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陕西师范大学李小平副教授等:血糖生成指数测定方法及加工方式对谷物血糖生成指数的影响研究进展
2023-09-22作者:来源:责任编辑:食品界 字体A+AA-
血糖生成指数(GI)为某食物餐后一定时间(一般为2 h)内血糖应答曲线下增值面积与标准食物(葡萄糖或白面包)餐后血糖应答曲线下增值面积的比值,反映了食物中碳水化合物增加餐后血糖水平的速率。GI值小于55的食物被称为低GI食物,人体摄入后血糖水平变化缓慢近年来,GI值的测定及低GI食物的开发引起了研究者和消费者的极大关注。谷物是世界大多数发展中国家的主食,过选择低GI谷物原料、改善食品配方和合理的加工烹调方式,可开发各种低GI谷物食品。
陕西师范大学食品工程与营养科学学院王浩瑞和李小平*分析了目前研究谷物GI值时采用的测定方法及优缺点,在此基础上归纳总结了加工方式影响谷物GI值的研究进展,并进一步从加工方式导致谷物原料内不同成分相互作用的角度阐述了谷物GI值变化的可能机制,旨在为预测谷物GI值变化及加工方式的选择提供有效依据,也为低GI值谷物产品的研发提供参考。
1 GI值及其测定方法
食物的GI值已被证明是比将碳水化合物分为简单或复杂、可用或不可用的化学分类更有用的营养概念,是对富含碳水化合物食物生理效应与人体健康之间关系的新见解。近年来谷物GI值的研究一直是食物GI值研究领域的重点。谷物来源广泛、成分复杂、加工方式多变、其他添加物使用普遍,因此,在研究谷物GI值的过程中,多种测定方法被使用和报道。
1.1 以人为测定对象的GI值测定方法
GI被定义为含50 g可利用碳水化合物(对碳水化合物含量较少的食物以25 g或10 g为准)的食物与相当量的参考食物(葡萄糖或白面包)分别食用后一定时间(2 h内),血糖应答曲线下增值面积的比值。GI值的人体测定方法则依据此定义设定。一般流程为:10名及以上受试者先测定空腹血糖,在食用参考食物或测试食物后分别于15、30、45、60、90、120 min测试血糖浓度,绘制血糖应答(相比空腹时的增幅)曲线,计算曲线下面积,除以进食含等量可利用碳水化合物的参考食物后血糖应答曲线下面积(参考食物的GI定为100),GI值以百分数表示。目前人体测试GI值已有标准方法,即2010年颁布的国际标准和2019年实施的中国卫生行业标准,二者主要测试程序及区别如表1所示,后者比前者在受测人员、测试前准备等方面要求更为严格。
1.2 动物实验测定GI值
1.3 体外模拟消化测定GI值
2 加工方式对谷物GI值的影响
加工方式对大米GI值的影响
通常被精细加工,高精大米及小麦面粉通常被归为高GI谷物。近年来,人们发现适度加工获得的全谷物制品可以较好地保留稻谷和小麦固有的膳食纤维、矿物质、维生素、植物化学物质等成分,从而影响其GI值。稻谷脱壳后得到糙米,碾去皮层和胚芽得精白米。研究指出,与精白米相比,糙米能显著减弱餐后血糖反应。糙米经短期发芽处理后,γ-氨基丁酸、多酚等植物化学物质含量增加,其GI值低于糙米。通过控制稻米精细化处理方式、对其发芽处理或加工成蒸谷米,可以保留或增加大米中的膳食纤维及植物化学物质或增加直链淀粉含量,是减缓稻米淀粉消化、降低GI值的有效途径。
杂粮如燕麦、荞麦、薏米、高粱、红小豆、鹰嘴豆等常被认为是中GI或低GI谷物。然而,杂粮往往结构坚硬,食用品质差,通常采用多种处理方式提高其食用品质,然而这些加工方式会造成其GI值显著改变。燕麦加工时需钝化酶的活性,烘烤是常用方法。研究发现,烘烤不会造成燕麦营养物质的损失,且直链淀粉含量增加,但可与蛋白质形成复合物并形成刚性结构,以阻碍淀粉酶作用导致的β-葡聚糖含量下降,燕麦粉水解率小幅升高。表3列举了几种加工方式对谷物原料GI值影响的研究结果(均采用体外模拟法测定)。尽管不同研究者采用的GI值测定方法存在一定差异(如参考食物、模拟阶段等不同),导致处理前同种原料(大米粉)的GI值不同,但同一研究者在测定处理前后谷物原料的GI值时所用方法相同,因此可以通过对比不同加工方式处理前后GI值的变化反映加工方式的影响。大米经高压或挤压处理、荞麦经湿热复合酶处理、红小豆经微波处理后GI值均显著降低。因此,在加工低GI产品时,可通过高压蒸煮、挤压、酶处理或微波的方式改善原料的品质和消化特性,但不同原料在不同加工处理下特性的变化仍需进一步研究。
综上所述,谷物原料的GI值常会随加工方式与加工条件的改变而改变,通过采用适当的处理方式增加直链淀粉含量,减少β-葡聚糖、膳食纤维及植物化学成分的损失,是保持或降低其GI值的主要途径。但谷物原料种类多、成分与特性差别大,为此,尚需要针对不同谷物原料的不同特性研究和选择合适的加工处理方式,以保持或降低其GI值。
2.2 加工方式对谷物制品GI值的影响
加工方式对大米制品GI值的影响
大米在制作米饭时可以采用蒸、煮、微波等加工方式。有报道称大米高压蒸煮至半熟,淀粉回生,抗性淀粉含量增加,同时支链淀粉分支分解成直链淀粉,而直链淀粉的线性结构不易被水解,使得GI值下降;微波及微波-超声协同加热制得的米饭淀粉颗粒受破坏程度小,相较于蒸煮米饭具有更低的消化率;在制作米饭时,加水量会影响大米的糊化程度,随加水量的增加,米饭的淀粉消化率和GI值逐渐升高,且米饭的食用品质在大米与水质量比为1∶1.3时达到最优,此米饭GI值为73.95。大米的另一种食用方式是煮粥,糙米通过煮和挤压分别制成粥,测得挤压速食粥的GI值最低。
3 低GI谷物产品研发策略
表5汇总了部分低GI值谷物产品。研究者主要从原料筛选、工艺优化、辅料添加、加工参数调整等方面研究开发低GI产品。目前谷物相关的低GI产品主要包括面条、馒头、面包、饼干、粥、冲调粉及部分饮品等。
3.1 原料筛选、预处理及添加杂粮
3.2 优化加工方式
根据制品的不同,可从原料配方、加工方式、加工参数等方面进行优化工艺,一般采用正交或响应面分析,如在制作面包时利用燕麦、荞麦、黑豆、黄豆、红豆等谷物粉为主料,添加乳酸菌、酵母菌发酵面团,通过响应面优化得到面包最佳配方为:发酵时间50 min、水分质量分数50%、黄原胶质量分数0.08%、谷朊粉质量分数5%~10%,由于发酵的作用,产品还原糖含量下降,粮豆富含的膳食纤维形成网络结构,淀粉消化率降低,通过人体实验测得该面包GI值为48.15。
3.3 添加外源性物质
纤维素、蛋白质、酶制剂等外源性物质的添加可以达到降低产品GI值的目的,在利用米粉制作大米煎饼时,用抗性麦芽糊精和三氯蔗糖部分取代米粉和糖,抗性淀粉糊精可形成凝胶增加肠道基质黏度,同时包裹淀粉避免受到水解酶作用,从而有效降低了煎饼GI值(从60.8降到51.9)。在制作小米绿豆面条时,可通过添加谷朊粉填补面筋蛋白缺失的不足,从而改善面条的品质,同时谷朊粉可以阻碍淀粉的消化及延缓人体肠胃对葡萄糖的吸收,从而得到GI值为48.94的低GI面条。
结语
本文《血糖生成指数测定方法及加工方式对谷物血糖 生成指数的影响研究进展》来源于《食品科学》2023年44卷第11期338-347页,作者:王浩瑞,李小平。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220719-225。