湿热处理降低糯米粉GI 值的研究进展

郭 宇 仇雨瑄 丁 震 史倩雯 朱锁粉 郭元新

（1. 江苏科技大学粮食学院，江苏镇江 212100）

（2. 常州金坛江南制粉有限公司，江苏常州 213000）

糯稻在我国种植历史悠久，品种繁多，具有广阔的消费市场。糯米含有淀粉、蛋白质、钙、磷、铁、B 族维生素及琥珀酸、柠檬酸等多种物质[1，2]，可作为食疗药补的辅料，具有暖胃止寒、补气养血等功效，深受广大消费者喜爱。糯米淀粉中支链淀粉含量达95%以上，所以糯米有独特的口感和黏性，常被磨成糯米粉制作各种食品，如麻球、糍粑、汤圆、年糕等。然而糯米制品消化速度太快，血糖反应过高[3，4]，是高血糖生成指数（GI 值）食品。高血糖患者、幼童及老人等特殊人群不适宜过多食用糯米制品，这严重限制了糯米的应用范围。

研究者希望在保证糯米营养不流失的情况下，采用物理或化学方法，改变糯米淀粉结构，提高直链淀粉含量，来降低糯米粉的GI 值。目前，有物理改性和化学改性两种方法，其中物理改性方法优点较多，如湿热处理方法。湿热处理仅通过调控淀粉的水分含量及处理过程中的温度和时间，就能改变糯米淀粉颗粒的内部结构，使其发生重组，从而改变淀粉的消化性能，提高糯米粉的附加值，因此它是一种绿色加工技术，具有很大的应用前景和发展潜力。文中综述了近年来国内外湿热处理糯米粉方面的研究成果，以期能为开发低GI 值糯米粉产品提供参考。

1 糯米粉结构特性及消化特性

1.1 糯米粉的结构特性

糯米粉的功能特性主要取决于其淀粉和蛋白质含量。糯米淀粉颗粒粒径较大，光滑而不透明，含量一般为75%～80%，其中直链淀粉极少。支链淀粉的分支状结构极大地阻碍了微晶束氢键的相互缔合，形成糯米粉冻融稳定性较好、不易老化凝沉的特点[5]，因此糯米粉可被广泛用于制作冷冻食品及脂肪替代物。蒸煮后的糯米粉水分蒸发较少，有助于微生物生长繁殖，促进糖化发酵，所以糯米适用于酿酒产业[6，7]。由于糯米的淀粉具备良好的多孔结构，其粘稠性相较于其他淀粉偏高、更加柔软韧滑，在烹饪和加工过程中可以形成凝胶，作为辅料加入到其他食品可防止食品因受热而脱水收缩，所以糯米粉也常被用作冰激凌、汤汁的增稠稳定剂[8]。糯米的蛋白质中必需氨基酸含量非常高，最接近FAO/WHO 推荐模式，更能满足人体对营养素的需求，而且这种蛋白质具有低过敏性，有利于婴幼儿食品的研究和开发[9，10]。糯米的脂肪含量很低，可做脂肪替代品，具有广阔的市场前景[1，11，12]。

1.2 糯米粉的消化特性

淀粉消化涉及机械破坏、化学反应以及生物吸收等过程。淀粉经口腔咀嚼搅拌粉碎后，唾液淀粉酶将其分解成糊精和麦芽糖，在进入胃和小肠后，在胃酸、胰淀粉酶和双糖酶的作用下，进一步转化成葡萄糖后被消化吸收形成血糖；而抗性淀粉、膳食纤维等未能被消化吸收的物质被结肠内菌群发酵，生成对人体有益的短链脂肪酸[13]。Englyst 等[14]和徐菁等[15]根据淀粉在小肠内消化速度不同，将淀粉分为快消化淀粉（rapidly digestible starch，RDS）、慢消化淀粉（slowly digestible starch，SDS）和抗性淀粉（resistant starch，RS）。研究显示，含较少RDS 的食品能持续缓慢地释放能量。食入含量较多的SDS、RS 和膳食纤维可明显降低食物的消化速度，增加饱腹感，从而降低餐后血糖[15]。由于糯米淀粉具有较多的RDS，并且支链淀粉结晶区的微晶束会对酶的消化能力产生抵抗作用，从而会抑制胰蛋白酶破坏支链淀粉中的a-1，4 糖苷键，所以摄入糯米粉制品容易导致肠胃不适，消化不良。糯米没有成为餐桌上的主食，也直接影响了其的市场需求。

2 糯米粉的血糖生成指数

2.1 淀粉的血糖生成指数

血糖生成指数[16]（glycemic index，GI）是反映食物引起人体血糖升高程度的指标。WHO 专家委员会对GI 的定义为：含50 g 碳水化合物的标准食物血糖应答曲线下面积之比。研究表明，加工工艺、直链淀粉含量以及淀粉组分均会显著影响食物的GI 值[15]，赵凯等[16]通过促进淀粉老化和抑制淀粉颗粒糊化发现可降低淀粉消化速率，表明淀粉黏度及颗粒大小同样影响 GI 值。根据GI 值的大小可以将食物分为低 GI（GI＜55）、中 GI（55＜GI＜70）以及高 GI（GI＞70）三类[17，18]。当人体摄入低 GI 值食品后，血糖提升的浓度较低，胰岛B 细胞分泌较少的胰岛素，可降低胰腺的工作强度；低GI 值食物在人体中不易被消化吸收，而且在一段时间内会产生饱腹感，这在一定程度上控制了血糖。若血糖长时间处于高水平且不稳定的状态，会引发高血脂、心血管疾病、视物障碍等并发症。研究表明，人体内SDS 的含量与稳定血糖水平有关，淀粉中SDS 含量越多，在消化吸收后人体中的血糖增长量越低。而RS 能够在大肠内进行发酵，能够使体内的脂质快速代谢，降低血液中的胆固醇含量，预防结肠疾病和癌症的发 生[16，19]。

2.2 糯米粉的血糖生成指数

糯米的血糖生成指数高达98，糯米食物进入人体会很快被消化吸收，使体内的血糖快速上升。潘海坤等[4]研究表明不同糯米品种、粒度以及是否添加脂肪都会影响糯性制品的餐后血糖反应。对于同一品种，摄入整粒糯米较米粉血糖增加量偏低；粳糯比籼糯升糖反应更显著；糯米粉添加猪油在60 min 之内可延缓血糖上升，随后血糖浓度将长期保持在高水平，不利于需要控制血糖者食用。所以高血糖患者在食用糯米制品时要尽量选择更低GI 值的籼糯米，同时减少淀粉- 脂质复合物的摄入。

3 湿热处理对糯米粉血糖生成指数的影响

3.1 湿热处理及其应用

周显青等[20]分析了不同制粉工艺对糯米粉理化性质、热力学特性及质构的差异，发现湿法处理的糯米粉品质最好。湿热处理（heat-moisture treatment，HMT）是指在低水分含量（通常MC＜35 %），高温（通常90～120 ℃）及一定处理时间（15 min～16 h）对淀粉进行处理的一种改性方式。水分含量、加热温度、加热时间的差异都会使淀粉分子结构的变化、直链淀粉脂质复合物的形成以及结晶度的改变程度明显不同[21，22]。

日本研究人员对湿热处理技术进行了改进，形成减压湿热工艺，其基本原理是采用较低压力（4～8 kPa）且保持压力恒定，利用新鲜蒸汽加热，反应结束后将真空度提升，随后冷却至室温，这样得到的变性淀粉的糊化率降低至2.6%[23]。研究表明，HMT 会明显降低直链淀粉浸出值及淀粉颗粒膨胀度，淀粉颗粒将更耐高温，剪切力更加稳定，因此被广泛应用于面条加工业[24]。经过HMT 的马铃薯淀粉，微生物繁殖受限，有较长的货架期，可替代玉米淀粉应用于方便食品中。玉米淀粉经HMT 可以应用于罐头及汤汁馅料等。MIYAZAKI 等[25]利用经HMT 的玉米淀粉代替小麦粉制作面包，改变了面包的结构特性及消化特性。

3.2 湿热处理对淀粉结构的影响

在HMT 下，分子间的氢键及分子键都会受到影响，这就会使淀粉内部产生不同层次的变化。来源不同的淀粉及采用不同的HMT 参数条件（如水分含量、温度、时间）都会导致淀粉内部结构的区别。相关研究表明，对淀粉含量比较高的山药、大米进行HMT 时，其颗粒外形变化不显著[26]，而对玉米和甘薯进行HMT 处理时，其淀粉结晶度会有所增加[27]，说明不同类型的淀粉进行HMT，其结构变化会不同。在对淀粉进行HMT 时，水分子可以破坏淀粉结晶结构，使其分子链发生移动，而无定形区的淀粉分子更易重排产生更多的结晶[28]。研究发现，HMT 不会导致淀粉链长和分布的变化，但升高温度会使支链淀粉降解，直链淀粉相应的增加[29，30]。

在HMT 过程中，随着处理时间的延长，淀粉颗粒内部淀粉分子间双螺旋结构的转变程度有所差异，张二娟[31]采用HMT 以蜡质玉米淀粉为原料制备SDS，发现淀粉糊化温度升高，黏度降低，SDS 含量随时间变化先降低后增加。HMT 可以使RS 含量较处理前有所提升，如对稻米淀粉HMT 的研究结果表明，HMT（水分18%，60 min）促进了抗性淀粉含量的增加，HMT（16% MC，60 min） 使米粉中 SDS 增加[32]。研究人员在对面包果（面包树的果实）淀粉进行HMT 时发现SDS 和RS 含量增加，在水分含量为35%时，SDS 的含量为13.24 %，比天然淀粉高10.25%，说明将HMT 应用于面包果改性可以降低其淀粉消化性[33]。

3.3 湿热处理降低糯米粉血糖指数的研究

相比直链淀粉，支链淀粉更容易被淀粉酶水解、被人体消化，GI 值相对较高。由于糯米的特殊结构，其RDS 含量很高，相较于普通大米，被人体消化吸收的速度更快。研究表明，糯米淀粉水分含量分别为20%和30%、热处理4 h 时的焓变（∆H）与原糯米焓变存在较大差异，而HMT 带来的热能会导致淀粉分子的 a-1，4 和a-1，6 糖苷键遭到破坏，无定形区和结晶区的双螺旋结构发生改变。在水分含量高的情况下，HMT 会破坏颗粒的完整性、半晶片层和分子链，使淀粉分子发生重排形成有序结构，从而提高了热稳定性，抑制淀粉分子与酶的作用。由此淀粉分子将更加稳定，分子之间相互作用增强，可溶性直链淀粉和不溶性直链淀粉也发生相应变化。

郝赫男[22]进行的淀粉体外消化模拟实验结果显示，与原淀粉相比，经过HMT 的糯米淀粉具有较少的 RDS 和 RS，而 SDS 显著增加，这表明HMT 糯米淀粉通过将RDS 和RS 转化为SDS 的方式，减缓了糯米淀粉的消化。水分含量越高，SDS 的增加越明显。这与王宏伟等[34]人HMT 红小豆淀粉的研究结果一致。在HMT 期间，糯米淀粉比普通大米淀粉的水解率要高，在20 %含水量下湿热处理时，糯米淀粉的水解指数与血糖指数均有下降，30%含水量下湿热处理时，糯米淀粉消化参数均有上升。

4 结语与展望

湿热处理可以改变糯米淀粉的结构及消化特性，对降低糯米粉的GI 值有显著作用。目前，湿热处理影响糯米粉研究仍处于起步阶段，对其影响糯米粉GI 值的作用机理尚不完全清楚，对其进行工业化应用还需要生产实践的检验。由于湿热处理方法过于单一，因此可考虑用“湿热处理+…”的复合改性方法处理糯米粉，从而能更大程度降低糯米粉GI值，这个研究更具研究价值。