降血糖代餐饼干的研制

羿月同，张佳星，贾铭杰，王 萍，赵玉红

东北林业大学林学院 (哈尔滨 150040)

世界卫生组织数据显示，中国已成为全球糖尿病患者最多的国家，并且有持续增长的趋势[1]，长期患糖尿病可引起高血压、冠心病、高血脂、足病、脂肪肝等多种并发症[2]，患者对可用降糖类药物具有很强的依赖性。张倩等的研究表明，采用代餐饮食主导的管理方式可有效地控制Ⅱ型糖尿病患者血糖，并且可减少用药量[3]。国内外对于具有降血糖功能的原料及其成分研究很多，已证明一些多糖类、黄酮类、多酚类、生物碱类、皂苷类等天然产物均有降血糖功能[4-9]。尹红力[10]，Bach[11]等对黑木耳多糖及银耳多糖的研究表明其均具有较好的降血糖功能。国内外很多商家已经推出许多类型的降血糖保健食品，如利用食用菌发酵的南瓜粉[12]；以中药黄芪为原料制作的具有降血糖功能的黄芪酸乳[13]；蜂胶则常开发为胶囊类产品；还有以桑瓜提取物开发降糖饮料[14]，利用裙带菜中的活性成分开发的一种减肥减血糖保健食品[15]，体现海洋特色。美国、加拿大等国家的辅助降血糖保健食品大多以胶囊、复合片剂及冲剂颗粒形式为主，功效成分以总皂苷为主，也常使用苦瓜及其提取物、黄芪等原料，这些原料的选择常与地方作物有关[16]。以黑木耳多糖及银耳多糖为主要原料，利用林下资源，开发便携、方便食用且具有降血糖功能活性的产品尚未见报道。

本文以黑木耳多糖及银耳多糖为主要原料，结合糖尿病人群日常营养需求，以α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率为指标，研究适合糖尿病人群食用的代餐饼干的适宜配方，为开发适合高血糖人群食用的新型食品提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

橄榄油、复合维生素矿物质片，市售；大豆分离蛋白、乳清蛋白，河南中泰食化有限公司；黑木耳多糖、银耳多糖提取物，西安泽邦生物科技有限公司；糊精，东升生物科技有限公司；魔芋粉，湖北强森魔芋科技有限公司；安赛蜜，安徽维多食品配料有限公司；α-葡萄糖苷酶( 70万U /mL) 、α-淀粉酶(4 000 U/g)、对硝基苯基-α-D-吡喃葡萄糖苷(生物技术级)，上海源叶生物科技有限公司；可溶性淀粉、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、碳酸钠、碘、碘化钾、石油醚、氢氧化钠、蒽酮、葡萄糖、硫酸等，均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

YP-2002型电子天平，上海佑科仪器仪表有限公司; DK-98-ⅡA型电热恒温水浴锅，天津市泰斯特仪器有限公司；RT-6000型酶标仪，上海-恒科学仪器有限公司；PFS-200封口机，浙江真空包装机器厂；TV-1810紫外-可见分光光度计，北京普析通用仪器责任有限公司。

1.3 方法

1.3.1代餐饼干的制作

称取大豆分离蛋白、乳清蛋白(大豆分离蛋白与乳清蛋白按比例复配)、魔芋粉、糊精、维生素矿物质粉，并形成固体混合物待用。配制黑木耳多糖浓缩液、银耳多糖浓缩液(黑木耳多糖浓缩液与银耳多糖浓缩液按比例复配)，形成多糖浓缩液。称取安赛蜜，并将其溶于多糖浓缩液中混匀，形成液体混合物待用。将固体混合物与液体混合物混匀，揉至软硬适中呈圆球形，并压制成厚度约1 mm的薄片形，将压制好的产品放入预热好的烤箱中于上温160 ℃，下温130 ℃，焙烤7.5 min。

1.3.2配方优化单因素实验

按照人体每日蛋白质必需量，添加大豆蛋白与乳清蛋白60 g，其它原料所占百分比均以大豆蛋白与乳清蛋白总用量为基准。

大豆蛋白粉与乳清蛋白粉60 g，黑木耳多糖浓缩液(16 mg/mL)与银耳多糖浓缩液(16 mg/mL)用量为80%，复配比为1∶1，魔芋粉用量为15%，糊精用量为10%，橄榄油用量为40%，安赛蜜用量为0.031 2 g，维生素矿物质粉用量为1.5 g时，考察大豆蛋白与乳清蛋白比例分别为1∶0.5,1∶0.75,1∶1,1∶1.25,1∶1.5时，饼干对α-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶抑制效果的影响。

大豆蛋白粉与乳清蛋白粉60 g(复配比为1∶1)，黑木耳多糖浓缩液(16 mg/mL)与银耳多糖浓缩液(16 mg/mL)用量为80%，魔芋粉用量为15%，糊精用量为10%，橄榄油用量为40%，安赛蜜用量为0.031 2 g，维生素矿物质粉用量为1.5 g时，考察黑木耳多糖浓缩液(16 mg/mL)与银耳多糖浓缩液(16 mg/mL)比例分别为1∶0.5,1∶0.75,1∶1,1∶1.25,1∶1.5时，饼干对α-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶抑制效果的影响。

大豆蛋白粉与乳清蛋白粉60 g(复配比为1∶1)，黑木耳多糖浓缩液(16 mg/mL)与银耳多糖浓缩液(16 mg/mL)用量为80%(复配比为1∶1)，糊精用量为10%，橄榄油用量为40%，安赛蜜用量为0.031 2 g，维生素矿物质粉用量为1.5 g时，考察魔芋粉用量分别为0%、5%、10%、15%、20%时，饼干对α-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶抑制效果的影响。

大豆蛋白粉与乳清蛋白粉60 g(复配比为1∶1)，黑木耳多糖浓缩液(16 mg/mL)与银耳多糖浓缩液(16 mg/mL)用量为80%(复配比为1∶1)，魔芋粉用量为15%，橄榄油用量为40%，安赛蜜用量为0.031 2 g，维生素矿物质粉用量为1.5 g时，考察糊精用量分别0、5%、10%、15%、20%时，饼干对α-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶抑制效果的影响。

大豆蛋白粉与乳清蛋白粉60 g(复配比为1∶1)，黑木耳多糖浓缩液(16 mg/mL)与银耳多糖浓缩液(16 mg/mL)用量为80%(复配比为1∶1)，魔芋粉用量为15%，糊精用量为10%，安赛蜜用量为0.031 2 g，维生素矿物质粉用量为1.5 g时，考察橄榄油用量分别35%、40%、45%、50%，55%时，饼干对α-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶抑制效果的影响。

1.3.3配方优化正交试验因素和水平表

表 1 配方优化试验因素和水平表

1.3.4蛋白质含量测定

蛋白质含量测定,采用 GB 5009.5—2016 方法测定。

1.3.5脂肪含量的测定

脂肪含量的测定,采用GB 5009.6—2016方法测定。

1.3.6碳水化合物含量的测定

碳水化合物含量的测定，采用蒽酮比色法[17]进行测定。

1.3.7α-淀粉酶抑制率的测定

在96孔板加入1 U/mL的α-淀粉酶液50 μL，0.5 mg/mL产品溶液100 μL，混合均匀，于37 ℃孵育10 min后，加入0.2%淀粉溶液50 μL，于37 ℃水浴10 min 后加入显色剂( 5 mmol/L I2和5 mmol /L KI 溶于1 mol /L HCl)100 μL终止反应，高速振荡混合均匀后，在酶标仪上于620 nm处测定吸光度A1，另取100 μL pH 6.8 磷酸盐缓冲液代替产品溶液，测定吸光度A0，再测定只有产品溶液反应体系的吸光度A2[18]。公式如下：

1.3.8α-葡萄糖苷酶抑制率的测定

将96孔板加入0.5 U/mL的α-葡萄糖苷酶液50 μL，0.5 mg/mL产品溶液(按产品溶液以PBS稀释)100 μL，混合均匀，于37 ℃孵育10 min后，加入10 mmol/L PNPG 50 μL，于37 ℃水浴10 min后，加入0.1 mol/L Na2CO3100 μL终止反应，高速振荡混合均匀后，在酶标仪上于405 nm处测定吸光度A1，另取100 μL pH 6.8 磷酸盐缓冲液代替产品溶液，测定吸光度A0，再测定只有产品溶液反应体系的吸光度A2[18]。公式如下：

1.3.9感官评价标准

从色泽、组织状态、气味、口味四方面设置感官评价表。感官评价表如表2所示。

表2 感官评价表

1.3.10综合评分的计算

采用加权评分法[19]分析相关实验结果。设定α-淀粉酶抑制率，α-葡萄糖苷酶抑制率，感官评价分数的加权系数分别为0.4，0.4，0.2。

综合评分值=α-淀粉酶抑制率×0.4+α-葡萄糖苷酶抑制率×0.4+感官评价分数×0.2

1.4 数据处理

采用Excle2010、Origin 9.0对实验数据进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 单因素实验

2.1.1大豆蛋白与乳清蛋白比例对α-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶抑制效果的影响

不同大豆蛋白与乳清蛋白比例对α-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶抑制效果的影响如图1所示。

图1 大豆蛋白与乳清蛋白比例对酶抑制率的影响

由图1可知，大豆蛋白粉与乳清蛋白粉质量比对于α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶抑制效果影响程度并不是很大，数据浮动范围在3%左右，大豆蛋白与乳清蛋白质量比为1∶1时，对于α-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶抑制效果高于其他比例，抑制率分别为53.70%，41.50%。有体内实验研究证明，乳清蛋白与大豆蛋白能够促进胰岛素分泌，具有一定的抑制血糖升高的功能[20]，综合考虑到人体所需的大豆蛋白与乳清蛋白的比例以1∶1为最佳，故选择大豆蛋白与乳清蛋白质量比为1∶1，以下实验在大豆蛋白与乳清蛋白质量比为1∶1下进行。

2.1.2黑木耳多糖浓缩液与银耳多糖浓缩液比例对α-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶抑制效果的影响

不同黑木耳多糖浓缩液与银耳多糖浓缩液比例对α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶抑制效果的影响如图2所示。

图2 黑木耳多糖与银耳多糖比例对酶抑制率影响

由图2可知，黑木耳多糖与银耳多糖质量比为1∶1时，对α-葡萄糖苷酶抑制率为57.60%，对α-淀粉酶抑制率为46.20%，均达到峰值。黑木耳多糖与银耳多糖为产品中的功能性成分，均具有相当好的降血糖活性，二者比例为1∶1时降血糖活性较好，推测原因为黑木耳多糖与银耳多糖在复合比例1∶1时，两种多糖成分协同降血糖作用达到最佳，故其对α-葡萄糖苷酶抑制率及α-淀粉酶抑制率较高，降血糖活性也较好。故综合上述数据及分析，黑木耳多糖与银耳多糖质量比适宜比例为1∶1，以下实验在黑木耳多糖与银耳多糖质量比为1∶1下进行。

2.1.3魔芋粉用量对α-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶抑制效果的影响

不同魔芋粉用量对α-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶抑制效果的影响如图3所示。

图3 魔芋粉用量对酶抑制率影响

有图3可知，α-葡萄糖苷酶抑制率和α-淀粉酶抑制率均在魔芋粉添加量0到15%呈上升趋势，在添加量为15%时较高，此时，α-葡萄糖苷酶抑制率为53.13%，α-淀粉酶抑制率为41.20%。此后，随着魔芋粉添加量的增大，α-葡萄糖苷酶抑制率和α-淀粉酶抑制率下降。推测原因为魔芋粉具有一定的降脂、降糖功能，但是其中含有一定量的淀粉，添加到一定量时，由于其中的淀粉含量过多，降血糖活性减弱。故综合上述数据及分析，魔芋粉的适宜添加量为15%，以下实验在魔芋粉添加量为15%下进行。

2.1.4糊精用量对α-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶抑制效果的影响

不同糊精用量对α-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶抑制效果的影响如图4所示。

图4 糊精用量对酶抑制率影响

由图4可知，α-葡萄糖苷酶抑制率和α-淀粉酶抑制率均随着糊精添加量的增大而下降，由于糊精是淀粉到葡萄糖的中间产物，最终消化产物为葡萄糖，具有升糖效应，但糊精的添加使产品组织状态大大改善，有利于产品的成型。故综合上述数据及分析，糊精的适宜添加量为10%，以下实验在糊精添加量为10%下进行。

2.1.5橄榄油用量对α-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶抑制效果的影响

不同橄榄油用量对α-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶抑制效果的影响如图5所示。

由图5可知，α-葡萄糖苷酶抑制率和α-淀粉酶抑制率在橄榄油添加量为40%时酶抑制效果较高，抑制率分别为54.16%，42.59%。当添加量为45%、50%和55%时，α-葡萄糖苷酶抑制率和α-淀粉酶抑制率开始下降。相关实验证明，橄榄油可提高胰岛对葡萄糖的敏感性，具有控制血糖、降低血脂的功能[21]，且橄榄油中含有80%左右的单不饱和脂肪酸和ω-3脂肪酸，而ω-3脂肪酸中的DHA可以增加胰岛素的敏感性，对糖尿病人有一定的好处。但是橄榄油能量密度较大，添加量过多时，易产生能量负荷，造成葡萄糖含量升高。故综合上述数据及分析，橄榄油的适宜添加量为40%，以下实验在橄榄油添加量为40%下进行。通过以上分析得出产品初始配方如表3所示。

图5 橄榄油用量对酶抑制率影响

表3 初始配方

2.2 正交试验结果

按L25 (65) 正交表设计试验，采用加权评分法[19]分析实验结果。

由表4可知，各因素的影响顺序为B>A>E>C>D。依据综合评分值，降血糖代餐棒的最佳配方为A1B1C3D3E3，即大豆蛋白粉与乳清蛋白粉共60 g(大豆蛋白粉∶乳清蛋白粉=1∶0.5)，黑木耳多糖浓缩液(16 mg/mL)与银耳多糖浓缩液(16 mg/mL)共48 g(黑木耳多糖浓缩液∶银耳多糖浓缩液=1∶0.5)，魔芋粉9 g，糊精6 g，橄榄油24 g，安赛蜜0.031 2 g，维生素矿物质片1.5 g。

根据正交试验结果得出的最优组合A1B1C3D3E3没有在正交试验组合中出现，所以应进一步验证。按照A1B1C3D3E3配方，得α-淀粉酶抑制率为50.55%，α-葡萄糖苷酶抑制率为53.91%，感官评价分数为95.65，最终综合评分值为60.91，比表中最优组合A4B5C3D1E4的综合评分值48.76略大，故最优组合为A1B1C3D3E3。

表4 配方优化正交试验结果

2.3 优化配方营养成分测定

根据实验结果测定：代餐饼干中碳水化合物含量为33.18%±0.12%，脂肪含量为9.17%±0.11%，蛋白质含量为15.57%±0.07%，与张小荣[22]关于糖尿病合理饮食的研究报告结果一致。

3 结论

黑木耳多糖及银耳多糖均具有较好的降血糖活性，本研究的目的是为了开发出新的具有降血糖活性的代餐产品。通过单因素及正交试验，得出黑木耳多糖和银耳多糖为主要原料的代餐饼干最优配方为：大豆蛋白粉与乳清蛋白粉共60 g(大豆蛋白粉∶乳清蛋白粉=1∶0.5)，黑木耳多糖浓缩液(16 mg/mL)与银耳多糖浓缩液(16 mg/mL)共48 g(黑木耳多糖浓缩液∶银耳多糖浓缩液=1∶0.5)，魔芋粉9 g，糊精6 g，橄榄油24 g，安赛蜜0.031 2 g，维生素矿物质片1.5 g，具有良好的功能性价值，为开发糖尿病人群食用的新型食品提供参考。