白芸豆桑叶控糖片配方研究及控糖效果评价.pdf

现代食品XIANDAISHIPIN76/工艺技术Process Technologydoi:10.16736/41-1434/ts.2023.19.020白芸豆桑叶控糖片配方研究 及控糖效果评价Study on Formulation of White Kidney Bean and Mulberry Leaf Sugar Control Tablets and Evaluation of Sugar Control Effect 王鑫媛，刘晓龙，李 成，郭晓玉，刘 京，李晓燕，马 军（石家庄以岭药业股份有限公司，河北 石家庄 050000）WANG Xinyuan,LIU Xiaolong,LI Cheng,GUO Xiaoyu,LIU Jing,LI Xiaoyan,MA Jun(Shijiazhuang Yiling Pharmaceutical Co.,Ltd.,Shijiazhuang 050000,China)摘 要：目的：以白芸豆提取物、L-阿拉伯糖和桑叶提取物为原料，添加一定量异麦芽酮糖醇、植物粉、硬脂酸镁等辅料，研制一款具有控糖效果的压片糖果。方法：以-淀粉酶、-葡萄糖苷酶抑制活性及感官评价为指标，通过单因素及正交试验，确定白芸豆桑叶控糖片原料最佳配比。对最优配方制得的控糖片进行人体试食试验，观察餐后血糖值，评价控糖效果。结果：白芸豆提取物比例为 30%、L-阿拉伯糖比例为 10%、桑叶提取物比例为 7%，按此配方制得的控糖片色泽、口味俱佳，经人体试食后，食用控糖片较未食用控糖片的餐后血糖面积减小 33%。结论：食用控糖片可以有效调节餐后血糖水平，食用后不会引起血糖骤然波动，具有良好的市场开发前景。关键词：白芸豆提取物；桑叶提取物；控糖片；控糖效果Abstract：Objective:Using white kidney bean extract,L-arabinose and mulberry leaf extract as raw materials,and adding a certain amount of isomaltulose,plant powder,magnesium stearate and other auxiliary materials,to develop a tablet candy with sugar control effect.Method:Using the inhibition activity of-amylase,-glucosidase and sensory evaluation as indicators,the optimal ratio of raw materials for white kidney bean and mulberry leaf sugar control tablets was determined through single factor and orthogonal experiments,and the formula was determined.The sugar control tablets prepared according to this formula were subjected to human trial feeding experiments to observe postprandial blood sugar levels and evaluate the sugar control effect.Result:30%of white kidney bean extract,10%of L-arabinose and 7%of mulberry leaf extract.The sugar control tablets prepared according to this formula had good color and taste.After human test,the area of postprandial blood sugar after taking the sugar control tablets was 33%less than that without taking the sugar control tablets.Conclusion:Eating sugar control tablets can effectively regulate postprandial blood sugar levels,without causing sudden fluctuations in blood sugar after consumption,and has good market development prospects.Keywords：white kidney bean extract;mulberry leaf extract;sugar control tablet;sugar control effect中图分类号：TS218基金项目：河北省重点研发计划项目“基于精准营养的山楂高值化利用关键技术研究”（20327120D）。作者简介：王鑫媛（1993），女，硕士，工程师，研究方向为功能食品研究与开发。通信作者：刘晓龙（1989），男，硕士，工程师，研究方向为功能食品研究与开发。E-mail:。现代食品XIANDAISHIPIN77/工艺技术ProcessTechnology糖尿病是一种糖代谢障碍、血葡萄糖水平增高的代谢功能紊乱性疾病1。人体糖代谢调控的关键酶是-淀粉酶、-葡萄糖苷酶（蔗糖酶、麦芽糖酶等）。-淀粉酶广泛分布于唾液及胰脏，能催化-1,4 糖苷键水解，将淀粉分解为单糖、糊精等。-葡萄糖苷酶位于小肠刷状缘膜上皮细胞，能将双糖水解成可被小肠吸收的单糖，如蔗糖、麦芽糖等。因此，抑制该酶活性能够延缓碳水化合物的消化，减少葡萄糖吸收入血，进而抑制餐后高血糖，改善对血糖的控制2-4。研究表明，持续性高血糖会增加患者糖尿病并发症的发生率，如果在糖尿病前期或早期开始控制血糖水平，可使糖尿病并发症的风险有效降低5。研究显示，从天然植物中获取的单一活性物质具有显著调控糖代谢关键酶活性的功效，能起到降低血糖的作用6。多种活性物质联合使用的功效比单独使用更加显著，联合复配多种活性物质较单一活性物质具有多靶点、多种作用机制的优势，联合复配产生的协同效应可以增强功能活性、减少剂量、延缓耐药性发展和降低毒性，节省能源、降低成本7。白芸豆提取物、L-阿拉伯糖、桑叶提取物有抑制特定酶活性，延缓淀粉、蔗糖、麦芽糖等碳水化合物的消化吸收，降低血糖值等作用8-10。但结合三者优势，将三者联合复配调节血糖的研究还未见报道。本试验将白芸豆提取物、L-阿拉伯糖、桑叶提取物三者组合，从多靶点协同抑制糖代谢中的关键酶角度出发，延缓碳水化合物水解。白芸豆提取物和 L-阿拉伯糖可直接阻断日常饮食中食用的淀粉及蔗糖的消化吸收。淀粉水解会产生麦芽糖、寡糖等成分，具有明显-葡萄糖苷酶抑制活性的桑叶提取物可以抑制麦芽糖等二糖的进一步水解。三者共同作用，减少葡萄糖吸收入血，可延缓血糖骤然升高，达到调节血糖平稳的效果。本文可为研究开发具有调节餐后血糖功能的食品提供借鉴。1 材料与方法1.1 材料与试剂白芸豆提取物，美国 Phase 2；L-阿拉伯糖，济南圣泉唐和唐生物科技有限公司；桑叶提取物，博仲圣景医药技术（北京）有限公司；异麦芽酮糖醇，广西常宝生物技术有限公司；植物粉（质量比2 2 3 2 2 1 的平利绞股蓝、山楂、山药、乌梅、桑葚及桑叶的混合物），石家庄以岭药业股份有限公司；硬脂酸镁（食品级），山东聊城阿华制药股份有限公司；-淀粉酶（猪胰腺，14 Umg-1），上海源叶生物科技有限公司；可溶性淀粉（AR），天津市科密欧化学试剂有限公司；DNS 显色液，飞净生物科技有限公司；-葡萄糖苷酶（液体，7105 UmL-1），北京索莱宝科技有限公司；无水碳酸钠（AR），天津市科密欧化学试剂有限公司；对硝基苯基-D-吡 喃葡萄糖，上海麦克林生化科技有限公司。1.2 仪器与设备PE Lambda 25 紫外可见分光光度计；赛多利斯224-1CN 电子天平；DK-S26 电热恒温水浴锅；新马S60 旋转压片机；三诺血糖仪。1.3 试验方法1.3.1-淀粉酶抑制活性的测定参考 VEGA-LPEZ 等11的方法测定-淀粉酶的抑制活性。将 250 L 的样品溶液与等体积的-淀 粉酶溶液（1.4 UmL-1）充分混合均匀，37 反应 10 min，再向其中加入等体积的 1%淀粉溶液，37 下反应 10 min，向反应体系中加入 500 L 的 DNS 终止反应，沸水浴 5 min 后快速冷却至室温，加入 5 mL蒸馏水稀释混合液，在 540 nm 处测定吸光值，-淀粉酶抑制率计算公式见式（1）。0121100%AAA=淀粉酶抑制率（1）式中：A0为样品溶液、酶和淀粉混合液反应后的 OD540；A1为缓冲液代替-淀粉酶溶液反应后的OD540；A2为缓冲液代替样品溶液反应后的 OD540。1.3.2-葡萄糖苷酶抑制活性的测定根据YANG等12的方法测定-葡萄糖苷酶的抑制活性。将 200 L 样品溶液与等体积的-葡萄糖苷酶（7 000 UmL-1）充分混合均匀，55 反应 15 min，再向其中加入等体积的 2.5 mmolL-1对硝基苯基-D-吡喃葡萄糖溶液，55 反应10 min，加入5 mL的 0.10 molL-1的 Na2CO3溶液终止反应，在 400 nm 处测定吸光值，-葡萄糖苷酶抑制率计算公式见式（2）。01211%00AAA=葡萄糖苷酶抑制率（2）式中：A0为样品溶液、酶和硝基苯基-D-吡喃葡萄糖溶液混合液反应后的 OD400；A1为缓冲液代替-葡萄糖苷酶溶液反应后的 OD400；A2为缓冲液现代食品XIANDAISHIPIN78/工艺技术Process Technology代替样品溶液反应后的 OD400。1.3.3 感官评价由 10 名有感官评价经验的专业技术人员组成评价小组，根据感官评定标准对产品打分，满分 100 分，其中外观 50 分、风味及口感 50 分，感官评分最终结果以评分总和的平均值计。感官评分标准见表 1。表 1 控糖片感官评分标准表项目评分标准评分/分外观圆形，表面光滑细腻、无裂片、硬度较大、无肉眼可见杂质36 50圆形，表面不光滑、边缘有残缺、硬度较小21 35圆形，表面粗糙、组织松散、边缘不齐、斑点多0 20风味及口感入口微苦，无豆腥味，酸甜适宜，风味协调36 50入口口感苦涩，有轻微豆腥味，风味平淡21 35入口口感粗糙较渣，苦涩味及豆腥味过重或过淡，风味不协调0 201.3.4 单因素试验设计为突出白芸豆提取物、L-阿拉伯糖以及桑叶提取物的功效，同时考虑控糖片的外观及口感，本试验以-淀粉酶及-葡萄糖苷酶抑制率和感官评价为指标，综合考察白芸豆提取物添加量、L-阿拉伯糖添加量以及桑叶提取物添加量对控糖片的影响。（1）白芸豆提取物添加量对-淀粉酶抑制率、-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分的影响。试验按照白芸豆提取物添加量 10%、15%、20%、25%、30%，L-阿拉伯糖添加量10%，桑叶提取物添加量5%，剩余配方量用异麦芽酮糖醇补足，进行试验，考察白芸豆提取物添加量对-淀粉酶抑制率、-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分的影响。（2）L-阿拉伯糖添加量对-淀粉酶抑制率、-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分的影响。试验按照 L-阿拉伯糖添加量 6%、8%、10%、12%、14%，白芸豆提取物添加量 20%，桑叶提取物添加量 5%，剩余配方量用异麦芽酮糖醇补足，进行试验，考察 L-阿 拉伯糖添加量对-淀粉酶抑制率、-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分的影响。（3）桑叶提取物对-淀粉酶抑制率、-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分的影响。试验按照桑叶提取物添加量 1%、3%、5%、7%、9%，白芸豆提取物添加量 20%，L-阿拉伯糖添加量 10%，剩余配方量用异麦芽酮糖醇补足，进行试验，考察桑叶提取物添加量对-淀粉酶抑制率、-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分的影响。1.3.5 人体试食试验参考 食物血糖生成指数测定方法（WS/T 652 2019）13进行试验，设计 2 次试验，2 次试验食用相同的食物，第 1 次食用食物作为空白组，第 2 次在进食前 30 min 服用控糖片作为样品组，2 次试验之间间隔 72 h。分别观察空腹血样（-5 min、0 min 取平均值）、餐后 15 min、30 min、45 min、60 min、90 min 和 120 min 血样，记录血糖值（mmolL-1）。1.3.6 数据处理用 Excel 进行数据处理，用正交设计助手 IIV3.1进行方差分析。2 结果与分析2.1 单因素试验2.1.1 白芸豆提取物添加量对-淀粉酶抑制率、-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分的影响由图 1 可知，随着白芸豆提取物添加量的增加，2 种酶的抑制率均呈上升趋势，到达一定浓度时，抑制活性趋于平稳，原因可能是白芸豆提取物浓度到达一定量后，白芸豆提取物与-淀粉酶分子上的特异性部位结合，从而使酶抑制活性趋于平稳。随着白芸豆特有的风味的呈现，感官评分增高。综合 3 个指标，选取白芸豆提取物添加量 20%、25%、30%进行正交试验。100.0090.0 85.0 80.0 75.0 70.0 65.0 80.00 60.00 40.00 20.00 0101520白芸豆提取物添加量/%-淀粉酶抑制率-葡萄糖苷酶抑制率感官评分酶抑制率/%感官评分/分2530图 1 白芸豆提取物添加量对-淀粉酶、-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分的影响图2.1.2 L-阿拉伯糖添加量对-淀粉酶抑制率、-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分的影响由图 2 可知，随着 L-阿拉伯糖添加量的增加，现代食品XIANDAISHIPIN79/工艺技术ProcessTechnology-淀粉酶抑制率先上升后趋于平缓，-葡萄糖苷酶抑制率呈上升趋势，原因可能是 L-阿拉伯糖对蔗糖酶有良好的选择性，随着添加量的增加，-葡萄糖苷酶抑制活性增加。L-阿拉伯糖添加量对感官影响不明显，当添加量为10%时，感官评分最高。综合3个指标，选取 L-阿拉伯糖添加量 8%、10%、12%进行正交 试验。100.0090.0 85.0 80.0 75.0 70.0 65.0 80.00 60.00 40.00 20.00 06810L-阿拉伯糖添加量/%-淀粉酶抑制率-葡萄糖苷酶抑制率感官评分酶抑制率/%感官评分/分1214图 2 L-阿拉伯糖添加量对-淀粉酶、-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分的影响图2.1.3 桑叶提取物添加量对-淀粉酶抑制率、-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分的影响由图 3 可知，随桑叶提取物添加量的增加，-淀 粉酶抑制率、-葡萄糖苷酶抑制率呈上升趋势，原因可能是提取物的增加使体系中羟基生物碱的浓度增加，从而对两种酶的抑制活性增加。随桑叶提取物添加量的增加，其特有的苦涩口感增强，感官评分呈现先增高后降低的趋势。综合 3 个指标，选取桑叶提取物添加量 3%、5%、7%进行正交试验。100.0090.0 85.0 80.0 75.0 70.0 65.0 80.00 60.00 40.00 20.00 0135桑叶提取物添加量/%-淀粉酶抑制率-葡萄糖苷酶抑制率感官评分酶抑制率/%感官评分/分79图 3 桑叶提取物添加量对-淀粉酶、-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分的影响图2.2 正交试验选取白芸豆提取物添加量（A）、L-阿拉伯糖添加量（B）、桑叶提取物添加量（C）为考察因素，以-淀粉酶抑制率、-葡萄糖苷酶抑制率、感官评分为指标，选用 L9(34)正交试验设计表（表 2），进行优化试验，以确定最佳配比。表 2 正交试验设计因素水平表水平因素A 白芸豆提取物添加量/%B L-阿拉伯糖添加量/%C 桑叶提取物添加量/%12083225105330127控糖片的主要功效作用是对-淀粉酶与-葡萄糖苷酶的抑制作用，感官品质是食品的重要指标之一，因此本试验在确保功效的基础上，同时保证产品口感，利用综合加权评分法确定最佳添加量，设定-淀 粉酶抑制率、-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分三者的权重系数分别为 35%、35%、30%。打分方法参考钟凌云等14的方法，各项试验指标按照权重相加得分即为综合得分，如 1 号总分为 Y总=84.13/95.01 1000.35+23.84/47.241000.35+79.20.30=72.41，结果见表 3、表 4。由表 3 及表 4 可知，A、B 两因素对-淀粉酶抑制率、-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分影响不显著，C 因素对结果影响显著（P 0.05），3 个因素对-淀粉酶抑制率、-葡萄糖苷酶抑制率和感官评分影响的主次顺序为 C B A，即桑叶提取物添加 量 L-阿拉伯糖添加量白芸豆提取物添加量。由此得出的最佳配比为 A3B2C3，即白芸豆提取物添加量30%、L-阿拉伯糖添加量10%、桑叶提取物添加量7%。根据优选的 A3B2C3的组合，进行 3 次平行试验，得到综合得分 98.43 分，-淀粉酶抑制率 91.13%，-葡萄糖苷酶抑制率 48.49%、感官评分 96.47 分，综合得分及感官评分均大于正交组合中最高分，工艺稳定性较好。2.3 人体试食试验按照上述配方压片，经人体试食，测定餐后 2 h内的血糖值变化。共招募受试者 9 人，其中男 4 人、女 5 人，年龄 27 40 岁，平均年龄 33.67 岁，试验结果（9 位受试者检测结果平均值）见图 4。现代食品XIANDAISHIPIN80/工艺技术Process Technology表 4 方差分析结果表方差来源偏差平方和自由度F 值临界值显著性A0.9720.0519.00B31.1221.6519.00C661.95235.0219.00*误差18.9120 8.0 7.0 6.0血糖浓度/（mmolL-1）5.0153045607590105120时间/min空白组 样品组 图 4 餐后 2 h 血糖应答曲线图 由图 4 可见，样品组的餐后血糖值低于空白组的餐后血糖值，样品组较空白组的餐后 2 h 血糖面积减小 33%，说明食用控糖片有降低餐后血糖的作用。3 结论与讨论本研究采用 3 类不同调糖机理的天然植物来源的酶抑制剂白芸豆提取物、L-阿拉伯糖、桑叶提取物开发一款综合控糖片。白芸豆提取物与淀粉酶分子上的特异性部位结合，使得酶分子构象改变，抑制其活性，延缓部分淀粉的分解吸收15；L-阿拉伯糖对蔗糖酶-蔗 糖复合物具有高亲和力，形成具有低蔗糖酶活性的三重复合物，低蔗糖酶活性三重复合物的小肠吸收效率显著降低，从而抑制部分蔗糖被小肠消化吸收9；桑叶提取物具有抑制小肠内糖苷酶活性的功效，淀粉水解产生的麦芽糖、寡糖等二糖在小肠内得不到糖苷酶的协助，抑制二糖的水解，从而降低了葡萄糖的小肠吸收16。三者从多靶点抑制参与糖代谢的关键酶-淀粉酶、-葡萄糖苷酶活力角度出发，抑制日常摄入碳水化合物的消化吸收，从而减少葡萄糖的吸收，调节血糖水平。经试验，得到三者最佳添加比例为白芸豆提取物添加量 30%、L-阿拉伯糖添加量 10%、桑叶提取物添加量 7%。人体试食试验表明，食用该控糖片具有明显降低餐后血糖的作用。该产品符合人们对健康的新需求，亦符合健康食品发展的新趋势，具有良好的市场开发前景。参考文献1SHAHCHERAGHI S H，ALJABALI A A A，AL ZOUBI M S，et al.Overview of key molecular and pharmacological targets for diabetes and associated diseasesJ.Life Sciences，2021，278：119632.2 季芳，肖国春，董莉，等.药用植物来源的-葡萄糖苷酶抑制剂研究进展 J.中国中药杂志，2010，35（12）：1633-1640.3TIWARI A K，KUMBHARE R M，AGAWANE S B，et al.Reduction in post-prandial hyperglycemic excursion through-glucosidase inhibition by 表 3-淀粉酶抑制活性正交试验结果表试验号A 白芸豆提取物 添加量B L-阿拉伯糖 添加量C 桑叶提取物 添加量-淀粉酶 抑制率/%-葡萄糖苷酶 抑制率/%感官评分/分综合得分/分111184.1323.8479.272.41212286.9933.3080.480.84313395.0144.0281.992.18421285.4920.3789.473.41522394.1047.2490.496.78623194.4222.0287.277.26731387.4244.5596.294.07832194.6717.8492.875.93933293.3220.0294.677.59k181.8179.9675.20C B Ak282.4884.5277.28k382.5382.3494.34极差0.235.0419.14现代食品XIANDAISHIPIN81/工艺技术ProcessTechnology-acetamido carbonyl compoundsJ.Bioorganic&Medicinal Chemistry Letters，2008，18（14）：4130-4132.4ALI H，HOUGHTON P J，SOUMYANATH A.-Amylase inhibitory ac-tivity of some malaysian plants used to treat diabetes，with particu-lar reference to Phyllanthus amarusJ.Journal of Ethnopharmacol，2006，107（3）：449-455.5LA SALA L，PONTIROLI A E.Prevention of diabetes and cardiovascular disease in obesityJ.International Journal of Molecular Sciences，2020，21（21）：8178.6 王露，黄立新，刘磊.食源性多酚对-淀粉酶 作 用 大 米 淀 粉 活 性 的 影 响 J/OL.（2023-03-12）2023-05-23.https:/ 韦芳媚.桑叶提取物、茶多酚及其复配物的抗氧化和降血糖活性 D.广州：华南理工大学，2019.8 杨宁，赵燕云，施文彩，等.进餐前服用白芸豆提取物对餐后血糖的改善功效 J.医学研究杂志，2020，49（4）：24-28.9 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