李群飞,刘海燕,王璐璐,宗玉霞,姜进举,*,马海燕,庄晓伟,刘晓东

(1.青岛明月海藻集团有限公司,海藻活性物质国家重点实验室,山东青岛 266400; 2.青岛明月海藻生物健康科技集团有限公司,山东青岛 266400)

随着社会的发展,中国已成为世界上老龄化速度最快的国家[1],糖尿病患病率因之逐年升高,已悄然成为继肿瘤和心脑血管疾病之外的另一大慢性非传染疾病[2],严重威胁人们的健康。目前,我国居民饮食结构存在较严重的不合理问题[3-5],高糖食物摄入普遍超标,引发的高血糖问题已敲响健康警钟。因此,社会对控糖食品的需求也愈加强烈。为糖尿病人群开发提供既安全又健康的控糖养生食品是当前食品研究领域面临的一个重大课题。

苦荞,为蓼科荞麦属植物,属药食同源谷物,集中栽培区主要为中国西南部的四川、贵州、云南等省区,以四川凉山州苦荞最为著名,品质最佳[6]。现代科学研究发现苦荞中含有芦丁、槲皮素、山柰酚-3-O-芸香糖苷、山奈酚和多糖等功效成分[7],能够起到降低血脂引发的炎症反应[8]、降血糖[9]、抑菌[10-12]、抗氧化[13-15]和抑制癌细胞增殖[16-17]等多种生理功能。

L-阿拉伯糖,广泛存在于植物的半纤维素、果胶酸、胶质以及某些糖苷键中。相关研究发现L-阿拉伯糖能够抑制双糖在消化道内降解、降低血糖增量、改善胰岛素抵抗、降低淀粉消化吸收率以及调节血脂的作用[18-21]。L-阿拉伯糖是一种稀有的新资源食品,血糖生成指数为零[20],在食品生产过程中可按需添加,为食品提供甜味,可广泛应用于糖尿病预防保健食品中。

近年来,苦荞成为了糖尿病预防和保健领域的热点,已被开发成苦荞茶、饼干、挂面、饮料等[22-26],尚没有苦荞吸吸冻的相关研究报道。吸吸冻因其爽口嫩滑、组织结构易崩解利于功能成分释放吸收,成为功能食品的一种全新表现形式。因此,本研究的目的是利用凉山苦荞茶为主要原料结合L-阿拉伯糖开发一款吸吸冻,为糖尿病群体养生保健提供新选择。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

吸吸冻A粉(海藻膳食纤维粉) 青岛明月海藻生物健康科技集团有限公司;成型剂(六偏磷钠∶氯化钾=3∶7) 青岛明月海藻集团有限公司;凉山苦荞茶 厦门市中闵飘香食品有限公司;L-阿拉伯糖 食品级,山东龙力生物科技股份有限公司。

HD2015W搅拌器 上海司乐仪器有限公司;C21-WT2112T电磁炉 广东美的电器股份有限公司;WY-802D封口机 佛山南海泊菲机电设备有限公司;PCE-E6000 Serials电热恒温水箱 上海百典仪器设备有限公司;ML-T型电子天平 梅特勒-托利多仪器有限公司;HGM-112血糖仪 苏州尔达医疗设备有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程 本文工艺参考苗丁月等[27]的果冻制作方法,进行了优化改进,具体吸吸冻工艺流程如下:

1.2.2 操作要点

1.2.2.1 凉山苦荞糊的制备 通过预实验对凉山苦荞茶的泡发特点进行了解,根据凉山苦荞茶的颜色、风味、香气以及成本等情况,优选确定了凉山苦荞茶和水的比例为1∶4 (m/v),于80～90 ℃温度下保温30 min。然后,将茶和汤一起转移至均质机中进行打碎均质,过80目滤网,取滤液,备用。

1.2.2.2 吸吸冻制作 将L-阿拉伯糖与吸吸冻A粉(海藻膳食纤维粉)干粉混合,边搅拌边加入一定量的水中,室温溶胀10 min;其后,水浴搅拌加热至胶液温度≥80 ℃,保温煮胶30 min;称取一定量的凉山苦荞糊和余量水溶解成型剂,混合均匀后,边搅拌边加入已保温结束的胶液中,混合均匀;于65～70 ℃水浴中静置脱泡;灌装;封口;并于90 ℃杀菌30 min。冷却,制得成品。

1.2.3 单因素实验 根据预实验确定了L-阿拉伯糖苦荞茶吸吸冻的基础配方(混料总量为100%):凉山苦荞糊12%,吸吸冻A粉(海藻膳食纤维粉)0.3%,成型剂0.08%,L-阿拉伯糖8%。在基础配方中分别改变凉山苦荞糊用量为4%、8%、12%、16%、20%,吸吸冻A粉(海藻膳食纤维粉)用量为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%,成型剂用量为0.04%、0.08%、0.12%、0.16%、0.20%,L-阿拉伯糖用量为0、4%、8%、12%、16%,以感官评分为标准,分别确定各个单因素的适用量范围。

1.2.4 正交试验 在单因素实验结果的基础上,选择凉山苦荞糊、吸吸冻A粉(海藻膳食纤维粉)、成型剂、L-阿拉伯糖4个原料的用量为因素,设计4因素3水平正交试验L9(34)。通过吸吸冻感官评价分数,得出控糖吸吸冻的最佳配方。正交试验因素及水平设计见表1。

表1 正交试验因素与水平设计表Table 1 Factors and levels of orthogonal test

1.2.5 产品感官评价打分标准 参照国标GB/T 16860感官分析方法和GB 19883果冻的要求制定感官评分标准,如表2。由16名经过专门感官评价训练的专业人士组成感官评价小组,对L-阿拉伯糖苦荞茶吸吸冻进行感官评价,评价分数取平均值。

1.2.6 产品功效验证 将优化配方参照本实验方法制得吸吸冻产品,进行初步的控糖功效验证。征集有控制血糖需求的志愿者6名(男性3名,女性3名),空腹血糖值均>6.1 mmol/L,年龄范围在55～75岁之间,对体重等其他方面不做任何限制。要求参与者保持现有生活饮食、作息习惯以及用药情况不变,每餐餐前半小时内食用30 g吸吸冻,每天使用血糖仪自测空腹血糖,跟踪14 d。

表2 感官评分标准Table 2 Sensory scoring standard

参照血糖仪的使用说明制定血糖检测方法:安装采血针;把弹推控制器向后拉紧,卡紧采血笔;采血之前,使用肥皂洗净双手后,擦干;在关机状态下将试纸正确地插入血糖仪试纸插入口,待显示屏出现滴血符号(注意:请勿用手指触碰试纸采血口);从手指根部轻轻上推至指尖充血后,进行采血;将试纸采血口轻触血滴,当血液填满反应区后,开始测量,5秒之后显示测量结果,读数;测量结束,移除试纸。

1.3 数据处理

每组实验均重复3次,数据结果以平均值±标准差的形式表示。正交试验数据应用正交设计助手 V3.1处理,SPSS 20.0软件进行显著性分析,采用Origin 8.0软件作图。

2 结果与分析

2.1 凉山苦荞糊用量对吸吸冻感官评分的影响

图1 凉山苦荞糊用量对吸吸冻感官评分的影响Fig.1 Effects of paste amounts of Liangshan Tartary buckwheaton the sensory score of hypoglycemic sucking jelly

从图1可以看出,凉山苦荞糊用量对样品感官评分影响明显。随着凉山苦荞糊用量增加,感官评分呈现出先升后降的趋势,在其用量为12%时,感官评分最高。凉山苦荞糊能够赋予样品苦荞特有的香味,是影响样品风味特征品质的主要因素。当凉山苦荞糊用量较低时,样品的苦荞特征风味不够丰满,适当增加凉山苦荞糊用量能够提高感官评分。当凉山苦荞糊用量大于12%时,感官评分随其增加而下降,究其原因为凉山苦荞糊中含有蛋白质、膳食纤维等微溶或难溶于水的大分子物质,起到改变凝胶性质的效果,对吸吸冻组织状态和口感有不良影响。参考感官评分,综合考虑凉山苦荞糊对吸吸冻风味、组织状态和口感的影响,选择凉山苦荞糊的用量为12%。

2.2 吸吸冻A粉(海藻膳食纤维粉)用量对吸吸冻感官评分的影响

从图2可以看出,吸吸冻A粉(海藻膳食纤维粉)用量对感官评分有明显影响。随着吸吸冻A粉(海藻膳食纤维粉)用量增大,感官评分呈现出先升后降的趋势,在其用量为0.3%时,感官评分最高。当水用量一定时,吸吸冻A粉(海藻膳食纤维粉)用量越小,形成胶体的多糖分子相互间交联越不完全,形成的胶体网状孔径较大,组织结构紧密性较差,影响吸吸冻的凝胶性质[28],随着吸吸冻A粉(海藻膳食纤维粉)用量增加,吸吸冻中多糖分子数量增大,在化学键的作用下多糖分子之间的交联作用增强,形成的胶体结构越发紧密,弹性和韧性增强[28-29],增加吸食难度而降低了感官评分。通过分析本实验中的5组吸吸冻A粉(海藻膳食纤维粉)用量对感官评分的影响趋势,选择吸吸冻A粉(海藻膳食纤维粉)用量为0.3%。

图2 吸吸冻A粉(海藻膳食纤维粉)用量对吸吸冻感官评分的影响Fig.2 Effects of sucking jelly powder A(seaweed dietary fiber powder)amounts on thesensory score of hypoglycemic sucking jelly

2.3 成型剂用量对吸吸冻感官评分的影响

成型剂由氯化钾和六偏磷酸钠按比例3∶7复配而成,可以为凝胶体系提供钾离子,诱导吸吸冻A粉(海藻膳食纤维粉)中的成胶多糖分子紧密缠绕形成交联结构[30]。从图3可以看出,成型剂用量对样品感官评分影响明显。随着成型剂用量增加,感官评分呈现出先上升后急剧下降的趋势,在其用量为0.12%时,感官评分最高。钾离子在一定量范围内能够诱导成胶多糖分子协同形成吸吸冻,改善样品凝胶性质;当胶体系中钾离子过量时,多糖分子间的介导力增大,超分子网格形成速度加快,导致凝胶弹性变差、硬度和脆度增强或伴有脱水收缩[31],从而影响吸吸冻组织状态和口感,感官评分下降。考虑不同成型剂用量对吸吸冻感官评分的影响变化趋势,选择成型剂用量为0.12%。

表4 L9(34)正交试验方差分析结果Table 4 Variation analysis of L9(34)orthogonal tests

图3 成型剂用量对吸吸冻感官评分的影响Fig.3 Effects of forming agent amounts on thesensory score of hypoglycemic sucking jelly

2.4 L-阿拉伯糖用量对吸吸冻感官评分的影响

L-阿拉伯糖能够赋予吸吸冻甜味,起平衡风味的作用。从图4中可以看出,L-阿拉伯糖用量对样品感官评分影响明显。随着L-阿拉伯糖用量增大,感官评分呈现出先升后降的趋势,L-阿拉伯糖用量在8%时,感官评分最高。当L-阿拉伯糖用量较低时,吸吸冻甜味不足,因而影响感官评分;随着L-阿拉伯糖用量增加,胶体系中的分子数目增多,能够与成胶多糖分子竞争结合水分子,削弱了胶体分子与水分子的相互作用,影响多糖分子之间交联形成超分子网格结构,对凝胶性质有不良影响,表现为断面不光滑、入口粗糙,降低了感官评分。通过对实验结果的分析和比较,选择L-阿拉伯糖用量为8%。

图4 L-阿拉伯糖用量对吸吸冻感官评分的影响Fig.4 Effects of L-arabinose amountson the sensory score of hypoglycemic sucking jelly

2.5 正交试验结果及分析

正交试验结果如表3所示,根据表3中极差R的结果分析可知,4因素对吸吸冻感官评分的影响顺序依次为:B>A>C>D,即吸吸冻A粉(海藻膳食纤维粉)用量>凉山苦荞糊用量>成型剂用量>L-阿拉伯糖用量。正交试验方差分析结果如表4所示,由表4可知,凉山苦荞糊、吸吸冻A 粉(海藻膳食纤维粉)和成型剂的用量对感官评分影响显著(P<0.05)。因此,根据表3中k值确定吸吸冻最佳工艺配方组合为A2B2C3D2,即各因素的用量分别为:凉山苦荞糊12%,吸吸冻A粉(海藻膳食纤维粉)0.3%,成型剂0.14%,L-阿拉伯糖8%。

表3 正交试验结果Table 3 The results of orthogonal tests

2.6 感官验证实验

将优化出来的最佳组合A2B2C3D2进行验证实验,各因素用量分别为:凉山苦荞糊12%,吸吸冻A粉(海藻膳食纤维粉)0.3%,成型剂0.14%,L-阿拉伯糖8%,其他步骤及参数按本文中1.2.1～1.2.5要求进行。重复3次得到样品,感官评价描述为:色泽呈黄棕色、颜色均匀、不透明,苦荞特有的香气丰满、微苦、无异味,表面平整、断面光滑、质地均匀、凝胶成型好,入口细腻爽滑、胶体弹性适中、舌压易碎、吸食方便;感官评分结果为91.4±0.5分。

2.7 功效验证实验

本研究征集的志愿受试者在实验期间每天检测空腹血糖值结果如图5。从图5可以看出,6名受试者食用吸吸冻之前,初始空腹血糖值范围为7.1～9.8 mmol/L,对空腹血糖值在此范围内的人群具有一定的代表性。

图5 控糖吸吸冻对糖尿病人群空腹血糖水平的影响Fig.5 Effect of hypoglycemic sucking jellyon fasting glucose level of diabetic patients

将6名受试者按初始空腹血糖值由高到低排序为A、B、C、D、E和F。根据图5可以看出,在食用吸吸冻的14 d内,受试者的空腹血糖值均表现出波动下降趋势,说明该样品具有一定降低空腹血糖的作用;受试者中初始空腹血糖值相对较高(8.1～10.0 mmol/L)的受试者A、B、C在服用吸吸冻14 d后,空腹血糖值分别降低0.8、0.9、1.0 mmol/L,而初始空腹血糖值相对较低(6.1～8.0 mmol/L)的受试者D、E、F在服用吸吸冻14 d后,空腹血糖值分别降低1.7、2.6、1.9 mmol/L,对比两组数据可初步推测,吸吸冻降低血糖的效果大小与初始空腹血糖值负相关,即随着初始空腹血糖值增大(即初始病情由轻到重),吸吸冻降低空腹血糖效果逐渐减弱,一定程度上可说明血糖异常应当早预防、早发现、早治疗;在每日食用量相同的情况下,6名受试者的空腹血糖值在14 d内出现波动峰值的时间和峰值的大小不同,个体之间存在一定差异,推测原因可能是受个体遗传、饮食结构、作息规律、运动习惯等因素的影响所致,有待相关领域进一步研究。

3 结论

本研究通过单因素实验发现,凉山苦荞糊、吸吸冻A粉(海藻膳食纤维粉)、成型剂和L-阿拉伯糖的用量对吸吸冻感官评分有明显影响,通过正交试验确定了4因素对L-阿拉伯糖苦荞吸吸冻的影响顺序依次为:吸吸冻A粉(海藻膳食纤维粉)用量>凉山苦荞糊用量>成型剂用量>L-阿拉伯糖用量,结合感官评分确定了最佳工艺:凉山苦荞糊12%,吸吸冻A粉(海藻膳食纤维粉)0.3%,成型剂0.14%,L-阿拉伯糖8%。按照此组合制作的吸吸冻色泽呈黄棕色、颜色均匀、不透明,苦荞特有的香气丰满，微苦、无异味,表面平整、断面光滑、质地均匀、凝胶成型好,入口细腻爽滑、胶体弹性适中、舌压易碎、吸食方便;感官评分结果为91.4±0.5分。

通过征集6名志愿者验证控糖结果发现,在食用本吸吸冻14 d内,受试者的空腹血糖值均表现出波动下降趋势,其下降幅度与初始空腹血糖值负相关,即随着初始病情由轻到重,吸吸冻降低空腹血糖效果逐渐减弱。本研究为糖尿病的预防和保健人群提供了一款新型养生食品。同时,本研究的方法和结果可外推于其他的养生保健吸吸冻开发。