白芸豆桑叶控糖片配方研究及控糖效果评价

王鑫媛，刘晓龙，李 成，郭晓玉，刘 京，李晓燕，马 军

（石家庄以岭药业股份有限公司，河北 石家庄 050000）

糖尿病是一种糖代谢障碍、血葡萄糖水平增高的代谢功能紊乱性疾病[1]。人体糖代谢调控的关键酶是α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶（蔗糖酶、麦芽糖酶等）。α-淀粉酶广泛分布于唾液及胰脏，能催化α-1,4 糖苷键水解，将淀粉分解为单糖、糊精等。α-葡萄糖苷酶位于小肠刷状缘膜上皮细胞，能将双糖水解成可被小肠吸收的单糖，如蔗糖、麦芽糖等。因此，抑制该酶活性能够延缓碳水化合物的消化，减少葡萄糖吸收入血，进而抑制餐后高血糖，改善对血糖的控制[2-4]。研究表明，持续性高血糖会增加患者糖尿病并发症的发生率，如果在糖尿病前期或早期开始控制血糖水平，可使糖尿病并发症的风险有效降低[5]。

研究显示，从天然植物中获取的单一活性物质具有显著调控糖代谢关键酶活性的功效，能起到降低血糖的作用[6]。多种活性物质联合使用的功效比单独使用更加显著，联合复配多种活性物质较单一活性物质具有多靶点、多种作用机制的优势，联合复配产生的协同效应可以增强功能活性、减少剂量、延缓耐药性发展和降低毒性，节省能源、降低成本[7]。白芸豆提取物、L-阿拉伯糖、桑叶提取物有抑制特定酶活性，延缓淀粉、蔗糖、麦芽糖等碳水化合物的消化吸收，降低血糖值等作用[8-10]。但结合三者优势，将三者联合复配调节血糖的研究还未见报道。

本试验将白芸豆提取物、L-阿拉伯糖、桑叶提取物三者组合，从多靶点协同抑制糖代谢中的关键酶角度出发，延缓碳水化合物水解。①白芸豆提取物和L-阿拉伯糖可直接阻断日常饮食中食用的淀粉及蔗糖的消化吸收。②淀粉水解会产生麦芽糖、寡糖等成分，具有明显α-葡萄糖苷酶抑制活性的桑叶提取物可以抑制麦芽糖等二糖的进一步水解。三者共同作用，减少葡萄糖吸收入血，可延缓血糖骤然升高，达到调节血糖平稳的效果。本文可为研究开发具有调节餐后血糖功能的食品提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

白芸豆提取物，美国Phase 2；L-阿拉伯糖，济南圣泉唐和唐生物科技有限公司；桑叶提取物，博仲圣景医药技术（北京）有限公司；异麦芽酮糖醇，广西常宝生物技术有限公司；植物粉（质量比2 ∶2 ∶3 ∶2 ∶2 ∶1 的平利绞股蓝、山楂、山药、乌梅、桑葚及桑叶的混合物），石家庄以岭药业股份有限公司；硬脂酸镁（食品级），山东聊城阿华制药股份有限公司；α-淀粉酶（猪胰腺，14 U·mg-1），上海源叶生物科技有限公司；可溶性淀粉（AR），天津市科密欧化学试剂有限公司；DNS 显色液，飞净生物科技有限公司；α-葡萄糖苷酶（液体，7×105U·mL-1），北京索莱宝科技有限公司；无水碳酸钠（AR），天津市科密欧化学试剂有限公司；对硝基苯基-α-D-吡喃葡萄糖，上海麦克林生化科技有限公司。

1.2 仪器与设备

PE Lambda 25 紫外可见分光光度计；赛多利斯224-1CN 电子天平；DK-S26 电热恒温水浴锅；新马S60 旋转压片机；三诺血糖仪。

1.3 试验方法

1.3.1 α-淀粉酶抑制活性的测定

参考VEGA-LÓPEZ 等[11]的方法测定α-淀粉酶的抑制活性。将250 µL 的样品溶液与等体积的α-淀粉酶溶液（1.4 U·mL-1）充分混合均匀，37 ℃反应10 min，再向其中加入等体积的1%淀粉溶液，37 ℃下反应10 min，向反应体系中加入500 µL 的DNS 终止反应，沸水浴5 min 后快速冷却至室温，加入5 mL蒸馏水稀释混合液，在540 nm 处测定吸光值，α-淀粉酶抑制率计算公式见式（1）。

式中：A0为样品溶液、酶和淀粉混合液反应后的OD540；A1为缓冲液代替α-淀粉酶溶液反应后的OD540；A2为缓冲液代替样品溶液反应后的OD540。

1.3.2 α-葡萄糖苷酶抑制活性的测定

根据YANG 等[12]的方法测定α-葡萄糖苷酶的抑制活性。将200 µL 样品溶液与等体积的α-葡萄糖苷酶（7 000 U·mL-1）充分混合均匀，55 ℃反应15 min，再向其中加入等体积的2.5 mmol·L-1对硝基苯基-α-D-吡喃葡萄糖溶液，55 ℃反应10 min，加入5 mL 的0.10 mol·L-1的Na2CO3溶液终止反应，在400 nm 处测定吸光值，α-葡萄糖苷酶抑制率计算公式见式（2）。

式中：A0为样品溶液、酶和硝基苯基-α-D-吡喃葡萄糖溶液混合液反应后的OD400；A1为缓冲液代替α-葡萄糖苷酶溶液反应后的OD400；A2为缓冲液代替样品溶液反应后的OD400。

1.3.3 感官评价

由10 名有感官评价经验的专业技术人员组成评价小组，根据感官评定标准对产品打分，满分100 分，其中外观50 分、风味及口感50 分，感官评分最终结果以评分总和的平均值计。感官评分标准见表1。

表1 控糖片感官评分标准表

1.3.4 单因素试验设计

为突出白芸豆提取物、L-阿拉伯糖以及桑叶提取物的功效，同时考虑控糖片的外观及口感，本试验以α-淀粉酶及α-葡萄糖苷酶抑制率和感官评价为指标，综合考察白芸豆提取物添加量、L-阿拉伯糖添加量以及桑叶提取物添加量对控糖片的影响。

（1）白芸豆提取物添加量对α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分的影响。试验按照白芸豆提取物添加量10%、15%、20%、25%、30%，L-阿拉伯糖添加量10%，桑叶提取物添加量5%，剩余配方量用异麦芽酮糖醇补足，进行试验，考察白芸豆提取物添加量对α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分的影响。

（2）L-阿拉伯糖添加量对α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分的影响。试验按照L-阿拉伯糖添加量6%、8%、10%、12%、14%，白芸豆提取物添加量20%，桑叶提取物添加量5%，剩余配方量用异麦芽酮糖醇补足，进行试验，考察L-阿拉伯糖添加量对α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分的影响。

（3）桑叶提取物对α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分的影响。试验按照桑叶提取物添加量1%、3%、5%、7%、9%，白芸豆提取物添加量20%，L-阿拉伯糖添加量10%，剩余配方量用异麦芽酮糖醇补足，进行试验，考察桑叶提取物添加量对α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分的影响。

1.3.5 人体试食试验

参考《食物血糖生成指数测定方法》（WS/T 652—2019）[13]进行试验，设计2 次试验，2 次试验食用相同的食物，第1 次食用食物作为空白组，第2 次在进食前30 min 服用控糖片作为样品组，2 次试验之间间隔≥72 h。分别观察空腹血样（-5 min、0 min 取平均值）、餐后15 min、30 min、45 min、60 min、90 min 和120 min 血样，记录血糖值（mmol·L-1）。

1.3.6 数据处理

用Excel 进行数据处理，用正交设计助手IIV3.1进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 白芸豆提取物添加量对α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分的影响

由图1 可知，随着白芸豆提取物添加量的增加，2 种酶的抑制率均呈上升趋势，到达一定浓度时，抑制活性趋于平稳，原因可能是白芸豆提取物浓度到达一定量后，白芸豆提取物与α-淀粉酶分子上的特异性部位结合，从而使酶抑制活性趋于平稳。随着白芸豆特有的风味的呈现，感官评分增高。综合3 个指标，选取白芸豆提取物添加量20%、25%、30%进行正交试验。

图1 白芸豆提取物添加量对α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分的影响图

2.1.2 L-阿拉伯糖添加量对α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分的影响

由图2 可知，随着L-阿拉伯糖添加量的增加，α-淀粉酶抑制率先上升后趋于平缓，α-葡萄糖苷酶抑制率呈上升趋势，原因可能是L-阿拉伯糖对蔗糖酶有良好的选择性，随着添加量的增加，α-葡萄糖苷酶抑制活性增加。L-阿拉伯糖添加量对感官影响不明显，当添加量为10%时，感官评分最高。综合3 个指标，选取L-阿拉伯糖添加量8%、10%、12%进行正交试验。

图2 L-阿拉伯糖添加量对α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分的影响图

2.1.3 桑叶提取物添加量对α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分的影响

由图3 可知，随桑叶提取物添加量的增加，α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率呈上升趋势，原因可能是提取物的增加使体系中羟基生物碱的浓度增加，从而对两种酶的抑制活性增加。随桑叶提取物添加量的增加，其特有的苦涩口感增强，感官评分呈现先增高后降低的趋势。综合3 个指标，选取桑叶提取物添加量 3%、5%、7%进行正交试验。

图3 桑叶提取物添加量对α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分的影响图

2.2 正交试验

选取白芸豆提取物添加量（A）、L-阿拉伯糖添加量（B）、桑叶提取物添加量（C）为考察因素，以α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率、感官评分为指标，选用L9(34)正交试验设计表（表2），进行优化试验，以确定最佳配比。

表2 正交试验设计因素水平表

控糖片的主要功效作用是对α-淀粉酶与α-葡萄糖苷酶的抑制作用，感官品质是食品的重要指标之一，因此本试验在确保功效的基础上，同时保证产品口感，利用综合加权评分法确定最佳添加量，设定α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分三者的权重系数分别为35%、35%、30%。打分方法参考钟凌云等[14]的方法，各项试验指标按照权重相加得分即为综合得分，如1 号总分为Y总=84.13/95.01×100×0.35+23.84/47.24×100×0.35+79.2×0.30=72.41，结果见表3、表4。

表3 α-淀粉酶抑制活性正交试验结果表

表4 方差分析结果表

由表3 及表4 可知，A、B两因素对α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分影响不显著，C因素对结果影响显著（P＜0.05），3 个因素对α-淀粉酶抑制率、α-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分影响的主次顺序为C＞B＞A，即桑叶提取物添加量＞L-阿拉伯糖添加量＞白芸豆提取物添加量。由此得出的最佳配比为A3B2C3，即白芸豆提取物添加量30%、L-阿拉伯糖添加量10%、桑叶提取物添加量7%。

根据优选的A3B2C3的组合，进行3 次平行试验，得到综合得分98.43 分，α-淀粉酶抑制率91.13%，α-葡萄糖苷酶抑制率48.49%、感官评分96.47 分，综合得分及感官评分均大于正交组合中最高分，工艺稳定性较好。

2.3 人体试食试验

按照上述配方压片，经人体试食，测定餐后2 h内的血糖值变化。共招募受试者9 人，其中男4 人、女5 人，年龄27～40 岁，平均年龄33.67 岁，试验结果（9 位受试者检测结果平均值）见图4。

图4 餐后2 h 血糖应答曲线图

由图4 可见，样品组的餐后血糖值低于空白组的餐后血糖值，样品组较空白组的餐后2 h 血糖面积减小33%，说明食用控糖片有降低餐后血糖的作用。

3 结论与讨论

本研究采用3 类不同调糖机理的天然植物来源的酶抑制剂白芸豆提取物、L-阿拉伯糖、桑叶提取物开发一款综合控糖片。白芸豆提取物与淀粉酶分子上的特异性部位结合，使得酶分子构象改变，抑制其活性，延缓部分淀粉的分解吸收[15]；L-阿拉伯糖对蔗糖酶-蔗糖复合物具有高亲和力，形成具有低蔗糖酶活性的三重复合物，低蔗糖酶活性三重复合物的小肠吸收效率显著降低，从而抑制部分蔗糖被小肠消化吸收[9]；桑叶提取物具有抑制小肠内糖苷酶活性的功效，淀粉水解产生的麦芽糖、寡糖等二糖在小肠内得不到糖苷酶的协助，抑制二糖的水解，从而降低了葡萄糖的小肠吸收[16]。三者从多靶点抑制参与糖代谢的关键酶α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶活力角度出发，抑制日常摄入碳水化合物的消化吸收，从而减少葡萄糖的吸收，调节血糖水平。

经试验，得到三者最佳添加比例为白芸豆提取物添加量30%、L-阿拉伯糖添加量10%、桑叶提取物添加量7%。人体试食试验表明，食用该控糖片具有明显降低餐后血糖的作用。该产品符合人们对健康的新需求，亦符合健康食品发展的新趋势，具有良好的市场开发前景。