輔助降血糖功能食品及其功效成分研究進展

臧茜茜，陳 鵬，張 逸，黃鳳洪，鄧乾春

(1中國農業科學院油料作物研究所，武漢 430062; 2油料油脂加工技術國家地方聯合工程實驗室，武漢 430062;3油料脂質化學與營養湖北省重點實驗室，武漢 430062； 4農業部油料作物生物學與遺傳育種重點實驗室，武漢 430062)

輔助降血糖功能食品及其功效成分研究進展

臧茜茜1，3，陳 鵬1，3，張 逸1，3，黃鳳洪1，2，3，4*，鄧乾春1，2，3，4*

(1中國農業科學院油料作物研究所，武漢 430062;2油料油脂加工技術國家地方聯合工程實驗室，武漢 430062;3油料脂質化學與營養湖北省重點實驗室，武漢 430062；4農業部油料作物生物學與遺傳育種重點實驗室，武漢 430062)

就糖尿病的產生機制、功能食品中使用的降血糖功效成分及其作用機理進行了綜述，以期為輔助降血糖功能食品的開發提供科學依據。

輔助降血糖；功能食品；功效成分

2型糖尿病(T2DM)占整個糖尿病比例的93.7%以上，常導致嚴重并發癥[1-3]。本文就高血糖、2型糖尿病的發病機制及輔助降血糖功能食品的不同功效成分及作用機制進行了綜述，以期為新型輔助降血糖功能食品的開發提供思路和依據。

1 高血糖和2型糖尿病的發病機制

外周組織的胰島素抵抗(IR)是高血糖和T2DM的首要發病機制。IR的發生與脂質代謝紊亂、氧化應激反應和細胞內在機制障礙密切相關[4-7]。線粒體功能障礙會導致細胞內脂質積聚，阻礙肌肉和肝臟細胞的胰島素信號傳導引起IR[8]，而缺乏鎂、鉻等在葡萄糖代謝過程中具有重要作用的微量元素也可能會導致IR現象[9-10]。越來越多的研究表明，胰島β細胞的異常可能是T2DM發病的核心環節[11]。IR啟動了T2DM的發病歷程，而胰島β細胞功能障礙導致代償能力下降，從而引發T2DM。除此以外，近年來大量研究結果顯示，腸道菌群失調會刺激機體產生大量的炎癥因子，可能引發全身的慢性炎癥反應，繼而產生胰島素抵抗[12]。

我國傳統中醫學認為高血糖和糖尿病的主要臨床表現為“消渴”[13]。中醫對“消渴”的病機認識主要以陰虛、燥熱為主[14]，兩者貫穿整個消渴病的發展。除此之外，古代中醫認為血瘀、脾虛、肝郁、腎陽虛和氣虛也是消渴癥之病機[15]。中醫認為糖尿病的發生與痰、濕、郁、熱、疲關系密切，五者交互于機體則發病[16]。T2DM中IR可能與燥熱偏盛有一定的聯系[17]，心腎陰虛和陽氣虛衰癥存在明顯的IR[18]，IR大鼠模型具有痰濁、瘀血和內毒互結的中醫癥候[19]。除此以外，腎虛、脾虛、肝郁均可能導致腸道菌群失調，進而引發“消渴”癥狀[20]。

2 輔助降血糖功能食品

截至2016年12月14日，國家食品藥品監督管理總局(CFDA)數據查詢結果顯示，獲得批準的國產輔助降血糖保健食品共有316個，使用原料種類共174種。其中中藥類原料85種(表1)。使用頻次最高的前四種原料黃芪、蜂膠和桑葉、葛根針對消渴癥基本病機“陰虛為本、燥熱為標”，分別從“補氣升陽、補氣虛、化濁脂”及“生津止渴、清肺潤燥”兩方面出發，進行配伍起到輔助降血糖的功能目標。其中黃芪和葛根配伍的產品數量最多為47個，其次為黃芪和桑葉的配伍44個。除此之外，針對消渴癥的其他病機如“血瘀、腎陽虛”等，使用頻次較高的原料為銀杏葉、丹參、絞股藍和五味子。獲批保健食品使用的普通食品、營養強化劑、功能性添加劑等原料共89種，其中排列在前10位依次為苦瓜、吡啶甲酸鉻、鉻酵母、木糖醇、維生素E、膳食纖維、茶多酚和葡萄籽提取物。所收集的316種國產保健食品配方類型中含中藥原料的保健食品有305種，占95.9%，其中154種全部以中藥原料或者中藥提取物原料為配方；151種以中藥配伍和普通食品、營養強化劑等其他原料為配方；11種以不含中藥提取物的普通食品或營養強化劑為配方。根據以上數據可將已獲批的輔助降血糖保健食品大致分為3種。第一種以全中藥配伍為原料，該類型保健食品以傳統中藥組方或者現代中醫理論為配伍依據，達到輔助降血糖的功效。第二種以中藥配伍其他營養強化劑或普通食品為原料，該類型保健食品在傳統中藥組方和現代中醫理論結合現代營養醫學配伍依據的基礎上，添加不同類型的原料來達到輔助降血糖的功效。第三種為不含中藥提取物的普通食品或營養強化劑的產品，該類型產品以現代藥理研究作為配方依據來達到輔助降血糖的功效。

頻次：在1種保健食品中使用過記為1次；比例：使用該類原料的保健食品占全部輔助降血糖保健食品的比例。

3 輔助降血糖功效成分及其作用機制

已獲批的具有輔助降血糖功能食品使用的功效成分共35種，累計頻次646次，其中使用頻次≥3次的功效成分共13個。由表2可以看出，總黃酮為使用頻次最高的功效成分，其次為總皂苷和吡啶甲酸鉻/鉻/活性鉻，粗多糖位列第四，葛根素作為黃酮類物質也是使用頻次較高的功效成分。

3.1 黃酮類

一些黃酮類化合物具有類胰島素性質，可以改善胰島素的分泌從而降低血糖，持續攝入能夠有效降低罹患糖尿病的風險[21]。楊桃提取物芹菜素-6-C-β-l-鹽藻糖苷能夠提高高血糖大鼠的胰島素分泌水平及胰島素敏感性[22]。Kwon等[23]研究表明，桑葉黃酮通過提高糖尿病小鼠的抗氧化能力，改善胰島素分泌，同時具有提高肝HK活力等作用。研究顯示，桑葉黃酮類化合物主要有蘆丁、異槲皮素、桑色素和山奈苷。其中山奈苷具有類胰島素性質，能夠維持血糖穩定[24]。一些黃酮類化合物能夠通過改善IR達到降低血糖的作用。葛根素可以改善高脂小鼠的胰島素抵抗并且改善脂肪因子的表達[25]，對糖尿病小鼠的血糖和糖耐量具有一定改善作用[26-27]。不僅如此，另外一些黃酮類化合物能夠通過調節碳水化合物、糖代謝酶類的活性，從而起到降低血糖的作用。山奈酚、槲皮素、楊梅素、蘆丁、兒茶素等通過抑制α-淀粉酶和α-糖苷酶的活性降低碳水化合物類的降解速度，推遲糖類消化吸收時間從而達到降低餐后血糖水平的作用[28-29]。研究表明，桑葉總黃酮通過抑制蔗糖酶、麥芽糖酶活性，具有顯著的降血糖作用[30]。

頻次：在1種保健食品中使用過記為1次；比例：使用該類原料的保健食品占全部輔助降血糖保健食品的比例。

3.2 多糖類

植物多糖的降血糖機制主要表現為：提高外周組織器官對糖的利用率、抑制升糖激素和促進降糖激素分泌的作用、調節糖代謝相關的酶活性、保護胰島β細胞、增加胰島素受體或提高其親和力、抑制脂質過氧化等[31-34]。研究證明，山藥多糖可以通過調節血糖濃度和c肽值、刺激胰島素分泌以及改善受損的胰島β細胞，對糖尿病起到治療作用[35]，還可以通過顯著提高HK、琥珀酸脫氫酶(SDH)、蘋果酸脫氫酶(MDH)活性起到明顯的降血糖作用[36]。桑葉多糖能抑制糖尿病小鼠空腹血糖值升高，降低糖化血清蛋白，促進血清胰島素、肝勻漿蛋白水平及HK的分泌和肝糖元的合成，提高抗氧化能力，使胰島素分泌增加，從而達到調節糖代謝、降低血糖、改善糖尿病癥狀的作用[37]。枸杞多糖能夠通過抑制腫瘤壞死因子(TNF-α)水平起到緩解T2DM患者的胰島素抵抗，從而降低患者血糖水平[38]。南瓜粗多糖具有抑制α-糖苷酶的作用，而且能夠提高糖尿病大鼠的血清胰島素水平從而降低血糖[39]。W Zhang等[40]研究表明，氧化應激壓力過高可能導致胰島素抵抗，靈芝多糖能夠緩解氧化應激壓力進而減輕胰島素抵抗。

3.3 皂苷類

皂苷分為三萜皂苷和甾體皂苷，Wu等[41]研究表明，人參皂甙Rb1能夠上調磷酸化蛋白激酶B(Akt)的表達，通過激活磷脂酰肌醇(-3)激酶(PI3 K)/Akt通路從而對糖尿病大鼠的心肌起到保護作用。Tao等[42]研究顯示，人參皂苷Rb3能夠顯著降低糖尿病小鼠的血脂濃度和提高胰島素含量，其中劑量為30 mg/kg的人參皂苷Rb3具有更好的療效。Quan等[43]研究結果表明，人參皂苷Re能夠顯著增加胰高血糖素樣肽-1的分泌及血漿中胰島素的含量，降低了血糖和攝食量，改善了糖尿病癥狀。苦瓜總皂苷具有降低血糖和促進抗氧化能力的恢復的作用，其降糖機制可能為修復胰島β細胞[44-45]。綜上所述，皂苷類物質能夠通過改善胰島素抵抗、提高胰島素敏感指數、改善胰島素分泌、修復胰島β細胞、降低空腹血糖等機制防治糖尿病。

3.4 ω-3 PUFAs

膳食中增加ω-3 多不飽和脂肪酸(PUFA)能夠降低亞洲人群2型糖尿病的發病風險[46-48]，亞麻籽油含有豐富的ω-3 PUFAα-亞麻酸，能夠提高外周組織對胰島素的敏感性，降低胰島素對機體內脂肪的過度水解，可能是通過促進腸道分泌胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)實現的[49-50]。不僅如此，亞麻籽油能夠調節脂類代謝，降低血脂，降低酸、酮中毒的機率，從而對人體神經組織起到保護作用。不飽和脂肪酸γ-亞麻酸(GLA)在體內能夠被代謝形成二高γ-亞麻酸(DGLA)或花生四烯酸(AA)，轉化為前列腺素E1(PGE1)和白三烯(LTs)，其活性物質具有降血糖等作用[51-52]。

3.5 膳食纖維類

研究表明，膳食纖維主要通過提高胰島素敏感水平、減少糖吸收等機制降低血糖及罹患糖尿病的風險[53-54]。β-葡聚糖能夠改善T2DM小鼠的糖耐量，降低血清胰島素水平[55]。Abbasi等[55]研究表明，燕麥-β-葡聚糖能夠抑制腸上皮細胞(IEC-6)中鈉-葡萄糖協同轉運蛋白1 (SGLT1)和葡萄糖轉運蛋白2(GLUT 2)的活性，從而抑制其對葡萄糖的吸收、降低進餐后的血糖水平。Post等[56]研究表明，攝入膳食纖維能顯著降低餐后血糖水平及糖化血紅蛋白水平，進一步說明膳食纖維對于T2DM具有一定的防治作用。研究顯示，糖尿病人在連續3～8w服用2.5～3.5 g/d 燕麥-β-葡聚糖后，其空腹血糖水平和糖化血紅蛋白水平顯著降低[57]。

3.6 礦物質類

鉻、鋅、鎂、鈣、釩等礦物質類微量元素也具有降血糖的功效。Cr3+離子是葡萄糖耐量因子(GTF)的重要組成部分。GTF 能增加細胞表面胰島素受體的數量或促進胰島素與特定受體的結合，從而提高組織細胞對葡萄糖的利用[58]。為37名2型糖尿病患者補充少量的Cr3+(啤酒酵母1.6 g/d)導致糖化血紅蛋白下降了17%、高密度脂蛋白水平增加了36%[59]。合理補充鋅劑對于控制血糖、預防和治療高血糖、糖尿病具有重要作用[60]。Mao等[61]研究結果表明，硒對T2DM患者的血糖水平改善有一定療效作用。

綜上所述，目前輔助降血糖保健食品的功效成分主要有以下幾個大類：黃酮類成分，能夠促進胰島素分泌、調節肝細胞糖代謝、改善高血糖及胰島素抵抗，減少胰島β細胞凋亡。多糖類成分可以改善胰島細胞形態和功能，促進胰島素分泌，提高外周組織和靶器官對糖的利用率，改變糖代謝酶系活性，提高免疫，清除自由基，降低血糖。皂苷類成分通過降低血糖、改善肝功能、促進胰島素分泌清除自由基及抗氧化來防治糖尿病。增加膳食中ω-3 PUFAs可增加外周胰島素的敏感性，改善胰島素抵抗。膳食纖維類成分能夠延長胃排空時間，抑制小腸內的葡萄糖轉化進而抑制血糖升高。礦物質類成分通過補充人體必需的微量元素從而達到調節脂質代謝、改善糖耐量的作用。

4 輔助降血糖功能食品的市場現狀及展望

目前市場上大部分輔助降血糖功能食品配方仍缺乏明確的降血糖機制及配伍依據，存在原料配伍重復率高、保健功能不明顯，以及中藥原料的中藥理論、藥效組分理論、使用劑量依據不足等問題。針對以上存在的問題，首先應根據目前糖尿病高血糖的中西醫理論相互驗證的發病機制研究結果，選擇安全、有效的保健食品功能原料，其次應明確不同原料的降血糖功效成分、降糖機制以及不同原料的配伍功效，選擇安全、有效的添加劑量，只有這樣才能開發出更加安全、有效、創新的輔助降血糖功能保健食品，同時滿足越來越多具有潛在糖尿病威脅的高血糖人群的健康需求。◇

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(責任編輯 李婷婷)

Development of Hyperglycemic Functional Foods and Its Functional Components

ZANG Xi-xi1，3，CHEN Peng1，3，ZHANG Yi1，3，HUANG Feng-hong1，2，3，4*，DENG Qian-chun1，2，3，4*

(1Oil Crops Research Institute，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Wuhan 430062，China；2Oil crops and Lipids Process Technology National & Local Joint Engineering Laboratory，Wuhan 430062，China；3Hubei Key Laboratory of Lipid Chemistry and Nutrition，Wuhan 430062，China；4Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Oil Crops，Ministry of Agriculture，Wuhan 430062，China；)

The pathology of diabetes mellitus，the main functional components of hypoglycemic functional and its mechanisms of antidiabetics were reviewed in order to assist the research and development of the hyperglycemic functional foods.

hyperglycemic；functional food；functional component

國家自然科學基金(項目編號：31371766)；中國農業科學院油料作物研究所所長基金(項目編號：1610172014006)；中國農業科學院科技創新工程(項目編號：CAAS-ASTIP-2013-OCRI)；現代農業產業技術體系 (項目編號：CARS-17)。

臧茜茜(1988— )，女，碩士，研究方向：功能性食品研究與開發。

*共同通信作者：黃鳳洪(1965— )，男，博士，研究員，研究方向：糧油加工利用；鄧乾春(1979— )，男，博士，副研究員，研究方向：脂質化學與營養。