薛勇
2023-11-03 12:35:32
1 引言
随着生活质量的提高,人们饮食结构发生巨大变化,以谷物为例近年来谷物摄入量降低和谷物加工越发精细,由此引起谷物升糖指数的变化,为肥胖症、糖尿病等留下隐患。依WHO诊断标准,2019年我国2型糖尿病患病率上升至11.2%[1],同时《中国居民营养与慢性病状况报告(2020年)》也表明,居民超重肥胖问题不断凸显,慢性病患病、发病仍呈上升趋势,有益于控制体重的糖尿病友好型代餐食品对于一部分人来说乃是刚需。另一方面,年轻人对于健康饮食的追求让低GI代餐市场有了增长空间。
GI值低的食物,在胃肠中停留时间长,吸收率低,葡萄糖释放缓慢,葡萄糖进入血液后的峰值低,下降速度慢[2],同时胰岛素的分泌量较低,胰岛素是葡萄糖代谢、脂肪代谢的主要调节因子促进脂肪的储存[3]。大庆研究[4]建议血糖代谢异常的人群日常摄入低血糖生成指数食物,如全谷物食物等,达到控制血糖效果。阳艳[5]等人在低血糖生成指数食物对肥胖者减重的影响研究中发现,“低热量、低血糖生成指教饮食”组的减肥者可以获得更好的减重效果,许丽颖[6]等人的研究也表明低GI饮食能够控制患者血糖相关指数和BMI相关指标。
2 低GI代餐粉配方
2.1营养成分对食物GI值的影响
研究表明,不仅淀粉的含量对餐后血糖生成指数有影响,当碳水化合物结构被某些处理或加工手段改变时,可改变其消化反应。例如,减小淀粉颗粒体积和增加淀粉表面积,可以增加淀粉和水解酶的接触,从而使GI增加[7]。除淀粉以外,食物中的其它碳水化合物对GI值也能产生影响,如β-葡聚糖能在上消化道中增加粘度,从而减少葡萄糖摄取,降低胰岛素反应,降低血液中的胆固醇,并诱导和延长饱腹感[8]。一些单糖、二糖、功能性多糖、抗性淀粉也能对食物的GI值产生影响[9]。汪丽萍[10]等人发现蛋白质、膳食纤维、抗性淀粉、脂肪/淀粉含量均与估计血糖生成指数值呈良好负相关,因此在低GI代餐粉配方开发过程中必须综合考虑各种营养成分。
2.2 常用低GI食品原料
低GI食品主要形式包括粮谷类面点、复配组合物、特医食品、果脯、饮料等。钱文文[10]等人分析1998到2021年关于低血糖生成指数(GI)食品的专利,并针对已公开主要配料的专利进行配方规律分析。发现除去常规主料大米、小麦以外,苦荞、燕麦、玉米、莜麦豆类等使用频次较高,尤其是近期研究鹰嘴豆、白芸豆降糖降脂的研究越来越多,专利中的使用频次较高。除此之外,药食同源的原料如山药、葛根、薏米[11,12]也因其对GI值的影响而被用在一些专利当中。除常规原料外,青稞是世界上麦类作物中β-葡聚糖最高的作物,β-葡聚糖能显著降低GI,同时还具有改善机体餐后血糖和空腹血糖的能力[13],甜荞等谷物中富含植酸,植酸具有抑制α-淀粉酶活性的作用[14],在体内能够阻断部分淀粉的吸收。高粱中含有单宁,单宁是一种有鞣革性能的复杂混合物,具有降低血糖的作用,并且还会影响食物利用率、缓解器官组织病变、提高机体抗氧化水平[15],因此青稞、甜荞、高粱等作物也可用于低GI代餐粉的制作。
3 低GI代餐粉的加工优化
3.1 配方优化
低GI代餐粉除满足人们对于追求健康和减重的需求,对食品的品质和口感也有相应的要求。汪丽萍等人[10]的研究表明谷物配比能够显著影响多谷物共挤压粉的估计血糖生成指数,配方优化可以通过单因素实验判断各物料对代餐粉特性的影响进而提出优化放方案。
3.2 技术研究
3.2.1 焙烤
董洋[16]等人研究了红小豆、黑米、燕麦、山药干、芡实5种杂粮食材经过烘焙打粉以后对餐后血糖反应的影响,发现通过烘烤打粉和冲糊温度,可以有效调控餐后消化速度。童大鹏[17]等人研究了焙烤过程对红茶面包淀粉消化特性的影响,发现不同焙烤温度下淀粉消化特性有所不同,在190℃、15 min条件下葡萄糖释放速度最为缓慢,并且推测淀粉降解速率的差异与回生淀粉含量、其他组分交叉影响有关。
3.2.2 蒸煮
淀粉经过高温蒸煮,淀粉颗粒中淀粉大分子之间的氢键削弱、微晶束分离,造成淀粉颗粒部分解体,形成网状组织,粘度上升,发生糊化[18]。目前有多项研究表明可以通过高温流化技术、超声波与超高压技术[19,20]来改善谷物的蒸煮品质。
3.2.3 炒制
温青玉[21]等人以炒制处理鲜小麦,结果表明小麦蛋白的持水性随热处理时间的增加均不断提高,而持油性、起泡性、乳化性、溶解性则呈先上升后下降的趋势,炒制后蛋白质的流失较为严重。杨海晴[22]的研究表明,青稞炒制过后会提高挥发性风味物质的种类,产生独特风味。
3.2.4 超微粉碎
超微粉碎技术是利用各种特殊粉碎设备,对物料进行碾磨、冲击、剪切等作用,进而克服固体物料内部凝聚力,达到使之破碎的单元操作[23]。超微粉碎能够显著降低原料粒度,从而改善口感,并能提高人体对营养成分的吸收能力,使谷物中的功能成分更大限度的发挥作用。
3.2.5 挤压膨化
挤压膨化技术是一种通过螺杆、物料以及机筒间强烈的机械摩擦和剪切作用以及压力转变,使物料急速膨胀形成多孔隙结构的加工方式[24]。通过挤压膨化,能够把大分子物质裂解、细化,使人体更容易吸收。研究表明,挤压膨化技术对提高粉质产品的冲调稳定性、冲调消化性有积极作用[25]。
3.3 特性研究
3.3.1 糊化特性
糊化度是衡量谷物食品熟化程度的指标,指的是淀粉中糊化淀粉与全部淀粉量之比的百分数,测定方法有酶法、差示扫描量热分析法、快速黏度分析法、近红外技术、聚焦光束反射分析仪法和累计光密度值的数字图像分析技术等方法,根据实际情况采用不同的测定方法。影响淀粉糊化的因素有水分、温度、淀粉类型等等,淀粉的糊化度越高,越容易被酶水解,有利于消化吸收[26]。
3.3.2 冲调特性
代餐粉的冲调特性与它的流变性质密切相关,实际研究中可通过糊化度、溶胀度、结
块率、水溶性指数、吸水指数、黏度、管道流动性、管道挂壁量、湿润下沉时间、分散时间以及分散稳定时间等理化性质指标衡量代餐粉的冲调性能[27]。目前一些果蔬杂粮固体饮料使用了超微粉碎的技术,使其冲调性和感官品质得到的大幅度提升[28]。
3.3.3 消化特性
目前对于代餐粉消化特性的研究较少,主要集中在不同加工条件对于淀粉消化特性的影响。Tian[29]等人通过在一定酸碱度条件下酶解一定时间来在体外模拟大米消化过程,根据产物葡萄糖浓度进行淀粉水解率的计算。食物的消化特性与食物成分、加工方式等都有关,李学琴等研究[30]表明茯苓可以降低餐后血糖负荷。研究表明蒸煮、炒制有升高谷物GI值的倾向,而挤压膨化加工与其他加工方式一样,会改变谷物的消化特性,但由于某些原料特性与工艺参数的不同,某些谷物在加工后可实现GI值的降低,这是其他加工方式难以实现的[31,32]。
4 总结与展望
目前市面上针对低GI开发的代餐粉数量较少,其种类也比较单一,无法更好的有减重需求的人群对于营养和口感的需求。随着人们对生活品质的要求变高,对自身健康问题的关注度上升,大众对于有低热量、高饱腹感、血糖负荷小特点食物的需求也渐渐上升,未来代餐粉的产品开发要更多的关注品质,为市场带来优质的代餐产品。
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