基于血糖管理的特殊食品開發進展分析

◎ 馬雪瑩，劉璐璐，陸佩瑤，張思佳，白心怡，馮永巍，黃曉東

（1.無錫市食品安全檢驗檢測中心，江蘇 無錫 214142；2.國家市場監管技術創新中心（特殊食品），江蘇 無錫 214142）

1 食物血糖生成指數

20 世紀80 年代，加拿大學者Jenkins D.J 首次提出了食物血糖生成指數（glycemic index，GI），用來衡量食品中可利用碳水化合物對人體血糖濃度上升程度的影響，是人體進食后機體血糖生成的應答反應[1]。在中國社會亞健康狀況嚴重及慢性病患者逐漸增多的大背景下，基于血糖管理的特殊食品研究和應用，引起了產業界以及人們的高度重視。隨著市場需求的加大，各種特殊食品的研發上市也呈井噴式增長，上市食品的血糖生成指數的檢測及認證變得尤為重要。根據中華人民共和國衛生行業標準WS/T 652—2019 規定：進食含目標量（一般為50 g）可利用碳水化合物的食物后，一段時間內（2 h）血糖應答曲線下面積相比未進食時的增幅，與進食含等量可利用碳水化合物的參考食物（葡萄糖）后相應增幅的比值，以“%”表示。

通?？梢詫⑹澄锇凑誈I 值的高低分為3 類：高GI 食物（GI ＞70）、中GI 食物（55 ＜GI ≤70）和低GI 食物（GI ≤55）[1]。其中，攝入高GI 食物后人體的血糖濃度會快速上升至較高水平，而攝入低GI 食物后消化吸收慢，人體血糖濃度會緩慢升至較高水平，隨后在一定時間內緩慢降低（如圖1）。

圖1 血糖應答曲線圖

圖2 說明了高GI 值食物攝入加以各種生活方式與疾病發展之間的假設機制。相比而言，長期低GI 飲食可以調控機體餐后血糖指數，降低Ⅱ型糖尿病、代謝性疾病以及心腦血管疾病發生的概率，對抗高血壓起著重要作用[2]。因此，基于血糖管理的低GI 食品，逐漸被越來越多的消費者和企業重視，未來將有廣泛的市場空間。

圖2 高碳水食物對于餐后血糖水平升高和疾病發展風險的影響圖

2 血糖生成指數測定方法

2.1 人體實驗GI 值的測定

目前，許多研究者采用國際標準法ISO 26642：2010 或行業標準法WS/T 652—2019 對多種谷物食品的GI 值進行了測試，如青稞、通心粉、八寶粥和綠豆面條等[3]。但是，這種方法耗時、成本高，并且容易造成受試者身體的感染和心理上的傷害，測定結果缺乏準確性和重復性。同時，監管部門對試驗結果無法進行驗證。因此，不少研究人員把關注點放在食物血糖生成指數的體外檢測方法上，以便減少不同志愿者之間個體差異帶來的誤差，并簡化實驗過程，不僅可減少待測企業的經濟負擔，也有利于監管部門發揮監管職能。

2.2 動物實驗GI 值測定

動物實驗中，常用大鼠或小鼠測定待測食物的GI值，適應性喂養1 周后，即可測定動物餐前餐后的血糖濃度。動物實驗測定GI 值時，通過采用與人體實驗GI 值類似的測試方法，用實驗動物代替受試者，結果與人體實驗更接近[4]。也有人指出，實驗人體和實驗動物仍存在一定個體差異性，需要將動物實驗測定的GI 值與人體實驗測定的結果進行進一步分析或建立預測模型，以認證動物實驗測定結果的準確性。

2.3 體外消化模型GI 值的測定

體外消化模型是模擬人體上消化道系統、下消化道系統以及消化環境，判斷食物對機體血糖濃度影響的方法。早在1997 年，研究者[5]發現，可以通過體外消化模型得到“預測的血糖生成指數”（Predicted GI，pGI）（如表1）。如今，人體體外消化模擬系統已得到研究者的普遍認可，相比于動物實驗，具有更加可控、可重復，更接近人體真實情況等優點。然而，相對于體內環境，體外仿生胃腸道模型比較簡單，實驗結果與體內實驗數據統一性和重復性較差。因此，要想用體外消化模型測定GI 值，還需要建立更標準、更統一的操作規程，使結果更具權威性和準確性。

表1 體內外食物GI 值檢測方法的對比表

3 影響食品GI 值的因素

3.1 內源性因素

3.1.1 食品的組成成分

食品的組成成分對食品GI 值有較大影響，其中，影響最大的是食品中的淀粉，也包括蛋白質、脂肪和膳食纖維等。從淀粉結構分析，可分為支鏈淀粉和直鏈淀粉（如圖3）；從消化速率分析，可分為快消化淀粉、慢消化淀粉和抗性淀粉。淀粉的快速消化會使餐后的血糖值快速上升，容易引起肥胖、糖尿病和胰島素耐受等代謝功能異常等問題。因此，可以通過改變淀粉的消化速率，控制人體餐后血糖值的升高。另外，食品中直鏈淀粉和抗性淀粉的比例，會影響食品的GI值。有研究表明，面包中直鏈淀粉和支鏈淀粉的比例影響其GI 值，二者比例越高，制得面包的GI 值越低。

圖3 淀粉結構的圖示說明圖

蛋白質、脂肪和膳食纖維，也會在一定程度上影響食品的GI 值。有學者發現，如果在飲食前或者飲食過程中，攝入一些含有蛋白質的奶制品和豆制品，能夠使餐后血糖水平下降，可能是胃排空速率受到攝入的蛋白質影響，蛋白質中的某些氨基酸可以促進胰島素分泌。DENG J 等研究發現，淀粉水解和糖分吸收能力在某種程度上受膳食纖維的抑制作用，使得淀粉消化速率降低，餐后血糖水平下降。

3.1.2 食品的物理性質

食品的物理性質對食品的GI 值也會產生較大影響，如食品質構、彈性、粒徑、蓬松狀態等。有研究表明，食品質地會影響消化酶對淀粉顆粒的作用，質地濃稠、堅硬的產品GI 值相對較低；而蓬松多孔的淀粉類食品GI 值較高。Collier G 等分別給予2 型糖尿病患者和健康受試者葡萄糖、糙米和碾碎后的糙米3 種形式，發現糙米引起的餐后血糖、胰島素和胃抑制多肽反應明顯低于碾碎糙米或葡萄糖。對于純淀粉類食物來說，淀粉顆粒的大小、結構、結晶結構和直/支鏈比等，均會對淀粉類食物的消化速率產生影響，從而影響GI值。

3.2 外源性因素

3.2.1 食品的加工方式對GI 值的影響

食品加工方式，如蒸煮、擠壓膨化、焙烤、油炸等，會影響食品的微觀結構和消化特性，特別是谷物類食品，不同加工方式會影響其淀粉的糊化特性、蛋白質變性、脂肪水解等，改變蛋白質和淀粉的消化率，進而影響其GI 值。

（1）蒸煮。在大米的蒸煮過程中，隨著蒸煮時間的增加，大米淀粉在消化過程中更容易被酶解，使大米GI 值增加。經加工糊化后，淀粉內部結構的改變（直/支鏈淀粉比）或是通過氫鍵使淀粉分子結構進行重組形成雙螺旋結構，使抗性淀粉含量增加，影響其消化速率。Reed 等比較了蒸煮和煎炸2 種方式對馬鈴薯淀粉結構及水解率的影響，結果表明，煎炸后的馬鈴薯抗性淀粉含量高于蒸煮方式的馬鈴薯，淀粉水解率較低。因此，蒸煮過程中，谷物GI 值受到谷物種類和加工條件的影響，蒸煮加工使淀粉糊化，增加了谷物GI 值。

（2）焙烤。通常情況下，面包、蛋糕、馬鈴薯和玉米等食物會使用焙烤的加工方式，焙烤時間和焙烤溫度都會對食品的GI 值產生影響。Allen 等在測定焙烤甘薯的GI 值時發現，焙烤過程中的高溫，會使淀粉糊化分解、谷物蛋白質變性，使得甘薯的GI 值顯著增高。實驗表明，面包焙烤時，適當地增加焙烤時間，有利于降低食品的GI 值，這是由于焙烤時間會影響淀粉顆粒的結構及回收能力。在焙烤過程中，可以通過控制加工參數，降低產品GI 值。

（3）油炸。有研究者用油炸、焙烤等方式，加工了來自牙買加的不同品種的甘薯，測定其GI 值發現，油炸方式制得的甘薯GI 值比焙烤的更低。Odenigbo 等使用油炸方式加工不同品種的甘薯，結果表明，不同品種的甘薯中，馬鈴薯在油炸后GI 值處于中低水平。因此，油炸方式并不會顯著提高食品的GI 值，這可能是由于油炸使脂肪成分增加，淀粉凝膠化速度減慢，延緩了餐后血糖水平的上升。另外，油炸加工會使總淀粉水解率下降，抗性淀粉含量增多。

3.2.2 食品化學改性

化學改性也會影響食品的GI 值。研究表明，通過添加β-環糊精穩定碳水化合物的方法，可以降低馬鈴薯淀粉的GI 值。淀粉經過酶解作用，淀粉結構被改變，淀粉酶滲透性降低，進而降低了淀粉的消化速率。張素敏等探討了不同黃米抗性淀粉的比例對餅干口感以及GI 值的影響，在餅干中添加一定量的抗性淀粉，發現隨著抗性淀粉比例的增加，餅干的GI 值顯著降低，這是由于抗性淀粉含量越高，餅干的剪切作用越大，使得此產品GI 值降低。

4 低GI 食品開發進展

4.1 低GI 大米

中國米食文化具有悠久的歷史，常見的以大米為原料的食品種類有米飯、米粉等。但是，大米的GI 值約為70～79，屬于高GI 食品，長期將大米作為單一主食不利于餐后血糖的控制。近年，重組米因具有高膳食纖維、低GI 且形態與普通大米相似，成為研究熱點。重組米是將大米與其他谷物、低GI 原料粉碎擠壓制成，不同加工條件會使重組米顆粒發生不同變化，淀粉性質也隨之改變，但是其營養價值及餐后血糖控制效果都優于普通大米。目前，學界普遍認為，適當地降低稻谷的加工程度可以降低大米的GI 值，因為保留了米糠和胚芽的糙米比白米具有更高的纖維素含量。實驗表明，在高直鏈淀粉大米中添加一定比例的糙米，復配后的產品其GI 值低于普通白米飯，且口感也是最佳。

4.2 低GI 饅頭

饅頭是中國傳統的主食代表，多數以小麥粉發酵制備而成。然而，傳統饅頭小麥粉中含有大量淀粉，經醒發汽蒸后淀粉容易糊化，會引發餐后血糖水平上升，因此不建議忌糖人群長期食用。低GI 饅頭的研究多在于用高纖維素的谷物，如青稞、蕎麥、苦蕎等與小麥粉復配制成雜糧饅頭，其GI 值比普通饅頭低，且可以保持較好的口感。鷹嘴豆淀粉含有較高比例的直鏈淀粉和抗性淀粉，能夠緩解淀粉的消化水解程度，因此，丁長河等在制備饅頭時，用鷹嘴豆粉代替部分小麥粉，并且添加了一定比例的菊粉、低聚木糖，在保持產品較好口感以及高營養價值的前提下，研制出低GI 饅頭（54.58），此饅頭可以讓特殊人群選擇更多元化的食物。

4.3 低GI 面條

面條作為我國傳統主食，占面制品消費份額中很大部分。但是，面條屬于高GI 值食品，不適合忌糖人群長期食用。最近幾年，隨著大家越來越重視健康飲食，研發低GI 面條成為該領域的黃金賽道。有人在碎米中加入谷類副產品碎孟加拉豆為原料制作面條，其GI 值僅為45.8，與普通面條相比屬于低GI 谷物食品。王潤等研究發現，以青稞粉為原料，添加一定比例的豌豆粉、蕎麥粉、藜麥粉（4 ∶1 ∶1），混合后擠壓制成的青稞面條屬于低GI 食品，且營養豐富，抗氧化活性較高，適合糖尿病以及心血管疾病等人群食用。

5 結語

未來，我國低GI 食品可在以下幾方面進行改善。①繼續建立健全有關低GI 食品的國家標準、行業標準及地方標準等，完善相關法律法規制度建設。當前，盡管食物血糖生成指數的測定方法已公布，但是與GI相關的工作仍處于開始階段，因此，相關部門應優化標準體系，推動標識規范化工作常態化開展。②強化低GI 食品相關的宣傳力度，營造氛圍，廣開渠道增強群眾對低GI 食品的認識和認知度。③低GI 食品可以按照普通人群及高血糖人群分類，既能滿足特殊人群對低GI 食品的需求，也可以搭配多元化食品均衡營養以滿足人體需要。隨著《國務院關于實施健康中國行動的意見》明確提出“三減三健”的行動目標，要求實施合理膳食行動。未來，低GI 食品的市場發展空間和應用前景，都非常廣闊。