黃永瑩，李國(guó)坤，陳驍熠

（廣州醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院 廣東廣州 511436）

糖尿病是一種以高血糖為特征的慢性非傳染性疾病，血糖長(zhǎng)期偏高可導(dǎo)致各種并發(fā)癥，如糖尿病腎病、糖尿病視網(wǎng)膜病變、糖尿病神經(jīng)病變、糖尿病下肢動(dòng)脈病變、糖尿病足病等[1]，嚴(yán)重影響患者的生命健康。如今，糖尿病逐漸年輕化且患病人數(shù)逐年上升，我國(guó)是糖尿病患者最多的國(guó)家，2021年我國(guó)糖尿病患者達(dá)到1.4億[2]。

蔗糖在食物中的濫用和人們對(duì)其的過量攝入帶來了諸多健康問題如齲齒、肥胖、高血脂、糖尿病等[3]，高糖飲料的過量飲用導(dǎo)致人們疾病負(fù)擔(dān)顯著升高[4]。世界衛(wèi)生組織（WHO）建議控制和減少膳食中糖的攝入量，推薦成人一天內(nèi)蔗糖食用量應(yīng)為食物總熱量的10%以下[5]；而美國(guó)醫(yī)學(xué)研究所（IOM）建議蔗糖的食用量不應(yīng)超過總熱量的25%[6]。根據(jù)美國(guó)2003年至2006年間的一項(xiàng)流行病學(xué)研究顯示，有13%以上的人口超過了IOM的建議量[7]。我國(guó)發(fā)布的《中國(guó)健康行動(dòng)（2019-2030年）》、《國(guó)民營(yíng)養(yǎng)計(jì)劃（2017-2030年）》等政策文件中都將“減糖”作為重要的內(nèi)容之一。

天然功能性代糖，本質(zhì)上是一種甜味劑，可代替蔗糖食用。本研究所使用的復(fù)合代糖是由赤蘚糖醇[8]為主，菊粉[9]、甜菊糖苷[10]和羅漢果苷[11]復(fù)配而成，均為天然甜味劑，是低糖食品研發(fā)的絕佳原料。

餅干是一種以谷物粉作為主要原料的烘烤食物，口感緊實(shí)酥脆，成為大部分人日常零食的選擇。隨著人們經(jīng)濟(jì)水平和健康意識(shí)的提高，傳統(tǒng)的高糖餅干不能滿足人們對(duì)健康食品的需求，特別是患有慢性病患者的需求，如糖尿病、高血壓、高脂血癥、肥胖等。近幾年市面上涌現(xiàn)了“低糖”、“無糖”餅干，但多數(shù)是用果糖代替蔗糖，熱量和血糖生成指數(shù)（GI）值并不算低，且存在口感不好，性質(zhì)不穩(wěn)定等問題。因此，研制一款適合普通人群和慢性病患者食用的且口感更佳的低GI餅干有著巨大市場(chǎng)潛力。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

復(fù)合代糖，廣州萊品健康有限公司；葡萄糖，重慶和平制藥有限公司；蔗糖，梧州樂哈哈有限公司；濃硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鈉、稀鹽酸、乙酸，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；即食燕麥片，百事食品（中國(guó)）有限公司；木耳粉，泰州市聯(lián)橫食品有限公司；山楂粉，惠州市道田坊食品有限公司；辣木葉粉，深圳植德辣木科技有限公司；土豆泥粉，張家口弘基農(nóng)業(yè)科技開發(fā)有限責(zé)任公司；蕎麥粉，惠州市道田坊食品有限公司；黑芝麻，五常市彩橋米業(yè)有限公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

JIDI-20D臺(tái)式多用途高速離心機(jī)，廣州吉迪儀器有限公司；DK-8D電熱恒溫水槽，上海一恒科技有限公司；D8-108手持式折光糖度計(jì)，杭州東邦科技有限公司；WGL-45B電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，天津市泰斯特儀器有限公司；L9/11馬弗爐，德國(guó)NABERTHERM納博熱公司；PH610酸度計(jì)，維根技術(shù)有限公司；WYA阿貝折射儀，上海精科儀電物光有限公司；SHZ-DIII循環(huán)水真空泵，鄭州予華儀器制造有限公司；UV-2600紫外-可見分光光度計(jì)，島津?qū)嶒?yàn)器材有限公司；NDJ-1旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)，上海天美天平儀器有限公司；P800生化分析儀，上海羅氏制藥有限公司；PT2531烤箱，廣東美的廚房電器制造有限公司；XR 205SM-DR分析天平，普利賽斯科學(xué)儀器有限公司；JM-A12001電子天平，余姚紀(jì)銘稱重校驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.2 方法

1.2.1 復(fù)合代糖的理化性質(zhì)測(cè)定方法

1.2.1.1 不同溫度下復(fù)合代糖溶解度（S）的測(cè)定

在5根離心管分別稱質(zhì)量m1，各自加入20 g復(fù)合代糖和10 mL蒸餾水，然后在0、25、40、60、80 ℃下溶解24 h，然后以3000 r/min的速度進(jìn)行20 min離心，去除上面的雜質(zhì)，獲得沉淀物和離心管的質(zhì)量，然后干燥到m2的恒重。可以用下列公式來計(jì)算溶解性（S）：

式中：

S——溶解性，%；

m1——離心管質(zhì)量，g；

m2——獲得的沉淀物和離心管的質(zhì)量，g。

1.2.1.2 復(fù)合代糖溶液的粘度測(cè)定

制備不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的復(fù)合代糖溶液，調(diào)試了粘度的轉(zhuǎn)子和程序，并在25 ℃下測(cè)定了30%、40%、50%、60%、70%、80%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的粘度，測(cè)量3次取其平均值，得到復(fù)合代糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)和粘度的曲線圖。

1.2.1.3 復(fù)合代糖GI值的測(cè)定

圖1 復(fù)合代糖OGTT試驗(yàn)流程圖Fig.1 OGTT test flow chart of compound sugar

根據(jù)WS/T 652-2019[12]，用糖耐量試驗(yàn)（OGTT）測(cè)量復(fù)合代糖的GI值，篩選無高血壓、糖尿病等慢性疾病的志愿者24名，隨機(jī)分為兩組（盡量保證男女比例相同），每組12名志愿者，每名志愿者分別在空腹（0 min）、飲用糖溶液15、30、45、60、90、120 min后各采血2 mL。將采血管收集的血液樣品處理上機(jī)，得到血糖濃度。以采血的時(shí)間作為橫坐標(biāo)，血糖作為縱坐標(biāo)，繪制血糖隨時(shí)間變化的糖耐量曲線。

式中：

E——血糖生成指數(shù)（GI）；

A——復(fù)合代糖血糖應(yīng)答；

B——葡萄糖血糖應(yīng)答。

1.2.1.4 復(fù)合代糖的甜度測(cè)定

招募志愿者，進(jìn)行感官能力篩選，篩選出20人感官評(píng)價(jià)小組（10男10女），針對(duì)甜味劑進(jìn)行感官培訓(xùn)，加強(qiáng)評(píng)價(jià)員對(duì)于甜味的熟悉程度和鑒別能力。

根據(jù)CNAS-GL014，感官評(píng)價(jià)均在符合條件的感官評(píng)價(jià)室進(jìn)行。根據(jù)個(gè)體特征差別測(cè)試的評(píng)分法，配置好5.0%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的蔗糖溶液作為標(biāo)準(zhǔn)液（甜度設(shè)為1），感官評(píng)價(jià)小組對(duì)其與蔗糖溶液甜度進(jìn)行成對(duì)比較測(cè)試，選出最接近蔗糖標(biāo)準(zhǔn)液的復(fù)合代糖溶液，從而得到選擇人數(shù)最多的一組復(fù)合代糖溶液。先進(jìn)行大范圍濃度的預(yù)實(shí)驗(yàn)，隨后再縮小范圍以確定復(fù)合代糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，計(jì)算出復(fù)合代糖的相對(duì)甜度值。

1.2.2 低GI餅干的研制方法

1.2.2.1 低GI餅干的工藝流程

稱取原料質(zhì)量→混勻→加入水→攪拌均勻→壓?！尚汀鷶[盤→烘焙→出爐冷卻→成品

1.2.2.2 單因素試驗(yàn)

分別將即食燕麥片量、復(fù)合代糖添加量、烘烤溫度、烘烤時(shí)間進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)。

表1 單因素水平設(shè)計(jì)Table 1 Single factor design

1.2.2.3 正交試驗(yàn)

基于單因素試驗(yàn)結(jié)果選取即食燕麥片量、復(fù)合代糖添加量、烘烤溫度、烘烤時(shí)間進(jìn)行下一步正交試驗(yàn)。以餅干感官評(píng)價(jià)作為綜合評(píng)價(jià)品質(zhì)好壞的標(biāo)準(zhǔn)。制作4因素3水平正交表L9。

表2 正交試驗(yàn)因素水平Table 2 Factor levels of orthogonal test

1.2.2.4 感官評(píng)價(jià)

按照國(guó)標(biāo)GB 7100-2015《餅干》對(duì)低GI餅干進(jìn)行感官評(píng)價(jià)[13]。將低GI餅干樣品置于白瓷盤中，在自然光下觀察色澤、狀態(tài)和組織結(jié)構(gòu)，檢查有無異物；聞其氣味，用溫開水漱口后品其味道?？偡譃?00分，由20人組成感官評(píng)價(jià)小組對(duì)餅干進(jìn)行評(píng)分。

表3 感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Sensory scoring criteria

1.2.2.5 低GI餅干的GI值測(cè)定

根據(jù)WS/T 652-2019[12]，用糖耐量試驗(yàn)（OGTT）測(cè)量低GI餅干的GI值，篩選無高血壓、糖尿病等慢性疾病的志愿者24名，隨機(jī)分為兩組（盡量保證男女比例相同），每組12名志愿者，每名志愿者分別在空腹（0 min）、飲用葡萄糖和食用低GI餅干15、30、45、60、90、120 min后各采血2 mL。將采血管收集的血液樣品處理上機(jī)，得到血糖濃度。以采血的時(shí)間作為橫坐標(biāo)，血糖作為縱坐標(biāo)，繪制血糖隨時(shí)間變化的糖耐量曲線。

圖2 低GI餅干OGTT試驗(yàn)流程圖Fig.2 OGTT test flow chart low GI biscuit

式中：

E——血糖生成指數(shù)；

C——低GI餅干血糖應(yīng)答；

B——葡萄糖血糖應(yīng)答。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)均獨(dú)立平行測(cè)定，數(shù)據(jù)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示，采用SPSS 24.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，通過獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)和單因素方差檢驗(yàn)做顯著性分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 復(fù)合代糖的理化性質(zhì)

2.1.1 溶解度（S）測(cè)定

溶解度（S）定義為復(fù)合代糖在100 g水中的溶解質(zhì)量，測(cè)定不同溫度下復(fù)合代糖在10 mL水中的溶解度。結(jié)果如表4所示，可知復(fù)合代糖在0 ℃條件下溶解度22.23 g，在100 ℃溶解度最大134.80 g，室溫25 ℃的溶解度可達(dá)到36.34 g，且復(fù)合代糖溶解度隨溫度的升高而增大，與其他糖類的研究結(jié)果相一致[14]。

表4 不同溫度下復(fù)合代糖的溶解度Table 4 Solubility of complex sugar at different temperatures

2.1.2 粘度測(cè)定

因在室溫下25 ℃溶解度只能達(dá)到36.34 g，故為了更好地測(cè)出高濃度糖漿的粘度。先高溫超聲溶解復(fù)合代糖，冷卻至室溫再進(jìn)行粘度的測(cè)定。測(cè)定不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的復(fù)合代糖溶液的粘度。結(jié)果如表5所示，可知純水的粘度小于1.00 mPa·s，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的復(fù)合代糖溶液粘度達(dá)到了2.51 mPa·s，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的復(fù)合代糖溶液粘度達(dá)到了12.09 mPa·s，溶液粘度隨著復(fù)合代糖溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而增大。

表5 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)復(fù)合代糖溶液的粘度Table 5 Viscosity of complex glycolysis solutions with different mass fractions

2.1.3 復(fù)合代糖的GI值測(cè)定結(jié)果

通過OGTT測(cè)定復(fù)合代糖的GI值，葡萄糖組和復(fù)合代糖組在120 min內(nèi)的血糖變化如表6所示。復(fù)合代糖組在飲入代糖溶液后血糖起伏不大，近似一條平直的曲線，而葡萄糖組在飲入葡萄糖溶液后的血糖值一直高于復(fù)合代糖組，在45 min左右血糖達(dá)到峰值，直到120 min后血糖才趨于復(fù)合代糖組。GI值的計(jì)算可根據(jù)進(jìn)食含復(fù)合代糖25 g之后120 min血糖應(yīng)答曲線下面積的增幅與進(jìn)食25 g葡萄糖所產(chǎn)生的增幅比值得到。通過計(jì)算可得復(fù)合代糖的GI值近似于0，幾乎不會(huì)引起血糖波動(dòng)。

表6 葡萄糖組和復(fù)合代糖組在120 min內(nèi)的血糖變化Table 6 Changes of blood glucose in 120 min between glucose group and complex glycaemic group

2.1.4 甜度測(cè)定

復(fù)合代糖沒有一個(gè)具體的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，我們可以根據(jù)國(guó)標(biāo)GB 26687-2011復(fù)配食品的標(biāo)準(zhǔn)和糖的相關(guān)國(guó)標(biāo)GB/T 317-2018、GB/T 15108-2017等對(duì)復(fù)合代糖進(jìn)行甜度檢測(cè)，以便于后期復(fù)合代糖作為原料加工產(chǎn)品的工藝研究。

甜度測(cè)定先做大范圍的預(yù)實(shí)驗(yàn)，確定了復(fù)合代糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)6.0%～7.0%是最接近5.0%蔗糖的濃度期間。之后在6.0%～7.0%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的復(fù)合代糖分為十個(gè)梯度組，經(jīng)過三次重復(fù)實(shí)驗(yàn)后，最終確定了復(fù)合代糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.5%與5.0%蔗糖最為相近。當(dāng)設(shè)蔗糖的甜度為1時(shí)，該復(fù)合代糖的相對(duì)甜度為0.77。

2.2 低GI餅干的研制

2.2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1.1 即食燕麥片量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響

即食燕麥片量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響如圖3所示。

圖3 不同即食燕麥片量評(píng)分圖Fig.3 Score chart of different ready-to-eat oatmeal quantities

如圖3所示，當(dāng)即食燕麥片量為7 g時(shí)，餅干口感緊實(shí)香脆，富含麥香味和香草味。當(dāng)添加量逐漸增大時(shí)，感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)逐漸下降。根據(jù)感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)，選取即食燕麥片量7、9、11 g進(jìn)一步進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.2.1.2 復(fù)合代糖添加量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響

固定即食燕麥片量為7 g，烘烤溫度為130 ℃、烘烤時(shí)間為50 min，分別添加1、2、3、4、5 g復(fù)合代糖，探究復(fù)合代糖對(duì)餅干感官評(píng)價(jià)的影響。

如圖4所示，復(fù)合代糖添加量為2 g時(shí)，感官評(píng)分最高。當(dāng)復(fù)合代糖添加量超過2 g時(shí)，餅干的甜味逐漸增大，稍有一點(diǎn)回苦的味道，影響餅干的整體口感風(fēng)味。

圖4 不同復(fù)合代糖添加量評(píng)分圖Fig.4 Score chart of different supplemental levels of compound sugar

2.2.1.3 烘烤溫度對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響

固定即食燕麥片量為7 g，復(fù)合代糖添加量為2 g，烘烤時(shí)間為50 min，分別設(shè)定烘烤溫度為120、125、130、135、140 ℃，探究烘烤溫度對(duì)餅干感官評(píng)價(jià)的影響。

如圖5所示，烘烤溫度在135 ℃時(shí)分?jǐn)?shù)最高。當(dāng)烘烤溫度在130 ℃以下時(shí)，餅干的色澤有點(diǎn)不均勻且脆性不足；當(dāng)烘烤溫度超過135 ℃時(shí)，餅干表面和邊緣有點(diǎn)發(fā)焦且硬度稍大。但目前的餅干加工工藝中烘烤溫度較高，大多數(shù)在150 ℃以上[15,16]，這不僅會(huì)加劇食物原本營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的損失，還會(huì)導(dǎo)致反式脂肪酸增加。根據(jù)感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)，選取烘烤溫度125、130、135 ℃進(jìn)一步進(jìn)行正交試驗(yàn)。

圖5 不同烘烤溫度評(píng)分圖Fig.5 Score chart of baking temperatures

2.2.1.4 烘烤時(shí)間對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響

固定即食燕麥片量為7 g，復(fù)合代糖添加量為2 g，烘烤溫度為135 ℃，分別設(shè)定烘烤時(shí)間為40、45、50、55、60 min，探究烘烤溫度對(duì)餅干感官評(píng)價(jià)的影響。

如圖6所示，烘烤時(shí)間在50 min時(shí)分?jǐn)?shù)最高。當(dāng)烘烤時(shí)間達(dá)到60 min時(shí)，餅干表面和四角邊緣發(fā)焦，口感有少許焦味和回苦味，影響整體感官評(píng)價(jià)。由于烘烤的溫度相對(duì)較低，所以烘烤的時(shí)間相較于其他餅干較長(zhǎng)[17-19]。根據(jù)感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)，選取烘烤時(shí)間45、50、55 min進(jìn)一步進(jìn)行正交試驗(yàn)。

圖6 不同烘烤時(shí)間評(píng)分圖Fig.6 Score chart of different baking times

2.2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表7所示，SPSS軟件進(jìn)行極差分析可得出各因子對(duì)結(jié)果影響存在不同，對(duì)評(píng)分影響大小依次排序?yàn)椋簭?fù)合代糖添加量＞烘烤時(shí)間＞烘烤溫度＞即食燕麥片量。經(jīng)測(cè)定可知，A1B3C3D2是（7 g即食燕麥片量、3 g復(fù)合代糖添加量、135 ℃烘烤溫度、50 min烘烤時(shí)間）為該餅干的最佳工藝配方。

表7 低GI餅干配方正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果及分析Table 7 Design results and analysis of low GI biscuit formula orthogonal test

2.2.3 低GI餅干的GI值測(cè)定結(jié)果

通過OGTT測(cè)定復(fù)合代糖的GI值，葡萄糖組和低GI餅干組在120 min內(nèi)的血糖變化如表8。低GI餅干組在食用餅干后血糖起伏不大，而葡萄糖組在飲入葡萄糖溶液后的血糖值一直高于低GI餅干組，在45 min左右血糖達(dá)到峰值，直到120 min后血糖才逐漸趨于低GI餅干組。GI值的計(jì)算可根據(jù)進(jìn)食25 g低GI餅干之后120 min血糖應(yīng)答曲線下面積的增幅與進(jìn)食25 g葡萄糖所產(chǎn)生的增幅比值得到。通過計(jì)算可得低GI餅干的GI值約為19，屬于低GI食物[20]。

表8 葡萄糖組和低GI餅干組在120 min內(nèi)的血糖變化Table 8 Changes of blood glucose in 120 min between glucose group and low GI biscuit group

3 結(jié)論

測(cè)定了復(fù)合代糖在不同溫度下的溶解度，且溶解度隨溫度的升高而增大；質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的復(fù)合代糖溶液粘度為12.09 mPa·s，溶液粘度與溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)成正比；通過OGTT測(cè)定復(fù)合代糖的GI值近似于0，幾乎不會(huì)引起血糖波動(dòng)；復(fù)合代糖相對(duì)甜度為0.77，均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。以赤蘚糖醇為主，菊粉、甜菊糖苷、羅漢果甜苷復(fù)配而成的復(fù)合代糖，常溫下為白色細(xì)膩粉末狀，純度高雜質(zhì)少，GI值幾乎為0，適合糖尿病人等慢性病人群食用，溶解度和粘度良好，可作為良好甜味劑進(jìn)行下一步產(chǎn)品的工藝研究。

本文以復(fù)合代糖為原料研制了一款具有麥香味和香草味、緊實(shí)香脆的低GI餅干，確定最優(yōu)配方為：即食燕麥片量為7 g，復(fù)合代糖添加量為3 g，烘烤溫度為135 ℃，烘烤時(shí)間為50 min，該研究結(jié)論為低GI餅干在功能化食品領(lǐng)域的應(yīng)用提供了參考。