糖尿病肾病专用全营养复合粉主料配方的优化

周鹏程 徐志祥 王新春 邱斌 徐同成

摘 要：在单因素试验的基础上，利用响应面法对糖尿病肾病专用全营养复合粉主料配方——碳水化合物的组成进行优化。经过响应面优化得到的最佳配方为：脱皮高粱粉添加60%、玉米淀粉添加10%、麦芽糊精添加30%，感官评分为91.46。按此配方制得的糖尿病肾病专用全营养复合粉血糖生成指数为53.89、蛋白质含量为10.53%，符合糖尿病肾病患者“低升糖指数、低蛋白”的饮食营养需求。

关键词：糖尿病肾病;高粱;全营养复合粉;响应面法

高粱中含有丰富的抗性淀粉，可以有效降低餐后血糖应答曲线峰值，增强胰岛素敏感性，可改善糖尿病症状等[1]。此外，相比于其他禾谷类作物，高粱的蛋白质含量与其大致相当，但是蛋白质消化率仅为其一半左右[2]，因而减轻了肾脏负担。符合糖尿病肾病患者“低升糖指数、低蛋白”的营养需求特点[3]。目前，糖尿病肾病患者的专用食品主要包括馒头、面条等传统主食[4-6]，营养成分较为单一，需要与其他食物进行合理地搭配，不方便患者的日常饮食调理。本研究依据《中国糖尿病医学营养治疗指南（2013）》确定了除碳水化合物以外其他营养素的配比[7]，对碳水化合物中的脱皮高粱粉、玉米淀粉、麦芽糊精3种组分进行单因素试验，利用响应面法优化糖尿病肾病专用全营养复合粉主料配方。

1 材料与方法

1.1 主要试验材料

脱皮高粱粉，山东省农业科学院;玉米淀粉，山东恒仁工贸有限公司;麦芽糊精，山东西王糖业有限公司;植脂末，江西维尔宝食品生物有限公司;乳清蛋白，新西兰恒天然集团;水溶性膳食纤维，山东百龙创园生物科技有限公司;复合维生素、复合矿物质，荷兰皇家帝斯曼集团;水，饮用纯净水。

1.2 主要仪器

YP1002N型电子天平，上海精密科学仪器有限公司;ML104型电子分析天平，梅特-托利多仪器有限公司;HJ-6A型多头磁力加热搅拌器，常州国华电器有限公司;T25型高速分散均质机，德国艾卡仪器设备有限公司;B-290型喷雾干燥仪，瑞士步琪有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程 原料配制→一次混合→溶解→二次混合→均质→喷雾干燥→分装→成品。

1.3.2 操作要点 （1）按比例分别称取脱皮高粱粉、乳清蛋白、复合维生素及矿物质等原料，总计50g。（2）将称好的脱皮高粱粉和玉米淀粉以及其他原料混合均匀。（3）加入适量的水，将混合好的脱皮高粱粉和玉米淀粉置于大于90℃下水浴溶解，其他原料置于室温下溶解，持续搅拌，溶解时间15min。（4）将充分溶解的高粱粉和玉米淀粉，与其他原料混合在一起。（5）将混合后的乳剂以10 000r/min的速度均质5min。（6）将均质后的乳剂进行喷雾干燥，分装贮存。

1.3.3 单因素试验设计 对糖尿病肾病专用全营养复合粉配方中的碳水化合物组件进行优化，以脱皮高粱粉添加量、玉米淀粉添加量、麦芽糊精添加量为单因素，通过感官评分确定各因素的最佳添加量范围。优化脱皮高粱粉添加量分别为55%、60%、65%、70%、75%，产品配方内剩余碳水化合物按玉米淀粉添加量∶ 麦芽糊精添加量=1∶ 3的比例进行补充，喷雾干燥制得的复合粉用60℃水冲泡后进行感官评价。优化玉米淀粉添加量分别为5%、10%、15%、20%、25%，产品配方内剩余碳水化合物按麦芽糊精添加量∶ 脱皮高粱粉添加量=1∶ 2的比例进行补充，喷雾干燥制得的复合粉用60℃水冲泡后进行感官评价。优化麦芽糊精添加量：15%、20%、25%、30%、35%，产品配方内剩余碳水化合物按玉米淀粉添加量：脱皮高粱粉添加量=1∶ 6的比例进行补充，喷雾干燥制得的复合粉用60℃水冲泡后进行感官评价。

1.3.4 響应面优化试验设计 根据单因素试验确定的各因素最佳添加量范围，以感官评分为响应值，设计3因素3水平的响应面优化试验[8-9]（表1）。

1.4 感官评价标准

糖尿病肾病专用全营养复合粉的感官评价试验由10名感官评定人员（男女各5人）共同完成，感官评价标准如表2所示，每组复合粉样品的最终感官得分为去掉最高分与最低分后剩余总分的平均值[11]。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 脱皮高粱粉添加量确定 由图1可以看出，感官评分随着脱皮高粱粉添加量的逐渐增加呈现先增大后减小的趋势。随着脱皮高粱粉添加量的增加，其感官评分也随之上升。当高粱粉添加量为60%时，感官评分最高。继续添加脱皮高粱粉时，冲调后的全营养复合粉的口感过于黏稠，颗粒感明显，从而对感官评分产生影响。因此，选择55%、60%、65%3个水平进行响应面优化。

2.1.2 玉米淀粉添加量确定 米淀粉糊化所需温度较高、时间较长[12]。由图2可以看出，随着玉米淀粉添加量的降低，其感官评分随之上升，口感得到明显改善。因此，选择5%、10%、15%等3个水平进行响应面优化。

2.1.3 麦芽糊精添加量确定 由图3可以看出，随着麦芽糊精添加量的逐渐增大，感官评分呈现先增大后减小的趋势。当麦芽糊精添加量达到30%以上时，感官评分降低，且冲调后的全营养复合粉过于甜腻，不适合糖尿病肾病患者食用。因此，选择25%、30%、35%等3个水平进行响应面优化。

2.2 响应面优化试验结果

三因素三水平的响应面优化试验见表3。

2.2.2 响应面方差分析 从表4可以看出，该模型极显著，失拟项不显著，并且该模型的R2=0.9907，说明该模型与实际试验拟合较好，符合度为99.07%。从回归方程各项方差分析结果看出，脱皮高粱粉添加量（A）与玉米淀粉添加量（B）的交互作用对感官评分影响显著，其他交互项均不显著;各因素二次方项的P值均小于0.01，说明对感官评价极为显著。对感官影响大小顺序为脱皮高粱粉添加量（A）>玉米淀粉添加量（B）>麦芽糊精添加量（C）。

2.2.3 响应面图与等高线图的分析[13] 由图4～6可知，脱皮高粱粉添加量（A）和玉米淀粉添加量（B）二者的交互作用对复合粉感官评分结果影响显著;而脱皮高粱粉添加量（A）和麦芽糊精添加量（C）以及玉米淀粉添加量（B）和麦芽糊精添加量（C）的交互作用均不显著。通过软件对试验结果进行优化，得到最佳主料配方为：脱皮高粱粉添加量58.521%、玉米淀粉添加量8.489%、麦芽糊添加量29.612%。根据实际需要，将所得主料配方进行修正，使脱皮高粱粉、玉米淀粉和麦芽糊精三者添加量之和占复合粉总碳水化合物的100%，最终得到脱皮高粱粉添加量60%、玉米淀粉添加量10%、麦芽糊精添加量30%，在此配方下，产品感官评分为91.46，与模型拟合感官评分91.513相接近，因此，通过响应面法优化所得的主料配方结果可信度高，对实际生产具有一定的指导意义。

2.3 血糖生成指数体外模拟试验结果

由表5可见，对修正后的最佳配方复合粉进行3次平行试验，预测血糖生成指数为53.89。

3 结论

本研究结果表明，脱皮高粱粉添加量、玉米淀粉添加量和麦芽糊精添加量对产品的感官品质影响很大。结合单因素及响应面优化试验结果，通过感官评价得到复合粉最佳主料配方为脱皮高粱粉添加量60%、玉米淀粉添加量10%、麦芽糊添加量30%。按此配方制得的糖尿病肾病专用全营养复合粉血糖生成指数为53.89，属于“低GI”（GI<55）水平;蛋白质含量为10.53%，其中优质蛋白比例大于60%，属于“低蛋白”水平，并且易于冲泡、口感醇厚，适合糖尿病肾病患者日常食用。

4 讨论

本研究选用的高粱中含有丰富的抗性淀粉，食用后可以使血糖生成指数（GI）得到明显地控制，并且与荞麦相比，产量更大，营养价值更高。此外，适当地添加一定比例的麦芽糊精，可以明显改善复合粉的冲泡性能，从感观上使患者产生愉悦感;流动性增强，适合术后管饲患者的营养治疗。

参考文献

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Abstract：On the basis of single-factor experiments，response surface methodology was used to optimize the composition of carbohydrates of full-nutrition composite powder for patients with diabetic nephropathy.The optimum formula were 60% for peeling sorghum flour，10% for corn starch，30% for malt dextrin，and a sensory score was 91.46.The glycemic index of full-nutrition composite powder of diabetic nephropathy patients prepared according to this formula was 53.89，and the protein content was 10.53%，which was in line with dietary nutritional requirements of patients with diabetic nephropathy “low glycemic index，low protein”.

Keywords：diabetic nephropathy;sorghum;full-nutrition composite powder;response surface methodology

（責任编辑 李婷婷）