藥食同源復(fù)合代餐粉的研制及血糖生成指數(shù)評(píng)價(jià)

霍楊梅，仝恬卓，谷筱雅，姚 軍

（河北科技大學(xué)化學(xué)與制藥工程學(xué)院，河北 石家莊 050018）

“藥食同源”文化源于我國(guó)古代，發(fā)展歷史久遠(yuǎn)，早在唐代《黃帝內(nèi)經(jīng)太素》中就有記載“空腹食之為食物，患者食之為藥物”。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，藥食同源兼具藥食兩性，常以食療和藥膳等形式用于多種慢性疾病的治療和康復(fù)[1]。隨著近年來(lái)糖尿病人數(shù)的不斷增加，將藥食同源與代餐粉結(jié)合應(yīng)用于降血糖，既打開(kāi)了藥食同源發(fā)展的新思路，又滿(mǎn)足了糖尿病人群調(diào)節(jié)血糖的需求。

代餐粉是指部分或全部替代正餐的一種沖調(diào)類(lèi)代餐食品，通常由一種或多種原輔料按照一定的比例和方法混合調(diào)配而成[2]。研究表明，代餐食物可有效改善糖尿病患者的血糖、體重和糖化血紅蛋白等指標(biāo)，從多方面達(dá)到干預(yù)和治療的效果[3]。K?nig 等[4]進(jìn)行了為期6 周的干預(yù)試驗(yàn)表明，代餐飲食可以快速有效降低2 型糖尿病患者的空腹血糖和胰島素水平。張麗娟等[5]以具有降糖功效的葛根、苦蕎等為原料，研制出一款血糖生成指數(shù)（Glycemic index，GI）低且具有輔助降糖功效的代餐粉，適合糖尿病患者日常食用。

血糖生成指數(shù)一般指某一種食物與標(biāo)準(zhǔn)食物相比升高血糖的效應(yīng)，可反映某一食物進(jìn)入人體后對(duì)血糖波動(dòng)造成的影響[6]。按照GI 值的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，大于70為高GI 值，55～70 為中GI 值，小于55 為低GI 值[7]。低GI 值食物在人體胃腸道中消化吸收速率緩慢，餐后血糖峰值較低，波動(dòng)幅度較小，有利于整體血糖的控制，適合2 型糖尿病患者日常食用[8]。因此本文以具有不同血糖調(diào)節(jié)作用的藥食同源中藥材葛根、茯苓、黃精、枸杞為主料，添加富含膳食纖維的燕麥纖維粉、黑豆粉、豌豆粉、黑米粉、苦蕎粉及代糖劑甜菊糖為輔料，同時(shí)測(cè)定其基本營(yíng)養(yǎng)成分和血糖生成指數(shù)，開(kāi)發(fā)出一款風(fēng)味獨(dú)特、營(yíng)養(yǎng)全面、血糖生成指數(shù)低，適合糖尿病患者食用的代餐粉，讓其在享受美味的同時(shí)達(dá)到改善血糖的目的。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

葛根、茯苓、黃精、枸杞，河北瑞云天誠(chéng)貿(mào)易有限公司；燕麥纖維粉（80 目）、黑豆、豌豆、黑米、苦蕎，張家口新素燕麥?zhǔn)称房萍加邢薰?；甜菊糖，浙江中牧藥業(yè)有限公司；葡萄糖：食品級(jí)，市售。

1.1.2 儀器與設(shè)備

YP 2001 型電子分析天平，上海佑科儀器有限公司；101-2A 型電熱鼓風(fēng)干燥箱、BJN-2500A 型不銹鋼中藥材粉碎機(jī)、2200 型五谷雜糧磨粉機(jī)、80 目不銹鋼篩網(wǎng)，永康兆申電器有限公司；S-25 大型電熱食品烤箱，深圳優(yōu)米儀器設(shè)備有限公司；Instant S 羅氏血糖儀，彩晶光電科技（昆山）有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

原料清洗→烘干→低溫烘焙→粉碎、過(guò)篩→混合調(diào)配→灌裝→滅菌→成品

1.2.2 操作要點(diǎn)

選取優(yōu)質(zhì)的葛根、茯苓、黃精、枸杞、黑豆、豌豆、黑米以及苦蕎，清洗干凈后放入60 ℃電熱鼓風(fēng)干燥箱烘干表面水分，烘干后放入120 ℃烤箱進(jìn)行30 min低溫烘焙，熟化后分別放入粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，過(guò)80目篩，最后將各配料按照配方量稱(chēng)量后混合均勻即可。

1.2.3 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取燕麥纖維粉20 g，黑豆粉18 g，豌豆粉15 g，黑米粉10 g，苦蕎粉10 g，甜菊糖0.15 g 為基礎(chǔ)輔料，初步選定葛根粉15 g，茯苓粉5 g，黃精粉3 g，枸杞粉2 g，以感官評(píng)分為指標(biāo)，分別考察葛根粉（5、10、15、20、25 g）、茯苓粉（1、3、5、7、9 g）、黃精粉（1、2、3、4、5 g）、枸杞粉（1、2、3、4、5 g）4 個(gè)因素的添加量對(duì)代餐粉感官品質(zhì)的影響。

1.2.4 響應(yīng)面分析法優(yōu)化藥食同源代餐粉的配方

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，以感官評(píng)分為考察指標(biāo)，以葛根粉、茯苓粉、黃精粉、枸杞粉添加量為考察因素，設(shè)計(jì)四因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)，因素與水平見(jiàn)表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平及編碼Table 1 Response surface test factors and levels 單位：g

1.2.5 感官評(píng)價(jià)

參考文獻(xiàn)[9]，選擇具有正常感知能力，且熟練掌握感官評(píng)分方法流程的20～24 歲男女同學(xué)各10 人，分別從藥食同源復(fù)合代餐粉的色澤、氣味、口感、沖調(diào)性4 個(gè)方面進(jìn)行感官評(píng)分，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 藥食同源復(fù)合代餐粉的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation criteria of the food and medicine homologous compound meal replacement powder

1.2.6 復(fù)合代餐粉產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)

潤(rùn)濕下沉性：將30 g 藥食同源復(fù)合代餐粉均勻分布在250 mL、25 ℃的水面上，觀察記錄在靜置及外力攪拌情況下代餐粉完全浸潤(rùn)下沉的時(shí)間。

微生物指標(biāo)：菌落總數(shù)、大腸桿菌及致病菌按照GB 4789 系列中規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)定。

基本營(yíng)養(yǎng)成分：蛋白質(zhì)含量按照GB 5009.5—2016[10]中的第一法測(cè)定；脂肪含量參照GB 5009.6—2016[11]中的第二法測(cè)定；碳水化合物含量和能量參照GB/Z 21922—2008[12]中的方法計(jì)算；鈉含量按照GB 5009.268—2016[13]中的第二法測(cè)定；膳食纖維含量按照GB 5009.88—2014[14]中的方法測(cè)定。

1.2.7 血糖及血糖生成指數(shù)的測(cè)定

血糖測(cè)定：所有受試者于當(dāng)日早晨8:00 測(cè)定空腹血糖兩次，兩次測(cè)量間隔5 min，隨后馬上將一種受試樣品提供給受試者并于10 min 內(nèi)飲用完畢，從第一口進(jìn)食時(shí)間開(kāi)始計(jì)時(shí)，于15、30、45、60、90、120 min使用羅氏血糖儀進(jìn)行指尖采血，并記錄數(shù)值。參考食物（20 g 葡萄糖溶于250 mL 純凈水）進(jìn)行兩次試驗(yàn)，待測(cè)食物（33.2 g 藥食同源代餐粉加250 mL 純凈熱水溶解，攪拌均勻）進(jìn)行1 次試驗(yàn)，每次試驗(yàn)至少間隔3 d 以上，待測(cè)食物應(yīng)該安排在兩次參考食物測(cè)定之間進(jìn)行。由于受試物碳水化合物含量較低，50 g 葡萄糖折算出需要食用的代餐粉量較大，因此以20 g無(wú)水葡萄糖作為參考食物，按照20 g 可利用碳水化合物標(biāo)準(zhǔn)折算，受試藥食同源降糖代餐粉，每人份33.2 g。

血糖生成指數(shù)：參照WS/T 652—2019[15]的體內(nèi)測(cè)試法，選取20 名健康成年人進(jìn)行代餐粉的血糖生成指數(shù)測(cè)定。

1.2.8 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010 計(jì)算數(shù)據(jù)平均值及標(biāo)準(zhǔn)差等，并進(jìn)行圖表制作，采用Design-Export 8.0.6 進(jìn)行響應(yīng)面數(shù)據(jù)分析及繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 葛根粉添加量對(duì)復(fù)合代餐粉感官品質(zhì)的影響

由圖1 可知，隨著葛根粉添加量的增多，藥食同源復(fù)合代餐粉的感官評(píng)分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。葛根粉適量添加時(shí)，代餐粉有葛根粉固有的淡淡人參香氣，添加量過(guò)多呈現(xiàn)中藥味道，稍顯苦澀，難以下咽。因此，選擇葛根粉的適宜添加量為15 g。

圖1 葛根粉添加量對(duì)復(fù)合代餐粉感官品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of Pueraria lobata roots powder additions on sensory quality of compound meal replacement powder

2.1.2 茯苓粉添加量對(duì)復(fù)合代餐粉感官品質(zhì)的影響

由圖2 可知，隨著茯苓粉添加量的增多，復(fù)合代餐粉的感官評(píng)分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，茯苓粉本身味道較為平淡，添加適量茯苓粉會(huì)使代餐粉色澤均勻，口感細(xì)膩，添加過(guò)量則導(dǎo)致代餐粉沖調(diào)性下降。因此，選擇茯苓粉的適宜添加量為5 g。

圖2 茯苓粉添加量對(duì)復(fù)合代餐粉感官品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of Poria cocos powder on sensory quality of compound meal replacement powder

2.1.3 黃精粉添加量對(duì)復(fù)合代餐粉感官品質(zhì)的影響

由圖3 可知，隨著黃精粉添加量的增多，復(fù)合代餐粉的感官評(píng)分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。添加適宜的黃精粉可使代餐粉入口爽滑，香氣怡人，添加量過(guò)多則會(huì)導(dǎo)致代餐粉口感厚膩，氣味不均，使代餐粉感官品質(zhì)下降。因此，選擇黃精粉的適宜添加量為3 g。

圖3 黃精粉添加量對(duì)復(fù)合代餐粉感官品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of Polygonatum chinensis powder addition on sensory quality of compound meal replacement powder

2.1.4 枸杞粉添加量對(duì)復(fù)合代餐粉感官品質(zhì)的影響

由圖4 可知，隨著枸杞粉添加量的增加，復(fù)合代餐粉的感官評(píng)分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。枸杞味甘性平，適量添加時(shí)產(chǎn)品有絲絲回甘，添加量過(guò)多時(shí)則產(chǎn)品色澤加重，食欲感下降。因此，選擇枸杞粉的適宜添加量為2 g。

圖4 枸杞粉添加量對(duì)復(fù)合代餐粉感官品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of Chinese wolfberry powder addition on sensory quality of compound meal replacement powder

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 模型的建立與數(shù)據(jù)分析

響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果如表3 所示，回歸模型方差分析見(jiàn)表4。利用Design-Expert 8.0.6 對(duì)表3 中的數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸分析，得到響應(yīng)面回歸方程：

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 3 Response surface test design and results

Y=97.40+6.08A+1.25B+2.00C+0.67D+0.25AB+2.00AC-2.00AD-3.25BC-0.25BD+5.25CD-7.66A2-4.91B2-6.53C2-4.03D2

由表4 可知，所建立的感官評(píng)價(jià)回歸模型的P 值小于0.000 1，達(dá)到了極顯著水平，R2=0.941 4，調(diào)整后的=0.882 7，說(shuō)明模型能夠較好地反映響應(yīng)值的變化。失擬項(xiàng)（P=0.138 7）不顯著，說(shuō)明回歸模型和預(yù)測(cè)值之間有較好的擬合度，可以用于復(fù)合代餐粉感官評(píng)分的理論推測(cè)和分析。模型的一次項(xiàng)A 影響極顯著（P＜0.01），C 影響顯著（P＜0.05）；二次項(xiàng)A2、B2、C2、D2影響均極顯著（P＜0.01）；交互項(xiàng)CD 影響極顯著（P＜0.01），BC 影響顯著（P＜0.05）。由F 值可知4個(gè)因素對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響順序?yàn)椋篈（葛根粉添加量）＞C（黃精粉添加量）＞B（茯苓粉添加量）＞D（枸杞粉添加量）。

表4 回歸模型方差分析Table 4 ANOVA of regression model

續(xù)表4 回歸模型方差分析Continue table 4 ANOVA of regression model

2.2.2 響應(yīng)面分析

采用Design-Export 8.0.6 軟件，以感官評(píng)分為指標(biāo)對(duì)響應(yīng)面結(jié)果進(jìn)行分析，交互作用顯著的各因素響應(yīng)面及等高線圖見(jiàn)圖5～6。由圖5～6 可見(jiàn)，曲線較為陡峭，說(shuō)明茯苓粉與黃精粉添加量的交互作用對(duì)感官評(píng)分的影響顯著（P＜0.05）。同理，黃精粉與枸杞粉添加量的交互作用對(duì)感官評(píng)分的影響顯著（P＜0.05），與方差分析結(jié)果一致。

圖5 茯苓粉和黃精粉添加量的交互作用對(duì)復(fù)合代餐粉感官評(píng)分影響的響應(yīng)面圖和等高線圖Fig.5 Response surface and contour maps of effect of interaction of Poria cocos powder and Polygonatum chinensis powder on sensory score of compound meal replacement powder

2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)得到的最佳配方為：葛根粉15.82 g，茯苓粉5.1 g，黃精粉3.81 g，枸杞粉2.3 g，燕麥纖維粉20 g，黑豆粉18 g，豌豆粉15 g，黑米粉10 g，苦蕎粉10 g，甜菊糖0.15 g。按照上述配方制備復(fù)合代餐粉，其感官評(píng)分為99.4 分，與預(yù)測(cè)值（99.3 分）相近且高于多數(shù)評(píng)分，說(shuō)明可以作為代餐粉的最佳配方組成。

2.4 代餐粉質(zhì)量評(píng)價(jià)

潤(rùn)濕下沉性測(cè)定結(jié)果：在靜置情況下，代餐粉的完全浸潤(rùn)下沉?xí)r間為41 s，在外力攪拌下完全浸潤(rùn)下沉的時(shí)間為8 s。此試驗(yàn)過(guò)程中，藥食同源復(fù)合代餐粉表現(xiàn)出良好的溶解性。

微生物檢測(cè)結(jié)果：成品中菌落總數(shù)＜100 CFU/mL，大腸桿菌群＜3 MPN/100 mL，致病菌未檢出。

基本營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定結(jié)果如表6 所示，此結(jié)果表明藥食同源復(fù)合代餐粉營(yíng)養(yǎng)全面，膳食纖維含量較高，可以滿(mǎn)足2 型糖尿病患者的基本營(yíng)養(yǎng)需求。

表6 代餐粉營(yíng)養(yǎng)成分組成Table 6 Nutritional composition of meal replacement powder

圖6 黃精粉和枸杞粉添加量的交互作用對(duì)復(fù)合代餐粉感官評(píng)分影響的響應(yīng)面圖和等高線圖Fig.6 Response surface and contour maps of effect of interaction of Polygonatum chinensis powder and Chinese wolfberry powder on sensory score of compound meal replacement powder

2.5 血糖生成指數(shù)評(píng)價(jià)

2.5.1 血糖應(yīng)答曲線

圖7 為受試者進(jìn)食葡萄糖和代餐粉前后的血糖平均值制作的血糖應(yīng)答曲線。由圖7 可知，在餐后120 min 內(nèi)，葡萄糖血糖高峰出現(xiàn)在30 min 時(shí)，最高為8.1 mmol/L；代餐粉血糖峰值出現(xiàn)在45 min 時(shí)，最高為6.0 mmol/L，隨后持續(xù)下降。代餐粉峰值數(shù)據(jù)較葡萄糖低，且整體趨勢(shì)中上升和下降速度相對(duì)緩慢且平穩(wěn)，波動(dòng)幅度小，說(shuō)明制備的藥食同源代餐粉有穩(wěn)定餐后血糖的作用。

圖7 受試者的血糖應(yīng)答曲線Fig.7 The blood glucose response curve of the subjects

2.5.2 血糖生成指數(shù)測(cè)定結(jié)果20 名受試者測(cè)得的藥食同源復(fù)合代餐粉GI 值結(jié)果見(jiàn)表7，藥食同源代餐粉的GI 平均值為47.7，屬于低GI 值食物，適合2 型糖尿病人群食用。

表7 受試者測(cè)得藥食同源復(fù)合代餐粉的GI 值Table 7 The GI value of the subjects taking medicine and food homologous compound meal replacement powder

3 結(jié)論

以藥食同源中藥材葛根、茯苓、黃精、枸杞為主料，燕麥纖維粉、黑豆等為輔料，通過(guò)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，得到藥食同源復(fù)合代餐粉的最佳配方：葛根粉15.82 g，茯苓粉5.1 g，黃精粉3.81 g，枸杞粉2.3 g，燕麥纖維粉20 g，黑豆粉18 g，豌豆粉15 g，黑米粉10 g，苦蕎粉10 g，甜菊糖0.15 g，此配方下制得的代餐粉色澤明亮，口感醇厚，營(yíng)養(yǎng)豐富，感官品質(zhì)佳。血糖生成指數(shù)為47.7±7.23，屬于低GI 值食物，能夠輔助降糖，可作為2 型糖尿病人群的日常餐食。