五谷豆浆的风味及其在体外消化体系中血糖指数的测定

1、苏州大学本科生毕业设计（论文）题 目五谷豆浆的风味及其在体外消化体系中血糖指数的测定目录摘要11.前言32.实验52.1实验药品52.2实验仪器52.3葡萄糖标准曲线的绘制62.4 DNS溶液的配制(1000ml)62.4 胃液以及胰液的配制72.5 豆浆血糖指数的测定以及风味的评测73.实验的结果以及讨论83.1豆浆体外消化过程中葡萄糖浓度的变化83.2 豆浆血糖指数的计算以及分析114.结论12参考文献12致谢14五谷豆浆的风味及其在体外消化体系中血糖指数的测定摘要本论文主要研究通过模拟的体外消化来测定不同品类、不同的处理方式下豆浆的血糖指数GI值以及这些处理对它们风味的影响。在品类的差别

2、上分别决定制作纯黄豆豆浆，绿豆豆浆，花生豆浆以及五谷豆浆。在处理方式上则通过是否过滤，是否浸泡两个方面来研究其对豆浆血糖指数GI以及风味的影响。本实验通过模拟体外消化，配置特定的胃液以及胰液，用烧杯模拟胃，摇摆震荡模拟胃壁的蠕动。在特定时间区间内取样，离心稀释后，通过DNS法测其分光度Abs值，做浓度-分光光度曲线，对比同浓度葡萄糖消化曲线得出被测样品的GI值。而风味则是取样并选取一定基数的人，通过品尝后进行一定的评价来确定。最终的实验结果表明，不同的品类和是否过滤的豆浆的血糖值数GI值差异不明显，只是存在风味上的差异。而浸泡大豆制作的豆浆的血糖值数较未浸泡的血糖值数GI较大，且未浸泡的豆浆的

3、风味较浸泡过的较差。关键词：血糖值数，GI值，豆浆，体外消化 作 者：刘 凯 指导教师：陈晓东The Flavor of Grain Soybean Milk and the Determination of Glycemic Index in vitroAbstractThe main research of this dissertation is the measure the glycemic index GI value and its effect on the flavor of soymilk under different treatment methods through

4、simulated in vitro digestion. In the category differences, it was decided to make pure soy bean milk, mung bean milk, peanut milk, and grain soy milk. In terms of treatment, the effect of GI on the glycemic index and the flavor of soymilk was investigated by whether it was filtered and soaked in two

5、 aspects or not. This experiment simulates in vitro digestion, configures specific gastric fluids and pancreatic fluids, simulates the stomach with a beaker, and simulates the peristaltic movement of the stomach wall with rocking oscillations. Samples were taken at specific time intervals. After dil

6、ution by centrifugation, the spectrophotometric Abs value was measured by the DNS method. The concentration-spectrophotometric curve was performed, and the GI value of the measured sample was compared with the glucose standard curve. The flavor is sampled and selected by a certain number of people t

7、o determine after tasting. The final experimental results show that there are certain differences in the GI values of different categories and filtered soybean milk. The filtered soybean milk has lower blood glucose values than the unfiltered soybean milk, but the filtered GI The flavor of soymilk i

8、s better than unfiltered. The soaking and non-soaking have a little difference in GI blood glucose values, and there is a difference in flavor only when not filtered.Key words: blood glucose value GI value soybean milk in vitro digestion flavor         &#

9、160;                                           Written by: Liu Kai    

10、                                                  Supervised

11、 by: Xiaodong Chen1.前言随着社会不断发展以及生活水平不断提高，社会中糖尿病患者的比率在日益增加。糖尿病不仅侵蚀着患者的健康，更是给患者的家庭带来了巨大的经济负担。因而如何预防、缓解和治疗糖尿病的问题迫在眉睫。世界有着两个著名的关于糖尿病的实验：美国DCCT以及英国UKPDS的数十年的追踪调查实验。主要调查研究了糖尿病患者的一系列并发症以及影响患者糖尿病患病程度的不同的外界因素。英国UKPDS得实验发现，当糖尿病患者被发现时一般已有下列并发症：心脏病、临床蛋白尿、微量白蛋白尿、单眼的微血管瘤或较严重的视网膜病、跟腱反射消失、高血压或已接受降压治疗。而这些并发症的患病概率分别为

12、：8%，4%，18%，37%，13%，39%。而常规治疗方法一般情况下并不能够有效地阻止并发症的进程。也就是说，仅靠药物干预治疗，不能很好的控制糖尿病。美国糖尿病协会为了研究药物干预治疗以及患者日常的生活习惯对他们患有糖尿病几率的影响。设计了两个对比研究。研究的结果表明：不良的生活方式的改变使得患有糖耐量低减和空腹血糖受损的患者患有糖尿病的几率降低了60%。而采用药物干预治疗使得这个几率降低了30%。由这两个实验对比，我们可以看出，要想更加有效地治疗并控制糖尿病。不能够只是简单地通过建立良好的作息习惯或者是一味的采取药物综合治疗的方法。而应该两者协调的进行，找到一个最优的解决方案。由于受到遗传

13、因素和日常生活方式的共同影响，芬兰大约有7的人患有糖尿病。为了改善这一情况，芬兰在1998年实施了全国范围的糖尿病防治计划。实施计划的结果发现，接受严格的饮食和运动治疗的人患糖尿病的比率比日常生活作息习惯差的人低50%左右 。在我国糖尿病，2型糖尿病患者并发症冠心病、高血压、糖尿病肾病、脑血管病、视网膜病变均具有较高的发病率。它们的发病率分别为9.32-38%、34.2-54.2%、19.1-54.70%、5.23-11.04%、16.6-63.5%。对于患有糖尿病低于10年的患者来说，他们的并发症发病率为10-15%。而对于患糖尿病超过10年的患者，90%以上的人出现过各种并发症。因此可以看

14、出，对糖尿病血管并发症在早期、初诊病人身上进行有效的干预。是减少糖尿病各种并发症的关键。其中对于早期初诊病人的有效的护理主要有以下三个方面：饮食、规律有效的运动以及适当的药物治疗。其中在饮食方面既是糖尿病患者更容易控制的，也是在一定程度上不容易控制的方面，而这主要取决于患者的自制力以及他们对日常生活水平的要求。因而选择一种可口的且在摄入后不会引起血糖含量剧烈变化而且可以满足患者对日常生活水平要求的食物，对于糖尿病患者来说具有着重要的意义。食物与血糖之间的关系可以用血糖值数GI值来判别，因此研究一种食物的血糖值数以及食物的消化情况对于控制糖尿病患者的血糖水平具有重要的意义5。血糖值数GI值在衡量

15、食物与血糖关系方面，是一个比研究食物具有何种性质的多糖对血糖的影响更有用的概念8。据研究结果表明，血糖值数GI与2型糖尿病的患病率有着一定的关系：长期摄入高血糖指数的食物会增大糖尿病的患病概率。美国的一个针对6万名女性的调查显示。在均衡了年龄、体脂、运动、能量。和纤维摄入量的影响后。2型糖尿病的患病率与食物的血糖值数GI值成正比。血糖值数每增加15和20。2型糖尿病的患病的危险分别为1.091.71和1.161.86。在对4万名正常人的饮食追踪数年的调查结果表明，食物的GI值与糖尿病患病的几率正相关。存在研究表明，摄入的食物具有较低的低血糖指数时。由于其餐后血糖峰值低，故而利于患者对体内血糖水

16、平的控制7。在种类繁多的食物中，大豆较于其它的食物具有更低的GI值，并且其制成的豆浆更是受到了大部分的国人的喜爱。因此，研究不同种类豆浆本身的及其血糖指数GI值和豆浆摄入人体后引起人体内消化的情况的研究具有重大的意义9。另一方面，癌症的发病率、心血管类疾病、肥胖症和糖尿病与豆类中丰富的膳食纤维有关。大豆、干豆中含有大量的有益成分具有生理活性。如大豆低聚糖和大豆异黄酮。这些化合物具有增强人体免疫力、降低人体血糖和体内血脂的作用。还可以在一定程度上预防糖尿病。异黄酮的作用则是直接通过影响体内的胰岛素、甲状腺素以及胰高血糖素的含量。从而起到降血糖的作用。除此之外，大豆异黄酮对一些糖尿病患者的肾功能也

17、有一定的有益影响。因而大豆也是那些出现肾功能问题的患者的良方。黄豆本身也被认为是一种含有大量的可以被人体慢速消化糖类的食物，这种糖类是摄入大豆引起的餐后血糖水平上升比较缓和的原因之1。此外大豆延缓人体消化的作用与大豆本省含有的单宁和植物酸也有关。这些共同的原因使得豆制品具有维持餐后血糖水平稳定、防止餐后血糖上升过快的价值。由此可见，豆类和豆制品是糖尿病患者不可多得的食材。而豆制品，诸如豆浆，作为我国的传统食物，一种血糖值数数值较低的食材。不仅可口美味、促进消化更是可以在一定程度上延缓糖尿病患者一系列并发症。 现有的对豆浆品质以及风味的研究主要集中在豆子的预处理以及大豆的种类上，豆浆的制作过程等

18、方面3。例如在预处理上有加热，干燥，超声，微波等方法4；种类则选取不同产地，不同品种的大豆进行研究；在豆浆的制作过程中制作存在不同颗粒大小的豆浆或者是有无豆渣的豆浆2。通过参考，查阅不同的文献，决定从豆浆的配比（即加入的其它诸如绿豆，花生等谷物）和无渣豆浆的方面只做一种口感佳，血糖指数GI值低的豆浆。 为了更加真实地模拟真实地体内消化过程，设计并进行了“水浴锅-摇摆振荡器”的实验操作。恒温水浴锅内搅拌并加入胃液，用来模拟胃的消化过程。恒温摇摆振荡器用来模拟肠道的消化过程。其中为了更加的接近真实地消化过程，酶液在加入前分别调节至指定的PH，消化体系在实验开始后一直保持在37oC，为在一定条件下模

19、拟胃壁以及肠道的蠕动体系一直处于搅拌或摇摆的状态。 2.实验2.1实验药品 表一：本实验所用药品药品名称备注胃蛋白酶Pepsin from porcine gastric mucosa胰酶Pancreatin-8.0(8XUSP)from hog pancreasDNS溶剂自配3,5 二硝基水杨酸酒石酸钾钠结晶酚2.2实验仪器表二：本实验所用仪器仪器名称备注摇摆振荡器Thermo Scientific Max Q shakers分光光度计UV-1800型 上海美谱达仪器有限公司离心机PH计豆浆机DJ12B-A603DG 九阳豆浆机恒温水浴锅DF-101S集热式恒温加热搅拌器本实验中所用的豆类：

20、黄豆，花生，绿豆，黑豆，大米等谷物均是江苏本地农作物，其中用于实验的豆类均经过挑选，豆粒颗粒饱满，无表皮损坏和虫蛀的优质农作物。2.3葡萄糖标准曲线的绘制称取一定质量的葡萄糖（44.01g），放于一表面干净的表面皿中，在105烘箱中干燥2h，除去葡萄糖中多余的水分（水分含量应低于0.05%）。干燥结束后，取0.1g干燥后的葡萄糖样品于100ml容量瓶中，加去离子水定容到100ml，摇匀后获得1.0mg/L的葡萄糖标准溶液。准备6支洁净的玻璃试管，标号1、2、3、4、5、6。分别取上述配置好的葡萄糖标准溶液0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0ml于试管中，加入定量的去离子水将各个试管补充至

21、1.0ml。在各个试管中分别在加入2mlDNS溶液，摇匀后于沸水浴水浴2min（严格计时）。水浴结束后，流水冷却至室温，在分别补加12ml去离子水，摇匀后于540nm波长下测其吸光度。记录下数据，绘制浓度-吸光度葡萄糖标准曲线。（实验数据及标准曲线见下）表2：葡萄糖标准曲线浓度g/ml00.20.40.60.81分光度Abs00.1850.4110.620.831.031如下图所示：标准曲线方程为：y=1.0427x-0.00852偏离程度：R=0.9995（其中R=0.9995>0.996,故而此标准曲线满足实验的基本要求）2.4 DNS溶液的配制(1000ml)准确称取24g固体Na

22、OH于定量的262ml(称取300ml后,使用移液器移走38ml)去离子水中,搅拌至完全溶解后备用。称取6.3g 3,5 二硝基水杨酸于烧杯中，加入少量水（约100 -150 ml）并于常温下不断搅拌至完全溶解。将上述配置好的3,5 二硝基水杨酸溶液逐滴缓慢的加入至NaOH溶液中（滴加速度不宜过快，否则会产生大量沉淀）。滴加完后，称量182.0g的酒石酸钾钠固体，并加入200ml去离子水搅拌至完全溶解。将3,5 二硝基水杨酸NaOH溶液加入配置好的酒石酸钾钠溶液，并不断搅拌。称取5.0g结晶酚和5.0g无水硫酸钠加入到配好的上述溶液中，溶解后用容量瓶定容到1000ml，静置一周后过滤除去沉淀后

23、备用。2.4 胃液以及胰液的配制胃液的配制：称取0.05g的胃蛋白酶于50ml小烧杯中，加入10ml母液，搅拌至完全溶解，然后调节PH至1.62，密封后备用。胰液的配制：称取0.6g的胰蛋白酶于50ml小烧杯中，加入5ml母液，40摄氏度下搅拌25min左右至完全溶解，然后调节PH至7.0，密封后备用。注：胰液和胃液应在使用之前现配，防止其变质污染。用过后的蛋白酶应及时放入冷冻防止酶失活。2.5 豆浆血糖指数的测定以及风味的评测血糖指数的测定：挑选完好的，无损伤的颗粒饱满的豆子80g（其他种类的豆浆制取应称量黄豆和其他豆类共80g。种类一：纯黄豆80.07g，种类二：黄豆60.01g 、 绿豆

24、20.01g，种类三：黄豆60.47g 、花生20.20g，种类四：黄豆30.996g 、绿豆10.01g 、 黑豆10.10g 、大米10.01g 、 花生10.01g），清洗干净后，放入碗中加200ml水室温下浸泡12h左右（干豆豆浆的制作仅需将豆子清洗干净即可，不需浸泡12h）。浸泡完成后，将豆子取出滤干，放入豆浆机中后补加1100ml水打制25min，制成豆浆。取适量打制好的豆浆样品并过滤，取2ml样品于50ml烧 杯中，分别加入3ml蒸馏水，10ml胃液，于37oC水浴搅拌30min。（胃液：0.05g胃蛋白酶、10ml去离子水，胰液：0.6g胰酶、5ml去离子水）水浴完成后加入5m

25、l胰液，并将水浴搅拌后的烧杯转移到37oC的摇摆振荡器中，分别于0，5， 3,5，65，95，125，185min取200L样品平行取三组，同时加入5ml冰水,并密封于离心管中保存。取样结束后，将所取样品于10000rpm下离心10min。待离心完成后，分别取2ml上清液于事先准备好的干净的试管中，添加2ml DNS试剂，密封后沸水浴2min（严格计时）。水浴结束后流水冷却至室温，并补加12ml去离子水，摇匀后于540nm波长下测其Abs值。豆浆风味的测定：取50ml左右试样分别于一次性塑料杯中，过滤与未过滤每人一份，分别从口感、气味以及外观上对所引用的豆浆进行中肯的评价。3.实验的结果以及讨

26、论3.1豆浆体外消化过程中葡萄糖浓度的变化如下分别是干豆豆浆、黄豆豆浆、绿豆豆浆、花生豆浆以及五谷豆浆体外消化过程中葡萄糖浓度的变化曲线。由以下曲线所示，再加入胃液的前20分钟预热的时间内葡萄糖的浓度没有明显的变化，在加入胰液后，体系中的葡萄糖含量才在前35分钟内迅速增加并在35分钟后趋于缓和。在65分钟左右时，干豆豆浆和五谷豆浆的血糖浓度存在一定程度的降低情况，其中五谷豆浆的降低情况较为明显。黄豆豆浆、花生豆浆消化体系内的葡萄糖浓度则是一直在增加，只是35分钟后的增加速度较为缓和。绿豆豆浆消化体系内的在125分钟时存在降低的情况，但整体上是在缓慢的增加。初始时间的葡萄糖浓度表明，在只加入胃液

27、的情况下，豆浆中的多糖没有被胃蛋白酶水解成葡萄糖，故而体系中葡萄糖浓度较低几乎为零。随后的消化工程显示，豆浆在体外消化的过程中，初始的消化速率较快，在中后期的消化速率逐渐趋于平缓并逐渐趋于零。由此可以考虑，在消化体系中的初始阶段，由于豆浆中的多糖含量较多，且含有一定数量的豆渣，故而开始消化时的葡萄糖浓度增加的速度较快。在中后期，由于豆浆中多糖的含量减少，导致其消化体系的葡萄糖浓度上升的速度逐渐减缓。随着体系中消化过程的不断地进行，虽然消化速率在不断的减缓变慢，但体系中整体血糖的浓度仍在不断的增加，并最终趋于一定值。（注：上述五个折线图分别为在体外消化体系中的干豆豆浆、黄豆豆浆、绿豆豆浆、花生豆

28、浆以及五谷豆浆体外消化过程中，葡萄糖浓度的变化曲线以及平行实验中测量的浓度的误差。）下表分别为干豆豆浆、黄豆豆浆、绿豆豆浆、花生豆浆以及五谷豆浆，在不同时间所取的消化样品所测的Abs值，以及它们的浓度（浓度为葡萄糖浓度）。干豆豆浆时间/minAbs（1）Abs（2）浓度1浓度20000050.2550.230.2527090.228733350.3040.260.2997030.257505650.3050.2620.3006620.259423950.3410.280.3351870.2766861250.3530.2960.3466960.292031850.3860.3060.37834

29、50.301621黄豆豆浆时间/minAbs（1）Abs（2）Abs（3）浓度1浓度2浓度3000000050.3020.2760.260.2977850.2728490.257505350.3450.380.40.3390240.372590.391771650.360.4680.4740.3534090.4569870.462741950.3780.5160.4980.3706720.5030210.4857581250.410.520.5320.4013620.5068570.5183661850.4960.5560.5640.483840.5413830.549055绿豆豆浆时间/mi

30、nAbs（1）Abs（2）Abs（3）浓度1浓度2浓度3000000050.3080.3150.3420.3035390.3102520.336147350.3420.3810.360.3361470.3735490.353409650.3620.4350.3630.3553280.4253380.356287950.3680.4020.3540.3610820.3936890.3476551250.3640.3870.3720.3572460.3793040.3649181850.4980.4290.3780.4857580.4195840.370672花生豆浆时间/minAbs（1）Abs

31、（2）Abs（3）浓度浓度浓度000000050.3390.3580.3740.3332690.3514910.366836350.3590.3980.3980.352450.3898530.389853650.3690.3880.40.3620410.3802630.391771950.390.3920.4120.3821810.3840990.403281250.4080.3940.410.3994440.3860170.4013621850.4560.445478五谷豆浆时间/minAbs（1）Abs（2）Abs（3）浓度1浓度2浓度3000000050.2220.2320.2360.2

32、210610.2306510.234487350.3780.3850.4050.3706720.3773860.396567650.2480.2630.2770.2459960.2603820.273808950.4890.5440.5480.4771270.5298740.5337111250.5330.5480.5340.5193250.5337110.5202841850.6930.6727733.2 豆浆血糖指数的计算以及分析已知血糖值数GI值是，以一定浓度样品的吸光度对取样时间所做的折线与X轴Y轴所围成的面积，与相同浓度葡萄糖消化溶液对取样时间所做的折线与X轴Y轴所围成的面积之比。下

33、图以干豆豆浆为例作图计算如下：其中上线为相同浓度葡萄糖溶液对取样时间所做的折线，其与X轴Y轴所围成的面积为：402.85。下线为一定浓度样品的折光度对取样时间所做的折线，其与X轴Y轴所围成的面积为：35.18。则干豆豆浆的血糖值数GI值 = 402.85/35.18 = 11.45。同上测得的黄豆豆浆、绿豆豆浆、花生豆浆以及五谷豆浆的血糖值数GI值分别为：8.04 、8.97、8.84以及8.92。由测得数据可以看到，干豆豆浆的GI值较大，而浸泡过后的不同比例的豆浆的GI值相差并不大。由此看出，在同是低GI食物混合制作的豆浆的血糖值数的数值相差不大，也就是说豆浆的种类对豆浆的血糖值数的影响较小

34、。而对比浸泡后的黄豆与未浸泡的黄豆制成的豆浆的的GI值对比情况来看，浸泡在一定程度上可以降低豆浆的血糖值数GI值。4.结论本论文通过模拟的体外消化，来测定在体外消化体系中不同种类豆浆的消化过程以及它们的血糖值数GI值。为了更加真实地模拟体内的消化过程，在本实验中通过水浴和加热来模拟体内的消化温度，使用摇摆振荡器来模拟体内肠胃蠕动的消化环境。实验的结果显示，豆浆加入消化体系后，在只有胃液的水浴过程中葡萄糖含量几乎没有变化，而加入胰液并转移到摇摆振荡器中后，初期葡萄糖浓度会迅速增加，但一段时间后增加速度逐渐趋于平缓，最终逐渐趋于一定值。对于不同种类配比的豆浆，血糖值数GI的变化不大，GI的数值相差

35、在1.0以内。而对于黄豆来说，浸泡会一定程度上会增加豆浆的血糖值数GI，实验中干黄豆较浸泡过后的黄豆制作的豆浆GI值增加了3.41。在不添加任何调味剂的情况下，浸泡的原味豆浆以及绿豆豆浆的口味受到大部分人的喜爱。因而，浸泡黄豆制成的原味豆浆以及浸泡后的黄豆、绿豆制成的豆浆是低GI食物中的较优的选择。参考文献1 林旭东, 潘巨忠, 凌建刚. 豆浆的保健功能及研究进展J. 现代农业科技, 2007 (24): 146-146. 2 孙晓欢, 李佳勋, 荣建华, 等. 干豆和湿豆制作豆浆的营养评价J. 粮食与饲料工业, 2014 (11): 17-20. 3 贺嘉欣, 王丽丽, 李再贵. 浸泡与干豆

36、磨浆对家庭自制豆浆营养品质的影响J. 农产品加工 (下), 2013 (8): 41-43.4 杨道强, 邢建荣, 陆胜民. 大豆不同前处理方式对豆浆品质的影响J. 食品科学, 2016, 37(1): 69-73.5崔亚丽. 颗粒度对豆浆品质及蛋白质消化率的影响D. 杨凌, 西北农林科技大学, 2012.6杨蕊莲. 豆浆工艺优化及预处理对其品质影响研究D. 西南大学, 2016.7王竹, 杨月欣, 王国栋, 等. 淀粉的消化特性与血糖生成指数D. , 2003.8范光森, 许岱, 富志磊, 等. 血糖生成指数研究进展J. 中国食品添加剂, 2016 (2016 年 10): 56-68.9舒

37、志成, 王华, 郭秀峰, 等. 一种具有低血糖生成指数 (GI 值) 特点的八宝粥研制J. 中国食品添加剂, 2016 (2016 年 01): 127-132.10 Shumoy H, Raes K. In vitro starch hydrolysis and estimated glycemic index of tef porridge and injeraJ. Food chemistry, 2017, 229: 381-387.11 Abebe W, Collar C, Ronda F. Impact of variety type and particle size distribution on starch enzymatic hydrolysis and functional properties of tef floursJ. Carbohydrate polymers, 2015, 115: 260-268. 12 Goñi I, Garcia-Alonso A, Saura-Calixt