本文是一篇农业论文，本论文首先对小麦淀粉，玉米淀粉，大米淀粉，木薯淀粉，马铃薯淀粉，豌豆淀粉和鹰嘴豆淀粉等 7 种常见的淀粉的基本理化特性和体外消化特性进行分析，并初步探讨两者的相关性，为淀粉类产品的开发相关功能性食品（譬如糖尿病人食品）提供理论依据。进一步对选定的淀粉原料进行配方选定，确定面包制作工艺确定及感官评价。最后通过体内消化法和体外模拟实验法测定面包的 GI 值。
第一章 绪论
1.1 淀粉概述
淀粉是一种由葡萄糖聚合而成的 α-葡聚糖，可以看作葡萄糖的高聚体，是食物中碳水化合物（Carbonhydrate，CHO）重要组成部分。淀粉在于植物的根、茎、叶、种子和块根儿中含量颇多。淀粉通过磨碎植物原料，使其细胞破裂，反复加水冲洗，在水中混悬不沉的、滤干后得到。当咀嚼食物时感到有些甜味，是由于唾液中的唾液淀粉酶将淀粉水解成单糖。食物进入胃肠环境后，还能被胰脏分泌出来的淀粉酶酶解形成葡萄糖，作为人体组织的营养物质被小肠壁吸收。
1.1.1 淀粉的分子结构与化学组成
淀粉和淀粉类食物为人类的主要膳食提供 80%的热量。机体对食物所含淀粉的消化进程由淀粉的存在形式和晶体结构因素所决定。淀粉分为 A、B、C 三种类型：谷类淀粉通常为 A 型淀粉颗粒，热力学性质最稳定；薯类淀粉中 B 型淀粉颗粒比较常见；豆类淀粉通常为 C 型淀粉颗粒[1]。A 型比 B 型和 C 型淀粉颗粒容易消化，这也是大多豆类比谷物类 GI（Glycemic index，GI）值低的原因之一。
淀粉是由直链淀粉（线性结构）和支链淀粉（分支结构）组成。直链淀粉（糖淀粉）含几百个葡萄糖单元，支链淀粉（胶淀粉）含几千个葡萄糖单元。直链淀粉聚合度介于 100~10000 之间，支链淀粉聚合度则大于 10000。碘试剂可用于鉴别两种不同结构的淀粉，直链淀粉遇碘变蓝，支链淀粉遇碘变红棕；通常天然淀粉不溶于常温的水，但将水加热到一定温度，其结晶区与非结晶区会相互交替形成结晶胶束区，若继续升温，会供给淀粉溶液体系一定的热量，导致胶束区彻底溃解，颗粒开始吸水膨胀，溶液体系的黏度增加呈糊糊状，大量的直链淀粉分子被溶解，这种现象指淀粉的糊化；淀粉的老化是热糊在放置冷却过程中，直链淀粉在溶液中逐渐四散，分散的淀粉颗粒再次结晶构成三维网络，导致网络间充满水合后的淀粉颗粒，一些淀粉分子重新形成沉淀的现象，可看作淀粉糊化的逆过程；浓度低的淀粉溶液冷却时，直链淀粉重新组合并形成沉淀物，而浓度高的淀粉溶液冷却时，直链淀粉迅速发生缔合，形成淀粉凝胶[2]。
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1.2 GI 概述
1.2.1 GI 概念
1981 年，加拿大科学家 David J.A. Jenkins 教授等首次提出“GI”的概念。1997年，世界粮农组织（（Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO）/ （World Health Organization，WHO）专家委员会将其定义为：含 50 g CHO 的实验食物血糖应答曲线下面积（Area Under the Curve，AUC）与含等 CHO 标准食物（葡萄糖或面包）的 AUC 的比值。把 50 g 葡萄糖或面包 2 h 内的 AUC 定义为 100，其他食物的血糖指数则通过两者曲线下面积的比值乘以 100 计算[15]。公式即：GI=（含有 50 g CHO 的 AUC/50 g 葡萄糖的 AUC）×100。
GI 能准确反映食物引起人体摄食后的生理状态，它是衡量餐后血糖应答的有效指标。它既是不同食物 CHO 的特性，又是食物的生理学参数。GI 可确切地反映食物升血糖的程度，是食物中 CHO 的属性，GI 值越低，血糖波动越小，因此糖尿病人宜选用低 GI 食物，益于平稳血糖，减缓病症发生。在膳食推荐中，GI 可以弥补单靠测量食物能量和 CHO 摄入量的不足。科学家按照 GI 值，将食物分为不同等级。当抵达体内能引发血糖骤增，这种剧烈的血糖变化称之为高 GI（＞70）食物；GI 值介于 55~70 之间，称之为中 GI 食物；进入人体后，停留在胃肠时间长且吸收率低，血糖变化不大，有利于平稳血糖的称之为低 GI（≤55）食物。
1.2.2 GI 的研究现状
我国是糖尿病高发的国家，与膳食营养相关的慢性病威胁我国居民的健康日益凸显，根据国际糖尿病联盟发布的统计结果显示，到 2017 年，我国糖尿病患病人数已经达到 1.1 亿人，国际糖尿病联盟预计到 2040 年，我国糖尿病患者将达到1.51 亿人。随着社会发展，人类疾病谱中与膳食营养相关的慢性疾病不断攀升，目前已成为全球性重大公共卫生问题。糖尿病与膳食营养关系最为紧密，控制其科学饮食倍受重视。食物的生理学参数：血糖生成指数应运而生。因此，国家及卫生医疗机构对糖尿病的防控工作颇为重视，经过多年研究形成了《中国糖尿病膳食指南2017》，指南中推荐全谷物、杂豆类等低 GI 主食，为糖尿病患者提供科学的饮食指导。此外，我国《特殊医学用途配方食品通则》中也规定糖尿病全营养配方食品GI 值≤55。GI 能反映出各种 CHO 食物的消化吸收速度。影响 GI 的因素详见 1.1.3。GI 值的提出仅仅 30 多年，无论测定方法、理论研究，还是实际应用中，都存在一些争议和不足。在我国，GI 研究起步较晚，测量标准缺失，目前仅在一些高校和科研机构有所研究，而更多的消费者对此了解甚少，造成我国 GI 产品开发和应用不足。
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第二章 淀粉原料理化特性的测定与比较
2.1 引言
随着对淀粉研究的深入，按照新的营养学分类，Englyst[6]等根据淀粉在人体小肠中消化速度的差异将食物中的淀粉分为 RDS、SDS 和 RS。慢性疾病患者需要注意碳水化合物的摄入，食用能够缓慢释放的淀粉制品能有效控制餐后血糖水平，减少发病机会。Bj?rck 等人研究表明，低 GI 食物能缓慢吸收和释放能量、有助于血糖稳态的维持，尤其是预防各种慢性疾病[23]。人体食用富含 SDS 的制品能维持饱腹感，减少饥饿感，改善了认知功能[24]。李恒等人研究了 RS、脂肪和蛋白质对淀粉体外消化速度的影响。得到结论，在食物中添加不同程度的 RS 和脂肪能明显降低淀粉的体外消化速度，而蛋白质并没有该作用[14]。Wolver 等人认为，原料中包含较高的直链淀粉，那么它具有相对低的餐后血糖反应[8]。GI 高低与淀粉糊化程度有关，食物经蒸煮后，由于水分的介入和热涨作用使淀粉颗粒膨胀，变得易于消化，GI 值高。食物所需加工条件，比如时间、温度和湿度，处理方式，比如冷却、挤压和脱水等均会使食物易于消化，影响食物 GI 值。陈洁等认为降低淀粉消化性的加工方式应具备以下特点：避免淀粉颗粒损坏和糊化；增加脂肪-直链淀粉复合物的含量；通过冷却储藏促淀粉老化[25]。淀粉颗粒大小、黏度、质构、进食体积等也会影响血糖应答。
本章拟测定几种不同淀粉的基本理化特性，以此为淀粉的应用及后面章节面包的制作提供指导和理论依据。同时，测定几种不同淀粉的体内外消化性，并且相互进行比较，寻求它们在消化性方面的差异。最终完成符合低 GI 面包淀粉原料的筛选。通过淀粉体内外消化的影响因素，来解释其消化性的不同，为淀粉类制品研发提供指导，增加其潜在利用价值。
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2.2 实验材料与方法
2.2.1 实验原料和试剂
（1）实验原料 豌豆淀粉、马铃薯淀粉、玉米淀粉：新良良润全谷物食品有限公司；小麦淀粉：自制；木薯淀粉：宜佳国际贸易（上海）有限公司；大米淀粉：产自比利时，购于广州海希生物科技有限公司；鹰嘴豆粉：自制。
（2）化学试剂与配置
碘试剂配制：取 0.2 g 碘和 2 g 碘化钾用蒸馏水溶解并稀释定容至 100 mL。
直链淀粉标准溶液的配制：取 0.1 g，加入 1 mL 无水乙醇浸润样品，再加入 9 mL 1 mol/L 氢氧化钾，沸水浴分散 10 min，迅速冷却后置于 100 mL 容量瓶，用蒸馏水定容。支链淀粉标准溶液同理可得。
2.2.2 主要设备
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第三章 淀粉原料消化特性的测定与比较 ···························· 28
3.1 引言 ································ 28
3.2 实验材料与方法 ·························· 28
第四章 低 GI 面包的配方工艺摸索 ······························ 35
4.1 引言 ································· 35
4.2 实验材料与方法 ··························· 35
4.2.1 实验原料和试剂 ····························· 35
第五章 低 GI 面包配方确定及体内 GI 测定 ·························· 50
5.1 引言 ··································· 50
5.2 材料与仪器 ······································· 50
第五章 低 GI 面包配方确定及体内 GI 测定
5.1 引言
基于第四章已完成对鹰嘴豆淀粉部分替代小麦粉的比例筛选。在原有的鹰嘴豆淀粉面包配方基础上，确定加入已筛选好的鹰嘴豆淀粉 20%比例与硬质小麦粉复配，得到满意的低 GI 鹰嘴豆淀粉面包。瓜尔豆胶对人体是安全的，研究表明其在降低空腹血糖、增加葡萄糖耐量方面是有效的，研究者评估了膳食纤维对代谢综合征患者的影响，特别是已经出现葡萄糖耐受不良状况的病人。瓜尔豆胶作为可溶性膳食纤维，能有效调节血糖及改善便秘、腹泻等症状，增强饱腹感，降低食欲[86]。面包预实验时应用了赤藓糖醇和麦芽糖醇两种糖醇，得到麦芽糖醇制备的面包比体积更大且松软。糖醇在调节血糖方面也起到了一定的积极作用。
人体试验是测定 GI 的最主要方法，测定 GI 数据受到诸多因素如受试对象的身体状况、受试总人数、测试前用餐种类、葡萄糖监测方法和数据处理等的影响。因此，标准化的 GI 评估方法是得到低 GI 食物的前提，ISO26642：2010《食物产品-血糖指数（GI）的测定和食物分类的推荐》是现而今 GI 测定的国际标准。
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第六章 结论与展望
6.1 结论
（1）对比研究了 7 种淀粉：玉米淀粉、大米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、豌豆淀粉和鹰嘴豆淀粉的理化特性和消化特性。研究表明：豆类淀粉粒度分布集中，大小均匀；豆类淀粉的回生值高，易老化；豆类淀粉直链淀粉含量高，鹰嘴豆淀粉 SDS 和 RS（15.5%）含量都高；体外消化实验中，鹰嘴豆淀粉消化率曲线增速最慢，鹰嘴豆淀粉 GI 值为 48.9，属低 GI 范畴，适合作为低 GI 面包的淀粉原料。
（2）确定鹰嘴豆淀粉为原料，其添加量为 20%时，混合粉面团形成时间短，稳定时间久；面包水分得到保持；面包酸度符合标准；面包体积相对理想；面包结合了豆香味和面包固有香味，质地松软、有弹性，吃起来爽口、不粘牙。
（3）鹰嘴豆淀粉面包 C 经过单个人体 GI 实验能缓慢升高血糖，体外模拟消化实验 e GI 为 46.61。确定鹰嘴豆淀粉面包配方：硬质小麦粉 300 g（添加 20%鹰嘴豆淀粉，5%圆苞车前子粉，6%瓜尔豆胶），黄油 40 g，酵母 3 g，食用盐 2 g，鸡蛋 30 g，水 280 mL，麦芽糖醇 30 g；人体 GI 实验得出：10 个数据均合格，鹰嘴豆淀粉面包的 GI 值为 45.9±3.5，属于低 GI 食品，能发挥平稳血糖的效果，适合糖尿病人群食用。
（4）与白面包相比，鹰嘴豆淀粉面包 1-7d 的水分得到了保持，具有弹性，可能是添加瓜尔豆胶能改善面包的持水性，使面包变得松软。
参考文献（略）