《食品科學》：東南大學孫桂菊教授等：荷包豆雜糧代餐粉的研制及其血糖生成指數值測定

糖尿病已成為威脅全球公共健康的重大問題，2型糖尿病（T2DM）以高血糖、胰島素抵抗及相對胰島素缺乏為特征，占糖尿病患者總數的90%以上。值得注意的是，飲食調控作為全程干預手段，被美國糖尿病協會推薦為T2DM防治的核心策略之一。血糖生成指數（GI）作為評估食物對血糖應答影響的重要參數，低GI飲食已被證實可有效改善短期血糖控制及體重管理。

荷包豆（Phaseolus coccineus L.），又稱紅花菜豆、龍爪豆等，系豆科菜豆屬多年生草本植物。其干豆粒營養組成豐富，蛋白質量分數達17.3%～18.1%，淀粉為58%～63%，并富含B族維生素、鐵、鋅以及總酚類、黃酮類和花青素類等生物活性物質，在抗氧化及血糖穩態方面展現出潛在應用價值。

燕麥作富含膳食纖維，尤其以獨有的β-葡聚糖而被人熟知，具有降低餐后血糖、改善胰島素抵抗的潛在功效。藜麥、薏苡仁和紅豆等雜糧亦被證實具有調節糖脂代謝的功能活性。此外，紅豆的高蛋白質含量和慢消化淀粉特性，以及燕麥和藜麥的高膳食纖維含量均可以明顯增加飽腹感。

枸杞富含多糖、多酚和類胡蘿卜素，具有顯著的抗糖尿病作用。亞麻籽則含有α-亞麻酸、木酚素及膳食纖維，可以改善糖尿病前期和T2DM患者的血糖控制以及胰島素抵抗。

東南大學公共衛生學院的嚴威、張振震、孫桂菊*等以云南省特色雜糧荷包豆為主要原料，科學配比燕麥、薏苡仁、藜麥、紅豆、枸杞及亞麻籽等原料，研制荷包豆雜糧代餐粉，測定其GI值，并評價其餐后血糖生成能力。以期為開發具有降血糖功能的新型低GI食品提供理論依據，同時為拓展雜糧資源在功能食品領域的應用提供技術參考。

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模糊數學感官評價得分

由表4可知，感官評價因素權重集W＝（0.24，0.27，0.31，0.18）。

感官評價得分計算以荷包豆粉為例，不同荷包豆粉添加量的感官評價指標統計見表5，可建立5 個模糊評定矩陣 A 1 ～ A 5 。例：10 g荷包豆粉添加量的評定矩陣為：

同理，可得A2～A5的模糊評定矩陣。10 g荷包豆粉添加量的模糊感官評價結果為：

同理，可得Y2～Y5的模糊感官評價得分。10 g荷包豆粉添加量的模糊感官評價得分（Z1）為：

同理，可得Z2～Z5。每種添加量按上述步驟評價3 次，取平均值。同樣的，不同添加量的燕麥粉、薏苡仁粉、紅豆粉、藜麥粉、枸杞粉和亞麻籽粉按上述步驟評價得到其Z1～Z5。

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單因素試驗結果

由表6可知，隨著各因素添加量的增加，代餐粉感官評價得分均呈現先增加后減少的趨勢。當荷包豆粉添加量為20 g、燕麥粉添加量為15 g、薏苡仁粉添加量為15 g、紅豆粉添加量為15 g、藜麥粉添加量為15 g、枸杞粉添加量為6 g、亞麻籽粉添加量為14 g時，感官評價得分達到峰值。因此，以這些添加量繼續進行后續優化試驗。

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Plackett-Burman試驗結果

Plackett-Burman試驗設計與結果見表7，結果分析見表8。共篩選出3 個對荷包豆雜糧代餐粉的感官評價得分具有顯著影響的因素，按影響由大到小依次為荷包豆粉、紅豆粉、枸杞粉（P＜0.05）。同時，得到回歸方程：Y＝62.54＋5.89A＋1.67B—1.16C＋4.28D—0.28E＋3.52F＋1.74G。

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Box-Behnken響應面法試驗結果

4.1 顯著因素的最陡爬坡試驗

根據Plackett-Burman試驗所得回歸方程，荷包豆粉、紅豆粉、枸杞粉添加量即因素A、D、F均為正效應。由于A是最顯著的因素，因此以A為爬坡單位設計最陡爬坡試驗。

D、F步長根據實際分別取4 g和2 g。試驗設計及結果如表9所示。處理2的感官評價得分最大，因此以處理2作為中心點進行響應面法優化。

4.2 Box-Behnken響應面法試驗

Box-Behnken試驗設計及結果見表10。響應面法回歸模型方差分析結果見表11。模型極顯著（P＜0.01），失擬項不顯著（P＞0.05），決定系數R2＝0.994 7，校正決定系數R2adj＝0.987 8，表明該回歸方程對試驗數據具有良好的擬合效果，可用于代餐粉感官品質的分析與預測。單因素中A、D、F項對感官評價得分的影響顯著（P＜0.01）；交互項AF的影響顯著（P＜0.01）；二次項A2、D2、F2的效應亦高度顯著（P＜0.01）。經二次多元回歸擬合，得到二次多項方程：Y＝78.10—2.07A—1.00D＋2.48F—0.095 0AD—3.53AF—0.457 5DF—4.90A2—4.49D2—10.40F2。

基于Origin 2024繪制不同原料添加量對代餐粉感官評價得分影響的等高線圖和響應面3D圖（圖1），結果顯示試驗設計范圍涵蓋了響應值的最大區域。根據模型預測值，荷包豆雜糧代餐粉最優配方為荷包豆粉23.612 g、紅豆粉13.524 g、枸杞粉3.998 g，搭配固定量的燕麥粉15.0 g、薏苡仁粉15.0 g、藜麥粉15.0 g、亞麻籽粉14.0 g，對應感官評價得分預測值為74.106。考慮實際生產操作便利性，將參數修正為荷包豆粉23.5 g，紅豆粉13.5 g，枸杞粉4.0 g，其余原料用量不變，經3 次驗證實驗，實測感官評價得分為74.193±1.07，與預測值吻合度良好。上述結果表明，基于模糊數學感官評價結合響應面法優化的荷包豆雜糧代餐粉配方具有較好的重復性，可作為最優配方。

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血糖生成指數測試

5.1 營養成分測定

如表12所示，荷包豆雜糧代餐粉的碳水化合物含量為55.2 g/100 g，蛋白質和膳食纖維含量較高，分別為17.3 g/100 g和13.8 g/100 g。總黃酮和總多酚含量分別為2.91 mg/g和10.4 mg/g。

5.2 血糖應答曲線

由表13可知，葡萄糖組和荷包豆雜糧代餐粉組的空腹血糖值（0 min）均在正常值范圍內（3.9～6.1 mmol/L），且兩者之間無統計學差異。與葡萄糖組相比，代餐粉組餐后15、30、45 min和60 min的血糖水平均顯著降低，120 min的血糖水平顯著升高（P＜0.05）。兩種食物的餐后血糖均在30 min達到峰值，但代餐粉組的血糖應答峰值明顯低于葡萄糖（P＜0.05）。

血糖應答曲線是食用某種食物后血糖應答的直觀表現，如圖2所示，葡萄糖組和代餐粉組的餐后2 h血糖應答曲線均在前30 min內逐步上升并達峰值，隨后逐步下降。與葡萄糖組相比，代餐粉組的餐后血糖波動幅度明顯減少，具體表現為峰值濃度較低，且餐后血糖回落過程更為平緩，整體血糖波動呈現相對穩定的特征。

5.3 荷包豆雜糧代餐粉的GI值

對每個受試者分別計算后取均值，荷包豆雜糧代餐粉的GI值為51.84，屬于低GI食品，如表14所示。

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食品感官特性是影響人們選擇食品的重要因素之一，傳統的感官評價法主要依靠人的感覺器官直接對產品的感官特性進行評價，易受感官評價者主觀因素影響，存在一定的局限性。模糊數學綜合評價結果的客觀性和準確性受評價體系的構建、評價數據的可靠性以及權重集設定等因素的影響，由于能有效減少感官評價指標之間以及感官評價主體之間的主觀評定誤差，提高了評價結果的科學性、合理性和客觀性。目前模糊數學感官評價結合響應面法優化在食品配方、工藝等的研究已有廣泛應用。本研究通過模糊數學感官評價結合響應面法優化荷包豆雜糧代餐粉配方，從一定程度上提高了結果的可靠性。然而，在優化過程中未充分考慮產品的儲存穩定性和加工工藝的可行性，這在實際生產中具有重要意義。未來的研究應進一步擴展優化指標，結合生產工藝參數，確保優化配方在實際應用中的可操作性和長期穩定性。

從原料應用維度分析，現有低GI食品普遍采用多元化原料體系，但核心組分仍集中于大豆、小麥等主糧及燕麥、綠豆、藜麥等常規雜糧。本研究突破傳統原料框架，以云南省特色雜糧作物荷包豆為核心原料，聯合燕麥、藜麥、紅豆和薏苡仁4 種常見雜糧，既豐富了膳食纖維、植物蛋白的協同作用，又通過枸杞和亞麻籽強化了抗氧化成分與不飽和脂肪酸，營養結構更為全面。然而，由于目前國內荷包豆產業仍以鮮食與干制初級產品為主，深加工產業鏈尚不完善，未來研究可聚焦于工藝優化與技術創新，例如改進粉碎與熟化工藝提升產品穩定性，以此提升荷包豆原料的綜合利用效率與生產效益，為特色雜糧的產業化發展提供新路徑。

此外，在GI值測定方法層面，多數低GI食品依賴體外消化試驗進行快速篩查，該類模型雖能反映淀粉水解速率，但僅聚焦消化階段，未整合腸道吸收動力學及胰島素應答機制，且忽略人體消化道的動態生理環境，導致體外測定值與體內真實GI值存在系統性偏差。影響食物血糖應答的因素有很多，包括碳水化合物的種類、蛋白質與淀粉的相互作用以及食物的形態和加工方式等。汪麗萍等研究發現，食品中蛋白質、膳食纖維、直鏈淀粉和抗性淀粉等成分的含量與估計血糖生成指數（eGI）呈負相關。康晶燕等研究發現，膳食纖維、脂肪和蛋白質會抑制淀粉類食物的消化從而減緩葡萄糖釋放速率。本研究測定荷包豆雜糧代餐粉為低GI食物（GI＝51.84），可能是由于主要原料（如荷包豆和紅豆）富含碳水化合物，并且直鏈淀粉含量較高。而直鏈淀粉的結構緊密，消化酶難以接觸，因此其水解速率較慢，導致葡萄糖釋放速度減緩，從而降低了GI值。膳食纖維能夠形成黏稠的膠狀物，延緩食物在胃中的排空速度，并減少淀粉與淀粉酶的接觸，從而影響血糖水平。Kurek等研究發現，加入燕麥、亞麻和蘋果膳食纖維的面包，其eGI顯著降低。本研究代餐粉膳食纖維含量為13.8 g/100 g，高膳食纖維含量有助于其較低的GI值。

餐后高血糖狀態的改善已被證實可以減少血糖峰值對胰島β細胞的急性刺激，降低胰島素分泌的脈沖式波動，從而減輕β細胞的代償性負荷，延緩其功能衰退。同時，餐后血糖的穩定還可以顯著減少活性氧生成，抑制白細胞介素-6、腫瘤壞死因子-α等炎癥因子的釋放，減輕慢性低度炎癥。研究發現降低食物的GI值可以顯著降低餐后血糖并改善胰島素血癥。然而，本研究僅驗證了代餐粉短期餐后血糖的調控效果，但其長期食用的健康效益仍需深入驗證。現有證據表明，連續8 周的低GI馬鈴薯餅干干預可改善T2DM大鼠的糖脂代謝，而6 個月低GI飲食干預能有效逆轉T2DM患者糖脂代謝紊亂及腸道菌群失調。基于此，未來需通過動物模型及多中心人群試驗，進一步探討長期食用該代餐粉對T2DM患者糖脂代謝、體成分分布及腸道菌群穩態的影響。此外，本研究檢測到代餐粉總黃酮（2.91 mg/g）和總多酚（10.4 mg/g）含量可觀，提示其潛在抗氧化活性，后續可結合原料配比與抗氧化成分的量效關系分析，探究荷包豆與枸杞、亞麻籽等食材的協同作用對產品抗氧化能力的影響，為功能性成分強化提供理論依據。

結論

荷包豆雜糧代餐粉最優配方為每100 g含荷包豆粉23.5 g、紅豆粉13.5 g、枸杞粉4.0 g、燕麥粉15.0 g、薏苡仁粉15.0 g、藜麥粉15.0 g、亞麻籽粉14.0 g。該代餐粉GI值為51.84，食用后餐后血糖峰值濃度較低，且餐后血糖回落過程更為平緩，整體血糖波動呈現相對穩定的特征。本研究可為開發具有營養強化功能的新型低GI食品提供理論依據，同時為拓展雜糧資源在功能食品領域的應用提供技術參考。

本文《荷包豆雜糧代餐粉的研制及其血糖生成指數值測定》來源于《食品科學》2025年46卷第17期22-30頁，作者：嚴威，張振震，任興遠，夏惠，楊立剛，廖望，潘達，王少康，孫桂菊。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250320-161。點擊下方閱讀原文即可查看文章相關信息。

實習編輯：南伊；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網