李學琴 秦禮康 朱 怡

(貴州大學釀酒與食品工程學院1，貴陽 550025)(貴州大學明德學院2，貴陽 550025)(貴州省植保植檢站3，貴陽 550001)

茯苓(Poriacocos)為多孔菌科真菌茯苓的干燥菌核，屬于藥食同源型的傳統(tǒng)中藥材[1]?，F代醫(yī)學研究表明，茯苓水溶性多糖及三萜作為其最主要的功能活性成分[2，3]，具有降糖降脂[4，5]、抗氧化[6]等藥理作用。但茯苓多糖多為堿溶性多糖，不溶于水，無生理活性，而能發(fā)揮藥理活性作用的水溶性多糖含量極少[7]。同時，正是由于其非水溶性限制了茯苓在食品加工中的應用。因此，提高茯苓水溶性，進而提升其加工適性，是茯苓深加工產業(yè)發(fā)展化的關鍵。

擠壓膨化是一種高新技術，食品物料在高溫、高壓和高剪切的聯(lián)合作用下，淀粉、蛋白質、脂肪等生物大分子的結構發(fā)生變化[8]，產品的消化性、速食性、滅酶性等趨于最大，并且具有獨特的風味和質構[9]，但茯苓中的多糖水溶性及三萜含量會發(fā)生何種變化鮮有研究。同時，茯苓主含多糖和三萜，少含淀粉和纖維，單獨難以膨化。因此，作者前期將茯苓以4種不同比例分別與淀粉含量較高的薏米、紅米、苦蕎3種藥食同源型谷物進行復配，采用雙螺桿擠壓機擠壓膨化制得茯苓復合營養(yǎng)粉，并對產品的沖調性能進行評價，確定茯苓與相應谷物復配時茯苓最適添加量為20%[10]；后將茯苓以最適添加量分別與此3種谷物進行復配，進行重組并造粒，制得茯苓復配谷物的重組米產品，并對其物性動態(tài)進行了研究[11]。本研究將對茯苓以最適添加量與3種谷物復配的營養(yǎng)粉及重組米產品的特征功能成分(主要為茯苓水溶性多糖及三萜、紅米多酚、苦蕎黃酮、薏苡仁酯)進行分析與比較，并對產品的快消化淀粉(RDS)、慢消化淀粉(SDS)及抗性淀粉(RS)含量進行跟蹤，進一步計算出淀粉的水解指數與血糖負荷評估值，用以評價產品的預期血糖反應，以期為茯苓產品在品質特性方面的研究提供思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

茯苓片：2017年產，經熱風干燥，含水量7%左右；薏米、紅米、苦蕎：市售(2017年產)。

1.1.2 試劑

去氫土莫酸、去氫茯苓酸、3-表去氫茯苓酸、蘆丁、沒食子酸、Folin-CioCaLteu試劑、葡萄糖含量檢測試劑盒、糖化酶(100 000 U/g)、胰酶、胃蛋白酶；乙腈、甲醇：色譜純；所有分離用有機溶劑均為分析純，所用標準品純度均大于98%。

1.2 儀器與設備

FMHE36-24型雙螺桿擠壓機；H2-16KR型臺式高速冷凍離心機；L5S型紫外可見分光光度計；SER148型脂肪測定儀；Agilent 1200系列高效液相色譜儀；SAF-680T型酶標儀。

1.3 方法

1.3.1 樣品實驗室制作工藝流程

前處理：選用新鮮、無霉變、無病蟲害的茯苓片(干燥)、薏米、紅米及苦蕎，分別粉碎過80目篩。

營養(yǎng)粉制作：將茯苓粉分別與紅米粉、薏米粉或苦蕎粉按1 ∶4的比例混合均勻并調節(jié)水分至17%左右，在Ⅳ區(qū)溫度為160 ℃的雙螺桿擠壓機中進行膨化，膨化產品立即放入60 ℃干燥箱中進行干燥，干燥后用超微粉碎機進行粉碎并過100目篩，制得營養(yǎng)粉產品(同時做全谷物的對照品)。

重組米制作：將茯苓粉分別與紅米粉、薏米粉或苦蕎粉按1 ∶4的比例混合均勻并調節(jié)水分至35%左右，在Ⅳ區(qū)溫度為130 ℃的雙螺桿擠壓機中進行擠壓重組并將擠出物切割成米粒狀。米粒立即放入45 ℃干燥箱中進行干燥至含水量12%以下，制得重組米產品(同時做全谷物的對照品)。

1.3.2 特征功能成分含量的測定

產品功能成分的測定中，每組實驗均設置2組平行，實驗結果取平均值；紅米多酚、薏苡仁酯和苦蕎黃酮的含量已換算成占紅米、薏仁和苦蕎原料質量的的百分比。

1.3.2.1 薏苡仁酯的測定

參考黨娟等[12]的條件及方法，薏苡仁酯含量計算公式為：

薏苡仁酯含量(mg/g)=[(B-A)×145.16]/G

式中：A為樣品消耗的鹽酸液體積/mL；B為空白實驗消耗的鹽酸液體積/mL；G為樣品質量/g。

1.3.2.2 紅米多酚的測定

采用Foiln-Ciocalte比色法，以沒食子酸為標準物。樣品的處理參照胡柏等[13]的方法及條件，提取液等量稀釋后于765 nm波長處掃描測定吸光值。

1.3.2.3 苦蕎黃酮的測定

采用NaNO2-Al(NO2)3比色法，以蘆丁為標準物。樣品的處理參照董施彬等[14]測定藜麥總黃酮的方法及條件提取液等量稀釋后于510 nm波長處掃描測定吸光值。

1.3.2.4 水溶性多糖的測定

采用苯酚-硫酸法，在蒸餾水為溶劑的體系下測定[15]。水溶性多糖的提取參考楊宗渠等[16]的方法略作修改：精密稱取待測樣品5 g，加入95%的乙醇300 mL回流2 h，揮干乙醇，殘渣加入30 mL蒸餾水回流提取1 h，趁熱抽濾，殘渣再用30 mL蒸餾水回流提取1 h，重復操作2次，將濾液合并并定容至100 mL，待用。

復配產品中茯苓水溶性多糖的換算采用差量法進行計算：

測定原料谷物及全谷物產品的水溶性多糖含量(m1及m2)，計算經擠壓膨化或重組造粒后谷物水溶性多糖的相對增量M：

M=m2-m1

1 g復配產品中含谷物0.8 g，計算出0.8 g谷物原料經擠壓膨化或重組造粒后水溶性多糖的含量N：

N=[0.8m1(1+M)]

1 g復配產品中含茯苓0.2 g，測定茯苓復配谷物產品的總水溶性多糖含量Q，進一步計算出復配產品茯苓水溶性多糖含量Q1：

Q1=(Q-N)/0.2

1.3.2.5 3-表去氫茯苓酸、去氫茯苓酸、去氫土莫酸的測定

供試品溶液的制備參照文獻[17]，稱取樣品時將樣品質量換算至含茯苓2 g；

對照品溶液的制備：分別精密稱取3-表去氫茯苓酸3.0 mg、去氫茯苓酸9.0 mg、去氫土莫酸3.0 mg分別置于10 mL 容量瓶中，用甲醇溶解并定容至刻度，配成對照品儲備液。

陰性樣品的制備：將全谷物營養(yǎng)粉和重組米按供試品溶液制備的方法進行處理，制成不含茯苓的陰性對照溶液。

色譜分析條件[18]：色譜柱：Hanbon Phecda C18柱(250 mm×4.6 mm，5 μm)；柱溫30 ℃；流動相：乙腈(A)-0.1%磷酸水溶液(B)(70 ∶30)；流速1.0 mL/min；紫外檢測波長210 nm；進樣量10 μL。

線性關系的考察：分別吸取對照品3-表去氫茯苓酸、去氫茯苓酸、去氫土莫酸儲備液各1 mL于10 mL容量瓶中，用甲醇定容，得到混合對照品的10倍稀釋液，按相同方法制得20倍、30倍、40倍、50倍稀釋液，按色譜條件分別進樣。以對照品溶液進樣量為橫坐標(X)，峰面積為縱坐標(Y)繪制對照品的標準曲線。

1.3.3 預期血糖反應的評價

1.3.3.1 樣品的前處理

常壓烹調處理：取200 g樣品，按1 ∶5的比例加水蒸煮，取煮熟的樣品按樣品質量：水的體積=1 ∶2的比例加水后在勻漿機內加工5 min，取樣測定。

1.3.3.2 不同類型淀粉含量測定及HI和EGL的計算

快消化淀粉(RDS)、慢消化淀粉(SDS)、抗性淀粉(RS)、總淀粉(TS)含量的測定：取1.3.7.1中的樣品進行體外模擬消化實驗，體外模擬消化實驗按Englyst[19]等的酶解方法進行測定。

HI和EGL的計算公式為：

HI=(α1/α2)×100%

EGL=HI×w1

式中：α1和α2分別為樣品消化曲線和對照樣品消化曲線與x軸間的面積；w1為樣品中所含淀粉的質量分數，按照 Englyst 酶解方法測定并計算。

加入酶液后，于0、2、5、10、20、30、60、120、180 min 取樣測定還原糖質量分數，研究各樣品淀粉水解率隨水解時間的變化規(guī)律，并對其血糖負荷進行評估。

測定結果中RDS、SDS、RS的含量均已換算成占樣品總淀粉含量的百分比。

2 結果與分析

2.1 特征功能成分分析

2.1.1 紅米多酚

紅米中的功能性成分主要為多酚類物質，其具有較好的降血糖、抗氧化等功效[20]，而茯苓不含多酚，產品中的多酚均來自紅米。如圖1所示，相比原料紅米，全紅米營養(yǎng)粉、茯苓復配紅米營養(yǎng)粉、全紅米重組米、茯苓復配紅米重組米的多酚質量分數分別降低了17.67%、17.88%和8.15%、9.15%。營養(yǎng)粉多酚含量下降明顯，這是因為擠壓膨化時物料在擠壓機腔體內受到的最高溫度高達160 ℃，明顯超出多酚類物質穩(wěn)定存在的溫度上限(140 ℃)[21]，而在重組造粒時擠壓機腔體內受到的最高溫度為130 ℃，此時多酚類物質基本能穩(wěn)定存在。

注：小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)，余同。圖1 擠壓膨化或重組造粒對紅米多酚含量的影響

2.1.2 薏苡仁酯

薏米含有的主要功能成分薏苡仁酯具有抗癌、增強免疫力、降血糖、鎮(zhèn)痛等功效[22]。如圖2所示，原料薏米、全薏米營養(yǎng)粉、茯苓復配薏米營養(yǎng)粉、全薏米重組米、茯苓復配薏米重組米薏苡仁酯含量呈現出的差異均不顯著(P>0.05)，表明擠壓膨化和重組造粒對薏苡仁酯含量影響均不大，這與周閑容[23]對薏苡仁膨化后薏苡仁酯含量的研究結果一致。

圖2 擠壓膨化或重組造粒對薏苡仁酯含量的影響

2.1.3 苦蕎黃酮

苦蕎是營養(yǎng)豐富的雜糧作物，其中含有的大量黃酮類物質具有明顯的抗氧化、抗腫瘤、清除自由基等功效[24]。如圖3所示，與原料苦蕎相比，全苦蕎營養(yǎng)粉、茯苓復配苦蕎營養(yǎng)粉、全苦蕎重組米及茯苓復配苦蕎重組米黃酮含量均下降，這一結果與蔡亭等[30]的研究結果相似。黃酮含量的降低，是因為物料在擠壓機腔體內受高溫處理后，導致熱敏性的游離黃酮發(fā)生降解，使得總黃酮含量降低[25]。與原料苦蕎相比，全苦蕎、茯苓復配苦蕎的營養(yǎng)粉和重組米黃酮含量分別降低了18.93%、18.59%和6.69%、10.82%，表明雙螺桿擠壓機套筒溫度越高，黃酮的損失率越大。

圖3 擠壓膨化或重組造粒對苦蕎黃酮含量的影響

2.1.4 茯苓水溶性多糖

原料茯苓水溶性多糖質量分數為(5.21±0.33) mg/g，如圖4所示，通過擠壓膨化和重組造粒，紅米、薏米、苦蕎的復配營養(yǎng)粉產品茯苓水溶性多糖含量增加了52.21%、56.81%、56.43%，紅米、薏米、苦蕎的復配重組米產品茯苓水溶性多糖含量增加了54.70%、60.46%、54.70%，這與顧回美等[26]對銀耳多糖的研究結果相似。其原因可能是茯苓在高溫、高壓、高剪切力的聯(lián)合作用下，其堿溶性多糖中葡聚糖的致密結構遭到破壞或超聚結構發(fā)生解體[27]，使得水溶性多糖含量增加。

圖4 擠壓膨化或重組造粒對茯苓水溶性多糖含量的影響

2.1.5 3-表去氫茯苓酸、去氫茯苓酸、去氫土莫酸

2.1.5.1 線性關系的考察

3-表去氫茯苓酸、去氫茯苓酸、去氫土莫酸回歸方程分別為：Y=18005X+0.6619，r=0.9999；Y=1678.3X+2.5718，r=0.9999；Y=13614X-18.31，r=0.9998。

3-表去氫茯苓酸、去氫茯苓酸、去氫土莫酸分別在0.006～0.300 mg/mL、0.018～0.900 mg/mL、0.006～0.300 mg/mL的范圍內呈良好的線性范圍。

2.1.5.2 3-表去氫茯苓酸、去氫茯苓酸和去氫土莫酸含量

如表1所示，通過擠壓膨化和重組造粒，3種三萜酸含量稍有增加或降低，但差異均不顯著(P>0.05)。3種三萜酸含量基本沒有發(fā)生變化，可能是3-表去氫茯苓酸、去氫茯苓酸和去氫土莫酸3種三萜酸較耐高溫，在60～160 ℃的溫度范圍內能穩(wěn)定存在，也可能是物料在擠壓機腔體內停留的時間較短，3種三萜酸還未來得及發(fā)生降解或變性，就又被從模頭擠出。

表1 擠壓膨化或重組造粒對茯苓3種三萜酸含量的影響/mg/g

注：表中數值均為占茯苓質量的百分比；同列不同字母表示顯著差異(α=0.05)，余同。

2.2 預期血糖反應評價

2.2.1 快消化和慢消化淀粉

圖5 擠壓膨化或重組造粒對產品快消化淀粉含量的影響

食用快消化淀粉含量高的食材是餐后血糖快速升高的主要原因，這不利于糖尿病等慢性病人控制餐后血糖[28]。如圖5、圖6所示，相比原料谷物，經過擠壓膨化或重組造粒，快消化淀粉含量增加，而慢消化淀粉含量減少，這與梁曉麗等[29]的研究結果一致。全谷物產品的快消化、慢消化淀粉含量與復配茯苓的產品相比，差異不顯著，表明添加茯苓對產品中快消化、慢消化淀粉含量無太大影響。與原料谷物相比，營養(yǎng)粉快消化淀粉含量增加了12.90%～24.12%，重組米快消化淀粉含量分別增加了6.79%～10.56%，營養(yǎng)粉慢消化淀粉含量分別減少了27.94%～41.44%，重組米慢消化淀粉含量分別減少了21.73%～35.41%。富含淀粉的食材在較高的溫度條件下糊化度升高，而較高的壓力使得水解率顯著提高，糊化度的升高可能會使食材顆粒減小，總表面積增大，增加了淀粉與水解酶的接觸，從而加速消化[30]；另外，較高的溫度和壓力可將包裹淀粉的細胞壁破壞，減弱淀粉與蛋白質、纖維等物質的作用，增加了其與消化酶的接觸面積[31]，這導致了營養(yǎng)粉中快消化淀粉含量高于重組米的快消化淀粉含量。

圖6 擠壓膨化或重組造粒對產品慢消化淀粉含量的影響

2.2.2 抗性淀粉

圖7 擠壓膨化或重組造粒對產品抗性淀粉含量的影響

抗性淀粉含量較多的食品具有吸收慢的代謝特點，對調節(jié)血糖穩(wěn)態(tài)、降低餐后血糖、降低餐后胰島素分泌、增強胰島素敏感性有一定作用[32]。如圖7所示，通過擠壓膨化或重組造粒，抗性淀粉含量增加：相比原料谷物，紅米、薏米、苦蕎的營養(yǎng)粉抗性淀粉含量分別增加了29.03%、20.54%和14.97%，紅米、薏米、苦蕎的重組米抗性淀粉含量分別增加了43.30%、24.20%和18.06%。這是因為隨著擠壓機腔體溫度的升高，淀粉分子鏈完全展開，尤其是直鏈淀粉分子游離逸出，呈無序的運動狀態(tài)，容易相互靠近，形成分子間氫鍵，從而有利于抗性淀粉的形成。左光明等[33]的研究也發(fā)現，隨著溫度的升高，抗性淀粉含量增加，到 130 ℃時達最高值，超此溫度后，淀粉分子鏈發(fā)生一定程度的斷裂，降低淀粉分子之間的聚合度，抗性淀粉含量反而略有下降，這也是營養(yǎng)粉中抗性淀粉含量低于或顯著低于重組米中抗性淀粉含量的原因。

2.2.3 水解指數和預期血糖負荷值

食物中碳水化合物的HI可對食物的血糖指數(GI)進行預測，而EGL綜合考慮了食物中碳水化合物的含量和消化速度，可對食物的血糖負荷(GL)進行預測[34]。有研究證實淀粉HI和GI之間有好的相關性，而EGL與GL也有較高相關性，能較可靠地預測碳水化合物食品餐后的血糖反應[35]。

如表2所示，通過擠壓膨化或重組造粒，產品HI均減小：與對照組相比，全谷物營養(yǎng)粉HI降低了7.77%～8.86%，復配營養(yǎng)粉HI降低了23.23%～25.58%，全谷物重組米HI降低了10.19%～19.61%，復配重組米HI降低了26.36%～34.40%；全谷物重組米與全谷物營養(yǎng)粉相比，HI降低了2.11%～12.84%，而復配重組米與復配營養(yǎng)粉相比，HI降低了4.08%～14.49%。結果表明：相比擠壓膨化，重組造粒更易降低淀粉HI，食用后引起的餐后血糖反應較小。

表2 擠壓膨化或重組造粒對產品總淀粉含量、水解指數和血糖負荷評估值的影響

注：產品的HI和EGL以復配的原料谷物HI和EGL作為對照； “—”代表該樣品為原料，未經過任何加工處理。

與對照組相比，全谷物營養(yǎng)粉EGL降低了19.96%～21.43%，復配營養(yǎng)粉EGL降低了46.22%～48.00%，全谷物重組米EGL降低了15.73%～26.55%，復配重組米EGL降低了46.60%～50.78%，且差異顯著(P<0.05)。相比全谷物營養(yǎng)粉，復配營養(yǎng)粉EGL下降了32.42%～34.15%；而相比全谷物重組米，復配重組米EGL顯著下降了32.99%～36.63%，這是因為食物對餐后血糖的影響不僅與食物中糖類的含量有關，還與糖類的類型等有關[36]，茯苓中基本不含淀粉，復配茯苓的產品中淀粉相對含量低于相應的全谷物產品，因此食用后對餐后血糖的影響較小，引起的血糖負荷也較小，利于維持餐后血糖的穩(wěn)態(tài)。

3 結論

茯苓與3種淀粉含量較高的藥食同源型谷物復配，解決了茯苓單獨難以膨化的問題，且復合營養(yǎng)粉和重組米產品功能特性優(yōu)于單一原料。

在功能成分分析方面，茯苓與谷物原料復配后擠壓膨化和重組造粒，茯苓三萜、薏苡仁酯含量無顯著變化；雖紅米多酚和苦蕎黃酮會發(fā)生部分損失，但茯苓水溶性多糖含量增加率高達52.57%～61.08%。

在體外消化特性評價方面，擠壓膨化和重組造粒均可使RDS和RS含量增加，SDS含量降低，進一步導致HI及EGL的減小，使得人體在進食該種產品后，餐后血糖上升較慢，血糖負荷較小。尤其與茯苓復配的產品，淀粉相對含量低，HI和EGL的降低甚至達34.40%和50.78%，更有利于維持餐后血糖的穩(wěn)態(tài)。