富含海帶的糖尿患者全營(yíng)養(yǎng)食品的配方

李純曉，邱劍潤(rùn)，梁澤，吳月蕊，姚入瑋，羅紅宇*

浙江海洋大學(xué)食品與醫(yī)藥學(xué)院（舟山 316000）

近年來(lái)，隨著生活水平逐步提高，人們的膳食結(jié)構(gòu)、飲食習(xí)慣和生活方式發(fā)生了巨大變化，高熱量、高蛋白、高脂肪食品的攝入量大大增加，而運(yùn)動(dòng)量卻急劇減少，導(dǎo)致糖尿病患者越來(lái)越多。由于大多數(shù)患者缺乏合理進(jìn)食的理念和指導(dǎo)，存在許多飲食和生活誤區(qū)，導(dǎo)致血糖水平波動(dòng)較大，進(jìn)而加劇病情并伴隨一些嚴(yán)重并發(fā)癥（如腎病、心腦血管疾病、炎癥、微循環(huán)障礙等）。為控制血糖水平的波動(dòng)，糖尿病專用食品研發(fā)并推出，且大部分是保健食品或特膳代餐食品[1-2]。然而，不論是保健食品還是特膳代餐食品都存在一定缺陷。保健食品只能提供功能性降糖成分而不能提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，不能作為日常飲食的一部分；特膳代餐既能控制血糖水平又能為糖尿病患者帶來(lái)飽腹感，但是其營(yíng)養(yǎng)成分比較單一，只能作為日常飲食的一部分而不能完全代替日常飲食。為更嚴(yán)格地控制糖尿患者在發(fā)病期間的飲食，有必要開(kāi)發(fā)一款降糖特效全營(yíng)養(yǎng)配方食品，既能有效控制血糖水平，又能完全代替日常飲食，提供足夠宏量營(yíng)養(yǎng)素和各種必需微量營(yíng)養(yǎng)素。

試驗(yàn)以《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品通則》（GB 29922—2013）[3]作為營(yíng)養(yǎng)調(diào)配的標(biāo)準(zhǔn)，以海帶作為主要的降糖功效成分。有研究發(fā)現(xiàn)海帶等水產(chǎn)藻類具有良好的降糖功效[4-5]。其中，海帶多糖是主要的活性成分，能促進(jìn)胰島細(xì)胞分泌胰島素，提高相關(guān)酶的活性，增強(qiáng)機(jī)體抗氧化作用。另外，海帶含有甘露醇、多酚類、有機(jī)碘等多種功能性成分，能有效控制糖尿病及其并發(fā)癥。海帶還含有豐富的可溶性膳食纖維，能延緩胃排空和食物通過(guò)小腸的時(shí)間，讓食物消化緩慢進(jìn)行。中國(guó)海帶資源豐富[6]，價(jià)格低廉。尚鮮見(jiàn)有利用海帶加工全營(yíng)養(yǎng)降糖食品的研究。合理利用海帶開(kāi)發(fā)降糖食品具有廣闊前景。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 主要材料

干海帶、蕎麥粉、大豆、核桃、西紅柿（散稱，舟山市市售）；紅皮花生仁（吉林德偉米業(yè)有限公司）；黃金亞麻籽粉（內(nèi)蒙古益善園生物科技有限責(zé)任公司）；無(wú)糖純葛粉（杭州天堂食品有限公司）；黃芪、玉竹、桑葉（散稱，舟山承源堂大藥房）；珍吾堂即食配方谷物粉（糖尿患者特膳食品，天津正大珍吾堂食品有限公司）。

1.1.2 主要試劑

α-淀粉酶、胃蛋白酶、胰酶、3, 5-二硝基水楊酸（3, 5-Dinitrosalicylic，DNS）、1, 1-二苯基-2-三硝基苯肼（1, 1-dipheny1-2-picryl-hydrazyl，DPPH）、福林酚、沒(méi)食子酸均購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

LGJ-10冷凍干燥機(jī)（河南兄弟儀器設(shè)備有限公司）；Re-52 AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海亞榮生化儀器廠）；KJELTEC 8400全自動(dòng)凱氏定氮儀（福斯分析儀器有限公司）；240 FS AA原子吸收光譜儀（安捷倫科技有限公司）；722 G可見(jiàn)分光光度計(jì)（上海精科儀器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

配方設(shè)計(jì)→原料處理→混合均質(zhì)→蒸發(fā)濃縮→冷凍干燥→營(yíng)養(yǎng)素含量測(cè)定（若不合格，調(diào)整比例重新制備）→提取藥食兩用特效成分→添加藥食兩用特效成分及營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑→功效評(píng)價(jià)

1.3.2 配方設(shè)計(jì)原則

根據(jù)GB 29922—2013[3]的要求，糖尿患者全營(yíng)養(yǎng)配方食品每天提供的能量約6 000～8 000 kJ，其中，碳水化合物提供的能量應(yīng)占總能量的45%～60%，且膳食纖維含量不能低于0.3 g/100 kJ；蛋白質(zhì)提供的能量應(yīng)占15%～20%，且優(yōu)質(zhì)蛋白含量不能低于50%；脂肪提供的能量應(yīng)占20%～30%，且飽和脂肪酸的供能比應(yīng)不超過(guò)10%，亞油酸供能比應(yīng)不低于2.0%，亞麻酸供能比應(yīng)不低于0.5%。維生素、礦物質(zhì)等的含量都需滿足GB 29922—2013中3.4.2的要求。

為提高產(chǎn)品的降糖功效，需要適當(dāng)添加除海帶外的其他降糖功效成分?；钚远嗵?、黃酮類、皂苷類、生物堿等物質(zhì)在糖尿病及其并發(fā)癥方面效果顯著。這些物質(zhì)在藥食兩用食品中含量較為豐富。如：葛根富含黃酮、黃芪富含多糖，玉竹富含皂苷，桑葉中多糖、黃酮、生物堿含量都很高。添加這些功能成分能有效提高產(chǎn)品的降糖功效。

1.3.3 操作要點(diǎn)

產(chǎn)品主要原料有海帶、蕎麥粉、黃豆、花生、核桃、亞麻籽粉、葛根粉、西紅柿。

原料處理：海帶、黃豆分別浸泡過(guò)夜后，攪拌成勻漿（黃豆需過(guò)濾除去豆渣），煮沸10～15 min至熟；西紅柿連皮一起攪拌成勻漿；干花生、干核桃粉碎成小顆粒后，和亞麻籽粉、蕎麥粉一起分別小火翻炒至金黃色且有香氣；葛根粉用95 ℃以上的水泡開(kāi)熟化。

混合均質(zhì)：處理過(guò)的原料混合均勻，用1 000 r/min轉(zhuǎn)速下均質(zhì)5 min。

藥食兩用特效成分提取：用水提醇沉法提取黃芪多糖[7]；用超聲波法提取玉竹皂苷[8]；用熱水浸提-鹽酸乙醇提取法提取桑葉多糖、黃酮和生物堿[9]。

蒸發(fā)濃縮：利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在50 ℃，0.5個(gè)大氣壓下使混合液蒸發(fā)濃縮至呈糊狀（體積減小約60%）。

冷凍干燥：糊狀混合液預(yù)凍處理后在-40 ℃以下，10～20 Pa條件下進(jìn)行冷凍干燥。

1.3.4 營(yíng)養(yǎng)素含量測(cè)定

按照全營(yíng)養(yǎng)配方食品的要求測(cè)定粗產(chǎn)品中各種營(yíng)養(yǎng)素含量。利用燃燒法測(cè)定產(chǎn)品總能量[10]；利用DNS法[11]測(cè)定還原糖的含量；利用凱氏定氮法[12]測(cè)蛋白質(zhì)含量；利用酸水解法[12]測(cè)脂肪含量；利用酶重量法[12]測(cè)定膳食纖維含量；利用二氯靛酚滴定法[12]測(cè)VC含量；利用原子吸收法[13]測(cè)微量元素Na、Ca、Zn、Mn、Cr含量。根據(jù)測(cè)定結(jié)果調(diào)整產(chǎn)品的配方比例，使產(chǎn)品符合全營(yíng)養(yǎng)配方食品的要求，并計(jì)算產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)素參考值（Nutrient reference values，NRV）。

1.3.5 功效評(píng)價(jià)

建立體外模擬試驗(yàn)方法評(píng)價(jià)產(chǎn)品的血糖控制效果及抗氧化效果。其中模擬唾液消化參考石銳等[14]的試驗(yàn)。模擬胃液及腸液消化參考《中華人民共和國(guó)藥典》[15]附錄X A中的人工胃液、XV D中的腸液的配方及趙旭[16]的體外模擬試驗(yàn)方法。與動(dòng)物試驗(yàn)相比，體外模擬試驗(yàn)具有周期較短，不確定因素較少，重現(xiàn)性較好等優(yōu)點(diǎn)。采用較為成熟的糖尿病功能食品——珍吾堂即食配方谷物粉[2]作為產(chǎn)品的陽(yáng)性對(duì)照，理由為：兩者均為糖尿病特殊膳食食品，均為糊狀代餐食品，均含有大量膳食纖維，均添加有藥食兩用的功能性成分，均兼具降糖功效和抗氧化功效。不同之處在于產(chǎn)品富含海藻成分且以全營(yíng)養(yǎng)為特色，可以提供更合理全面的營(yíng)養(yǎng)。

1.3.5.1 多糖消化速率的測(cè)定

食物在消化過(guò)程中釋放還原糖的速度可作為血糖控制效果的判斷指標(biāo)。模擬體內(nèi)消化全過(guò)程，模擬消化液配方為：模擬唾液（對(duì)甲基苯甲酸甲酯50 mg，羧甲基纖維素鈉250 mg，氯化鉀250 mg，氯化鎂2.35 mg，氯化鈣5 mg，磷酸氫二鉀32 mg，磷酸二氫鉀13 mg，氟化鉀8.2×10-9mg，α-淀粉酶24 mg，定容至40 mL）、模擬胃液（氯化鈉0.5 g，胃蛋白酶0.5 g，37%鹽酸4.4 mL，定容至250 mL，調(diào)pH至1.2）、模擬腸液（磷酸二氫鉀1.7 g，胰酶2.5 g，定容至250 mL，調(diào)pH至7），模擬消化溫度均為37 ℃，消化時(shí)間分別為5 min，2 h和4 h。利用DNS顯色法[11]測(cè)定不同時(shí)間段的消化液中的還原糖含量，計(jì)算產(chǎn)品糖類的消化速率。1.3.5.2 抗氧化功能

氧化作用是糖尿病人最需要控制的并發(fā)癥，抗氧化功效是評(píng)價(jià)糖尿病配方食品的重要指標(biāo)?？寡趸饔玫臋C(jī)制復(fù)雜，評(píng)價(jià)方法多種多樣，其中，DPPH自由基消除法[17]和Folin-Ciocalten多酚測(cè)定法[16]是比較具有代表性的2種評(píng)價(jià)方法，可以比較直觀地反應(yīng)產(chǎn)品的抗氧化功效。評(píng)價(jià)抗氧化功效時(shí)，模擬消化階段的操作和1.3.5.1中的操作相同，不同時(shí)間段的消化液提取液先保存在-80 ℃以下的超低溫冰柜中，待模擬消化完成后測(cè)定提取液的DPPH自由基消除率和多酚類物質(zhì)含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 配方設(shè)計(jì)

參考亞麻籽粉、葛根粉包裝上的營(yíng)養(yǎng)成分標(biāo)示，以及《中國(guó)食物成分表》[18]給出的其他散稱原料的營(yíng)養(yǎng)成分，得到原料營(yíng)養(yǎng)成分含量如表1所示。以此為基礎(chǔ)初步設(shè)計(jì)全營(yíng)養(yǎng)食品配方并進(jìn)行評(píng)價(jià)優(yōu)化，最具代表性的3種配方如表2所示。其中，配方Ⅰ用熱水泡開(kāi)成糊后，靜置容易分層，作為糊狀食品的穩(wěn)定性、分散性、黏稠度不足；考慮到蕎麥糊具有較高的黏稠度，配方Ⅱ在配方Ⅰ的基礎(chǔ)上增加蕎麥粉用量，其感官性狀良好，但蛋白質(zhì)含量只有4.63%，低于全營(yíng)養(yǎng)食品標(biāo)準(zhǔn)含量（10%～15%），分析原因?yàn)椋狐S豆豆?jié){蛋白提取率低，大量蛋白質(zhì)隨過(guò)濾的豆渣一起損失；提高黃豆用量以提高蛋白質(zhì)含量得到配方Ⅲ，在感官性狀和基本營(yíng)養(yǎng)素含量都符合全營(yíng)養(yǎng)食品的要求。根據(jù)中醫(yī)藥學(xué)上的中藥推薦攝入量[19]，配方Ⅲ繼續(xù)添加已提取的黃芪多糖1 g，玉竹皂苷50 mg，桑葉多糖250 mg、生物堿20 mg、黃酮類200 mg，以增強(qiáng)產(chǎn)品降糖功效。

表1 原料營(yíng)養(yǎng)成分表

2.2 產(chǎn)品性狀及成分分析

2.2.1 產(chǎn)品性狀感官評(píng)定

產(chǎn)品由各種原料混合成勻漿后，經(jīng)冷凍干燥而成。產(chǎn)品外觀為棕黃色均勻粉末，隱約可見(jiàn)深綠色的海帶顆粒；粉狀產(chǎn)品有股淡香的海藻味，粉末有一定黏度，用手指搓過(guò)后會(huì)在手指上留下一層薄薄的顆粒；以5倍的熱水沖調(diào)即可得到糊狀產(chǎn)品，棕黃色黏稠液，分散均勻，久置不分層，其黏稠程度與南方黑芝麻糊相當(dāng)。即食糊中可見(jiàn)明顯的深綠色海帶顆粒，保留淡香的海藻風(fēng)味。

2.2.2 宏量營(yíng)養(yǎng)素、膳食纖維及能量分析

以配方Ⅲ為準(zhǔn)，測(cè)定了產(chǎn)品宏量營(yíng)養(yǎng)素及膳食纖維含量及產(chǎn)品所含能量，如表3所示。

每100 g產(chǎn)品總能量為1 678.66 kJ；碳水化合物含量54.70%，可提供能量929.90 kJ，占總能量的55.39%；蛋白質(zhì)含量15.48%，可提供能量263.16 kJ，占總能量的15.68%，其中優(yōu)質(zhì)蛋白主要由大豆和堅(jiān)果類提供，占67.15%；脂肪含量12.40%，可提供能量458.80 kJ，占總能量的27.33%，其中亞油酸主要由堅(jiān)果類提供，占7.38%，亞麻酸主要由亞麻籽提供，占1.64%；膳食纖維含量8.95%。三大產(chǎn)能營(yíng)養(yǎng)素的供能比符合《中國(guó)居民膳食指南》的要求，并且營(yíng)養(yǎng)素含量及能量值均符合GB 29922—2013的要求。根據(jù)NRV值可推算出普通糖尿病人攝入約400 g產(chǎn)品即可滿足1 d的營(yíng)養(yǎng)需求[20]。

表3 產(chǎn)品宏量營(yíng)養(yǎng)素、膳食纖維含量及總量能測(cè)定

2.2.3 微量營(yíng)養(yǎng)素分析

Na、Ca、Zn、Mn、Cr和維生素C是糖尿病人必需的微量營(yíng)養(yǎng)素，對(duì)血糖的控制有很重要的作用：鈉是調(diào)節(jié)滲透壓、維持人體正常代謝的主要元素之一；Ca離子能促使胰島β細(xì)胞分泌胰島素；Zn是胰島素組成成分，協(xié)助葡萄糖在細(xì)胞膜上的運(yùn)輸；Mn是多種酶的激活劑，能維持胰腺正常功能；Cr可以與煙酸復(fù)合成為葡萄糖耐量因子；VC在體內(nèi)能起到極強(qiáng)的抗氧化功效。初次測(cè)定時(shí)發(fā)現(xiàn)Na、Ca和VC含量低于GB 29922—2013最低水平，通過(guò)每百克添加營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑[21]醋酸鈣670 mg，氯化鈉510 mg，抗壞血酸20 mg，調(diào)整產(chǎn)品微量營(yíng)養(yǎng)素含量（表4所示）以符合GB 29922—2013要求的水平。

表4 產(chǎn)品微量營(yíng)養(yǎng)素含量

2.3 功效評(píng)價(jià)

對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行模擬消化試驗(yàn)。分別在模擬唾液、模擬胃液、模擬腸液中消化5 min，2 h和4 h，并依次在唾液消化5 min后，胃液消化后10，20，30，60，90和120 min后，腸液消化30，60，90，120，180和240 min后測(cè)定消化液中的各項(xiàng)指標(biāo)。比較分析產(chǎn)品和對(duì)照品的降糖功效和抗氧化功效。

2.3.1 多糖消化速率

利用DNS法測(cè)定消化過(guò)程還原糖含量變化曲線，以此評(píng)價(jià)產(chǎn)品的降糖功效。如圖1所示在唾液消化階段（前5 min）和胃液消化階段（5～125 min），試驗(yàn)組的還原糖釋放量與對(duì)照組無(wú)顯著性差異，這個(gè)階段還原糖釋放量很低，證明產(chǎn)品在口腔和胃中消化速度較慢；到了腸液消化階段（125～365 min），還原糖釋放量急劇上升，證明血糖的消化吸收主要發(fā)生在小腸中。同時(shí)這個(gè)階段試驗(yàn)組和對(duì)照組的還原糖釋放量出現(xiàn)顯著性差異，對(duì)照組的還原糖釋放量約為試驗(yàn)組的90%，即對(duì)照組的血糖控制效果約為試驗(yàn)組的90%。分析原因?yàn)椋寒a(chǎn)品作為全營(yíng)養(yǎng)配方食品而非特膳食品，提高控制血糖水平能力的前提要求是必須滿足GB 29922—2013的要求。產(chǎn)品的膳食纖維含量被限制在8.95%，而對(duì)照品膳食纖維含量20%～25%，故產(chǎn)品控制血糖能力略低與對(duì)照品。

圖1 模擬消化過(guò)程還原糖釋放量變化曲線

2.3.2 抗氧化功能

利用DPPH自由基清除法和Folin-Ciocalten法測(cè)定產(chǎn)品的自由基消除率和多酚釋放量，以此評(píng)價(jià)產(chǎn)品的抗氧化功能。由圖2和圖3可以看出，試驗(yàn)組和對(duì)照組的抗氧化物質(zhì)釋放主要發(fā)生在腸液消化過(guò)程中，這是因?yàn)樵谀c液中含有多種酶，且pH較為適宜，適合食物的全面消化。腸液消化過(guò)程中，試驗(yàn)組的DPPH自由基消除率均值略高于對(duì)照組，但兩者的誤差線有較大重疊，實(shí)際消除率無(wú)顯著差異；同時(shí)兩者的多酚釋放量亦無(wú)顯著差異。因此，產(chǎn)品與對(duì)照品以DPPH和多酚含量表征的抗氧化能力無(wú)顯著差異。

圖2 模擬消化過(guò)程DPPH消除率變化曲線

圖3 模擬消化過(guò)程多酚釋放量變化曲線

3 結(jié)論與討論

產(chǎn)品確定配方為：海帶粉、蕎麥粉、黃豆粉、花生粉、核桃粉、亞麻籽粉、葛根粉與西紅柿粉質(zhì)量比3︰15︰8︰4︰1︰1︰8︰2。其作為一款針對(duì)糖尿病的全營(yíng)養(yǎng)配方食品，產(chǎn)品的各項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)素均符合GB 29922—2013的要求，基本能滿足1名糖尿病患者1 d的營(yíng)養(yǎng)需求。與珍吾堂即食配方谷物粉相比，產(chǎn)品的降糖功效約為其90%，但營(yíng)養(yǎng)含量更全面、更合理。食用400 g產(chǎn)品基本就能滿足1名糖尿病患者1 d的營(yíng)養(yǎng)需求，而對(duì)照品由于不是全營(yíng)養(yǎng)食品，若想要代替主食滿足每日營(yíng)養(yǎng)需求需要食用至少500 g（還必須輔助其他食物以提供某些缺乏的營(yíng)養(yǎng)素，且此時(shí)膳食纖維攝入已經(jīng)超過(guò)推薦攝入量的4倍）。

以海帶為主要功效成分是產(chǎn)品的一大特色，利用豐富的海帶資源及其強(qiáng)大的降糖、抗氧化功效，同時(shí)使產(chǎn)品具備淡香的海藻風(fēng)味；其作為全營(yíng)養(yǎng)配方食品，產(chǎn)品富含全面合理的營(yíng)養(yǎng)素，可以完全代替糖尿病患者發(fā)病期間的飲食，對(duì)糖尿病伴隨的高血壓、心血管病、腎病等并發(fā)癥亦有良好的預(yù)防和控制作用。功效評(píng)價(jià)方面，選擇選用體外模擬消化試驗(yàn)評(píng)價(jià)產(chǎn)品的血糖生成速率，具有簡(jiǎn)單、快捷、重現(xiàn)性高等特點(diǎn)，但不足之處在于并不能全面反映本產(chǎn)品的降血糖功效，人體是一個(gè)復(fù)雜的生化環(huán)境，諸多因素共同影響著血糖的變化。如多糖、硒等成分可通過(guò)對(duì)胰島細(xì)胞的調(diào)控來(lái)降低血糖含量，這些是無(wú)法通過(guò)體外模擬試驗(yàn)體現(xiàn)的，需要通過(guò)體內(nèi)試驗(yàn)去進(jìn)一步驗(yàn)證其功效。另外，針對(duì)病情、健康狀態(tài)不同的糖尿病患者，還可在此配方的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，做到更精準(zhǔn)地指導(dǎo)糖尿病患者的合理飲食。