科普丨南昌大学聂少平教授团队：八种全谷物的体外消化特性及对不同人群的膳食建议

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南昌大学聂少平教授团队在国际期刊“Food Chemistry”发表了题为“In vitro digestion of eight types of wholegrains and their dietary recommendations for different populations”的研究，通过体外模拟人体胃肠道消化，研究了不同杂粮粉及其煮制处理后的杂粮糊的体外淀粉和蛋白质消化特性，同时结合膳食纤维含量对杂粮进行了综合评价，为不同人群推荐合适的杂粮。    

研究

示意图

秦汉时期的《黄帝内经》曾指出：“五谷为养，五果为助，五畜为益，五菜为充。”。根据中华人民共和国粮食行业标准的规定，杂粮指国产食用或食品工业用单品种商品杂粮及其初级加工品，主要包括：大麦、燕麦、小米、荞麦、高粱、大黄米、藜麦米和薏米。因为没有过度加工，杂粮保留了原有的营养价值，他们也是备受消费者关注的全谷物食品。在营养组成方面，杂粮主要由淀粉、蛋白质和膳食纤维组成，共占干重的90%左右，它们以不同方式影响人类健康。

研究背景

主要

营养成分分析

杂粮中的淀粉含量均占干基重的一半以上，为58.90~80.20 g/100 g DM，其中高粱的淀粉含量最高，藜麦最低。煮制处理后，杂粮糊的淀粉含量稍有提高，可能是包裹了淀粉的细胞壁在加热条件下破裂，内部淀粉溶出而引起了淀粉含量的增加（Tamura等）。杂粮的蛋白质含量为9.65~17.45 g/100 g DM，其中薏米、藜麦和燕麦较其他杂粮具有更高的蛋白质含量，而高粱、小米和大麦则相对较低。大多数杂粮是膳食纤维的良好来源，其中大麦、藜麦和燕麦的总膳食纤维含量最高，分别为13.97、12.11和12.01 g/100 g DM，而薏米、大黄米、高粱与小米较低，均在4%以内。

体外

淀粉消化特性

淀粉的消化主要发生在小肠消化阶段，在α-淀粉酶和淀粉葡萄糖苷酶共同作用下将淀粉降解为单个葡萄糖。对于杂粮粉，藜麦的淀粉水解度最高（74.54%），其次是大黄米、燕麦、大麦、薏米、小米、荞麦。与杂粮粉相比，杂粮糊的淀粉在模拟肠消化的前20 min内被迅速消化，且最终的淀粉水解度均显著提高（p＜0.05），其中高粱糊、大黄米糊、大麦糊和藜麦糊中的淀粉几乎被分解。

根据动力学方程拟合的结果，煮制处理后的各杂粮糊的淀粉平衡水解度C∞均显著提高（p＜0.05）。对于反映淀粉消化快慢动力学常数k，除大麦和燕麦之外的其他杂粮在煮制后均显著提高（p＜0.05）。血糖生成指数（GI）反映的是相同含量下的碳水化合物提高血糖的能力（即碳水化合物的质量）。而食物中含有的碳水化合物的量也将影响血糖浓度和胰岛素反应，因此需要引入血糖负荷（GL）的概念。估计血糖指数（eGI)）和估计血糖负荷（eGL）可根据公示计算得到。根据eGL值可以推测，在同等摄入量的情况下，燕麦糊（eGL=5.72）和藜麦糊（eGL=5.88）相比于其他杂粮糊产生的血糖反应更小。

（a）杂粮粉在模拟消化过程中的淀粉水解曲线

（b）杂粮糊在模拟消化过程中的淀粉水解曲线

体外

蛋白质消化特性

胃蛋白酶对蛋白的水解是有限的，蛋白质的水解主要发生在模拟小肠消化阶段。经模拟小肠消化120 min后，杂粮糊的蛋白质水解度为44.31~63.21%，其中燕麦糊、小米糊、荞麦糊、藜麦糊、大麦糊、薏米糊均显著提高（p＜0.05）。然而，高粱糊的蛋白质水解度却稍有降低（煮制前为35.97%，而煮制后为34.07%），大黄米糊的蛋白质水解度显著低于煮制前（p＜0.05）。

燕麦、大麦、藜麦和荞麦糊的亮氨酸生物可及性分别为93.82%、81.10%、78.15%和77.42%。对于异亮氨酸，燕麦糊的生物可及性最高，为97.53%，其次是藜麦糊、大麦糊和荞麦糊。值得注意的是，赖氨酸作为所有杂粮的第一限制氨基酸，除小米外，其他杂粮经煮制后的赖氨酸生物可及性均显著提高（p＜0.05），这有利于提高杂粮蛋白质的营养价值。

图

体外蛋白质水解率。

杂粮粉（a）与杂粮糊（b）的体外蛋白质水解曲线。

杂粮粉（c）与杂粮糊（d）的必需氨基酸生物可及性。

综合分析与膳食推荐

为了综合比较杂粮的体外淀粉、蛋白质消化特性和膳食纤维含量，采用因子分析归纳了eGI、eGL、可消化蛋白质含量、必需氨基酸平均生物可及性、赖氨酸生物可及性和总膳食纤维含量等指标，精简指标为F1（低GI和低GL）、F2（必需氨基酸生物可及性）、F3（可消化蛋白质含量）、F4（膳食纤维含量），并计算因子得分以更好地比较杂粮的综合健康益处。

小米糊和高粱糊的F1、F2、F3得分较低，说明它们更容易引起强烈的血糖反应，且蛋白质消化率比较低。大麦糊虽然膳食纤维含量（F4=1.05）和氨基酸生物利用度高（F2=1.84），但可消化蛋白质含量（F3=-1.96）较低。相比于大麦糊，薏米糊膳食纤维含量更低（F4=-1.20），但蛋白质质量更高（F2=0.43，F3=1.42）。小米糊在这几个方面都展现得比较平庸（所有因子得分均处于中间水平）。在八种杂粮糊中，燕麦糊、藜麦糊和荞麦糊的膳食纤维含量（F4）和蛋白质质量（F2和F3）较高，且GI和GL较低（F1），因此它们可能比其他糊类更为有益。

图

根据因子得分对不同人群的饮食建议

由于不同的人群的营养需求不同，可根据杂粮的不同营养特性（基于因子得分）为人群推荐合适的杂粮糊。对于糖尿病患者来说，燕麦、荞麦或薏米糊的eGI和eGL低（基于F1）或许更适合食用。老年人患糖尿病的风险较高，并且他们的咀嚼、消化和排便能力会随着年龄的增长而下降，可选择燕麦、藜麦或荞麦糊（基于F1+F2+F3+F4），因为它们在淀粉、蛋白消化以及膳食纤维含量等方面都表现较为出色。对于肥胖患者或减肥人士而言，选择淀粉消化缓慢和膳食纤维含量高的杂粮糊可以延长饱腹感，例如藜麦粥、燕麦粥和大麦糊（基于F1+F4）。此外，对于健身人士，更推荐薏米糊、燕麦糊或荞麦糊，因为它们的可消化蛋白质含量更高（基于F3）。我们推荐便秘患者多吃富含膳食纤维的杂粮糊，如藜麦、大麦、燕麦等（基于F4），以更好地促进肠道蠕动。对于需要足够必需氨基酸来支持生长发育的儿童，大麦、荞麦或燕麦糊会是更好的选择（基于F2）。

结论与展望

不同类型的杂粮在营养组成和消化方面存在较大差异。煮制处理可提高所有杂粮的体外淀粉消化率，以及除小米和高粱外其他杂粮的体外蛋白质消化率。燕麦、藜麦或荞麦糊或许是更健康的杂粮，因为它们具有较低的GI和GL、较高的蛋白质质量和膳食纤维含量。该研究目前仅模拟了杂粮在胃肠道消化方面的情况，未来可通过体外模拟大肠发酵或体内动物实验研究杂粮与杂粮制品对肠道菌群、代谢的影响，进一步探讨不同杂粮对机体的健康效益，这将为杂粮的精准营养推荐提供更全面的信息。

文字、配图来源：截取“复杂碳水化合物”

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