白芸豆α-淀粉酶抑制剂对方便粥GI值的影响研究

杨静秋

（德州职业技术学院，山东德州 253034）

白芸豆中蕴含的α-淀粉酶抑制剂属于一种特异性蛋白质，可以有效抑制人体或动物的唾液、肠道中的α-淀粉酶活性，进而降低碳水化合物的分解效率，实现降低血糖生成指数（Glycemic Index，GI）数值、减缓脂肪堆积的连锁效果[1-3]。本文主要针对白芸豆α-淀粉酶对方便粥GI值的影响效果进行研究，开展白芸豆α-淀粉酶在方便粥中的淀粉水解性能试验，为未来开发低GI方便粥提供重要的理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

白芸豆α-淀粉酶抑制剂活力＞3 000 U·g-1，深圳新产业健康管理有限公司。白面包与方便粥均为市售，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、可溶性淀粉、乙酸铅和硫酸钠，国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

还原糖自动化分析装置，日本日立；PK-820热恒温水浴锅，上海精宏实验设备有限公司；UV-1100紫外可见分光光度计，上海美普达；DS-1组织捣碎装置，上海标本模型厂。

1.3 试验方法

将白芸豆α-淀粉酶抑制剂按照多个添加量级别加入大米粥材料内部，并利用组织捣碎机磨制浆糊，使其能够与大米粥混合均匀。经过测定发现，大米粥样品内部淀粉物质的含量为（10.42±0.47）%。随后，将白面包材料进行硬皮去除处理，并浸入去离子水，质量体积比应达到1∶3。完成后，即可采用组织捣碎机进行操作，最终获得白面包浆液。该浆液的淀粉物质含量经测定为（7.46±0.90）%。通过此方式，试验白面包与大米粥添加不同含量α-淀粉酶抑制剂的GI数值。

1.4 白芸豆α-淀粉酶抑制剂对其他粥类GI数值影响的试验方法

将白芸豆α-淀粉酶抑制剂按照0%与3.0%的添加量级别加入莲子、青稞以及燕麦粥材料内，随后利用组织捣碎机进行处理，获得浆糊状物质。通过将α-淀粉酶抑制剂加入浆糊内部，实现与方便粥均匀混合的处理目标。经过测定分析，莲子、青稞以及燕麦粥浆糊样品内部的淀粉物质含量分别为（11.19±1.15）%、（11.46±1.48）%、（8.59±1.47）%。白面包材料的预处理与大米粥试验环节相似，通过此方式试验白面包与不同α-淀粉酶抑制剂添加量的莲子、青稞以及燕麦粥GI数值。

1.5 测定方法

在测定GI数值的过程中，需要将样品加入10 mL的HCl-KCl缓冲液内，样品需包含50 mg淀粉，HCl-KCl缓冲液浓度为0.1 mol·L-1。随后，即可加入0.2 mL的1 mg·mL-1胃蛋白酶溶液，并在40 ℃环境下进行水浴搅拌处理。搅拌约1 h后，将温度调节至37 ℃，加入15 mL的PBS缓冲液，pH值应为6.9。完成后，继续加入5 mL的2.6 U α-淀粉酶溶液，使样品内部能够开始产生淀粉酶解化学反应[4]。酶解化学反应需要在37 ℃环境下持续约180 min，期间每隔30 min进行一次1 mL取样。完成后将溶液样品放置在沸水环境中加热5 min，去除内部淀粉酶活性，即可进入冷却、离心与上清液分离环节。利用DNS法进行溶液样品的葡萄糖质量浓度测定，并以酶解化学反应实际时间为横坐标、以淀粉水解率为纵坐标，即可获得淀粉水解的变化曲线。其中，淀粉水解率的计算公式为

式中：Ct为时刻反应体系中的葡萄糖质量浓度级别，mg·mL-1；C0为酶解化学反应开始时的反应体系葡萄糖质量浓度，mg·mL-1；30.2为酶解化学反应的初始体积状态，mL；0.9为葡萄糖与淀粉物质的转化当量级别。

淀粉水解化学反应曲线与一级反应方程相符，因此葡萄糖生成曲线也与一级反应方程一致。因此，可将淀粉水解曲线转变为葡萄糖生成曲线，按照公式（2）计算拟合的酶解化学反应常数。

式中：C∞为葡萄糖质量浓度生成极限，mg·mL-1。k为酶解化学反应的常数，min-1。在完成酶解化学反应速率的常数计算后，即可按照公式（3）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。

1.6 数据分析方式

本次研究利用SPSS17.0完成ANOVA的单因素方差分析流程，并进行Ducan’s多重检验（p＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 白芸豆α-淀粉酶抑制剂在大米粥内的淀粉水解抑制性能与GI数值影响

在大米粥内添加不同含量的白芸豆α-淀粉酶抑制剂，并与白面包进行对比分析，相关结果如图1所示。通过分析相关数据能够发现，在酶解化学反应时间逐渐增加的情况下，淀粉水解率会不断增大，最终趋于恒定状态。白芸豆α-淀粉酶抑制剂添加量会直接影响淀粉水解率变化，在0.5%～2.0%的情况下，淀粉水解率会在120 min达到稳定状态。在3.0%情况下，淀粉水解率会在90 min达到恒定状态。同时，随着白芸豆α-淀粉酶抑制剂添加量不断提升，淀粉水解率也会出现显著下降趋势。若未添加白芸豆α-淀粉酶抑制剂，大米粥淀粉水解率会稳定在56.37%。若添加量为5.0%，则淀粉水解率会下降至15.09%。

图1 白面包与大米粥添加不同含量白芸豆α-淀粉酶抑制剂的淀粉水解曲线图

表1相关数据为白面包与大米粥添加不同含量白芸豆α-淀粉酶抑制剂的GI数据指标，包括C∞、k、AUC、HCI（淀粉水解指数）以及GI。未添加白芸豆α-淀粉酶抑制剂的大米粥GI数据为82.64，随着添加量逐渐上升，大米粥各项数据均出现了降低变化趋势，同时k有所增加。这一变化证明大米粥添加白芸豆α-淀粉酶抑制剂可有效降低GI数值，在添加量达到3.0%时，大米粥GI数值为46.11，达到了低GI数值食品级别，即低于55。

表1 白面包与大米粥添加不同含量白芸豆α-淀粉酶抑制剂的GI数据表

2.2 白芸豆α-淀粉酶抑制剂在其他粥内的淀粉水解抑制性能与GI数值影响

通过在燕麦、青稞、莲子粥内添加不同含量的白芸豆α-淀粉酶抑制剂，并与白面包进行对比分析，相关结果如图2所示。燕麦、青稞与莲子粥在添加3.0%的白芸豆α-淀粉酶抑制剂后，淀粉水解曲线出现了相对一致的变化趋势，水解率恒定时间由150 min减少至90 min。同时，所有粥的淀粉水解率均出现了明显的下降趋势。在未添加白芸豆α-淀粉酶抑制剂的情况下，燕麦、青稞以及莲子粥淀粉水解率为42.74%、43.59%、38.61%。添加3.0%白芸豆α-淀粉酶抑制剂的情况下，燕麦、青稞、莲子粥淀粉水解率下降至14.11%、18.26%、7.14%。该实验结果能够充分证明，添加白芸豆α-淀粉酶抑制剂能够有效抑制燕麦、青稞以及莲子粥的淀粉水解反应。

图2 白面包与其他粥添加不同含量白芸豆α-淀粉酶抑制剂的淀粉水解曲线图

表2相关数据为白面包与其他粥添加不同含量白芸豆α-淀粉酶抑制剂的GI数据指标，在未添加白芸豆α-淀粉酶抑制剂的情况下，燕麦、青稞与莲子粥的GI指数分别为56.58、66.22、57.22，低于未添加白芸豆α-淀粉酶抑制剂的大米粥。在添加量达到3.0%后，各粥GI数值为31.42、43.24、21.49，均达到了低GI食品标准，即低于55。此外，燕麦、青稞与莲子粥在添加量达到3.0%时，其k数值增加幅度大于大米粥。该现象可能与粥样品的淀粉类型不同有关，对研究结果无影响。

表2 白面包与其他粥添加不同含量白芸豆α-淀粉酶抑制剂的GI数据表

3 结论

通过分析白芸豆α-淀粉酶抑制剂对方便粥的GI数值影响，能够发现其可以使方便粥内的淀粉酶解反应得到抑制，达到降低GI数值的目标。当添加量为3.0%时，可以达到最佳抑制效果。此外，研究者发现若α-淀粉酶抑制剂添加量过高或活性过高，则抑制作用会逐渐降低[5]。因此应合理调整白芸豆α-淀粉酶抑制剂的添加量，确保其能够得到科学应用。