復合降糖代餐粉的配方研究及血糖生成指數評價

陳忠琴，張雨婷，陳麗珠，蔣美齡，曹文紅，周龍建，秦小明，鄭惠娜

（1.廣東海洋大學 食品科技學院，廣東 湛江 524088；2.廣東海洋大學 深圳研究院，廣東 深圳 518108；3.國家貝類加工技術研發分中心（湛江），廣東省水產品加工與安全重點實驗室，廣東省海洋生物制品工程實驗室，廣東 湛江 524088）

糖尿病是目前繼腫瘤和心血管疾病之后的第三 大慢性非傳染性代謝性疾病，其主要臨床特征為高血糖，近年來我國糖尿病患病率急速增長，主要原因包括高糖高脂的飲食習慣、社會因素及遺傳因素等，糖尿病逐漸趨于年輕化，人們的生活品質受到極大影響，社會醫療負擔也急劇增加[1-2]。研究表明，代餐飲食能有效改善超重或肥胖2 型糖尿病患者的血糖、血脂水平[3-4]。目前，市售的營養代餐粉種類和功能比較單一，營養主要從谷物蛋白及纖維素中獲得，缺乏具有降糖功能的營養成分，不適合有控糖需要的人群食用。因此，開發出營養均衡、具有降糖功能的復合代餐粉不但具有廣闊的市場前景，而且對于糖尿病人群飲食具有重要意義[5]。

牡蠣，俗稱蠔，是我國沿海地區一種重要的海洋經濟貝類，其肉味道鮮美、營養價值高，是我國衛生部門批準的第一批藥食同源的海產品之一[6]。牡蠣肉富含蛋白質、活性肽、糖原、微量元素及維生素等多種有益的功能因子，其中牡蠣肽具有抗氧化、增強免疫力、抗炎、降血糖等生理作用，尤其因其具備特殊海洋環境賦予的獨特氨基酸序列結構，牡蠣活性肽在降糖應用方面具有天然優勢，在保健品、醫藥、食品添加劑等方面具有良好的應用價值[7]。黑豆皮花色苷是一類廣泛存在于果蔬中的天然色素（屬類黃酮），具有顯著的降血糖作用[8]，課題組前期研究發現，牡蠣肽與花色苷復配后具有提高二者消化穩定性和降糖活性的作用[9]。因此，將牡蠣肽和花色苷作為具有降糖功能的特色成分按最優比例復配到代餐粉中，對降糖代餐粉的開發具有重要指導意義。

目前，關于牡蠣肽的加工利用主要是基于其抗氧化、抗疲勞、增強免疫力等功能添加應用于飲料、餅干、酸奶、保健酒、咀嚼片及口服液等營養功能性產品[10-13]?；ㄉ占庸だ卯a品主要集中于復合飲品、減肥代餐棒、酸奶等產品[14-17]。而以牡蠣肽和花色苷為特色成分開發的降糖營養代餐產品鮮有報道。

在前期牡蠣肽和花色苷降糖活性研究的基礎上，將牡蠣肽與花色苷復合配比，輔以谷物原料粉（燕麥粉、苦蕎麥粉、核桃粉、葛根粉）、羅漢果粉、椰子粉及甜菊苷等輔料，研究開發一種高蛋白、低脂肪，營養均衡，且具有降糖功能（減緩碳水化合物消化進程） 和低血糖生成指數（GI） （穩定餐后血糖） 的復合降糖代餐粉，為廣大糖尿病患者及有調控血糖需求的人群提供一種新型代餐食品。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

牡蠣肽粉，海南盛美諾生物技術有限公司提供；黑豆皮花色苷提取物，陜西鳳棲梧生物科技有限公司提供；核桃粉、葛根粉、燕麥粉、苦蕎麥粉及羅漢果粉、椰子粉和甜菊苷輔料，西安辰輝生物科技有限公司提供；α - 葡萄糖苷酶（70 萬U/mL）、α -淀粉酶（豬胰腺，5 U/mg）、可溶性淀粉、對硝基苯基吡喃葡萄糖苷（p-NPG）、DNS 試劑、胃蛋白酶、胰蛋白酶、磷酸緩沖液（PBS），上海源葉生物科技有限公司提供；碳酸鈉、乙醇、氯化鎂、氯化鈣等，西隴科學股份有限公司提供。

1.2 儀器與設備

HH-6 型數顯恒溫水浴鍋，常州澳華儀器有限公司產品；LE104E/02 型電子天平，梅特勒- 托利多（上海） 有限公司產品；Varioskan Flash 型全自動酶標儀，美國Thermo 公司產品；3K15 型臺式高速冷凍離心機，德國Sigma 公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 牡蠣肽和花色苷的復合配比優化

按照質量比分別為1∶10，1∶3，2∶5，1∶2，1∶1 稱取牡蠣肽粉和花色苷提取物到1 000 mL 燒杯中，加入適量蒸餾水混合均勻后，蓋上保鮮膜，在常溫下使用磁力攪拌水浴鍋攪拌2 h，冷凍干燥48 h，以α - 淀粉酶和α - 葡萄糖苷酶抑制率為指標，獲得具有最優降糖作用的牡蠣肽和花色苷的復合配比。

1.3.2 牡蠣肽和花色苷復合粉的體外降糖作用分析

（1） α - 淀粉酶抑制率的測定。參照Miranda D M F 等人[18]的方法并稍作調整，采用DNS 比色法測定牡蠣肽和花色苷復合粉樣品對α- 淀粉酶的抑制作用。首先，在玻璃試管中加入300 μL樣液和3 150 μL淀粉酶溶液（0.2 U/mL），于37 ℃條件下孵育15 min，然后加入300 μL 可溶性淀粉（質量分數為1%）。于37 ℃條件下反應30 min 后，加入500 μL DNS 在沸水浴中繼續反應10 min，冰浴冷卻后加入5 750 μL蒸餾水，混勻后取200 μL 在96 孔板檢測其波長540 nm 處的吸光度。試驗設置樣品組、樣品空白組、對照組、空白組，并根據公式（1） 計算α - 淀粉酶抑制率：

式中：A樣品——樣品組吸光度，反應物組成：樣品+酶+淀粉+ DNS；

A樣品空白——樣品空白組吸光度，反應物組成：樣品+PBS+淀粉+ DNS；

A對照——對照組吸光度，反應物組成：PBS+酶+淀粉+ DNS；

A空白——空白組吸光度，反應物組成：PBS+淀粉+ DNS。

（2） α - 葡萄糖苷酶抑制率的測定。

參照Miranda D M F 等人[18]的方法并稍作調整，采用pNPG 法測定樣品對α - 葡萄糖苷酶的抑制作用。取110 μL 磷酸鹽緩沖液（PBS，0.1 mmol/L；pH 值6.8） 于96 孔板微孔，加入20 μL 樣品溶液和20 μL α - 葡萄糖苷酶溶液（1 U/mL），混勻后于37℃條件下預熱10 min，然后加入20 μL pNPG 底物（1.25 mmol/L） 于37 ℃條件下反應20 min，再加入80 μL 碳酸鈉（0.1 mol/L） 終止反應。采用酶標儀于波長405 nm 處測定其吸光度，試驗設置樣品組、品空白組、對照組、空白組，并按公式（2） 計算α -葡萄糖苷酶抑制率：

式中: A樣品——樣品組吸光度，反應物組成：樣品+酶+ pNPG；

A樣品空白——樣品空白組吸光度值，反應物組成：樣品+ PBS+ pNPG；

A對照——對照組吸光度值，反應物組成：PBS+酶+ pNPG；

A空白——空白組吸光度值，反應物組成：PBS+pNPG。

1.3.3 復合降糖代餐粉的制備工藝流程

按照牡蠣肽和花色苷的最優復合配比，同時添加谷物類原料和其他配料制備符合代餐粉，具體工藝流程如下：

①牡蠣肽+花色苷復合粉→稱量過篩→羅漢果粉→預混合；

②谷物類原料（核桃粉∶葛根粉∶燕麥粉∶苦蕎麥粉= 4∶1∶8∶5） →稱量混合→粉碎→過篩；

①+②→椰子粉、甜菊苷→總混合→成品。

1.3.4 復合降糖代餐粉配方研究

（1） 復合代餐粉配方優化試驗設計。以感官評分為指標設計，谷物類原料粉（核桃粉∶葛根粉∶燕麥粉∶苦蕎麥粉= 4∶1∶8∶5） 及配料甜菊苷、羅漢果粉和椰子粉。牡蠣肽和花色苷的添加量為牡蠣肽∶花色苷為最優復合配比，基于添加量過大時，牡蠣肽的腥味和黑豆皮花色苷提取物的深紫色對代餐粉感官的影響，按照1 g（牡蠣肽與花色苷復合粉） / 15 g（代餐粉） 的劑量添加，同時添加谷物類原料粉、甜菊苷、羅漢果粉及椰子粉，混合均勻后，取10 g 加90 mL（65 ℃） 的水，攪拌均勻，冷卻后進行感官評價，統計綜合得分。正交試驗以對口感影響較大的甜菊苷、羅漢果粉、椰子粉及谷物類原料粉的用量為考查對象，根據表1 設定的各粉料用量設計正交因素水平（見表1），A～D 每個因素設置3 個水平，以感官評價結果為指標，采用L9（34）正交表進行正交試驗。

表1 正交試驗因素與水平設計/g

（2） 復合降糖代餐粉感官評價。對制備好的復合降糖代餐粉進行感官評定。評審小組成員共20 人，男女比例相等。所選人群各項感知能力均正常，無吸煙酗酒、色盲色弱等問題，由評審小組對復合代餐粉的香氣、口感、色澤和沖調性4 個指標進行感官評價（見表2）[19]。評價次數3 次，分值取平均值。

正交試驗因素與水平設計見表1，感官評分標準見表2。

1.3.5 復合降糖代餐粉的營養成分測算

總糖（碳水化合物） 含量、蛋白質含量、脂肪含量、水分含量、灰分分別按照國標《GB 5009.7—2016》 《GB 5009.5—2016》 《GB 5009.6—2016》 《GB 5009.3—2016》 《GB 5009.4—2016》進行測定。并參考GB 28050—2011《預包裝食品營養標簽通則》[20]，繪制復合降糖代餐粉的營養成分表。

1.3.6 復合降糖代餐粉的體外降糖作用分析

稱取復合降糖代餐粉50 g 溶于150 mL 溫水中，用玻璃杯攪拌混合均勻制成樣液，依據1.3.2 方法測定復合降糖代餐粉對α - 淀粉酶和α - 葡萄糖苷酶的抑制作用，分析其通過減緩碳水化合物消化進程發揮體外降糖的作用。

1.3.7 復合降糖代餐粉的血糖生成指數測定

參照趙可心等人[21]的方法并稍作調整，通過體外模擬消化試驗測定復合降糖代餐粉的血糖生成指數（GI），具體方法如下：

（1） 體外模擬消化。①口腔模擬消化。取1 g 代餐粉樣品于燒杯中，加入濃度為0.1 mol/L 的磷酸緩沖液6 mL 和淀粉酶2 mL（37 ℃條件下預熱），用玻璃棒均勻攪拌，保持在37 ℃的環境中10 min。②胃模擬消化。將口腔模擬消化物全部轉移至燒杯中（用0.1 mol/L 的磷酸緩沖液8 mL 沖洗玻璃棒上的樣品殘留），加入12 mL 磷酸緩沖液（0.1 mol/L 含有0.4 g/L 的NaCl、0.1 g 胃蛋白酶），用2 mol/L HCl溶液將上述樣液的pH 值調節至1.5，于37 ℃的恒溫磁力水浴鍋中攪拌30 min。③小腸模擬消化。將濃度為0.1 mol/L 磷酸緩沖液20 mL 加到上述胃模擬消化完后的溶液中，用體積分數為50%的NaOH溶液將樣液的pH 值調節為7.0；加入MgCl2-CaCl2溶液125 μL、胰酶溶液125 μL、淀粉轉葡萄糖苷酶400 μL，在37 ℃搖床中保溫3 h。分別在0，10，20，30，45， 60，90，120 min 不同時間點取1 mL樣品放入含有體積分數為95%的乙醇溶液4 mL（預熱至60 ℃） 中，沸水浴滅酶10 min 后自然冷卻，以轉速10 000 r/min 離心10 min 取上清液，采用葡萄糖試劑盒（中生北控生物科技股份有限公司提供） 測定上清中葡萄糖含量，計算代餐粉的葡萄糖釋放量。

（2） GI 計算。按照（1） 中所得的葡萄糖釋放量，計算碳水化合物水解率，繪制碳水化合物水解率和時間關系圖，計算曲線下面積。定義面包的水解率為100，計算代餐粉樣品的水解率HI，依照GI 與HI 的關系式：GI=0.862HI+8.189 計算樣品的GI 值[21]。

1.3.8 試驗數據分析

數據采用Excel 2019 軟件進行數據處理和繪圖，采用SPSS Statistics 26.0 軟件進行方差（ANOVA） 顯著性（p＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 牡蠣肽和花色苷的復合配比優化

不同配比的牡蠣肽和花色苷復合粉的體外降糖作用見圖1。

圖1 不同配比的牡蠣肽和花色苷復合粉的體外降糖作用

由圖1 可知，隨著牡蠣肽和花色苷的復合配比的增大（1∶10，1∶3，2∶5，1∶2， 1∶1），其復合粉對α - 淀粉酶、α - 葡萄糖苷酶的抑制率均呈現先升高后降低的趨勢，當牡蠣肽和花色苷的復合配比為2∶5 時，二者的復合粉對α - 淀粉酶和α - 葡萄糖苷酶的抑制率均達到最大值，分別為（88.64±3.63） %和（64.62±1.34） %。因此，牡蠣肽和花色苷的最優復合配比為2∶5，后續依照此比例制備復合降糖代餐粉。

2.2 復合降糖代餐粉配方的確定

2.2.1 正交試驗結果

復合降糖代餐粉配方優化正交試驗結果見表3。

表3 復合降糖代餐粉配方優化正交試驗結果

由表3 可知，影響復合降糖代餐粉感官品質的主次因素為D＞A＞C＞B，即谷物原料用量＞甜菊苷用量＞椰子粉用量＞羅漢果粉用量。通過分析得出最佳配比為A3B1C3D1，即谷物原料用量10 g，甜菊苷用量0.012 g，椰子粉用量3.5 g，羅漢果粉用量0.5 g。

2.2.2 牡蠣降糖代餐粉最優配方的驗證

為了使試驗結果更加可靠，對正交試驗結果進行驗證試驗，重復3 次。

驗證性試驗結果見表4。

表4 驗證性試驗結果/分

由表4 可知，3 次驗證性試驗的感官評分平均值為94.00 分，標準偏差值為1.27 分，且驗證試驗結果的平均值均高于正交試驗中的其他代餐粉組合，說明關于該復合降糖代餐粉的正交試驗所確定的配方體現出的感官評價數據可信可靠，由該配方制備的復合降糖代餐粉感官評價較好。結合牡蠣肽和花色苷的復合配比優化的結果，復合降糖代餐粉的制備工藝為牡蠣肽∶花色苷= 2∶5，按照1 g（牡蠣肽與花色苷復合粉） / 15 g（代餐粉） 的劑量添加牡蠣肽0.285 g，花色苷提取物0.715 g，谷物原料粉10 g，甜菊苷0.012 g，椰子粉3.5 g，羅漢果粉0.5 g。

2.3 營養成分分析結果

營養成分見表5。

表5 營養成分

依照最優配方制備15 g 復合代餐粉。由表5 可知，復合降糖代餐粉的能量較低，而蛋白質和膳食纖維含量較高，在基本滿足營養需求的同時，能夠增強飽腹感，減少進食量，同時高蛋白、高膳食纖維的代餐粉能夠更好地改善糖代謝[22]。

2.4 復合代餐粉對α - 淀粉酶及α - 葡萄糖苷酶活性抑制分析

復合代餐粉的體外降糖作用見圖2。

圖2 復合代餐粉的體外降糖作用

在復合代餐粉質量濃度為1 g/mL 時，對α - 淀粉酶的抑制率為（70.97±4.66） %，對α - 葡萄糖苷酶抑制率為（44.47±6.64） %。由結果可知，研究制備的復合代餐粉對α - 淀粉酶及α - 葡萄糖苷酶具有顯著的抑制作用，可減緩碳水化合物的消化進程，具有良好的降糖作用，是復合降糖代餐粉產品。

2.5 復合降糖代餐粉的血糖生成指數（GI）

血糖生成指數（Glycemic Index，GI） 是反映食物消化吸收后引起人體血糖變化的指標，GI 值越低，血糖的波動范圍越小，對糖尿病患者越有利，所以糖尿病患者應選擇低GI 值食物，有利于控制血糖[26]。根據食物GI 值的高低，可將食物分級，GI 值大于70 為高GI 食物；GI 值在55～70 為中GI 食物；被人體消化吸收后血糖波動幅度很小的稱為低GI（≤55）食物。該研究計算復合降糖代餐粉GI 值時，以葡萄糖標準稀釋液質量濃度為橫坐標，對應吸光度為縱坐標，繪制葡萄糖標準曲線，進行線性回歸分析，得到標準方程為Y=0.591X+0.001，R2=0.999 5（n=3）。以葡萄糖的標準曲線為基礎，計算出0～120 min 時間內復合降糖代餐粉的葡萄糖釋放量和水解率，以白面包為對照，考查復合降糖代餐粉消化過程中葡萄糖和水解率的變化。

復合降糖代餐粉消化過程中葡萄糖釋放量和水解率的變化見圖3。

圖3 復合降糖代餐粉消化過程中葡萄糖釋放量和水解率的變化

由圖3（a） 可知，隨著消化時間的延長，白面包和復合降糖代餐粉的葡萄糖釋放量都在不斷增加，與白面包的消化相比，復合降糖代餐粉消化后葡萄糖質量濃度增加速度比較緩慢，增長幅度較小，說明其對血糖濃度影響較小?；谄咸烟轻尫帕亢退饴剩▓D3） 計算分析，該研究制備的復合降糖代餐粉的GI 值為46.85（白面包GI 值為100），小于55.00，為低GI 食品，對于調節和控制人體血糖、改善2 型糖尿病、降低心血管疾病患病風險、抑制肥胖、抗高血壓等有重要作用[24]。結果表明，復合降糖代餐粉可有效控制因攝入可溶性碳水化合物而導致的血糖升高，對調節和控制人體血糖有好處，適合糖尿病患者及有控糖需求的人群食用。

3 結論

以α - 淀粉酶及α - 葡萄糖苷酶抑制活性為指標，確定了復合降糖代餐粉中的特色成分牡蠣肽和花色苷的最優復合配比為2∶5。通過正交試驗，結合感官評價確定了復合降糖代餐粉的最佳配方為牡蠣肽用量0.285 g，花色苷提取物用量0.715 g，谷物原料粉用量10 g，甜菊苷用量0.012 g，椰子粉用量3.5 g，羅漢果粉用量0.5 g。采用該配方制備的復合降糖代餐粉的感官評分為94 分，具有良好的色澤、氣味、口感和沖調性，且具有低能量、高蛋白、高膳食纖維的營養特性。該配方下的復合降糖代餐粉對α- 淀粉酶及α - 葡萄糖苷酶具有顯著的抑制作用，GI值為46.85，屬于低GI 食品。結果表明，該復合降糖代餐粉具有良好的感官品質、營養價值及輔助降糖作用，可作為糖尿病人群的輔食，具有良好的開發利用價值。