一种专用于预测大米血糖生成指数的方法

本发明涉及一种专用于预测大米血糖生成指数的方法，属于食品检测。

背景技术：

1、大米(oryza sativa l.)主要由淀粉、蛋白质和脂质组成，是世界上一半以上人口的重要主食之一。其中，淀粉是大米中主要碳水化合物，其消化行为是影响血糖响应的关键，由于其易于消化和吸收的特性，食用大米会导致血糖迅速升高，因此大米常常被认为是一种高血糖生成指数(glycemic index，gi)的食品。近年来，大众的健康意识日益增强，消费者对饮食营养品质的需求逐渐提升，中低gi品种的大米也随着农学、育种学的发展而出现。

2、人体试验是测定gi的最主要方法，也是目前国内外测定食品gi的标准方法，主要是依据gi的概念，通过测定人体食用含有50g碳水化合物的食物后血糖变化情况，人体试验测定gi方法受到多个因素的影响，包括受试对象身体健康状况、受试人数、测试前用餐、运动及药物要求、参考食物、被测食物中有效cho、测试程序中的频次、葡萄糖监测方法及数据处理等。此外，这种人体实验测试gi的方法是劳动和时间密集型的，需要招募和筛选人体受试者，这会导致很高的经济和时间成本，参考和测试食品必须在不同的日期食用，通常需要几天时间才能完成测试。另外，由于人体实验消耗的样品量大，新育种的大米样品往往不能满足人体实验的需求。综上，由于人体gi价格高、耗时长、样品需求量大、人员要求高等弊端，对于食品工业中健康食品的开发与检测有很大的局限性。

3、因此，由于体外模拟消化方法具有快捷、重复性好、成本低廉等优点，越来越多地被用于预测和比较食物的gi。目前在体外条件下测定大米gi的方法主要是englyst和m.minekus的方法，其原理都是利用酶水解淀粉，通过测定释放的葡萄糖量来计算所水解淀粉的量。第一类方法较为简单，在固定的缓冲液中酶解食品，很多现有的方法都是参照englyst方法修改而来，但是由于不同实验方法之间的差异很大，这导致不同课题组之间的结果没有可比性。并且，此类方法没有将多种消化阶段，多种非淀粉组分考虑在内，有较大的局限性。第二类m.minekus方法具有模拟口腔、胃阶段、小肠阶段的淀粉消化阶段，缓冲液配制极其复杂，涉及到唾液淀粉酶，胃蛋白酶，胰蛋白酶，胰淀粉酶，转换酶，胆盐等多种酶，且对于不同的食品，酶种类、浓度选择过于多样。而低gi大米作为一种很有潜力的健康主食，发明一种专用于预测大米血糖生成指数的方法显得尤为重要。

4、综上所述，在体外试验预测大米gi这一领域，诸多现有的分析方法都存在显著的缺陷，可简单归纳如下：(1)无专用于预测大米gi值体外快检的统一方法；如上所示，当前各体外模拟消化方法均未考虑不同碳水化合物食品间消化特性的差异；事实上，本发明的发明人也发现这些方法将大米食品进行无差别预测，甚至于无法将低gi大米与高gi大米进行区分，即用已有模型所预测的大米gi值不够准确；(2)不合理或非必要的模拟消化步骤导致操作繁琐。当前，大多数体外消化测试方法都基于模拟口腔、胃和小肠的消化；事实上，发明人也发现，对于一些食品样品，模拟人体口腔或者胃部的消化是非必要的，应当根据实际情况来调整，对现有的体外消化模型进行进一步地精简。

5、因此，开发操作较为简单的专用于预测大米血糖生成指数的方法，不仅可以用于低gi大米品种的筛选，也可以运用于大米制品新产品的开发。

技术实现思路

1、针对不同种食品的体外消化模型方法差异很大、不同方法之间得出的结果没有可比性、已有模型所预测的大米gi值不够准确、已有预测模型不够简单等问题，本方法旨在发明一种专用于大米的体外消化模型并将其专用于预测大米血糖生成指数。本发明的方法，高效、简便、准确，且可特异性测定大米gi值。

2、本发明提供的专用于预测大米血糖生成指数的方法，包括：对待预测大米进行体外消化模拟，获取体外消化参数auc-60，然后将auc-60值作为x代入模型y＝0.0548x-134.42中获得y值，y值即为大米血糖生成指数(gi值)。

3、在一种实施方式中，体外消化参数auc-60，是指对待测大米在体外模拟人体小肠的酶消化反应开始后，测定0-60min内多个时间点的还原糖释放量，制作还原糖释放曲线，并将其转化成为淀粉消化率为纵轴(取值范围0-100)、反应时间(单位min)为横轴的消化曲线；进行定积分计算得到待测大米的0-60min内的体外消化曲线下面积，即为体外消化参数auc-60。

4、在一种实施方式中，对待预测大米进行体外消化模拟，包括：

5、(4)模拟大米烹饪，得到大米混合液；

6、(5)体外模拟人体胃的酶消化反应活动：

7、将步骤(1)得到的混合液冷却后，与模拟胃消化液反应，模拟人体对大米的胃消化过程，到达时间后终止胃消化过程；

8、(6)体外模拟人体小肠的酶消化反应活动：

9、将步骤(2)得到的混合液与模拟小肠消化液反应，模拟人体对大米的肠道消化过程。

10、在一种实施方式中，所述步骤(1)的模拟大米烹饪的方法，包括如下：米粒加入玻璃瓶中，要求所测量的大米品种一致，颗粒外表完整，尽量没有缺口；每100-300mg米粒，加入去离子水的体积为3-6ml；对大米粒沸水浴，同时避免破坏大米的完整颗粒结构或使大米粘壁。

11、在一种实施方式中，所述步骤(2)的体外模拟人体胃的酶消化反应活动，包括如下：配制ph 2.0的模拟胃液，模拟胃液中含有盐酸浓度为0.02m-0.03m，胃蛋白酶浓度为2000-3000u/ml；模拟胃液经水浴活化得到活化消化液，其中活化水浴时的温度为37℃、时间为10-20min、转速为200rpm-400rpm；然后将活化消化液加入到步骤(1)的米饭中，在转速为100-200rpm条件下进行模拟胃消化30min，再终止胃消化。

12、在一种实施方式中，步骤(2)中，所述的终止胃消化过程，采用加入naoh改变ph的方法；所述的naoh溶液的浓度为0.02m-0.03m；终止消化时间为5-10min。

13、在一种实施方式中，步骤(3)的体外模拟人体小肠的酶消化反应活动，是使用活化的模拟小肠消化液，在37℃、100-200rpm下处理3h；其中模拟小肠消化液含有醋酸钠缓冲液和消化酶。

14、在一种实施方式中，所述的醋酸钠缓冲液浓度为0.2m，由2m的醋酸钠和0.2m的醋酸稀释配制，ph 6.0；还含有1-5mm的cac12和0.2-1mm的mgc12；所述消化酶由胰腺α-淀粉酶和葡萄糖苷淀粉酶组成，其中胰腺α-淀粉酶的浓度为1-20u/ml，葡萄糖苷淀粉酶的浓度为1-10u/ml；活化的模拟小肠消化液，是指将模拟小肠消化液在37℃、200rpm-400rpm下处理10-20min。

15、在一种实施方式中，所述葡萄糖苷淀粉酶的浓度为10u/ml。

16、在一种实施方式中，所述获取体外消化参数，是基于数学模型对消化曲线进行拟合，得到体外消化试验参数；具体是，依据体外酶消化在各个反应时间点释放的还原糖浓度，制作还原糖释放曲线，并将其转化成为淀粉消化百分比与反应时间构成的消化曲线；定积分计算得到待测大米的体外消化曲线下面积，即为体外消化参数。

17、在一种实施方式中，所述模型的构建方法是：针对已知gi值的标准碳水化合物食物标准品(大米)进行体外消化模拟实验，建立标准样品血糖生成指数gi与体外消化参数auc-60之间的函数关系。

18、在一种实施方式中，测定还原糖含量方法，包括如下步骤：

19、在特定时间点吸取上清液，终止模拟人体对大米的肠道消化，得到待测样液；

20、将待测样液与gopod试剂于96孔板混合孵育，并检测吸光度值，依据标准葡萄糖溶液浓度的吸光度值，换算即得还原糖含量。

21、在一种实施方式中，测定还原糖含量方法中，各个时间点指的是模拟人体小肠的酶消化反应阶段，加酶液后的0、10、20、30、60、90、120、180min。

22、在一种实施方式中，测定还原糖含量方法中，所述的终止模拟人体对大米的肠道消化过程的试剂为无水乙醇；可选地，待测样液与无水乙醇按体积比1:4-9。

23、在一种实施方式中，测定还原糖含量方法中，所述待测样液与gopod试剂按体积比1:20-40计算；可选地，所述的孵育时间为10-20min，孵育温度为35-45℃，测定条件为吸光度510nm处。

24、本发明还提供所述方法在大米品种筛选、大米育种中的应用。

25、本发明的优点和效果：

26、(1)本发明开发了专用于大米血糖生成指数的预测方法，针对性更强、准确性更高、重复性更好；本发明的预测方法，利用已知gi的大米作为标准参照物，建立体内gi指数与体外模拟消化参数之间的数学函数关联，实现了对待测大米gi指数的精确预测，其线性相关性r在0.95以上，预测精准度更高。

27、(2)本发明减少了传统体外测定大米的血糖生成指数的方法中不合理或非必要步骤，操作更为简单，同时克服了传统技术中存在着的孤点测试无法反应整体消化情况的缺陷。

28、(3)本发明的体外测定大米血糖生成指数的方法，数据分析不过度依赖专业统计软件，大大降低了数据分析的时间，并且数据的准确性可以完全得到保证。