药食同源复合代餐粉的研制及血糖生成指数评价

霍杨梅，仝恬卓，谷筱雅，姚 军

（河北科技大学化学与制药工程学院，河北 石家庄 050018）

“药食同源”文化源于我国古代，发展历史久远，早在唐代《黄帝内经太素》中就有记载“空腹食之为食物，患者食之为药物”。简单来说，药食同源兼具药食两性，常以食疗和药膳等形式用于多种慢性疾病的治疗和康复[1]。随着近年来糖尿病人数的不断增加，将药食同源与代餐粉结合应用于降血糖，既打开了药食同源发展的新思路，又满足了糖尿病人群调节血糖的需求。

代餐粉是指部分或全部替代正餐的一种冲调类代餐食品，通常由一种或多种原辅料按照一定的比例和方法混合调配而成[2]。研究表明，代餐食物可有效改善糖尿病患者的血糖、体重和糖化血红蛋白等指标，从多方面达到干预和治疗的效果[3]。König 等[4]进行了为期6 周的干预试验表明，代餐饮食可以快速有效降低2 型糖尿病患者的空腹血糖和胰岛素水平。张丽娟等[5]以具有降糖功效的葛根、苦荞等为原料，研制出一款血糖生成指数（Glycemic index，GI）低且具有辅助降糖功效的代餐粉，适合糖尿病患者日常食用。

血糖生成指数一般指某一种食物与标准食物相比升高血糖的效应，可反映某一食物进入人体后对血糖波动造成的影响[6]。按照GI 值的分类标准，大于70为高GI 值，55～70 为中GI 值，小于55 为低GI 值[7]。低GI 值食物在人体胃肠道中消化吸收速率缓慢，餐后血糖峰值较低，波动幅度较小，有利于整体血糖的控制，适合2 型糖尿病患者日常食用[8]。因此本文以具有不同血糖调节作用的药食同源中药材葛根、茯苓、黄精、枸杞为主料，添加富含膳食纤维的燕麦纤维粉、黑豆粉、豌豆粉、黑米粉、苦荞粉及代糖剂甜菊糖为辅料，同时测定其基本营养成分和血糖生成指数，开发出一款风味独特、营养全面、血糖生成指数低，适合糖尿病患者食用的代餐粉，让其在享受美味的同时达到改善血糖的目的。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

葛根、茯苓、黄精、枸杞，河北瑞云天诚贸易有限公司；燕麦纤维粉（80 目）、黑豆、豌豆、黑米、苦荞，张家口新素燕麦食品科技有限公司；甜菊糖，浙江中牧药业有限公司；葡萄糖：食品级，市售。

1.1.2 仪器与设备

YP 2001 型电子分析天平，上海佑科仪器有限公司；101-2A 型电热鼓风干燥箱、BJN-2500A 型不锈钢中药材粉碎机、2200 型五谷杂粮磨粉机、80 目不锈钢筛网，永康兆申电器有限公司；S-25 大型电热食品烤箱，深圳优米仪器设备有限公司；Instant S 罗氏血糖仪，彩晶光电科技（昆山）有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

原料清洗→烘干→低温烘焙→粉碎、过筛→混合调配→灌装→灭菌→成品

1.2.2 操作要点

选取优质的葛根、茯苓、黄精、枸杞、黑豆、豌豆、黑米以及苦荞，清洗干净后放入60 ℃电热鼓风干燥箱烘干表面水分，烘干后放入120 ℃烤箱进行30 min低温烘焙，熟化后分别放入粉碎机中进行粉碎，过80目筛，最后将各配料按照配方量称量后混合均匀即可。

1.2.3 单因素试验设计

选取燕麦纤维粉20 g，黑豆粉18 g，豌豆粉15 g，黑米粉10 g，苦荞粉10 g，甜菊糖0.15 g 为基础辅料，初步选定葛根粉15 g，茯苓粉5 g，黄精粉3 g，枸杞粉2 g，以感官评分为指标，分别考察葛根粉（5、10、15、20、25 g）、茯苓粉（1、3、5、7、9 g）、黄精粉（1、2、3、4、5 g）、枸杞粉（1、2、3、4、5 g）4 个因素的添加量对代餐粉感官品质的影响。

1.2.4 响应面分析法优化药食同源代餐粉的配方

在单因素试验的基础上，根据Box-Behnken 试验设计原理，以感官评分为考察指标，以葛根粉、茯苓粉、黄精粉、枸杞粉添加量为考察因素，设计四因素三水平响应面试验，因素与水平见表1。

表1 响应面试验因素水平及编码Table 1 Response surface test factors and levels 单位：g

1.2.5 感官评价

参考文献[9]，选择具有正常感知能力，且熟练掌握感官评分方法流程的20～24 岁男女同学各10 人，分别从药食同源复合代餐粉的色泽、气味、口感、冲调性4 个方面进行感官评分，评价标准见表2。

表2 药食同源复合代餐粉的感官评价标准Table 2 Sensory evaluation criteria of the food and medicine homologous compound meal replacement powder

1.2.6 复合代餐粉产品质量检测

润湿下沉性：将30 g 药食同源复合代餐粉均匀分布在250 mL、25 ℃的水面上，观察记录在静置及外力搅拌情况下代餐粉完全浸润下沉的时间。

微生物指标：菌落总数、大肠杆菌及致病菌按照GB 4789 系列中规定的方法进行测定。

基本营养成分：蛋白质含量按照GB 5009.5—2016[10]中的第一法测定；脂肪含量参照GB 5009.6—2016[11]中的第二法测定；碳水化合物含量和能量参照GB/Z 21922—2008[12]中的方法计算；钠含量按照GB 5009.268—2016[13]中的第二法测定；膳食纤维含量按照GB 5009.88—2014[14]中的方法测定。

1.2.7 血糖及血糖生成指数的测定

血糖测定：所有受试者于当日早晨8:00 测定空腹血糖两次，两次测量间隔5 min，随后马上将一种受试样品提供给受试者并于10 min 内饮用完毕，从第一口进食时间开始计时，于15、30、45、60、90、120 min使用罗氏血糖仪进行指尖采血，并记录数值。参考食物（20 g 葡萄糖溶于250 mL 纯净水）进行两次试验，待测食物（33.2 g 药食同源代餐粉加250 mL 纯净热水溶解，搅拌均匀）进行1 次试验，每次试验至少间隔3 d 以上，待测食物应该安排在两次参考食物测定之间进行。由于受试物碳水化合物含量较低，50 g 葡萄糖折算出需要食用的代餐粉量较大，因此以20 g无水葡萄糖作为参考食物，按照20 g 可利用碳水化合物标准折算，受试药食同源降糖代餐粉，每人份33.2 g。

血糖生成指数：参照WS/T 652—2019[15]的体内测试法，选取20 名健康成年人进行代餐粉的血糖生成指数测定。

1.2.8 数据处理

采用Excel 2010 计算数据平均值及标准差等，并进行图表制作，采用Design-Export 8.0.6 进行响应面数据分析及绘图。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 葛根粉添加量对复合代餐粉感官品质的影响

由图1 可知，随着葛根粉添加量的增多，药食同源复合代餐粉的感官评分呈现先上升后下降的趋势。葛根粉适量添加时，代餐粉有葛根粉固有的淡淡人参香气，添加量过多呈现中药味道，稍显苦涩，难以下咽。因此，选择葛根粉的适宜添加量为15 g。

图1 葛根粉添加量对复合代餐粉感官品质的影响Fig.1 Effect of Pueraria lobata roots powder additions on sensory quality of compound meal replacement powder

2.1.2 茯苓粉添加量对复合代餐粉感官品质的影响

由图2 可知，随着茯苓粉添加量的增多，复合代餐粉的感官评分呈现先上升后下降的趋势，茯苓粉本身味道较为平淡，添加适量茯苓粉会使代餐粉色泽均匀，口感细腻，添加过量则导致代餐粉冲调性下降。因此，选择茯苓粉的适宜添加量为5 g。

图2 茯苓粉添加量对复合代餐粉感官品质的影响Fig.2 Effect of Poria cocos powder on sensory quality of compound meal replacement powder

2.1.3 黄精粉添加量对复合代餐粉感官品质的影响

由图3 可知，随着黄精粉添加量的增多，复合代餐粉的感官评分呈现先上升后下降的趋势。添加适宜的黄精粉可使代餐粉入口爽滑，香气怡人，添加量过多则会导致代餐粉口感厚腻，气味不均，使代餐粉感官品质下降。因此，选择黄精粉的适宜添加量为3 g。

图3 黄精粉添加量对复合代餐粉感官品质的影响Fig.3 Effect of Polygonatum chinensis powder addition on sensory quality of compound meal replacement powder

2.1.4 枸杞粉添加量对复合代餐粉感官品质的影响

由图4 可知，随着枸杞粉添加量的增加，复合代餐粉的感官评分呈现先上升后下降的趋势。枸杞味甘性平，适量添加时产品有丝丝回甘，添加量过多时则产品色泽加重，食欲感下降。因此，选择枸杞粉的适宜添加量为2 g。

图4 枸杞粉添加量对复合代餐粉感官品质的影响Fig.4 Effect of Chinese wolfberry powder addition on sensory quality of compound meal replacement powder

2.2 响应面试验结果

2.2.1 模型的建立与数据分析

响应面试验设计及结果如表3 所示，回归模型方差分析见表4。利用Design-Expert 8.0.6 对表3 中的数据进行多元回归分析，得到响应面回归方程：

表3 响应面试验设计及结果Table 3 Response surface test design and results

Y=97.40+6.08A+1.25B+2.00C+0.67D+0.25AB+2.00AC-2.00AD-3.25BC-0.25BD+5.25CD-7.66A2-4.91B2-6.53C2-4.03D2

由表4 可知，所建立的感官评价回归模型的P 值小于0.000 1，达到了极显著水平，R2=0.941 4，调整后的=0.882 7，说明模型能够较好地反映响应值的变化。失拟项（P=0.138 7）不显著，说明回归模型和预测值之间有较好的拟合度，可以用于复合代餐粉感官评分的理论推测和分析。模型的一次项A 影响极显著（P＜0.01），C 影响显著（P＜0.05）；二次项A2、B2、C2、D2影响均极显著（P＜0.01）；交互项CD 影响极显著（P＜0.01），BC 影响显著（P＜0.05）。由F 值可知4个因素对感官评价的影响顺序为：A（葛根粉添加量）＞C（黄精粉添加量）＞B（茯苓粉添加量）＞D（枸杞粉添加量）。

表4 回归模型方差分析Table 4 ANOVA of regression model

续表4 回归模型方差分析Continue table 4 ANOVA of regression model

2.2.2 响应面分析

采用Design-Export 8.0.6 软件，以感官评分为指标对响应面结果进行分析，交互作用显著的各因素响应面及等高线图见图5～6。由图5～6 可见，曲线较为陡峭，说明茯苓粉与黄精粉添加量的交互作用对感官评分的影响显著（P＜0.05）。同理，黄精粉与枸杞粉添加量的交互作用对感官评分的影响显著（P＜0.05），与方差分析结果一致。

图5 茯苓粉和黄精粉添加量的交互作用对复合代餐粉感官评分影响的响应面图和等高线图Fig.5 Response surface and contour maps of effect of interaction of Poria cocos powder and Polygonatum chinensis powder on sensory score of compound meal replacement powder

2.3 验证试验结果

通过响应面优化试验得到的最佳配方为：葛根粉15.82 g，茯苓粉5.1 g，黄精粉3.81 g，枸杞粉2.3 g，燕麦纤维粉20 g，黑豆粉18 g，豌豆粉15 g，黑米粉10 g，苦荞粉10 g，甜菊糖0.15 g。按照上述配方制备复合代餐粉，其感官评分为99.4 分，与预测值（99.3 分）相近且高于多数评分，说明可以作为代餐粉的最佳配方组成。

2.4 代餐粉质量评价

润湿下沉性测定结果：在静置情况下，代餐粉的完全浸润下沉时间为41 s，在外力搅拌下完全浸润下沉的时间为8 s。此试验过程中，药食同源复合代餐粉表现出良好的溶解性。

微生物检测结果：成品中菌落总数＜100 CFU/mL，大肠杆菌群＜3 MPN/100 mL，致病菌未检出。

基本营养成分测定结果如表6 所示，此结果表明药食同源复合代餐粉营养全面，膳食纤维含量较高，可以满足2 型糖尿病患者的基本营养需求。

表6 代餐粉营养成分组成Table 6 Nutritional composition of meal replacement powder

图6 黄精粉和枸杞粉添加量的交互作用对复合代餐粉感官评分影响的响应面图和等高线图Fig.6 Response surface and contour maps of effect of interaction of Polygonatum chinensis powder and Chinese wolfberry powder on sensory score of compound meal replacement powder

2.5 血糖生成指数评价

2.5.1 血糖应答曲线

图7 为受试者进食葡萄糖和代餐粉前后的血糖平均值制作的血糖应答曲线。由图7 可知，在餐后120 min 内，葡萄糖血糖高峰出现在30 min 时，最高为8.1 mmol/L；代餐粉血糖峰值出现在45 min 时，最高为6.0 mmol/L，随后持续下降。代餐粉峰值数据较葡萄糖低，且整体趋势中上升和下降速度相对缓慢且平稳，波动幅度小，说明制备的药食同源代餐粉有稳定餐后血糖的作用。

图7 受试者的血糖应答曲线Fig.7 The blood glucose response curve of the subjects

2.5.2 血糖生成指数测定结果20 名受试者测得的药食同源复合代餐粉GI 值结果见表7，药食同源代餐粉的GI 平均值为47.7，属于低GI 值食物，适合2 型糖尿病人群食用。

表7 受试者测得药食同源复合代餐粉的GI 值Table 7 The GI value of the subjects taking medicine and food homologous compound meal replacement powder

3 结论

以药食同源中药材葛根、茯苓、黄精、枸杞为主料，燕麦纤维粉、黑豆等为辅料，通过单因素试验和响应面优化试验，得到药食同源复合代餐粉的最佳配方：葛根粉15.82 g，茯苓粉5.1 g，黄精粉3.81 g，枸杞粉2.3 g，燕麦纤维粉20 g，黑豆粉18 g，豌豆粉15 g，黑米粉10 g，苦荞粉10 g，甜菊糖0.15 g，此配方下制得的代餐粉色泽明亮，口感醇厚，营养丰富，感官品质佳。血糖生成指数为47.7±7.23，属于低GI 值食物，能够辅助降糖，可作为2 型糖尿病人群的日常餐食。