《健康中国行动（2019—2030 年）》提到我国是全球糖尿病患病率增长最快的国家之一，到2030 年，18 岁及以上居民糖尿病知晓率将达到60%以上，此类糖代谢异常人群的饮食要尽量避免摄入高血糖生成指数的食品，对食品种类及形式的选择受到了极大限制[1-2]。这些人群可以通过摄入低血糖生成指数（glycemic index，GI）食物降低血糖波动幅度，以此改善高血糖引发的不适症状，与药物治疗相比副作用小、成本低[3-4]，因此开发低GI 食品已经成为当前产学研合作的热门方向。
近年来，冲调粉凭借其食用方便、营养丰富等特点在国人餐饮中的占比逐渐提高，而冲调粉一般以谷物加工制成，含有大量淀粉，生糖指数较高，不适宜糖代谢异常人群食用[5]。藜麦是谷物中为数不多被公认的低GI 全营养粮食作物[6-7]，然而也有文献报道，受产地和品种的影响，并非所有藜麦均属于低GI 食品[8-9]，为研发出一款营养较全面且适于糖代谢异常人群食用的藜麦冲调粉，本课题组将藜麦与燕麦麸皮复配加工，经过不同配比及加工参数的调试研发藜麦冲调粉，前期试验已得出制备藜麦冲调粉的最佳工艺参数，并对氨基酸、营养质量指数及脂肪酸进行了全面评价[10-11]。本文主要针对冲调粉体外消化及人体血糖测试进行研究，以期丰富冲调粉的糖代谢数据，为糖代谢异常人群对冲调粉的选择提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
藜麦、燕麦麸皮：静乐县田园农业综合开发有限公司；白面包：市售；α-淀粉酶（3 000 U/mL）、淀粉葡萄糖苷酶（3 300 U/mL）：爱尔兰Megazyme 公司；乙酸、乙酸钠、3，5-二硝基水杨酸、酒石酸钾钠、苯酚、亚硫酸氢钠、碘、碘化钾、葡萄糖、氢氧化钠、酚酞、盐酸（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司。
1.2 仪器与设备
TG1850-WS 离心机：上海卢湘仪离心机仪器有限公司；T6 新世纪紫外可见分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司；ZWY-110X30 往复式水浴恒温摇床：常州金坛精达仪器制造有限公司；590 血糖仪：江苏鱼跃医疗设备股份有限公司；GIPP-FD-2 冷冻干机：上海继谱电子科技有限公司；DZ70-ⅡA 双螺杆挤压机：山东铭本机械科技有限公司；JSM-7001F 场发射扫描电子显微镜：日本电子株式会社；DGH-9140A 鼓风干燥箱：上海一恒科学仪器有限公司。
1.3 方法
1.3.1 藜麦冲调粉的制备
藜麦、燕麦麸皮分别粉碎过60 目筛，利用双螺杆挤压机制备藜麦冲调粉，将两种原料分别按照不同质量比（10∶0、9∶1、8∶2、7∶3）混合均匀制作样品1、样品2、样品3、样品4，加工方法参考文献[11]进行，制得的冲调粉降至常温后密封保存于阴凉干燥处备用。
1.3.2 藜麦冲调粉理化品质测定
1.3.2.1 冲调稳定性测定
冲调稳定性（S，%）参考乐梨庆等[12]的方法测定，计算公式（1）如下。
式中：h1 为上清液高度，mL；h2 为混合液高度，mL。
1.3.2.2 结块率测定
结块率（A，%）参考韩玲玉[13]的方法并稍作修改，准确称取5 g 藜麦冲调粉，用约80 ℃的水冲调，用已恒重的20 目筛过滤冲调糊（m1，g），再用20 mL 水匀速冲洗残渣后，于105 ℃烘箱中烘干至恒重（m2，g），计算公式（2）如下。
1.3.2.3 水溶性指数和吸水性指数测定
水溶性指数（water solubility index，WSI）（W，%）和吸水性指数（water absorption index，WAI）（I，g/g）参考何兴芬等[14]的方法进行测定，其计算公式（3）、（4）如下。
式中：a 为上清液质量，g；b 为冲调粉质量，g；c 为离心沉淀干物质质量，g。
1.3.2.4 堆积密度测定
堆积密度（T，g/mL）参考张志林等[15]的方法测定，其计算公式（5）如下。
式中：5 为藜麦冲调粉的质量，g；h 为藜麦冲调粉的体积，mL。
1.3.2.5 膳食纤维含量测定
总膳食纤维（total dietary fiber，TDF）、可溶性膳食纤维（soluble dietary fiber，SDF）含量参考GB 5009.88—2023《食品安全国家标准食品中膳食纤维的测定》中的方法测定。
1.3.3 藜麦冲调粉体外消化
藜麦冲调粉体外消化试验参考文献[16]并稍作修改，以白面包为对照组，准确称取0.5 g 藜麦冲调粉样品于离心管中，加入15 mL 0.1 mol/L 的pH5.2 的乙酸-乙酸钠缓冲液，密封后置于37 ℃水浴恒温摇床预热5 min，加入10 mL α-淀粉酶（290 U/mL）和淀粉葡萄糖苷酶（15 U/mL）混合酶溶液，准确记录水解时间，分别于20、40、60、80、100、120、180 min 取1 mL 水解液，并立即加入4 mL 无水乙醇灭酶，用水杨酸法检测水解液中还原糖含量，计算对照组及样品组的水解率，绘制水解曲线，并按公式（6）、（7）计算水解指数（hydrolysis index，HI）及预估血糖生成指数（estimate glycemic index，eGI）。
式中：H 为水解指数；G 为预估血糖生成指数；S1为冲调粉水解曲线下面积；S2 为白面包水解曲线下面积。
1.3.4 藜麦冲调粉人体GI 测定
受试者：根据WS/T 652—2019《食物血糖生成指数测定方法》受试者要求，征集满足条件的实验人员14 名，其中男性7 名，女性7 名，年龄为25～50 周岁，体质指数在正常范围内（18.5～24.0 kg/m2），受试者均无标准中排除的相关疾病，对待测食物无过敏史，近3 个月未服用标准所禁食的相关药物。
测试方法：实验共进行4 次，每两次实验间隔7 d，受试者首末两次摄入50 g 葡萄糖作为参照物，第2、3 次摄入与葡萄糖等量碳水化合物的藜麦冲调粉，每份食物用250 mL 纯净水冲调，在5～10 min 内食用完毕。实验采取受试者指尖毛细血管血，分别采集空腹血样两次及餐后15、30、45、60、90、120 min 血样一次，记录血糖浓度，根据公式（8）计算GI。
式中：Y 为GI；A1 为受试者餐后2 h 内血糖应答曲线下增值面积，mmol·min/L；A2 为等量葡萄糖餐后2 h内血糖应答曲线下增值面积，mmol·min/L。
1.3.5 微观结构观察
参照文献[17]的方法，取未消化、消化20、180 min的藜麦冲调粉冷冻干燥样品均匀涂布于导电胶上，喷金后观察微观结构。
1.4 数据处理
试验结果以平均值±标准差表示，应用Origin 9 软件作图，SPSS 24.0 进行数据分析。
2 结果与分析
2.1 藜麦冲调粉理化品质结果分析
藜麦冲调粉冲调性及膳食纤维含量结果见表1。
表1 藜麦冲调粉冲调性及膳食纤维含量
Table 1 Solubleness and dietary fiber content of quinoa powder
注：同列不同小写字母表示差异显著（p＜0.05）。
样品编号1 2 3 4冲调稳定性/%6.12±0.21a 4.27±0.11b 4.11±0.14b 3.79±0.18c结块率/%2.37±0.07a 2.43±0.12a 2.39±0.09a 2.32±0.10a水溶性指数/%5.73±0.20d 9.16±0.23c 10.38±0.18b 11.26±0.11a吸水性指数/（g/g）3.73±0.11c 4.03±0.15b 4.12±0.23b 4.48±0.07a堆积密度/（g/mL）0.28±0.03a 0.26±0.02a 0.29±0.01a 0.25±0.00b TDF 含量/%9.53±0.32d 11.53±0.25c 14.10±0.37b 16.93±0.69a SDF 含量/%1.05±0.14d 1.57±0.17c 2.34±0.21b 3.27±0.13a
由表1 可知，添加燕麦麸皮后，藜麦冲调粉的冲调稳定性逐渐提高，各水平之间存在明显差异。研究表明，当冲调稳定性数值低于5% 时，冲调粉稳定性较好，不易分层[18]，因此添加了燕麦麸皮的冲调粉稳定性均较好。燕麦麸皮的添加量对藜麦冲调粉的结块率影响不显著，冲调粉的结块率为2.32%～2.43%，不影响食用口感，堆积密度为0.25～0.29 g/mL，有利于冲调过程水分的快速渗入[19-20]。水溶性指数与吸水性指数是反映冲调性的关键指数。由表1 可知，燕麦麸皮添加量对水溶性指数影响较大，4 个样品的水溶性指数差异显著（p＜0.05）。燕麦麸皮富含SDF，其含量约为10%，挤压膨化过程可适当提高SDF 含量[21]，对提高冲调粉水溶性指数发挥了正向作用。样品2、样品3 吸水性指数差异不显著，但均与样品4 差异显著（p＜0.05），随着燕麦麸皮添加量的增加，4 个样品之间的TDF 及SDF 含量差异显著（p＜0.05）。根据课题组前期研究结论，燕麦麸皮添加量为30%时，符合高蛋白、高膳食纤维食品指标的要求，氨基酸、脂肪酸评价均显示冲调粉为一款营养较高且均衡的产品，若继续提高燕麦麸皮添加量可能会影响产品适口性[11]。
为了直观反映燕麦麸皮添加量对冲调性的影响，对TDF、SDF 与各冲调性指标作了相关性分析，如表2所示。
表2 藜麦冲调粉冲调性与膳食纤维含量的相关性分析
Table 2 Correlation analysis of solubleness and dietary fiber content of quinoa powder
注：**表示极显著相关（p＜0.01）；*表示显著相关（p＜0.05）。
项目冲调稳定性结块率水溶性指数吸水性指数堆积密度TDF 含量SDF 含量冲调稳定性1 0.100-0.978**-0.854**0.455-0.843**-0.808*结块率水溶性指数吸水性指数堆积密度TDF 含量SDF 含量1-0.173-0.404 0.210-0.400-0.419 1 0.906**-0.424 0.917**0.901**1-0.498 0.940**0.953**1-0.439-0.456 1 0.988**1
由表2 可知，水溶性指数、吸水性指数与TDF、SDF含量呈极显著正相关，冲调稳定性与TDF 含量呈极显著负相关，与SDF 含量显著负相关，堆积密度、结块率与TDF、SDF 含量相关性不显著，呈中等强度相关。膳食纤维易吸水膨胀，其中SDF 含量与水结合表现出较高的黏度，从而维持体系的稳定性，对藜麦冲调粉的稳定性指数、吸水性指数及水溶性指数作出较大贡献。
2.2 藜麦冲调粉体外消化结果分析
燕麦麸皮添加量对藜麦冲调粉淀粉水解度的影响见图1。
图1 燕麦麸皮添加量对藜麦冲调粉淀粉水解度的影响
Fig.1 Effect of oat bran amount on starch hydrolysis degree of quinoa powder
碳水化合物是导致餐后血糖变化的主要因素，而谷物中碳水化合物的主要成分是淀粉[22]。由图1 可知，随着时间的延长，5 组淀粉水解度曲线均先上升后趋于平衡。对照组水解度曲线增势最陡，添加燕麦麸皮后，淀粉水解度峰值明显降低，且燕麦麸皮添加量越大峰值越低，说明燕麦麸皮的加入对藜麦淀粉的水解有延缓或阻碍的作用，这与燕麦麸皮富含膳食纤维有很大关系。可溶性膳食纤维具有亲水性，冲调后增大了冲调糊的黏度，降低淀粉水解的动力，不溶性膳食纤维作为屏障阻碍了淀粉与酶接触，导致水解速率降低且水解不彻底[23-24]。
不同燕麦麸皮添加量藜麦冲调粉HI 及eGI 结果如图2 所示。
图2 燕麦麸皮添加量对藜麦冲调粉HI 及eGI 的影响
Fig.2 Effect of oat bran amount on HI and eGI of quinoa powder
由图2 可知，随着燕麦麸皮添加量的增加，HI 与eGI 逐渐减小，样品1 与样品2 的eGI 分别为75.59、72.27，按照WS/T 652—2019《食物血糖生成指数测定方法》对食物的分类（≤55 为低GI 食物，55＜GI≤70 为中GI 食物，＞70 为高中GI 食物），两者均属于高GI 食品，样品3 的eGI 为62.38，为中GI 食品，样品4 的eGI 为54.53，略低于低GI 食品的最高值，较未添加燕麦麸皮的藜麦冲调粉eGI 降低了27.86%。因体外消化模拟人体消化系统存在很多限制性因素，为确定藜麦冲调粉是否属于低GI 食品，本研究进一步对样品4的人体血糖生成指数进行了验证。
2.3 藜麦冲调粉人体GI 测试结果分析
以14 名受试者分别食用两次参照物及两次藜麦冲调粉后血糖浓度的平均值为纵坐标，测试时间为横坐标绘制血糖应答曲线，如图3、图4 所示。
图3 参照物血糖应答曲线
Fig.3 Blood glucose response curve of reference substance
1～14 为14 名受试者编号。
图4 藜麦冲调粉血糖应答曲线
Fig.4 Blood glucose response curve of quinoa powder
1～14 为14 名受试者编号。
食物进入人体后，碳水化合物被分解成的单糖进入血液而使血糖升高，因此进食30 min 内血糖浓度会升高，从而刺激胰岛细胞释放胰岛素，调节血糖的正常代谢，摄入高GI 食物后碳水化合物消化吸收过快，容易引起血糖迅速升至过高的峰值，胰岛素随之升高，加重胰岛细胞负担，一般2 h 内下降至空腹值，期间血糖值波动太大，对人体健康不利[25-26]。由图3、图4 可知，受试者食用参照物及藜麦冲调粉后，最高血糖浓度大都出现在30 min，之后整体逐渐下降，参照物的血糖浓度在30 min 内迅速上升，其中一半受试者120 min 后血糖浓度低于空腹血糖，升降曲线坡度较陡，而食用藜麦冲调粉后，受试者血糖浓度上升与下降趋势均较参照物平缓，这对于稳定人体血糖浓度更为有利。
各时点参照物与藜麦冲调粉血糖应答结果如表3所示。
表3 各时点参照物与藜麦冲调粉血糖应答结果
Table 3 Blood glucose response results of reference and quinoa powder at different time points
注：**表示同行比较差异极显著（p＜0.01）。
时间/min 0 15 30 45 60 90 120血糖浓度/（mmol/L）葡萄糖5.32±0.40 7.60±1.14 8.83±1.48 8.39±1.72 7.70±1.78 6.20±1.16 5.49±0.93藜麦冲调粉5.31±0.43 6.60±0.72**7.77±0.85**7.63±1.24**6.98±1.28**6.14±0.84 5.45±0.49
表3 显示了14 名受试者在各时点的平均血糖浓度，可以直观地看出，在摄入参照物和藜麦冲调粉后，血糖浓度在30 min 内达到了最高点，但是藜麦冲调粉的峰值（7.77 mmol/L）远低于参照物的峰值（8.83 mmol/L），45 min 后，两种食物的血糖浓度均持续下降，120 min后接近空腹血糖浓度。两者的空腹血糖浓度无显著差异，均属于正常值（3.9～6.1 mmol/L），15～60 min 是人体摄食后血糖浓度维持较高水平的时间段，藜麦冲调粉的血糖浓度明显低于参照物，二者差异极显著（p＜0.01），其原因可能是冲调粉中膳食纤维延缓胃排空时间，降低肠道黏度，被包裹的淀粉同样延长了酶对碳水化合物的水解时间[27-28]，从而降低了血糖升高的速率与峰值，90～120 min 内，两者差异不显著。
藜麦冲调粉人体GI 测试结果如表4 所示。
表4 藜麦冲调粉人体GI
Table 4 Human GI value of quinoa powder
受试者编号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14平均值变异系数GI 46 54 44 45 52 48 45 52 48 41 54 52 44 44 47.79±4.13 8.64
人体血糖应答模型尽可能排除生理因素及个体差异对实验的影响，血糖应答数据较体外模型波动大，却更能真实反映受试食物的GI 水平[29]。实验将14 名受试者空腹及进食2 h 内各个时间点的血糖浓度计算得出GI。由表4 可知，受试者食用藜麦冲调粉后GI 平均值为47.79±4.13，根据ISO 26642：2010《食品·血糖指标（GI）测定和食品分类推荐规范》对测试数据的要求在39.23～56.00，受试者GI 均在可用范围内，所以表4 数据均合格。对照标准WS/T 652—2019《食物血糖生成指数测定方法》对食物GI 分级判定，藜麦冲调粉人体GI 测试值小于55，属于低GI 食品，可供糖代谢异常人群食用。
2.4 微观结构分析
藜麦冲调粉微观结构如图5 所示。
图5 藜麦冲调粉微观结构（5 000×）
Fig.5 Microstructure of quinoa powder（5 000×）
1 为未消化的藜麦冲调粉；2 为消化20 min 的藜麦冲调粉；3 为消化120 min 的藜麦冲调粉。
由图5 可以明显看出，未消化的冲调粉表面较为平整，毛鳞片结构清晰，消化20 min 后，出现明显高低不平的结构，大部分毛鳞片结构消失，消化120 min后，淀粉进一步被水解，出现大量侵蚀孔洞，但是依旧存在几乎未被酶解的部分，这些位置可能与膳食纤维的包裹有关，膳食纤维阻碍了酶与淀粉接触，淀粉结构得以保留，这在一定程度上减缓了因淀粉水解引起的血糖升高。
3 结论
本研究将藜麦粉与燕麦麸皮复配制得藜麦冲调粉，以TDF、SDF 含量对5 个冲调性指标的影响为切入点，初步得出水溶性指数及吸水性指数与两者极显著相关，冲调稳定性与TDF 呈极显著相关，与SDF 显著相关，即增大燕麦麸皮在冲调粉中的比例有助于改善藜麦冲调粉的冲调性。从不同原料配比制得的藜麦冲调粉体外消化结果得知，燕麦麸皮添加量越大，HI 及eGI 越低，藜麦粉与燕麦麸皮质量比为7∶3 时，eGI 小于55，人体血糖测试进一步验证了人体GI 为47.79，体内外消化测试共同证实了该配方藜麦冲调粉可以被归类为低GI 食品。体外消化终点消化物微观结构直观呈现出藜麦冲调粉被酶水解的痕迹以及可能被膳食纤维保护几乎未被水解的部分，对降低藜麦冲调粉的生糖指数起到一定作用。
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