng)味及口感50 分，感官評分最終結(jié)果以評分總和的平均值計。感官評分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 控糖片感官評分標(biāo)準(zhǔn)表

1.3.4 單因素試驗設(shè)計

為突出白蕓豆提取物、L-阿拉伯糖以及桑葉提取物的功效，同時考慮控糖片的外觀及口感，本試驗以α-淀粉酶及α-葡萄糖苷酶抑制率和感官評價為指標(biāo)，綜合考察白蕓豆提取物添加量、L-阿拉伯糖添加量以及桑葉提取物添加量對控糖片的影響。

（1）白蕓豆提取物添加量對α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官評分的影響。試驗按照白蕓豆提取物添加量10%、15%、20%、25%、30%，L-阿拉伯糖添加量10%，桑葉提取物添加量5%，剩余配方量用異麥芽酮糖醇補(bǔ)足，進(jìn)行試驗，考察白蕓豆提取物添加量對α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官評分的影響。

（2）L-阿拉伯糖添加量對α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官評分的影響。試驗按照L-阿拉伯糖添加量6%、8%、10%、12%、14%，白蕓豆提取物添加量20%，桑葉提取物添加量5%，剩余配方量用異麥芽酮糖醇補(bǔ)足，進(jìn)行試驗，考察L-阿拉伯糖添加量對α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官評分的影響。

（3）桑葉提取物對α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官評分的影響。試驗按照桑葉提取物添加量1%、3%、5%、7%、9%，白蕓豆提取物添加量20%，L-阿拉伯糖添加量10%，剩余配方量用異麥芽酮糖醇補(bǔ)足，進(jìn)行試驗，考察桑葉提取物添加量對α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官評分的影響。

1.3.5 人體試食試驗

參考《食物血糖生成指數(shù)測定方法》（WS/T 652—2019）[13]進(jìn)行試驗，設(shè)計2 次試驗，2 次試驗食用相同的食物，第1 次食用食物作為空白組，第2 次在進(jìn)食前30 min 服用控糖片作為樣品組，2 次試驗之間間隔≥72 h。分別觀察空腹血樣（-5 min、0 min 取平均值）、餐后15 min、30 min、45 min、60 min、90 min 和120 min 血樣，記錄血糖值（mmol·L-1）。

1.3.6 數(shù)據(jù)處理

用Excel 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用正交設(shè)計助手IIV3.1進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 白蕓豆提取物添加量對α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官評分的影響

由圖1 可知，隨著白蕓豆提取物添加量的增加，2 種酶的抑制率均呈上升趨勢，到達(dá)一定濃度時，抑制活性趨于平穩(wěn)，原因可能是白蕓豆提取物濃度到達(dá)一定量后，白蕓豆提取物與α-淀粉酶分子上的特異性部位結(jié)合，從而使酶抑制活性趨于平穩(wěn)。隨著白蕓豆特有的風(fēng)味的呈現(xiàn)，感官評分增高。綜合3 個指標(biāo)，選取白蕓豆提取物添加量20%、25%、30%進(jìn)行正交試驗。

圖1 白蕓豆提取物添加量對α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官評分的影響圖

2.1.2 L-阿拉伯糖添加量對α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官評分的影響

由圖2 可知，隨著L-阿拉伯糖添加量的增加，α-淀粉酶抑制率先上升后趨于平緩，α-葡萄糖苷酶抑制率呈上升趨勢，原因可能是L-阿拉伯糖對蔗糖酶有良好的選擇性，隨著添加量的增加，α-葡萄糖苷酶抑制活性增加。L-阿拉伯糖添加量對感官影響不明顯，當(dāng)添加量為10%時，感官評分最高。綜合3 個指標(biāo)，選取L-阿拉伯糖添加量8%、10%、12%進(jìn)行正交試驗。

圖2 L-阿拉伯糖添加量對α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官評分的影響圖

2.1.3 桑葉提取物添加量對α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官評分的影響

由圖3 可知，隨桑葉提取物添加量的增加，α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率呈上升趨勢，原因可能是提取物的增加使體系中羥基生物堿的濃度增加，從而對兩種酶的抑制活性增加。隨桑葉提取物添加量的增加，其特有的苦澀口感增強(qiáng)，感官評分呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢。綜合3 個指標(biāo)，選取桑葉提取物添加量 3%、5%、7%進(jìn)行正交試驗。

圖3 桑葉提取物添加量對α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官評分的影響圖

2.2 正交試驗

選取白蕓豆提取物添加量（A）、L-阿拉伯糖添加量（B）、桑葉提取物添加量（C）為考察因素，以α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率、感官評分為指標(biāo)，選用L9(34)正交試驗設(shè)計表（表2），進(jìn)行優(yōu)化試驗，以確定最佳配比。

表2 正交試驗設(shè)計因素水平表

控糖片的主要功效作用是對α-淀粉酶與α-葡萄糖苷酶的抑制作用，感官品質(zhì)是食品的重要指標(biāo)之一，因此本試驗在確保功效的基礎(chǔ)上，同時保證產(chǎn)品口感，利用綜合加權(quán)評分法確定最佳添加量，設(shè)定α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官評分三者的權(quán)重系數(shù)分別為35%、35%、30%。打分方法參考鐘凌云等[14]的方法，各項試驗指標(biāo)按照權(quán)重相加得分即為綜合得分，如1 號總分為Y總=84.13/95.01×100×0.35+23.84/47.24×100×0.35+79.2×0.30=72.41，結(jié)果見表3、表4。

表3 α-淀粉酶抑制活性正交試驗結(jié)果表

表4 方差分析結(jié)果表

由表3 及表4 可知，A、B兩因素對α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官評分影響不顯著，C因素對結(jié)果影響顯著（P＜0.05），3 個因素對α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官評分影響的主次順序為C＞B＞A，即桑葉提取物添加量＞L-阿拉伯糖添加量＞白蕓豆提取物添加量。由此得出的最佳配比為A3B2C3，即白蕓豆提取物添加量30%、L-阿拉伯糖添加量10%、桑葉提取物添加量7%。

根據(jù)優(yōu)選的A3B2C3的組合，進(jìn)行3 次平行試驗，得到綜合得分98.43 分，α-淀粉酶抑制率91.13%，α-葡萄糖苷酶抑制率48.49%、感官評分96.47 分，綜合得分及感官評分均大于正交組合中最高分，工藝穩(wěn)定性較好。

2.3 人體試食試驗

按照上述配方壓片，經(jīng)人體試食，測定餐后2 h內(nèi)的血糖值變化。共招募受試者9 人，其中男4 人、女5 人，年齡27～40 歲，平均年齡33.67 歲，試驗結(jié)果（9 位受試者檢測結(jié)果平均值）見圖4。

圖4 餐后2 h 血糖應(yīng)答曲線圖

由圖4 可見，樣品組的餐后血糖值低于空白組的餐后血糖值，樣品組較空白組的餐后2 h 血糖面積減小33%，說明食用控糖片有降低餐后血糖的作用。

3 結(jié)論與討論

本研究采用3 類不同調(diào)糖機(jī)理的天然植物來源的酶抑制劑白蕓豆提取物、L-阿拉伯糖、桑葉提取物開發(fā)一款綜合控糖片。白蕓豆提取物與淀粉酶分子上的特異性部位結(jié)合，使得酶分子構(gòu)象改變，抑制其活性，延緩部分淀粉的分解吸收[15]；L-阿拉伯糖對蔗糖酶-蔗糖復(fù)合物具有高親和力，形成具有低蔗糖酶活性的三重復(fù)合物，低蔗糖酶活性三重復(fù)合物的小腸吸收效率顯著降低，從而抑制部分蔗糖被小腸消化吸收[9]；桑葉提取物具有抑制小腸內(nèi)糖苷酶活性的功效，淀粉水解產(chǎn)生的麥芽糖、寡糖等二糖在小腸內(nèi)得不到糖苷酶的協(xié)助，抑制二糖的水解，從而降低了葡萄糖的小腸吸收[16]。三者從多靶點(diǎn)抑制參與糖代謝的關(guān)鍵酶α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶活力角度出發(fā)，抑制日常攝入碳水化合物的消化吸收，從而減少葡萄糖的吸收，調(diào)節(jié)血糖水平。

經(jīng)試驗，得到三者最佳添加比例為白蕓豆提取物添加量30%、L-阿拉伯糖添加量10%、桑葉提取物添加量7%。人體試食試驗表明，食用該控糖片具有明顯降低餐后血糖的作用。該產(chǎn)品符合人們對健康的新需求，亦符合健康食品發(fā)展的新趨勢，具有良好的市場開發(fā)前景。