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透过淀粉看GI

淀粉(starch;amylum;amylum starch;starch powder),是一种多糖类有机化合物,是人类饮食中主要的碳水化合物食品。淀粉以不同含量存在于植物的茎、叶、根和种子中,尤以种子、果实和块根中含量较高。将植物原料磨碎,使细胞破裂,然后用水冲洗,淀粉在水中混悬不沉,滤过后干燥即得。淀粉是白色、无臭、无味的粉末状物质。 制造淀粉是所有绿色植物贮存能量的一种方式。反过来讲,淀粉又是植物体中贮存的养分,存在于种子和块茎中,各类植物中的淀粉含量都较高,大米中含淀粉62%-86%,麦子中含淀粉57%-75%,玉蜀黍中含淀粉65%-72%,马铃薯中则含淀粉12%-14%。

淀粉是葡萄糖的高聚体,水解到二糖阶段为麦芽糖,完全水解后得到葡萄糖。淀粉是食物的重要组成部分,咀嚼米饭等时感到有些甜味,这是因为唾液中的淀粉酶将淀粉水解成了单糖。食物进入胃肠后,还能被胰脏分泌出来的淀粉酶水解,形成的葡萄糖被小肠壁吸收,成为人体组织的营养物。

淀粉有直链淀粉(Amylose)和支链淀粉(Amylopectin)两类。直链淀粉含几百个葡萄糖单元,支链淀粉含几千个葡萄糖单元。在天然淀粉中直链淀粉约占22%-26%,其余的则为支链淀粉。当用碘溶液进行检测时,直链淀粉液呈显蓝色,而支链淀粉与碘接触时则变为红棕色。

除了直链淀粉和支链淀粉,还有一类“改性淀粉(modified starch)”:也称化制淀粉,修饰淀粉,是将源自谷粒或根部(如玉米、米、小麦、马铃薯……等)之天然淀粉,以少量化学药品处理,改变其物理特性而得者;以使淀粉正常处理或贮存过程中经常遇到的条件下,如高耐热,高剪切,低pH条件下,冻结/解冻和冷却。这是工业化产品,非天然的。

那么,直链淀粉与支链淀粉有什么区别呢?
直链淀粉(Amylose)又称糖淀粉,是一种由葡萄糖组成的线性聚合物,每个直链淀粉分子通常含有数千个葡萄糖单体。支链淀粉(Amylopectin)又称胶淀粉、淀粉精。普通淀粉颗粒内,支链淀粉约占80%,直链淀粉约占20%。直链淀粉存在于淀粉的内层,支链淀粉存在于淀粉的外层,组成淀粉的皮质。直链淀粉不易溶于冷水,易溶于热水中而不成糊状:这是由于热量促使直链淀粉螺旋状结构伸展,使分子易与水分子形成氢键而被溶解。支链淀粉在热水中也不溶,但可膨胀成糊状。因为支链淀粉的螺旋结构虽也在热水中有所伸展,但由于分子中许多支链彼此纠缠而产生糊化现象。

直链淀粉的水解消化作用比支链淀粉缓慢,但作为能量储存物质,直链淀粉占据较少空间,因而植物中有约20%的淀粉是直链淀粉。淀粉酶在直链淀粉分子的末端,通过水解作用把直链淀粉拆散为葡萄糖单体,因支链淀粉拥有更多的末端,所以相对水解速度较快。这就是食用支链淀粉含量高的食物,在短期内容易血糖高的原因。

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此外,动物体内贮存的糖原(glycogen)相当于植物体内的淀粉,因此也称为动物淀粉。糖原的结构与支链淀粉较为相似,但树枝形的分支更多。糖原也称肝淀粉,是存在于动物肝脏和肌肉中的一种多糖。当葡萄糖在动物血液中的含量较高时,它就结合成糖原储存于肝脏中;当血液中的含量降低时,糖原就分解为葡萄糖而供给机体能量。糖原是无定形粉末,易溶于热水,溶解后成胶体溶液。糖原与碘作用呈紫红色至红褐色。

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现在来谈谈食品中的淀粉与GI值升糖指数)的关系
普通大米中直链淀粉占17%-25%,而糯米中直链淀粉占2%-3%,绝大部分为支链淀粉,占97%以上。一般认为,直链淀粉的消化速度比支链淀粉稍慢,直链淀粉含量高的粮食,通常血糖反应会低于支链淀粉高的品种。可能的原因在于,直链淀粉分子间的结构较紧密,烹煮时难以分解开,消化过程中与淀粉酶接触较少。相反,由于支链淀粉分支状结构较多,更松散,易吸水,与淀粉酶接触面积更大,所以能较快被分解。另外,直链淀粉和支链淀粉在经过烹煮后会发生糊化。在同样的烹煮条件下,直链淀粉的糊化程度低于支链淀粉,不易将其淀粉粒分散于水中,也不易被淀粉酶所消化。

灿米质较疏松,淀粉中含直链淀粉多,故米饭胀性大、粘性差,较易消化吸收。粳米质较紧密,含支链淀粉多,故米饭胀性小、粘性大,食味比灿米好,但较灿米难消化。糯米的支链淀粉含量很高,被淀粉酶分解消化的速度较快,因此,升血糖效应较高。故此,糯米这种高GI值的食物,糖尿病病人还是少吃为妙。直链淀粉比支链淀粉的血糖指数更低。因为直链淀粉含有更少的水分子,缠绕更紧,消化时间更慢。而支链淀粉的分子更为开放,易于水解。

GI值(升糖指数)与食品的消化难易程度无关
消化难易程度也是因人而异的。胃肠功能较好的人,消化液分泌量大,酶活性高,胃肠蠕动能力强,即便有点难度,仍然能够正常消化。所以,不少人吃凉粽子也没什么不舒服。但那些消化能力差的人,感觉就大不相同了,可能会发生胃胀,甚至食而不化。问题是,糖尿病病人没几个是老胃病。他们通常消化能力甚好。所以,对糖尿病病人来说,糯米食品未必存在难消化的问题,血糖上升照样快。相对于糯米,豆类食物的难消化则显得更名副其实。例如,红豆、绿豆等本身结构比较致密,其淀粉粒在加工中难以彻底破裂,且直链淀粉含量大大高于大米,蛋白质含量又是大米的3倍,紧紧包裹在淀粉粒外,所以,吃红豆粥后消化速度很慢。

豆类的淀粉中直链淀粉含量较高,约占30%-40%。各种豆类均属低GI值食物,且远低于谷类食物。越高度加工的GI越高,如以甜玉米为原料的原味爆米花(GI=72),甜玉米(GI=53)。所以,建议大家尽量少吃精加工食品。膳食纤维含量高时,GI值也偏低,例如粗杂粮GI值低于精白米面。同样一种食物,烹调加工方式不同,GI值也不同,例如土豆丝GI值低于土豆泥,若炒土豆丝时再加入少许醋则其GI值会更低一些。

蜡质淀粉与抗性淀粉
还有一些异变植物是由蜡质淀粉(starch waxy)组成,所有淀粉都是支链淀粉形式。糯米,玉蜀黍和土豆是蜡质淀粉的实例。这些淀粉的质地更结实并且比直链淀粉强度大。相对而言,高直链淀粉玉米的直链淀粉含量更多。

蜡质玉米淀粉又称糯玉米淀粉,营养价值较高,其中蛋白质、灰分、纤维、脂肪和色素等某些非淀粉的成分含量比较高。与普通玉米淀粉相比,蜡质玉米淀粉具有以下性质:高度的膨胀性、较高的透明度、较强的粘滞性和成膜性、其糊液稳定性好,不易老化。

抗性淀粉(resistant starch)。1991年EURESTA会议将抗性淀粉(resistant starch,RS)RS定义为健康人小肠内剩余的不被消化吸收的淀粉及其降解产物的总称。RS广泛存在与一些水果及豆科作物中,食物加工过程如热处理含淀粉食品,如谷类早点及面类食品等都会产生RS,它不像膳食纤维那样较易保持高水分。

RS分为三类:RS1为生理上不接受的淀粉,一般为整个谷粒和大的淀粉颗粒;RS2为特殊晶体结构的淀粉,如生的土豆和青香蕉;RS3为老化的淀粉,如煮熟的冷土豆等。所有抗性淀粉的共同特性是在小肠内部分消化,在结肠内发酵并完全吸收。这些特性决定了RS有类似膳食纤维的生理特性。

最后来归纳一下支链淀粉含量高的食物:糯小麦直链淀粉含量< 10%。黑小米支链淀粉含量较普通小米高。树薯淀粉的支链淀粉:81%;玉米淀粉的支链淀粉:76%;小麦淀粉的支链淀粉:75%;马铃薯淀粉的支链淀粉:77%;糯米中支链淀粉占98%,直链淀粉占2%;粳米中,支链淀粉占83%,直链淀粉占17%;籼米中支链淀粉占70%,直链淀粉占30%。

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