雜糧飯的預(yù)測(cè)與真實(shí)血糖指數(shù)差異性分析

盧家燦，李 爽，范志紅*，葉 婷，朱瑞欣

（1 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)營(yíng)養(yǎng)與健康系 北京100083 2 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院 北京100083）

我國居民多以白米飯為主食，而攝入過多高血糖負(fù)荷（Glycemic load，GL）的白米飯與較高的糖尿病風(fēng)險(xiǎn)[1]和其它慢性疾病風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)[2-3]。國際醫(yī)學(xué)界鼓勵(lì)用符合本國文化傳統(tǒng)的方式來改善主食的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和血糖反應(yīng)[4]，含有多種全谷雜豆食材的雜糧飯有利于慢性病預(yù)防和血糖管理[5-7]。然而，由于原料和烹調(diào)方法的差異，烹調(diào)后主食的血糖指數(shù)（Glycemic index，GI）值和血糖負(fù)荷會(huì)有較大的差異，控制血糖的效果并不一致[8-9]。目前雜糧烹調(diào)往往使用電壓力鍋，而目前有關(guān)多種混合原料所制成的雜糧飯的實(shí)際GI 值和GL 值的相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道較少[10-11]，壓力烹調(diào)模式對(duì)血糖反應(yīng)的影響目前尚無研究報(bào)告。

國內(nèi)外營(yíng)養(yǎng)研究和膳食指導(dǎo)中，在主要營(yíng)養(yǎng)素比例差異不大的情況下，常將各食材的GI 文獻(xiàn)值按碳水化合物攝入權(quán)重進(jìn)行加和的方法計(jì)算混合原料主食的GI 值[12]。也有多項(xiàng)研究用體外模擬碳水化合物水解的方法來預(yù)測(cè)食物的GI 值，認(rèn)為水解指數(shù)（Hydrolysis Index，HI）可以用來預(yù)測(cè)GI值[13]。評(píng)估計(jì)算值與實(shí)測(cè)值之間的差異，對(duì)于營(yíng)養(yǎng)膳食指導(dǎo)意義重大。

本研究從9 種全谷豆類中選擇4 種食材組合，用電壓力鍋制作3 種雜糧飯，在健康成年受試者中進(jìn)行餐后血糖反應(yīng)測(cè)定和體外模擬淀粉消化進(jìn)程的測(cè)定，并根據(jù)淀粉水解數(shù)據(jù)和相關(guān)食材GI值的文獻(xiàn)值來預(yù)測(cè)雜糧飯的GI 值和GL 值，并與實(shí)測(cè)值相比較。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

精白粳米及糙米 （Oryza sativa spp.japonica）、紅小豆（Vigna angularis var.angularis）、綠豆（Vigna radiata （Linn.） Wilczek）、薏米（Coix lacryma-jobi Linn.）、黑米（Oryza sativa Linn.spp）、小米（Setaria italica）均為黑龍江產(chǎn)；百合干（Lilium brownii var.viridulum Baker），甘肅蘭州產(chǎn)；蓮子（Nelumbo nucifera Gaertn.），湖南湘潭產(chǎn)；燕麥（Avena nuda L.），品種為壩莜一號(hào)，內(nèi)蒙古烏拉蓋產(chǎn)。

濃硫酸、無水硫酸銅、硫酸鉀、濃鹽酸、無水乙醚、氫氧化鈉、無水葡萄糖、甲基紅、溴甲酚綠、硼酸、石油醚、三羥甲基氨基甲烷、酚酞、瓜爾豆膠、胃蛋白酶（CAS 9001-75-66，≥250 U/mg）、豬胰臟胰酶（CAS 8049-47-6，≥4 000 U/g）、熱穩(wěn)定α-淀粉酶【CAS 9000-85-5，（10 000±1 000）U/mL】、蛋白酶（CAS 9014-01-1，300～400 U/mL）、淀粉葡萄糖苷酶（CAS 9032-08-0，2 000～3 300 U/mL）等為均分析純級(jí)，北京化學(xué)試劑廠；甲醇、乙醇為色譜純級(jí)，北京化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

Synergy 多功能酶標(biāo)儀，美國伯騰儀器有限公司；UV-5200 紫外分光光度計(jì)，上海元析儀器有限公司；SHA-B 水浴恒溫振蕩器，國華公司；24 000 r/min 高速粉碎機(jī)，北京環(huán)亞天元機(jī)械技術(shù)有限公司；MJ-BL10S11 破壁料理機(jī)、MY-HT5093 壓力鍋，美的生活電器制造有限公司；JY92-2D 超聲細(xì)胞粉碎機(jī)，寧波新芝科技股份有限公司；S20 Seven Easy pH 計(jì)，瑞士梅特勒公司；FA2004 萬分之一電子天平，德國Sartoius 公司；TGL18M 臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)，鹽城市凱特實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；ONE TOUCH UltraEasy 穩(wěn)豪倍易型血糖儀和試紙，強(qiáng)生（中國）醫(yī)療器材有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 測(cè)試餐及其制作方法 各雜糧飯樣品和白米飯、葡萄糖2 種參比食物的配方如表1所示。白米飯為普通蒸鍋蒸40 min。白米和每份雜糧均為1 倍原料加入1.5 倍質(zhì)量的水。所有烹調(diào)方法經(jīng)品嘗試驗(yàn)確認(rèn)具有良好的感官接受度。雜糧飯A1 的烹調(diào)方法為電飯鍋“雜糧飯”模式自動(dòng)烹調(diào)，雜糧飯A2、B、C 的烹調(diào)方法為62 kPa 保壓15 min。到保壓時(shí)間后，電飯鍋?zhàn)詣?dòng)卸壓，20 min 后打開取樣。所有食物均在50 ℃左右食用（用食品級(jí)溫度探測(cè)器測(cè)溫）。

表1 每份雜糧飯測(cè)試樣品和參比食物配方Table 1 Ingredients of one portion mixed whole-grain test meals and reference food

1.3.2 樣品中營(yíng)養(yǎng)素的測(cè)定 樣品主要組成如表1所示。脂肪測(cè)定參考《食品中脂肪的測(cè)定》（GB 5009.6-2016）[14]中的索氏抽提法；蛋白質(zhì)測(cè)定參考《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》（GB 5009.5-2016）[15]中的凱氏定氮法；總膳食纖維測(cè)定參考《食品中膳食纖維的測(cè)定》（GB 5009.88-2014）[16]中的酶重量法。

1.3.3 體外消化方法 采用Englyst 等[17]建立的體外模擬碳水化合物消化法測(cè)定各樣品碳水化合物水解時(shí)間進(jìn)程曲線，測(cè)定時(shí)間點(diǎn)為0，2，5，10，20，60，120 min。以白米飯為參比進(jìn)行樣品水解指數(shù)的計(jì)算。

1.3.4 血糖試驗(yàn)

1）研究對(duì)象 經(jīng)Brouns 等[18]統(tǒng)計(jì)分析，受試者人數(shù)為10 的餐后血糖試驗(yàn)結(jié)果具有80%的可靠度。在網(wǎng)上招募并篩選10 名18～25 歲的健康人為受試者，納入條件如下：BMI 在18～24 kg/m2；體重穩(wěn)定，1年內(nèi)未節(jié)食減肥；不吸煙、不飲酒；無葡萄糖不耐受；血糖處在正常范圍內(nèi)；無任何代謝性疾?。慌允茉囌呶磻言谢蛱幱诓溉槠?；有吃早餐習(xí)慣；不經(jīng)常熬夜。經(jīng)中國農(nóng)業(yè)大學(xué)倫理委員會(huì)許可后，與受試者簽訂書面協(xié)議。要求所有受試者在整個(gè)試驗(yàn)期間內(nèi)保持日常運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，避免飲酒、暴飲暴食、熬夜等行為，并保證在血糖試驗(yàn)的前1 天規(guī)律飲食，避免劇烈運(yùn)動(dòng)。

2）試驗(yàn)步驟 受試者在試驗(yàn)前1 天16：00前接到通知，并于20：00 開始禁食，23：00 前就寢。試驗(yàn)當(dāng)天8：00 進(jìn)食測(cè)試餐，所有受試者在20 min 內(nèi)將測(cè)試餐進(jìn)食完畢。分別于進(jìn)食前（0 min） 和開始進(jìn)食后的20，30，45，60，90，120 min采集指尖血，使用血糖儀測(cè)定血糖濃度并記錄讀數(shù)。每2 次試驗(yàn)相隔至少3 d，每次試驗(yàn)按照隨機(jī)順序進(jìn)食1 種測(cè)試餐，同一受試者每次試驗(yàn)進(jìn)食的測(cè)試餐種類均不相同。

1.3.5 血糖相關(guān)指數(shù)的計(jì)算 參考Wolever 等[19]的梯形法則方法計(jì)算各測(cè)試餐在0～60 min 和0～120 min 內(nèi)血糖反應(yīng)曲線 （AUC） 下的正面積i-AUC0-60和iAUC0-120，并根據(jù)iAUC0-120值以葡萄糖作為參考食物（GI=100）計(jì)算血糖指數(shù)，得到實(shí)測(cè)GI 值（Real glycemic index，RGI）。按文獻(xiàn)計(jì)算的混合食物GI 值定義為計(jì)算血糖指數(shù)（Calculated glycemic index，CGI）。

將按照實(shí)測(cè)GI 值計(jì)算出的GL 值定義為真實(shí)血糖負(fù)荷 （Real glycemic load，RGL），按文獻(xiàn)[20]方法計(jì)算。

綜上所述，培美曲塞聯(lián)合順鉑治療晚期非鱗非小細(xì)胞肺癌應(yīng)用能降低血清腫瘤標(biāo)志物CEA表達(dá)水平與提高ApoA1表達(dá)水平，提高治療療效，且不會(huì)增加毒副反應(yīng)的發(fā)生，從而延長(zhǎng)患者的生存期。

將按CGI 值估算的樣品GL 值定義為計(jì)算血糖負(fù)荷（Calculated glycemic load，CGL）。

將按HI 值估算的樣品GL 值定義為預(yù)期血糖負(fù)荷（Estimated glycemic load，EGL）[21-22]。

1.4 數(shù)據(jù)處理和分析

用SPSS 21.0 和Excel 2016 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，組間差異用成對(duì)t 檢驗(yàn)和單因素方差分析，以P＜0.05 為顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 各樣品的主要成分

每份樣品的主要成分見表2。

2.2 各樣品碳水化合物水解進(jìn)程

各組樣品基于不同時(shí)間點(diǎn)的碳水化合物水解曲線如圖1所示。在各時(shí)間點(diǎn)各雜糧飯的水解率均顯著低于白米飯組（P＜0.05）。在2～20 min 時(shí)，雜糧飯B 的水解率均顯著高于其它3 種雜糧飯（P＜0.05）；在20 min 后，雜糧飯B 和C 的水解率趨于一致，而顯著高于雜糧飯A1 和A2（P＜0.05）。不同烹調(diào)方式的雜糧飯A1 和A2 水解率之間無顯著性差異。

2.3 測(cè)試餐的餐后血糖反應(yīng)

由圖2的血糖反應(yīng)曲線可見，雜糧飯A2 的血糖峰值出現(xiàn)在餐后45 min，雜糧飯C 的血糖峰值出現(xiàn)在餐后30 min，而葡萄糖、白米飯和雜糧飯A1、雜糧飯B 的血糖在餐后30～45 min 均處于較高水平。雜糧飯A2 在餐后30 min 的血糖水平顯著低于白米飯 （P＜0.05）；雜糧飯A1 在餐后20 min 血糖變化值顯著高于白米飯（P＜0.05），30～45 min 時(shí)血糖反應(yīng)與白米飯無差異。雜糧飯B 在0～45 min 的血糖反應(yīng)與白米飯相似，在90 min 和120 min 時(shí)顯著低于白米飯（P＜0.05）。雜糧飯C 的血糖值在45min 及以后均顯著低于白米飯（P＜0.05），在30～120 min 之間血糖下降速率較快，餐后120 min 時(shí)血糖變化為負(fù)值。

表2 每份雜糧飯樣品和參比食物的宏量營(yíng)養(yǎng)成分Table 2 Proximate of one portion mixed whole-grain meals and reference food

圖1 雜糧飯?zhí)妓衔锼膺M(jìn)程Fig.1 Hydrolysis process of carbohydrate in mixed meals

圖2 測(cè)試餐的餐后血糖變化曲線（n=10）Fig.2 Incremental blood glucose level after the test meals （n=10）

2.4 測(cè)試餐的GI 值和血糖特征值

從表3可見，以葡萄糖為參比食物時(shí)，各雜糧飯的GI 值均顯著低于白米飯 （GI=84），分別為69，60，66，48。其中雜糧飯C 屬于低GI 值食物（GI≤55），而其它雜糧飯均屬于中GI 值食物（55＜GI＜70）。各雜糧飯的血糖峰值和血糖曲線下正面積（iAUC）與白米飯無顯著差異，而雜糧飯C 的血糖谷值顯著低于白米飯、雜糧飯A1 和A2。雜糧飯A2 在120 min 內(nèi)的最大血糖波動(dòng)值最小。

表3 血糖反應(yīng)曲線特征值（平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤）（n=10）Table 3 Characteristics of postprandial glycemic responses of test meals and reference food（±s）（n=10）

表3 血糖反應(yīng)曲線特征值（平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤）（n=10）Table 3 Characteristics of postprandial glycemic responses of test meals and reference food（±s）（n=10）

注：不同小寫字母表示包括葡萄糖和白米飯對(duì)照在內(nèi)的本組處理間（同一列）存在顯著差異，P＜0.05。MAGE120 為120 min 內(nèi)的血糖最大波動(dòng)值。

MAGE120/mmol·L-1葡萄糖 100a 180.7±6.8a 307.9±16.9a 4.3±0.2a 0.9±0.2a 3.4±0.3a白米飯 84±3b 143.6±13.4b 260.7±19.9ab 3.6±0.1ab 0.6±0.2a 3.0±0.2ab雜糧飯A1 69±4c 139.1±12.8b 218.5±20.7bc 3.2±0.3b 0.6±0.1a 2.6±0.3ab雜糧飯A2 60±5cd 106.7±9.7b 193.1±27.1bc 2.9±0.3b 0.5±0.2a 2.4±0.2b雜糧飯B 66±4c 137.5±11.3b 209.0±22.7bc 3.3±0.3b 0.3±0.2ab 3.0±0.2ab雜糧飯C 48±3d 118.4±11.2b 151.2±15.5c 3.0±0.3b-0.2±0.1b 3.2±0.2ab?測(cè)試餐 GI iAUC0-60/（mmol·min）·L-1 iAUC0-120/（mmol·min）·L-1血糖峰值/mmol·L-1血糖低值/mmol·L-1

2.5 預(yù)測(cè)GI 值和真實(shí)GI 值的比較

從文獻(xiàn)值計(jì)算獲得的CGI 值來看，雜糧飯A1、A2 和C 的預(yù)測(cè)值和真實(shí)數(shù)據(jù)差異大，分別為20 和11 個(gè)GI 單位，而雜糧飯B 僅為1 個(gè)GI 單位。體外消化數(shù)據(jù)得到的HI 值和RGI 值的數(shù)據(jù)差異在0～17 個(gè)GI 單位之間，同樣對(duì)雜糧飯B 的預(yù)測(cè)效果較好。

表4 計(jì)算所得GI 值、HI 值和實(shí)測(cè)GI 值的比較Table 4 Comparison of calculated GIs,HIs and real GI values

2.6 測(cè)試餐預(yù)測(cè)GL 值和真實(shí)值的比較

按計(jì)算法預(yù)測(cè)的CGL 值、HI 法預(yù)測(cè)的EGL 值和實(shí)測(cè)值RGL 如表5所示，可見CGL 值與RGL值的差值在0～7 之間；而EGL 值與RGL 值差值在0～6 之間。

3 討論與結(jié)論

研究表明淀粉豆類[27]和全谷物[28]的攝入均有利于餐后血糖管理。中國居民膳食指南（2016）中推薦國民每天攝入50～150 g 全谷雜糧[29]，且主食食材要多樣化。本研究經(jīng)預(yù)試驗(yàn)，選取全谷、淀粉豆類和多種傳統(tǒng)含淀粉食材制成的雜糧飯均有良好的感官接受性。

表5 計(jì)算GL 值、水解指數(shù)GL 預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)GL 值的比較Table 5 Comparison of calculated GL，expected GL and real GL values

由于淀粉食材冷卻后易發(fā)生老化回生，抗性淀粉增加而使GI 值降低[30]，故本研究中嚴(yán)格控制食用溫度為50 ℃左右，此時(shí)測(cè)出的GI 值可以代表該測(cè)試餐的最高可能GI 值。

系統(tǒng)綜述表明，烹調(diào)方法對(duì)主食的GI 值有很大影響[31-32]。如《中國食物成分表》[24]中的小米GI值為71，然而有文獻(xiàn)報(bào)道經(jīng)提前浸泡一夜的小米飯GI 值高達(dá)93[9]，未提前浸泡的小米飯是64.4，小米粥也高達(dá)93.6[33]。同樣，薏米在經(jīng)過一夜浸泡后煮30 min 后的GI 值也高達(dá)91[9]。在營(yíng)養(yǎng)干預(yù)研究中，攝入糙米飯?zhí)娲酌罪?6 周并未帶來血糖指標(biāo)的改善[34]，就有可能是因?yàn)榕胝{(diào)方式帶來的GI 值上升所致。

本研究中，白米飯為常壓蒸40 min，保有一定咀嚼性，血糖波動(dòng)幅度與雜糧飯B 相當(dāng)。同樣配方、壓力烹調(diào)方式不同的2 種雜糧飯，A1 的GI 值和前60 min 血糖曲線下面積均有顯著高于A2 的趨勢(shì)（P＜0.1），且A1 在45 min 前的血糖上升速度顯著高于米飯（P＜0.05）。這可能是因?yàn)槌绦蛟O(shè)計(jì)了約30 min 的較長(zhǎng)保壓時(shí)間。改為62 kPa 烹調(diào)15 min 后，在口感差異不顯著的前提下縮短了加熱時(shí)間，從而降低了血糖上升速度。故雜糧飯B 和C 均采用了62 kPa 下烹調(diào)15 min 的模式。

控血糖人群擔(dān)心全谷雜糧食物用壓力烹調(diào)后餐后血糖反應(yīng)會(huì)升高，然而本研究結(jié)果表明，即便用壓力鍋烹調(diào)，含有豆類和燕麥的全谷雜糧飯仍然可以保持中等GI 值（GI＜70）的水平，甚至更低，仍然適合有控血糖需求者食用。然而，雜糧飯C 在120 min 時(shí)出現(xiàn)血糖負(fù)值，淀粉水解曲線不能解釋其原因，推測(cè)可能是其食材中的某些活性組分對(duì)血糖代謝產(chǎn)生了影響。從維持血糖穩(wěn)定角度來說，以雜糧飯A2 的效果最好。

本研究結(jié)果還提示，用文獻(xiàn)中各食材的GI 數(shù)據(jù)來推測(cè)混合烹制食物的GI 值，其偏差大小可能因食材和烹調(diào)方法而異。雖然本研究中的文獻(xiàn)值主要選擇以華人為受試者的測(cè)定數(shù)據(jù)，排除了人種間GI 值測(cè)定結(jié)果的差異[35]，然而僅對(duì)雜糧飯B的預(yù)測(cè)效果較好。淀粉豆類的GI 值通常低于全谷類[36]，可能是由于豆類質(zhì)地緊密，破壞種子完整性，提升消化速度的程度取決于烹調(diào)處理，故烹調(diào)差異會(huì)帶來預(yù)測(cè)誤差。雜糧飯B 中不含有豆類，浸泡后的常壓烹調(diào)與未浸泡的壓力烹調(diào)之間效果差異較小，使雜糧飯B 的CGI 值和RGI 值的差異最小。

在國內(nèi)外流行病學(xué)調(diào)查、膳食干預(yù)研究以及糖尿病患者血糖管理方案當(dāng)中，均采用文獻(xiàn)值進(jìn)行GI 值計(jì)算的方法，極易帶來整體膳食GI 值和GL 值評(píng)估的誤差，從而影響干預(yù)效果。如能進(jìn)行有效的烹調(diào)指導(dǎo)，則可以盡量降低這種影響。

體外模擬小腸消化方法與實(shí)測(cè)GI 值有很強(qiáng)的相關(guān)性[13，37]，所測(cè)的HI 值納入了烹調(diào)方法差異的影響，且能消除個(gè)體差異帶來的影響，然而不能反映出食物中活性成分進(jìn)入體內(nèi)以后對(duì)消化或血糖代謝的調(diào)控效果。

總之，全谷雜豆食材在壓力烹調(diào)后仍可保持中等GI 值食物甚至低GI 值食物的特性，有利于降低膳食血糖負(fù)荷，然而部分混合原料主食的血糖反應(yīng)和GI 值不能簡(jiǎn)單通過計(jì)算或體外試驗(yàn)來預(yù)測(cè)。