《食品科学》：东南大学孙桂菊教授等：荷包豆杂粮代餐粉的研制及其血糖生成指数值测定

糖尿病已成为威胁全球公共健康的重大问题，2型糖尿病（T2DM）以高血糖、胰岛素抵抗及相对胰岛素缺乏为特征，占糖尿病患者总数的90%以上。值得注意的是，饮食调控作为全程干预手段，被美国糖尿病协会推荐为T2DM防治的核心策略之一。血糖生成指数（GI）作为评估食物对血糖应答影响的重要参数，低GI饮食已被证实可有效改善短期血糖控制及体重管理。

荷包豆（Phaseolus coccineus L.），又称红花菜豆、龙爪豆等，系豆科菜豆属多年生草本植物。其干豆粒营养组成丰富，蛋白质量分数达17.3%～18.1%，淀粉为58%～63%，并富含B族维生素、铁、锌以及总酚类、黄酮类和花青素类等生物活性物质，在抗氧化及血糖稳态方面展现出潜在应用价值。

燕麦作富含膳食纤维，尤其以独有的β-葡聚糖而被人熟知，具有降低餐后血糖、改善胰岛素抵抗的潜在功效。藜麦、薏苡仁和红豆等杂粮亦被证实具有调节糖脂代谢的功能活性。此外，红豆的高蛋白质含量和慢消化淀粉特性，以及燕麦和藜麦的高膳食纤维含量均可以明显增加饱腹感。

枸杞富含多糖、多酚和类胡萝卜素，具有显著的抗糖尿病作用。亚麻籽则含有α-亚麻酸、木酚素及膳食纤维，可以改善糖尿病前期和T2DM患者的血糖控制以及胰岛素抵抗。

东南大学公共卫生学院的严威、张振震、孙桂菊*等以云南省特色杂粮荷包豆为主要原料，科学配比燕麦、薏苡仁、藜麦、红豆、枸杞及亚麻籽等原料，研制荷包豆杂粮代餐粉，测定其GI值，并评价其餐后血糖生成能力。以期为开发具有降血糖功能的新型低GI食品提供理论依据，同时为拓展杂粮资源在功能食品领域的应用提供技术参考。

01

模糊数学感官评价得分

由表4可知，感官评价因素权重集W＝（0.24，0.27，0.31，0.18）。

感官评价得分计算以荷包豆粉为例，不同荷包豆粉添加量的感官评价指标统计见表5，可建立5 个模糊评定矩阵 A 1 ～ A 5 。例：10 g荷包豆粉添加量的评定矩阵为：

同理，可得A2～A5的模糊评定矩阵。10 g荷包豆粉添加量的模糊感官评价结果为：

同理，可得Y2～Y5的模糊感官评价得分。10 g荷包豆粉添加量的模糊感官评价得分（Z1）为：

同理，可得Z2～Z5。每种添加量按上述步骤评价3 次，取平均值。同样的，不同添加量的燕麦粉、薏苡仁粉、红豆粉、藜麦粉、枸杞粉和亚麻籽粉按上述步骤评价得到其Z1～Z5。

02

单因素试验结果

由表6可知，随着各因素添加量的增加，代餐粉感官评价得分均呈现先增加后减少的趋势。当荷包豆粉添加量为20 g、燕麦粉添加量为15 g、薏苡仁粉添加量为15 g、红豆粉添加量为15 g、藜麦粉添加量为15 g、枸杞粉添加量为6 g、亚麻籽粉添加量为14 g时，感官评价得分达到峰值。因此，以这些添加量继续进行后续优化试验。

03

Plackett-Burman试验结果

Plackett-Burman试验设计与结果见表7，结果分析见表8。共筛选出3 个对荷包豆杂粮代餐粉的感官评价得分具有显著影响的因素，按影响由大到小依次为荷包豆粉、红豆粉、枸杞粉（P＜0.05）。同时，得到回归方程：Y＝62.54＋5.89A＋1.67B—1.16C＋4.28D—0.28E＋3.52F＋1.74G。

04

Box-Behnken响应面法试验结果

4.1 显著因素的最陡爬坡试验

根据Plackett-Burman试验所得回归方程，荷包豆粉、红豆粉、枸杞粉添加量即因素A、D、F均为正效应。由于A是最显著的因素，因此以A为爬坡单位设计最陡爬坡试验。

D、F步长根据实际分别取4 g和2 g。试验设计及结果如表9所示。处理2的感官评价得分最大，因此以处理2作为中心点进行响应面法优化。

4.2 Box-Behnken响应面法试验

Box-Behnken试验设计及结果见表10。响应面法回归模型方差分析结果见表11。模型极显著（P＜0.01），失拟项不显著（P＞0.05），决定系数R2＝0.994 7，校正决定系数R2adj＝0.987 8，表明该回归方程对试验数据具有良好的拟合效果，可用于代餐粉感官品质的分析与预测。单因素中A、D、F项对感官评价得分的影响显著（P＜0.01）；交互项AF的影响显著（P＜0.01）；二次项A2、D2、F2的效应亦高度显著（P＜0.01）。经二次多元回归拟合，得到二次多项方程：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绘制不同原料添加量对代餐粉感官评价得分影响的等高线图和响应面3D图（图1），结果显示试验设计范围涵盖了响应值的最大区域。根据模型预测值，荷包豆杂粮代餐粉最优配方为荷包豆粉23.612 g、红豆粉13.524 g、枸杞粉3.998 g，搭配固定量的燕麦粉15.0 g、薏苡仁粉15.0 g、藜麦粉15.0 g、亚麻籽粉14.0 g，对应感官评价得分预测值为74.106。考虑实际生产操作便利性，将参数修正为荷包豆粉23.5 g，红豆粉13.5 g，枸杞粉4.0 g，其余原料用量不变，经3 次验证实验，实测感官评价得分为74.193±1.07，与预测值吻合度良好。上述结果表明，基于模糊数学感官评价结合响应面法优化的荷包豆杂粮代餐粉配方具有较好的重复性，可作为最优配方。

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血糖生成指数测试

5.1 营养成分测定

如表12所示，荷包豆杂粮代餐粉的碳水化合物含量为55.2 g/100 g，蛋白质和膳食纤维含量较高，分别为17.3 g/100 g和13.8 g/100 g。总黄酮和总多酚含量分别为2.91 mg/g和10.4 mg/g。

5.2 血糖应答曲线

由表13可知，葡萄糖组和荷包豆杂粮代餐粉组的空腹血糖值（0 min）均在正常值范围内（3.9～6.1 mmol/L），且两者之间无统计学差异。与葡萄糖组相比，代餐粉组餐后15、30、45 min和60 min的血糖水平均显著降低，120 min的血糖水平显著升高（P＜0.05）。两种食物的餐后血糖均在30 min达到峰值，但代餐粉组的血糖应答峰值明显低于葡萄糖（P＜0.05）。

血糖应答曲线是食用某种食物后血糖应答的直观表现，如图2所示，葡萄糖组和代餐粉组的餐后2 h血糖应答曲线均在前30 min内逐步上升并达峰值，随后逐步下降。与葡萄糖组相比，代餐粉组的餐后血糖波动幅度明显减少，具体表现为峰值浓度较低，且餐后血糖回落过程更为平缓，整体血糖波动呈现相对稳定的特征。

5.3 荷包豆杂粮代餐粉的GI值

对每个受试者分别计算后取均值，荷包豆杂粮代餐粉的GI值为51.84，属于低GI食品，如表14所示。

06

食品感官特性是影响人们选择食品的重要因素之一，传统的感官评价法主要依靠人的感觉器官直接对产品的感官特性进行评价，易受感官评价者主观因素影响，存在一定的局限性。模糊数学综合评价结果的客观性和准确性受评价体系的构建、评价数据的可靠性以及权重集设定等因素的影响，由于能有效减少感官评价指标之间以及感官评价主体之间的主观评定误差，提高了评价结果的科学性、合理性和客观性。目前模糊数学感官评价结合响应面法优化在食品配方、工艺等的研究已有广泛应用。本研究通过模糊数学感官评价结合响应面法优化荷包豆杂粮代餐粉配方，从一定程度上提高了结果的可靠性。然而，在优化过程中未充分考虑产品的储存稳定性和加工工艺的可行性，这在实际生产中具有重要意义。未来的研究应进一步扩展优化指标，结合生产工艺参数，确保优化配方在实际应用中的可操作性和长期稳定性。

从原料应用维度分析，现有低GI食品普遍采用多元化原料体系，但核心组分仍集中于大豆、小麦等主粮及燕麦、绿豆、藜麦等常规杂粮。本研究突破传统原料框架，以云南省特色杂粮作物荷包豆为核心原料，联合燕麦、藜麦、红豆和薏苡仁4 种常见杂粮，既丰富了膳食纤维、植物蛋白的协同作用，又通过枸杞和亚麻籽强化了抗氧化成分与不饱和脂肪酸，营养结构更为全面。然而，由于目前国内荷包豆产业仍以鲜食与干制初级产品为主，深加工产业链尚不完善，未来研究可聚焦于工艺优化与技术创新，例如改进粉碎与熟化工艺提升产品稳定性，以此提升荷包豆原料的综合利用效率与生产效益，为特色杂粮的产业化发展提供新路径。

此外，在GI值测定方法层面，多数低GI食品依赖体外消化试验进行快速筛查，该类模型虽能反映淀粉水解速率，但仅聚焦消化阶段，未整合肠道吸收动力学及胰岛素应答机制，且忽略人体消化道的动态生理环境，导致体外测定值与体内真实GI值存在系统性偏差。影响食物血糖应答的因素有很多，包括碳水化合物的种类、蛋白质与淀粉的相互作用以及食物的形态和加工方式等。汪丽萍等研究发现，食品中蛋白质、膳食纤维、直链淀粉和抗性淀粉等成分的含量与估计血糖生成指数（eGI）呈负相关。康晶燕等研究发现，膳食纤维、脂肪和蛋白质会抑制淀粉类食物的消化从而减缓葡萄糖释放速率。本研究测定荷包豆杂粮代餐粉为低GI食物（GI＝51.84），可能是由于主要原料（如荷包豆和红豆）富含碳水化合物，并且直链淀粉含量较高。而直链淀粉的结构紧密，消化酶难以接触，因此其水解速率较慢，导致葡萄糖释放速度减缓，从而降低了GI值。膳食纤维能够形成黏稠的胶状物，延缓食物在胃中的排空速度，并减少淀粉与淀粉酶的接触，从而影响血糖水平。Kurek等研究发现，加入燕麦、亚麻和苹果膳食纤维的面包，其eGI显著降低。本研究代餐粉膳食纤维含量为13.8 g/100 g，高膳食纤维含量有助于其较低的GI值。

餐后高血糖状态的改善已被证实可以减少血糖峰值对胰岛β细胞的急性刺激，降低胰岛素分泌的脉冲式波动，从而减轻β细胞的代偿性负荷，延缓其功能衰退。同时，餐后血糖的稳定还可以显著减少活性氧生成，抑制白细胞介素-6、肿瘤坏死因子-α等炎症因子的释放，减轻慢性低度炎症。研究发现降低食物的GI值可以显著降低餐后血糖并改善胰岛素血症。然而，本研究仅验证了代餐粉短期餐后血糖的调控效果，但其长期食用的健康效益仍需深入验证。现有证据表明，连续8 周的低GI马铃薯饼干干预可改善T2DM大鼠的糖脂代谢，而6 个月低GI饮食干预能有效逆转T2DM患者糖脂代谢紊乱及肠道菌群失调。基于此，未来需通过动物模型及多中心人群试验，进一步探讨长期食用该代餐粉对T2DM患者糖脂代谢、体成分分布及肠道菌群稳态的影响。此外，本研究检测到代餐粉总黄酮（2.91 mg/g）和总多酚（10.4 mg/g）含量可观，提示其潜在抗氧化活性，后续可结合原料配比与抗氧化成分的量效关系分析，探究荷包豆与枸杞、亚麻籽等食材的协同作用对产品抗氧化能力的影响，为功能性成分强化提供理论依据。

结论

荷包豆杂粮代餐粉最优配方为每100 g含荷包豆粉23.5 g、红豆粉13.5 g、枸杞粉4.0 g、燕麦粉15.0 g、薏苡仁粉15.0 g、藜麦粉15.0 g、亚麻籽粉14.0 g。该代餐粉GI值为51.84，食用后餐后血糖峰值浓度较低，且餐后血糖回落过程更为平缓，整体血糖波动呈现相对稳定的特征。本研究可为开发具有营养强化功能的新型低GI食品提供理论依据，同时为拓展杂粮资源在功能食品领域的应用提供技术参考。

本文《荷包豆杂粮代餐粉的研制及其血糖生成指数值测定》来源于《食品科学》2025年46卷第17期22-30页，作者：严威，张振震，任兴远，夏惠，杨立刚，廖望，潘达，王少康，孙桂菊。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250320-161。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑：南伊；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网