影响谷物食品血糖生成指数的因素及低GI谷物食品研究进展（上）

血糖生成指数（glycemic index，GI）是反映人体对食物的消化吸收速率和由此引起的血糖应答的一个重要指标。FAQ/WHO对GI的定义为含50g可利用碳水化合物的食物餐后血糖应答曲线下增值面积与含等量可利用碳水化合物的标准参考食物餐后血糖应答曲线下增值面积之比。

根据GI的高低，食物可分为3类，即高GI食物，GI>70；中GI食物，55<GI≦70；低GI食物，GI≦55。低GI食物消化吸收慢，葡萄糖释放速度慢，能避免血糖大幅变化造成的风险，适合对血糖控制有要求的人群食用。

食物GI概念一经提出就得到了世界卫生组织和联合国粮农组织的广泛认可，同时引起了各国对食物GI的研究热潮。澳大利亚是最早建立食物GI概念的国家，制定了GI的检测方法和相关法律法规，并广泛运用GI标识。南非也已通过GI标识的有关规定，明确表示只对含碳水化合物≥ 40% 的食物进行标识，不使用GI具体数值仅标识GI等级。美国、加拿大、日本等国家也建立了检测食物GI的国家机构和民间组织，在部分食品包装上印有GI 标识。

我国在2000年前后开始研究并测定食物GI值，数据列于《中国食物成分表(2002)》。 2021年中国营养学会提出《预包装食品血糖生成指数标示规范》，此规范对于GI的科学标示和科学引导消费具有重要意义，也将对我国低GI食品产业的长期健康发展发挥积极作用。

谷物成分、加工方式及食用状态是影响食品GI的主要因素。谷物的成分包括淀粉、蛋白质、脂肪、膳食纤维等，其中对GI影响最大，起决定性作用的是淀粉，直链淀粉和抗性淀粉含量高的谷物食品GI相对较低。

不同的加工方式会影响谷物食品的微观结构和淀粉的消化特性，进而影响其GI，如蒸煮、挤压膨化、焙烤、油炸等，实际加工过程中，可以通过工艺参数的控制增加抗性淀粉的含量，降低淀粉的水解速率，改变谷物食品的GI。

同时食品的食用状态，包括稀稠度、颗粒大小等也会对GI有影响。疏松多孔的食品GI较高，而整块坚硬的食品不易消化，GI相对较低。因此，减少食品中碳水化合物的含量，或控制碳水化合物的分解速率是开展低GI食品研究的基本思路，可通过使用低GI食品原料，采取不同的食品配方，改良食品的加工方式研究生产低GI谷物食品。

谷物基本组分对 GI 值的影响

谷物含有大量的碳水化合物（70%~80%），丰富的蛋白质（8%~12%），少量的脂肪（2%~3%）及微量的维生素与无机盐。研究表明谷物原料的基本组分对其GI值有较大影响，但不同组分对GI值的影响不同。

1、淀粉

淀粉为高分子碳水化合物，是谷物最主要的组成部分，对谷物食品的GI值起决定性作用。

淀粉按其结构特性可分为直链淀粉与支链淀粉两类。直链淀粉与支链淀粉相比，分子量小，分支程度轻，淀粉酶作用位点少，空间构象卷曲成螺旋形，结构更加致密。研究发现，直链淀粉可以与脂类形成抗消化的复合物，降低淀粉消化率。直链淀粉可以降低淀粉糊化度，提升结晶度，促进淀粉老化，因此，直链淀粉含量越高，谷物GI值通常越低。

从消化特性角度将淀粉分为快速消化淀粉（Rapidly Digestible Starch，RDS）、慢消化淀粉（Slowly Digestible Starch，SDS）以及抗性淀粉（Resistant Starch，RS）。RDS 是指在小肠内能够在20 min之内被消化吸收的淀粉，SDS指在小肠中20~120 min被完全消化吸收的淀粉，RS 指在人体小肠内不能被消化吸收，但是可以在大肠内被肠道微生物部分发酵的淀粉可以有效降低GI值。因此，在低 GI 食品生产中，可优先选择直链淀粉与抗性淀粉含量高的谷物作为食品原料。

2、蛋白质

谷物麸皮、胚乳与胚芽均含有一定量的蛋白质，是谷物的重要组成部分。研究表明，谷物蛋白质对其消化特性具有重要影响。

现阶段研究蛋白质对谷物食品消化特性的影响主要有两种方法，第一种是向谷物食品中添加外源性蛋白质，另一种方法是向谷物食品中添加蛋白酶去除其内源性蛋白。研究发现，添加不同大豆蛋白均能抑制淀粉的水解率。在小麦粉中添加大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白、大豆组织蛋白后，面条的GI 值降低，面条血糖生成指数依次为：大豆组织蛋白>大豆浓缩蛋白>大豆分离蛋白。

有学者研究蛋白质对玉米粉、小麦粉体外消化率的影响，结果表明，去除玉米粉与小麦粉中的蛋白质均会导致淀粉体外消化率的显著提高。

蛋白质降低淀粉消化率的机制主要包括以下几方面：

一是蛋白质形成网络结构，对淀粉紧密包裹，淀粉酶水解淀粉前，需要蛋白酶首先对其外层的蛋白质进行水解，从而延缓淀粉酶对淀粉的水解作用，使双糖和单糖释放速度减慢，GI下降。如蛋白质中白蛋白、球蛋白和谷蛋白等被粘在淀粉颗粒周围的基质中作为淀粉消化的屏障，阻断淀粉酶在淀粉颗粒表面的催化结合。

二是蛋白质与 α-淀粉酶间存在相互作用，研究发现，蛋白质可以与 α-淀粉酶部分结合，从而降低酶的利用率。

三是蛋白质可以刺激人体分泌胰岛素，降低血糖应答水平。

3、脂肪

谷物脂肪含量偏低，只占2%左右，但其对谷物食品的消化特性同样有重要影响。在食品中加入油脂或对食品原料进行脱脂处理均会影响食品的GI值，但不同脂类对不同原料的影响不同。虽然添加油脂可以在一定程度上降低谷物食品GI值，但高脂肪食品并不适合糖尿病患者食用，较多的脂肪会降低胰岛素敏感性，不利于长期血糖控制。

研究表明，脂肪能够降低食品GI 值主要包含以下几个方面的原因：

一是脂肪与直链淀粉形成复合物，减缓淀粉消化速度、降低淀粉在小肠中的吸收率、降低餐后血糖反应。其中，单甘酯/游离脂肪酸能与直链淀粉形成复合物，但三甘酯或二甘酯不易与直链淀粉形成复合物。

二是脂肪能够降低淀粉的凝胶化，延缓食物在胃内的排空，降低 GI 值。

三是脂肪对淀粉酶产生一定抑制作用，阻碍淀粉与淀粉酶的结合，从而影响体内血糖反应。

四是脂肪能够刺激肠抑胃肽的释放，进而使胰岛素分泌增强来降低人体餐后血糖。

此外，脂肪的疏水性可以在一定程度上阻止淀粉与水的接触，降低了淀粉的糊化度，影响淀粉的消化率。

4、膳食纤维

膳食纤维对谷物食品GI 值的影响并不绝 对，受来源与种类的影响，在大部分的研究中，膳食纤维具有降低GI 值的功效。

膳食纤维对谷物 GI 值的影响还与膳食纤维的添加量有关。研究发现，膳食纤维可以提高消化体系黏度，降低淀粉流动性，进而降低淀粉的消化速率，减慢葡萄糖的释放，膳食纤维的添加可改变淀粉比例，在谷物制品中加入膳食纤维可导致抗性淀粉含量的增加。

研究比较可溶性与不溶性膳食纤维对于面包消化特性的影响，发现增加不溶性膳食纤维比率，慢消化淀粉含量增加，快消化淀粉含量降低，能降低整个淀粉基质的消化率。可溶性膳食纤维含有大量亲水基团，这些基团与淀粉竞争性吸水，导致淀粉糊化程度下降，消化率降低。

另有研究发现，部分膳食纤维可以通过影响胰岛素敏感性进而影响人体血糖含量。在物理结构方面，膳食纤维也可以形成空间网络支架，对淀粉颗粒进行包裹，阻碍淀粉酶对淀粉的水解。

除以上基本组分外，谷物中的一些糖原、抗营养素、矿物质等也会影响其GI值。如植酸含量越高，淀粉水解速率越小，植酸能结合Ca2+离子，通过与一些氨基酸残基结合影响淀粉酶活性，降低淀粉消化率，此外，植酸还可以通过与淀粉相关的蛋白质结合或通过结合消化酶来影响淀粉的消化率。

参考资料：

[1]燕子豪,汪丽萍,谭斌,刘艳香,乔聪聪,田晓红,郑先哲.谷物食品血糖生成指数研究进展[J].粮油食品科技,2021,29(03):147-156.

[2]常乐.低GI谷物食品研究进展[J].粮食与油脂,2022,35(10):5-8.

[3]张卓琼,郭军.低血糖生成指数食品研究与开发应用现状[J].食品与发酵工业,2023,49(1):313-320.

作者简介：

小泥沙，食品科技工作者，食品科学硕士，现就职于国内某大型药物研发公司，从事营养食品的开发与研究。