鲜榨果蔬的口感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)鲜榨果蔬的口感及其在体外消化系统中血糖指数的测定摘 要1Abstract2第一章前言31.1血糖生成指数的研究进展31.2体外消化的研究进展41.3本文研究内容及意义5第二章苹果-胡萝卜复合果汁的体外消化实验62.1实验试剂和装置62.2实验方法62.2.1体外法测定果汁消化过程中葡萄糖含量62.2.2 DNS法测定还原糖72.2.2.1 DNS溶液的配制72.2.2.2标准曲线的测定72.2.2.3样品的测定方法82.3苹果-胡萝卜复合果汁82.4 GI的计算方法82.5产品感官评价8第三章 结果与讨论103.1实验结果分析103.1.1纯种果汁消化过程中葡萄糖

2、含量变化103.1.2混合果汁消化过程中葡萄糖含量变化113.1.3混合果汁口感的讨论143.2实验结论14参考文献15致谢17摘 要开发口感良好并且低糖的复合果汁是目前果汁饮料发展的一个重要方向。本实验以苹果和胡萝卜为主要原料，采用体外消化的方法，利用烧杯或锥形瓶模拟人体食用食物后在胃部和小肠的3 h消化过程中葡萄糖的变化情况，测定在不同的配比下苹果-胡萝卜复合果汁的葡萄糖含量的变化。根据食物中的碳水化合物含量计算出每50 g的苹果胡萝卜所含有的碳水化合物的重量，并以相同质量的葡萄糖作为参照物，并以同样的实验方法利用烧杯或锥形瓶模拟人体消化 3 h消化过程中葡萄糖的变化，以面积比计算出各种比

3、例果汁的GI值。并通过感官评价等方式，对复合果汁的口感进行测试。结果表明：苹果-胡萝卜复合果汁的最佳配方为苹果原汁与胡萝卜原汁配比为2:3，研制的饮料具有较低的还原糖含量，升糖速度较为缓慢，且可以将胡萝卜固有的难以使人接受的味道与苹果汁复合后得以掩盖，风味独特，口感适宜。 关键词：体外消化，复合果汁，苹果原汁，胡萝卜原汁，血糖生成指数（GI） 导师：陈晓东教授AbstractThe development of a good-tasting and low-sugar composite juice is an important direction for the development o

4、f juice beverages. In this experiment, apples and carrots were used as the main raw materials. And the digestion in vitro method was used to simulate the change of glucose in the digestive process.The simulated process of the stomach and small intestine was in a beaker or conical flask.The results w

5、ere determined under different ratios by the changes in the glucose content of apple-carrot compound juices. Calculate the weight of carbohydrates per 50 g of the apples and carrots based on the carbohydrate content of the food, and use the same mass of glucose as a reference, and use a beaker or co

6、nical flask to simulate human digestion for 3 h using the same experimental method. Changes in glucose during digestion, calculated as area ratios of GI values for various proportions of juice. The sensory evaluation method was used to test the taste of the compound juice. The results showed that th

7、e optimum formula of apple-carrot juice was 2:3 ratio of apple juice and carrot juice, and the developed beverage had a lower reducing sugar content, and the speed of sugar increase was slow, and it could be inherent in carrots. This ratio can make people accept the taste and cover it up. It has uni

8、que flavor and taste.Key words: in vitro digestion, compound juice, apple juice, carrot juice, glycemic index (GI)第一章前言1.1血糖生成指数的研究进展 随着社会结构的变化，饮食习惯和饮食结构也发生了巨大的变化，与胰岛素抵抗等相关的疾病发生率比例不断上升。1982年，Jenkins1等根据人们食用的食物对餐后消化过程中引起的对血糖的反应，引入血糖指数这一概念来描述人体对食物的消化速率和由此引起的血糖应答。血糖生成指数是评价消化后升糖能力的重要指标。目前GI成为预防和治疗慢性疾病，尤

9、其是糖尿病的新理念和新工具。经过30多年的发展，GI的概念已经被很多国家所了解和认可。但是各个国家根本自己实际情况对GI及GI标识有不同的规定。目前，GI的概念的认可程度在各个国家之间存在很大的差异。澳大利亚和新西兰是应用GI标识最广泛的国家，并有相应的食品法律法规来管理。据在线调查，澳大利亚对低GI标识的认识最高，达到82%，新西兰居第二为76%，而全球的平均水平为41%。南非提出标识立法但未通过，但最终规定对至少40%能量来源于CHO的食品进行GI标识。欧洲一些国家也对食品进行低GI标识，问卷调查显示，众多消费者会关注低GI标识，欧洲的这些国家中消费者意识最高的为葡萄牙，其次意大利，法国，

10、瑞典，西班牙。在英国许多国家也会选择性的对一些健康食品进行GI测定，并支持宣传，对低GI食品的呼声很高。在美国，美国食品和药品管理局对GI标识存在潜在支持的态度。而加拿大认为GI不是产品营养固有的特性，不允许标有GI标识的食品进行销售。日本国家机构对GI概念非常感兴趣，大力鼓励研究GI与健康之间的联系，因此在日本可以看到许多标有GI值的食品。16在我国，这个概念引起了各部门的注意，但是目前我国还没有自己的测量标准，主要是参照国外的标准进行实验，所以GI标识是否在我国进行广泛使用仍在讨论中。在未来，GI会与人们的生活联系更加密切，会被更多消费者尤其是糖尿病患者所接受，但在这一过程中，还有许多需要

11、进一步完善：GI的测定方法需标准化，数据才能具有可信性；标识需进行规范；GI与慢性病之间的研究需进一步深化；GI的分类要做到有意义的划分；对GI食品进行立法，加强对GI的宣传力度，开发出真正适合特殊人群的GI产品。这些还需科研人员和政府的进一步努力。碳水化合物是人类膳食的主要组成成分，也是人体的重要供能物质，食物中的碳水化合物被消化吸收转化为葡萄糖，因此碳水化合物消化后会使人体的血糖浓度产生变化18。根据血糖生成指数的高低可将含碳水化合物的食品分为三类：以葡萄糖为标准，定为100，GI55的食品定为低GI食物，GI介于55-70区间定义为中GI食物，GI70的食物定为高GI食物3-4。人们生活

12、水平的改善，人们在日常的饮食中摄取更多的热量和糖量，这间接导致了与膳食相关的慢性代谢疾病的发病率逐年升高，这一问题引起了人们对血糖指数的关注，并做与之相关的研究。据研究，长期摄入高GI的食物会使肥胖症，高血脂，糖尿病，高血压，心脏病和肿瘤等慢性疾病的发病率升高5，因此通过对食物GI值的测定，对预防和改善这些疾病有重要的指导意义。 1.2体外消化的研究进展 人体的消化道起自口腔延续至咽，食道，胃，小肠，大肠等部分，与消化道组成完整的消化系统。体内消化实验费用较高，周期长，结构重复性差，且存在伦理问题，较难展开6。而体外消化可以模拟体内消化的过程和条件，具有较高的灵活性，准确性和可重复性。体外消化

13、模型从单个反应器到多个反应器的静态模型和动态模型7-8。静态模型不能模拟体内发生的物理过程如剪切，混合，水合等，且消化过程中消化产物不会被吸收，所以这类模型主要应用于简单的食品的营养物质的消化研究。动态模型不仅可以模拟胃肠道中的物理处理过程，而且可以显示不同消化时间下发生的其他变化。动态模型可以观察到不同的消化时间下食物的物理状态如粘度和破碎程度等。体外模型现在已经广泛应用到健康和食品等方面的研究中，是分析食品药品中常用的工具7-8，为研究工作提供了较大的便利。但由于体内差异性的关系，体外和体内消化的结果还是存在一些差异性。还需探究体内外相关性，以期使体外模型更加逼真。1.3本文研究内容及意义

14、目前多种水果混合的果汁饮料比单一的饮料更具有保健的作用，由于人们对于健康和口感的要求越来越高，复合果汁在未来具有广阔的发展前景9-10.果汁目前在人们的生活中也较为普遍食用，水果榨成汁其风味更加独特，所用很多消费者喜欢选择直接摄入果汁来代替天然状态的水果。但研究显示果汁的健康效果与完整的水果并不等同，多数新鲜水果的血糖指数和血糖负荷比较低，如苹果，蓝莓等11，因此适当摄入一些水果可能并不会增加糖尿病的患病风险。但是果汁中的膳食纤维含量较少，更容易快速摄入大量的糖分，消化吸收速度也更快，食物的消化吸收速度就会影响血糖指数。我国是苹果生产大国，苹果的产量在世界排名第一，苹果中含有有机酸，还原糖，维

15、生素，类黄酮等有效成分，苹果汁营养价值高，而且具有养颜益智和预防心血管疾病的功能13。胡萝卜被称为“小人参”，具有较高的营养价值，可以预防眼疾，促进儿童生长发育，降低血脂，血压，血糖，增强机体抗病等功能14。胡萝卜汁存在气味问题，以及口感难以被大部分群众接受，需要辅助加入其他果汁才能在保有其原有色泽的基础上提高其营养价值和口感等。果汁，由于其本身的粒度较小，不需要咀嚼，其主要消化在胃和小肠部位。因此可以采用体外消化的静态模型模拟果汁的消化过程。本文利用体外消化模拟实验测定苹果和胡萝卜在不同配比下及两种单品的GI值，通过分析在消化过程中的GI变化和升糖速率，分析不同配比对GI和食物结构的影响。对

16、胡萝卜苹果复合果汁进行初步研究，优选出最佳原料配比，并改善风味，提高其适口性，开发出适合当今饮食潮流的胡萝卜苹果复合果汁15。第二章苹果-胡萝卜复合果汁的体外消化实验2.1实验试剂和装置表1 实验试剂试剂名称规格型号生产厂家胃蛋白酶722 U/mgSIGMA胰酶8x USP specificationsSIGMA葡萄糖AR上海沪试NaOHAR上海沪试HCLAR上海沪试3,5二硝基水杨酸CP国家集团化学试剂有限公司酒石酸钠AR上海沪试结晶酚108-95-2阿拉丁无水硫酸钠AR国家集团化学试剂有限公司表2 实验仪器仪器名称规格型号生产厂家恒温加热磁力搅拌器DF-101S巩义市予华仪器有限责任公司p

17、H计STAR A211ORION公司摇摆振荡器LTX110Thermo公司紫外可见分光光度计UV-1800型上海美谱达仪器有限公司高速冷冻离心机Nwofuge 18R上海力申科学仪器有限公司榨汁机L3-C1Joyoung公司移液枪200 ul、1000 ul、5000 ulDragonlab公司电子天平MS1003SMETTLER TOLEDO电磁炉苏泊尔电器公司2.2实验方法2.2.1体外法测定果汁消化过程中葡萄糖含量精确称量果汁2 ml加3 ml的蒸馏水。0.05 g的胃蛋白酶加入10 ml的SGF母液调至pH至1.62配成胃液，加入样品在37 水浴中在200 r/min的转速下振荡30

18、min。0.6g的胰酶加入5 ml的SGF母液在37的条件下搅拌10 min使胰酶能够溶解在母液中，完全溶解后调至pH至7，再加入至样品中。加入8颗玻璃珠，37水浴回旋振荡器（200次/min），在加入酶液后的0,30,60,90,120,180 min取0.2 ml试样用移液枪移取4 ml冰水使其反应停止，放入离心机内进行离心离心速度为10000 r/min，离心时间为10 min，取上清液，利用DNS还原法测定样品的吸光度，进而计算出其中还原糖的浓度。2.2.2 DNS法测定还原糖2.2.2.1 DNS溶液的配制准确称取氢氧化钠固体2.4 g于烧杯中，加30 ml超纯水，搅拌至全部溶解，冷

19、却至室温制成2 mol/L的氢氧化钠溶液。称取0.63 g 3，5-二硝基水杨酸于100 ml烧杯中，用少量水溶解。将上述溶液置于45 水浴锅中，逐滴加入2 mol/L的氢氧化钠溶液，（加入NaOH溶液时，溶液会出现橙黄色，待橙黄色消失后继续滴加，随着NaOH溶液的不断加入，溶液逐渐变成澄清的橙红色溶液，再由澄清便浑浊）。整个过程中不停剧烈搅拌，溶液温度不得超过48 。称取酒石酸钠18.5 g，加入20 ml的超纯水，搅拌，溶解。将上述溶液在不断搅拌的情况下加入到20 ml酒石酸钠的溶液中。再加入0.5 g结晶酚，0.5 g无水硫酸钠，在45 的水浴中不断搅拌，直至溶液变得澄清，冷却至室温，溶

20、液中的沉淀会重新析出，将溶液转移至1000 ml的容量瓶中定容。定容后，转移至棕色的试剂瓶中，沉淀会慢慢消失。避光保存，静置7天后无沉淀，即可使用。2.2.2.2标准曲线的测定 a:分别取葡萄糖的标准溶液（1 mg/mL）0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 mL于15 ml的试管中，用蒸馏水补充至1 mL（即依次加入1.0，0.8，0.6，0.4，0.2，0 mL的蒸馏水），分别准确加入DNS溶液2 mL，沸水浴加热2 min（严格计时），流水冷却至室温，分别加入12 mL水混合均匀，在540 nm波长下测定其吸光度17。 b：以葡萄糖浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，建立标准曲线，测定其

21、相关系数，若相关系数大于0.996，则该标准曲线可以使用17。2.2.2.3样品的测定方法 取离心后的样品溶液1.0 mL于15 mL的试管中，加入DNS溶液2 mL，沸水浴2 min，冷却后补水至15 mL，在540 nm的波长下测吸光度。从标准曲线中计算出样品的还原糖的浓度，即为样品中还原糖的浓度18。2.3苹果-胡萝卜复合果汁 榨取合果汁所需要的果蔬苹果，胡萝卜均购买于超市，由于苹果和胡萝卜的出汁率不高，榨汁过程中均加入了少量水，在体外消化前均已过滤除渣。2.4 GI的计算方法GI在2002年国际GI表中，绝大部分的GI的计算都采用白面包或者葡萄糖作为参照进行计算。食物GI值是在观测进食

22、后血糖反应的基础上计算出来的，是描述消化速率，血糖应答的重要指标。计算方法如下公式： 2.5产品感官评价组织六名志愿者按照评分标准对几种复合果汁进行感官评价，评分标准见表3.表3 口感测试评分表级别色泽30分香味20分滋味30分状态20分总分100分一级27-30 橙红色18-20具有典型苹果香味及胡萝卜味27-30风味柔和无异味，酸甜可口18-20均质一致90分以上二级24-27橙色15-18具有苹果香味及淡胡萝卜香24-27无异味，酸甜适口15-18有轻微分层80-90分三级20-24淡黄色10-15具有苹果香味淡20-24有异味，酸甜比失调10-15有分层60-80分四级20分淡黄色10

23、无苹果香味20有严重以为，酸甜比失调10严重分层60分以下第三章 结果与讨论3.1实验结果分析3.1.1纯种果汁消化过程中葡萄糖含量变化 每100 g苹果中的碳水化合物的含量约为12.3 g，而每100 g的胡萝卜中的碳水化合物的含量仅4 g。实验过程选取的实验样品总重量恒重。原始数据录入origin软件，GI的计算由origin软件自身完成。图1苹果和胡萝卜消化过程葡萄糖含量变化 表4 苹果和胡萝卜的口感测试评分结果类别色泽香味滋味状态总分苹果14.414.624.817.271胡萝卜29019.413.456.8经origin软件计算，苹果的GI值为42，而胡萝卜的GI值为95。根据GI5

24、5为低GI食品，GI介于55-70之间为中GI食品，GI70为高GI食品。苹果属于低GI食物，胡萝卜为高GI食物。根据等重的苹果和胡萝卜消化过程的葡萄糖含量变化见图1，从实验结果可以看出，等重的苹果和胡萝卜中，苹果的还原糖含量较高，苹果的升糖速率较快。两者在消化开始至90 min左右都达到葡萄糖含量的平衡。纯苹果汁色泽呈淡黄色，有苹果的香味，酸甜可口无其他异味，有轻微的分层现象。纯胡萝卜果汁色泽呈比较深的橙红色，有比较重的胡萝卜味道，酸甜失调，有严重的分层现象。3.1.2混合果汁消化过程中葡萄糖含量变化图2 胡萝卜含量对混合果汁消化过程葡萄糖含量的影响 表5胡萝卜含量对复合果汁风味的评分影响类

25、别色泽香味滋味状态总分苹果:胡萝卜=1:126.41722.21378.6苹果:胡萝卜=1:428.41423.413.879.6总重相同的苹果和胡萝卜，以不同的比例分配，苹果的重量不变，增加胡萝卜所占的比例，原始数据经origin软件计算，苹果和胡萝卜1:1比例的GI值为56，为GI值较低的中GI食物，1:4比例时的GI值为72，为GI值较高的中GI食物。消化过程的葡萄糖含量变化见图2，从实验结果可以看出，1:1比例分布时，在消化开始至60 min左右，1:1比例的还原糖的含量要低于1:4比例，在消化进行至90 min以后，随着消化的进行还原糖不断释放，含量增多，1:1比例的还原糖含量要高于

26、1:4比例。即随着胡萝卜含量的增多，在消化开始的60 min内，胡萝卜含量和还原糖的含量呈正相关。但在消化60 min以后胡萝卜的含量与还原糖的含量呈负相关。就整个消化过程而言，1:4比例的升糖速率都比较平缓，在30 min即达到葡萄糖含量的平衡。1：1比例在90 min之前升糖速率比较快，在90 min以后基本达到葡萄糖含量的平衡。苹果和胡萝卜的混合果汁，保持苹果的比例不变，增加胡萝卜的比例，色泽方面橙红色颜色变深，但差距不大。香味方面，苹果味道变淡，胡萝卜的味道变重。滋味方面，两种比例均可尝出胡萝卜的味道，酸甜比失调。随着胡萝的比例增加，分层现象比较明显。图3 苹果含量对混合果汁消化过程葡

27、萄糖含量的影响 表6苹果含量对混合果汁风味的评分影响类别色泽香味滋味状态总分苹果:胡萝卜=1:126.41722.21378.6苹果:胡萝卜=4:12317.821.81577.6总重相同，胡萝卜重量不变，增加苹果的比例，原始数据输入origin可计算出，苹果和胡萝卜1:1比例的GI值为56，4:1比例的GI值为50，为低GI食物。食物的消化过程的葡萄糖含量变化如图3，在消化开始至进行到60 min，4:1比例的还原糖的含量高于1:1比例的，60 min以后随消化的进行，两者的还原糖含量相差不大。1:1比例的升糖速度略快，两者的消化均在90 min左右达到葡萄糖含量的平衡。苹果和胡萝卜的混合果

28、汁，保持胡萝卜的比例不变，增加苹果的比例，色泽方面橙红色变淡，香味方面苹果的香味变重，胡萝卜的味道逐渐被掩盖。滋味方面，两种比例均有胡萝卜的异味，酸甜比失调。状态方面，随着苹果的比例增加，分层现象越来越不明显。图4 比例对消化过程葡萄糖含量的影响 表7 比例对混合果汁风味的评分影响类别色泽香味滋味状态总分苹果:胡萝卜=1:428.41423.413.879.6苹果:胡萝卜=2:326.217.622.414.280.4苹果:胡萝卜=3:226.41723.813.480.6苹果:胡萝卜=4:12317.821.81577.6总重相同，苹果和胡萝卜比例1:4的GI值为72，2：3比例的GI值为5

29、2，3:2比例的GI值为51，4:1比例的GI值为50，随着苹果比例的增多，GI值在减小。4：1比例的还原糖含量最多，其次为3:2，2:3和1:4两种比例的还原糖含量最少，且两者相差不多。升糖速率3:2比例的升糖速率最快，其次为4:1，2:3和1:4比例的升糖速率均比较缓慢。四种果汁均在90 min左右达到葡萄糖含量的平衡。1:4和2:3比例在30 min左右达到葡萄糖含量的平衡，3:2和4:1比例在90 min左右达到葡萄糖含量的平衡。苹果和胡萝卜的总重不变，同时改变两者之间的比例。随着苹果所占比例的不断增加即胡萝卜比例的不断减少，色泽方面橙红色不断变浅，香味方面胡萝卜的味道也能够不断被掩盖

30、，滋味方面苹果和胡萝卜比例在3:2和1:4时更被志愿者喜爱，其次为2:3和4:1比例。状态方面，随胡萝卜比例的增加，分层现象越来越明显。表8 各种比例的GI值比例GI值苹果420.176胡萝卜950.124苹果:胡萝卜=1:4720.329苹果:胡萝卜=2:3520.377苹果:胡萝卜=1:1560.049苹果:胡萝卜=3:2510.336苹果:胡萝卜=4:1500.2583.1.3混合果汁口感的讨论胡萝卜的含量与色泽成正相关，含量越多橙红色颜色越深，并且由含量在0-0.2间变化较大，0.2-1之间变化不是很明显，但也成正相关增长。说明胡萝卜的颜色对混合果汁的颜色方面影响很大。香味方面，含量在

31、0-0.2间变化较大，0.2-0.6之间比较稳定，在0.6-1间变化很大，说明胡萝卜在混合果汁的香味方面的影响也很大。滋味方面，胡萝卜的含量与滋味成负相关的趋势。状态方面，胡萝卜的含量越多，评分越低，分层现象越严重。3.2实验结论本课题采用体外消化实验测定了苹果和胡萝卜两种单品，及其五种混合比例的果汁的GI值，比较不同种比例的搭配在消化过程中葡萄糖含量的变化，升糖速率，达到葡萄糖含量平衡所需的时间，并且通过志愿者进行口感测试。实验表明，苹果-胡萝卜混合果汁的最佳配方为 2:3，此比例的升糖速率较为缓慢，还原糖的含量不高，且口感评分也较高。为适用于健康人群为预防糖尿病饮用的果汁。参考文献 1 J

32、enkins D J, Wolever T M, Taylor R H, et al. Glycemic index of foods: a physiological basis for carbohydrate exchange.J. American Journal of Clinical Nutrition, 1981, 34(3):362-366.2 Dja J, Cwc K, Lsa A, et al. Glycemic index: overview of implications in health and diseaseJ. American Journal of Clini

33、cal Nutrition, 2002, 76(1):266S-73S.3 Fosterpowell K, Holt S H, Brandmiller J C. International table of glycemic index and glycemic load values: 2002J. Diabetes Care, 2002, 76(12):5-56.4 衣杰荣, 姚惠源. 低血糖指数食品的研究进展J. 粮食与饲料工业, 2001(4):41-43.5 Brandmiller J. The glycemic index as a measure of health and nutritional quality: an Australian perspective.J. Cereal Foods World, 2007, 52(2):41-44.6 Boisen S, Eggum B O. Critical evaluation of in vitro methods for