白芸豆α-淀粉酶抑制剂在低GI方便粥中的应用

马艳丽，让一峰，赵 伟，杨瑞金

（1.江南大学食品科学与技术国家重点实验室，江苏无锡214122；2.江南大学食品学院，江苏无锡214122）

白芸豆α-淀粉酶抑制剂在低GI方便粥中的应用

马艳丽1，让一峰1，赵 伟2，杨瑞金2

（1.江南大学食品科学与技术国家重点实验室，江苏无锡214122；2.江南大学食品学院，江苏无锡214122）

以淀粉水解率为指标，分析白芸豆α 淀粉酶抑制剂对淀粉水解的抑制作用，并进一步对白芸豆α 淀粉酶抑制剂对不同方便粥血糖生成指数（GI值）的影响进行研究.结果表明：随着大米粥中白芸豆α 淀粉酶抑制剂添加量由0%升到5.0%，大米粥的淀粉水解率不断下降，且其GI值由86.63降至32.03；进而将白芸豆α 淀粉酶抑制剂按3.0%的添加量添加到方便粥（燕麦粥、青稞粥和莲子粥）中，方便粥的GI值均降低至55以下，属于低GI食品范畴.

方便粥；α 淀粉酶抑制剂；淀粉水解率；低血糖生成指数；白面包

GI（glycemic index）即血糖生成指数，反映着食物与葡萄糖相比升高人体血糖的速度和能力.GI值的计算常以葡萄糖或白面包为参照食品（定GI值为100）.在临床营养学上，GI的概念主要被用于指导糖尿病人的日常饮食［1］.低GI食品是指GI值小于55的食品，GI值大于70的食品则属于高GI食品［2］.高GI食品往往会引起人体胰岛素抵抗等疾病，而低GI食品则有助于预防和缓解Ⅱ型糖尿病、冠心病等疾病的发生和发展［3］.在日常生活中，诸多食品如蛋糕、松饼、面包、早餐谷物、粥和馅饼等都属于高GI食品［4］，因而对人们的健康存在潜在的威胁.

目前为止，降低食品GI值的方法主要有2种.第1种是向食品中添加可溶性膳食纤维、抗性淀粉和环糊精等.这些添加物通过减缓肠道对碳水化合物的消化吸收速率来降低餐后血糖水平，从而降低食品GI值.另一方面，膳食纤维在控制血糖水平的同时，也减少了血压的升高，因此降低了心血管疾病发生的风险［5］.然而由于这些添加物味道差、无滋味，会对肠道产生一定的副作用，如胀气、绞痛等，因而难以迎合普通消费者.第2种方法是向食品中添加天然来源的淀粉酶或糖苷酶抑制剂.这些抑制剂通过抑制肠道内淀粉酶或糖苷酶的活力，延缓或阻碍碳水化合物的分解，减少葡萄糖的生成，从而降低食品GI值.在天然抑制剂中，α淀粉酶抑制剂（α-AI）备受青睐.自然界中存在的α-AI安全性较高，在众多谷物和豆类α-AI中，白芸豆α-AI抑制活性更强，生物安全性更高，因而在防控糖尿病和肥胖症方面具有更为广阔的前景［6］.

由于白芸豆α-AI能够阻碍肠道内α 淀粉酶对淀粉的水解从而降低餐后血糖高峰，因而文献［7］利用白芸豆α-AI（Phase 2）降低白面包的GI值并取得了较好的效果.粥是我国的一种传统食物深受大家喜爱，但其GI值很高，特别不适合糖尿病人食用，因此低GI方便粥具有广阔的市场前景.文中研究了不同α-AI添加量对方便粥GI值的影响，旨在为α-AI实际应用提供参考.

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

白芸豆淀粉酶抑制剂（α-AI，活力＞3 000 U· g－1），深圳新产业健康管理有限公司；白面包，市售；方便粥（大米粥、莲子粥、青稞粥、燕麦粥），同福碗粥有限公司；胃蛋白酶，美国Sigma Aldrich公司；3，5 二硝基水杨酸（DNS）、可溶性淀粉、乙酸铅和硫酸钠等试剂均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司.

1.2 仪器与设备

还原糖自动分析仪，日本日立公司；PK 820电热恒温水浴锅，上海精宏实验设备有限公司；UV 1100型紫外可见分光光度计，上海美谱达仪器有限公司；DS 1高速组织捣碎机，上海标本模型厂.

1.3 试验方法

1.3.1 白芸豆α-AI对大米粥GI值的影响

将白芸豆α-AI按不同添加量（质量分数0%，0.5%，1.0%，2.0%，3.0%，5.0%）添加到大米粥中，然后用组织捣碎机将其磨成浆状，使粗提物与大米粥混合均匀.所得到的大米粥样品中淀粉含量为（10.42±0.47）%.将白面包表面的硬皮拨除后浸入去离子水（质量体积比1∶3）中，用组织捣碎机打浆，得到白面包浆液，其淀粉含量为（7.46± 0.90）%.测定白面包及添加不同量白芸豆α-AI大米粥的GI值.

1.3.2 白芸豆α-AI对其他粥GI值的影响

将白芸豆α-AI按0%，3.0%的添加量分别添加到莲子粥、青稞粥和燕麦粥中，然后用组织捣碎机将其磨成浆状，使α-AI与方便粥混合均匀.所得莲子粥、青稞粥和燕麦粥样品中淀粉含量分别为（11.19±1.15）%，（11.46±1.48）%和（8.59± 1.47）%.白面包的预处理同上节.测定白面包及添加不同量白芸豆α-AI的莲子粥、青稞粥和燕麦粥的GI值.

1.4 测定方法

参照文献［8］方法测定GI值.将样品（含淀粉50 mg）加入到10 mL的0.1 mol·L－1HCl KCl缓冲液（pH 1.5）中，然后再加入0.2 mL的1 mg·mL－1的胃蛋白酶溶液，于40℃下水浴搅拌1 h.将水浴温度调节至37℃后，先向体系中加入15 mL PBS（pH 6.9），再加入5 mLα 淀粉酶溶液（2.6 U），开始样品中淀粉的酶解反应.将酶解反应于37℃下持续180 min，每30 min取样1 mL.将样液置于沸水中加热5 min灭酶后冷却、离心、取上清液.采用DNS法测定样液中葡萄糖质量浓度.以酶解反应时间为横坐标，以淀粉水解率为纵坐标，绘制淀粉水解曲线.其中淀粉水解率为

式中：Ct为t时刻反应体系中葡萄糖质量浓度，mg·mL－1；C0为酶解反应开始时刻（0 min）反应体系中葡萄糖质量浓度，mg·mL－1；30.2为酶解反应初始体积，mL；0.9为葡萄糖与淀粉的转化当量.

由于淀粉水解曲线符合一级反应方程，也即葡萄糖生成曲线符合一级反应方程［9］，因此将淀粉水解曲线转化成葡萄糖生成曲线后，按下式进行拟合计算酶解反应常数：

式中：C∞为最大生成葡萄糖质量浓度，mg·mL－1；k为酶解反应常数，min－1.

当算得酶解反应速率常数后，按照下式计算淀粉水解曲线下面积（AUC）：

式中：tf为酶解反应结束时间，min；t0为酶解反应开始时间，min.然后计算GI值：

式中：HCI为淀粉水解指数；AUC方便粥为方便粥AUC；

AUC白面包为白面包AUC.

1.5 数据分析方法

采用SPSS17.0软件进行ANOVA单因素方差分析及Ducan′s多重检验（p＜0.05）.

2 结果与分析

2.1 白芸豆α-AI对大米粥GI值的影响

白面包及添加不同量白芸豆α-AI大米粥的淀粉水解曲线如图1所示.从图中可以看出，随着酶解时间的延长，淀粉水解率逐渐增大并最终趋于恒定.白芸豆α-AI的添加量影响着淀粉水解率的变化趋势.当白芸豆α-AI的添加量在0.5%～2.0%时，淀粉水解率达到恒定的时间为120 min.当添加量高于3.0%时，淀粉水解率在酶解90 min时即趋于恒定.此外，随着白芸豆α-AI添加量的增加，淀粉水解率也逐渐下降.在未添加白芸豆α-AI时，大米粥的淀粉水解率为56.37%，而当白芸豆α-AI添加量为5.0%时，淀粉水解率降低至15.09%.

图1 白面包及添加不同量白芸豆α-AI大米粥的淀粉水解曲线

表1为测定白面包及添加不同量白芸豆α-AI大米粥的GI值时的相关指标，如C∞，k，AUC，HCI和GI等.文中各样品的C∞均远小于文献［10］在测定豌豆（58.61）、鹰嘴豆（20.46）等时的测定值，可能是样品中淀粉含量较低（10.42%）.未添加白芸豆α-AI的大米粥的GI值为81.63，与文献［11］的结果接近.随着白芸豆α-AI添加量的增加，大米粥的C∞，AUC，HCI和GI值均逐渐降低，而k略有增大，表明白芸豆α-AI能够降低大米粥的GI值，而且随着白芸豆α-AI添加量的增加，GI值逐渐降低.当大米粥中白芸豆α-AI添加量为3.0%时，GI值为45.10低于55，属于低GI值食品范畴.

表1 白面包及添加不同量白芸豆α-AI大米粥的指标值

2.2 白芸豆α-AI对其他粥GI值的影响

白面包和添加不同量白芸豆α-AI燕麦粥、青稞粥、莲子粥的淀粉水解曲线如图2所示.燕麦粥、青稞粥和莲子粥在添加3.0%白芸豆α-AI之后，其淀粉水解曲线均出现大致相同的变化.淀粉水解率达到恒定的时间均由150 min缩短到90 min，而且淀粉水解率均有较大降低.未添加白芸豆α-AI时，燕麦粥、青稞粥和莲子粥的淀粉水解率分别为42.74%，43.59%和38.61%.添加3.0%白芸豆α-AI后，燕麦粥、青稞粥和莲子粥的淀粉水解率分别降低至14.11%，18.26%和7.14%.这一结果表明白芸豆α-AI能够抑制α 淀粉酶对燕麦粥、青稞粥和莲子粥中淀粉的水解作用.

图2 白面包和添加不同量白芸豆α-AI燕麦粥、青稞粥、莲子粥的淀粉水解曲线

表2为测定白面包及添加不同量白芸豆α-AI燕麦粥、青稞粥、莲子粥的GI值时的相关指标.未添加白芸豆α-AI的燕麦粥、青稞粥、莲子粥，其血糖指数分别为55.57，65.21和56.21，均低于未添加白芸豆α-AI的大米粥.添加3.0%白芸豆α-AI后，其GI值（30.41，42.23，20.48）均低于55，属于低GI食品范畴.此外，燕麦粥、青稞粥、莲子粥在添加3.0%白芸豆α-AI之后，其k值增加幅度较大米粥大，可能是淀粉类型不同的缘故［12］.

表2 白面包及添加不同量白芸豆α-AI燕麦粥、___________青稞粥、莲子粥的指标值

由于白芸豆α-AI在高温（＞70℃）下会有较大的活力损失［13］，因此在需要食用热的方便粥时，可以先加热方便粥，然后将其放冷至60℃左右后添加白芸豆α-AI，搅拌均匀后即可食用.

3 结 论

通过探究白芸豆α 淀粉酶抑制剂对淀粉水解率的影响进而分析其对几种方便粥（大米粥、燕麦粥、青稞粥、莲子粥）血糖指数（GI值）的作用，结果表明当以3.0%的添加量将白芸豆α 淀粉酶抑制剂加入到几种方便粥中，各方便粥的GI值均降低到低GI食品（GI＜55）范畴，该结果可为低GI方便粥的开发提供参考.

（References）

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App lication ofα am ylase inhibitor from white kidney beans on instant porridge w ith low GI

MA Yanli1，RANG Yifeng1，ZHAOWei2，YANG Ruijin2
（1.State Key Laboratory of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi，Jiangsu 214122，China；2.School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi，Jiangsu 214122，China）

With starch hydrolysis rate as index，the inhibiting effect ofα amylase inhibitor（α-AI）from white kidney beans on starch hydrolysiswas investigated.The effect ofα-AIon the commercially available instant porridge with high different glycemic index（GI）was analyzed.The results show that with the increasing ofα-AI addition in rice porridge from 0%to 5%，theGIof rice porridge is continuously decreased from 86.63 to 32.03.The GIs of three instant porridges of oat porridge，barley porridge and lotus seed porridge are all decreased lower than 55 for adding 3%α-AI，which indicates that these types of porridge belong to lowGIfood.

instant porridge；α amylase inhibitor；hydrolysis of starch；low glycemic index；white bread

10.3969／j.issn.1671－7775.2018.01.008

TS214

A

1671－7775（2018）01－0045－04

马艳丽，让一峰，赵 伟，等.白芸豆α 淀粉酶抑制剂在低GI方便粥中的应用［J］.江苏大学学报（自然科学版），2018，39（1）：45－48.

2016－11－23

国家自然科学基金资助项目（31522044，31271977）；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（JUSRP51406A）

马艳丽（1987—），女，山东德州人，博士研究生（yanli＿ma＠sina.cn），主要从事食品加工与配料的研究.

赵 伟（1982—），男，河北衡水人，教授，博士生导师（通信作者，zhaow＠jiangnan.edu.cn），主要从事食品加工的研究.

（责任编辑 祝贞学）