川秋葵微粉降血糖活性研究

辛松林，徐慶麟，李昊雯，吳玉嬌，成水林

（1.四川旅游學院食品學院，四川成都610100；2.沈陽恒生生物科技發展有限公司，遼寧沈陽110000）

糖尿病的治療藥物現在主要是胰島素和口服降糖藥，但還是有許多輕重不一的不良反應[1]。與之相比，改善飲食習慣，采用膳食調節則具有安全、廉價和方便等優勢。據報道，目前已有數百種植物源可以用做降糖改善劑[2]，降糖活性物質包括多糖、肽類、黃酮類、萜類、生物堿、酚類等[3]。秋葵（Abelmoschus esculentus），也稱羊角豆，為錦葵科一年生的草本植物[4]，蘊含多種生物活性物質[5-7]，例如多糖等黏性物質[8]、多酚[9]、黃酮類物質[10]。劉雪蕊等報道秋葵多糖對α-葡萄糖苷酶的有較強的抑制作用，可以讓糖尿病小鼠的血糖值明顯降低[11]。馮冠英等[12]報道黃秋葵水提液能夠降低糖尿病小鼠的血糖（P<0.01），并呈一定劑量依賴性，它的作用機制可能是因為秋葵中所含的甾醇類成分抑制α-葡萄糖苷酶的活性。

目前，秋葵的主要食用方法是鮮食，但在室溫下僅能貯藏2 d～3 d，非常不耐貯藏。目前，已有將秋葵的粉劑原料加入到營養片中的研究報道[13]，改變了傳統鮮秋葵作為烹飪原料的消費模式，提高了秋葵的利用率。但是，關于秋葵微粉改善血糖作用的研究報道較少。因此，本試驗采用前期試驗制備的川秋葵微粉作為研究對象，通過測定川秋葵微粉對α-葡萄糖苷酶的抑制作用，對葡萄糖透析延遲指數以及對葡萄糖的吸附能力來考察川秋葵微粉的體外降血糖活性；其次，通過人體試驗對其血糖生成指數（glycemic index，GI）值與血糖負荷（glycemic load，GL）值進行測定，旨在證實與探討秋葵微粉具有改善血糖的作用，為其在食品添加劑、醫療、保健用品等的開發利用上提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

川秋葵1 號：四川省植物工程研究院；阿卡波糖（純度≥98.0 %）、對硝基苯基-β-D-吡喃半乳糖苷（p-nitrophenyl-β-D-galactopyranoside，PNPG）（純度≥99.0%）、酵母源α-葡萄糖苷酶（10 000 U/mL）：Sigma公司；高溫α-淀粉酶（20 000 U/g）：上海源葉生物科技有限公司；其他化學試劑均為國產分析純。

HHS-8S 電子恒溫不銹鋼水浴鍋：上海光地儀器設備有限公司；UV Power 紫外可見分光光度計：北京萊伯泰科儀器有限公司；MK-3 酶標儀：美國Thermo公司；H2050R 臺式高速冷凍離心機：長沙湘儀離心機有限公司；QYC-2102C 恒溫振蕩培養箱：上海福瑪實驗設備有限公司；HX-200 型高速中藥粉碎機：浙江省永康市溪岸五金藥具廠；XDW-2C 小型低溫超微粉碎機：濟南達微機械有限公司；FX101-3 型電熱鼓風干燥箱：上海樹立儀器儀表有限公司；VGM01 可孚電子血糖儀：杭州微策生物技術有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 川秋葵微粉準備

鮮川秋葵→預處理→護色處理→熱風干燥→粗粉碎→微粉碎→過篩→成品→干燥密閉保存備用

果莢長度：7.0 cm 左右。預處理：選擇無腐爛、無病蟲害的新鮮川秋葵，清洗、瀝干、去蒂，橫切成0.5 cm左右的小段。護色處理：采用90 ℃沸水對新鮮秋葵燙漂30 s。干燥時間為7.4 h，干燥溫度為51.0 ℃。微粉粒度：150.0 目。

1.2.2 川秋葵微粉基本成分的測定[11]

粗蛋白質含量參照GB 5009.5-2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》；粗灰分含量參考GB 5009.4-2016《食品安全國家標準食品中灰分的測定》；粗脂肪含量參照GB 5009.6-2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》；水分含量參照GB 5009.3-2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》；碳水化合物含量采用GB/Z 21922-2008《食品營養成分基本術語》中規定的碳水化合物為食品總質量100-水分-灰分-脂肪-蛋白質-膳食纖維；膳食纖維含量參考GB 5009.88-2014《食品安全國家標準食品中膳食纖維的測定》；果膠含量參考李加興等[14]的方法執行；VC含量采用南京建成生物工程研究所試劑盒測試測定；總黃酮含量、總酚含量的測定參考李孟秋等[15]的方法。

1.2.3 川秋葵微粉體外降血糖活性研究

川秋葵微粉對α-葡萄糖苷酶的抑制作用參照劉雪蕊[11]的方法執行。α-淀粉酶活力抑制的測定參照Chau C F 等[16]和梅新等[17]的方法。葡萄糖吸附能力的測定參照Cheickna Daou 等[18]的方法。葡萄糖透析延遲指數（glucose dialysis retardation index，GDRI）的測定采用蒽酮比色法[19-21]。

1.2.4 川秋葵微粉體內降血糖活性研究

1.2.4.1 受試對象

根據體質量指數（body massindex，BMI）為18.5kg/m2～23.9 kg/m2，選取20 例志愿者（男8 例，女12 例，年齡18 歲～20 歲），均為在校大學生，身體健康，無碳水化合物不耐受癥，無任何代謝性疾病，無糖尿病家族史和其他代謝病史。經四川旅游學院倫理審核批準，志愿者均簽署知情同意書。

1.2.4.2 口服葡萄糖耐量試驗

口服葡萄糖耐量試驗于清晨進行，志愿者要求禁食10 h，采志愿者指尖血，使用可孚電子血糖儀，測其空腹血糖值。志愿者口服葡萄糖溶液（50 g 葡萄糖溶于200 mL 溫水中），分別于服后15、30、45、60、90 min 和120 min 測血糖值。

1.2.4.3 食物血糖應答試驗

口服葡萄糖耐量試驗合格者進行受試食物血糖應答試驗。試驗當天清晨，測定其空腹血糖值后，進食受試食物（含有50 g 碳水化合物），并分別于進食后15、30、45、60、90 min 和120 min 測血糖值。

1.2.4.4 GI 和GL 計算

秋葵微粉的GI 值的計算采用Wolever 計算公式[22-23]，GL 值的計算按照Salmeron 公式[24]。

1.3 數據處理

試驗數據經3 次平行試驗后得到，試驗數據以均數±標準差（±SD）表示，組間比較采用單因素方差分析，P＜0.05 表示有顯著性差異。統計分析使用Excel 2013、SPSS16.0、Origin8.1 等軟件。

2 結果與分析

2.1 川秋葵微粉組分的測定

制備的川秋葵微粉的得率為18.47%，組分見表1。

表1 川秋葵微粉的組分表Table 1 The ingredient list of Sichuan okra micropowder

從表1可知，川秋葵微粉含有豐富的碳水化合物，包括果膠、可溶性膳食纖維和不可溶性膳食纖維等多糖成分。劉雪蕊指出[11]秋葵多糖提取物能有效抑制α-葡萄糖苷酶活性，可使糖尿病小鼠的血糖值明顯降低，并可降低小鼠血清內的總膽固醇（total cholesterol，TC）、甘油三酯（triglyceride，T G）、低密度脂蛋白膽固醇（low density lipoprotein cholesterol， LDL-C）含量，提高血清高密度脂蛋白膽固醇（high density lipoprotein cholesterol，HDL-C），可以有效緩解由高血糖引發的脂代謝混亂的現象。有研究指出，高粱麩皮提取的黃酮類物質對α-淀粉酶活性具有良好的抑制效果[25-26]。由此推測，秋葵微粉降血糖活性可能與其富含多糖、黃酮類物質息息相關。

2.2 川秋葵微粉對α-葡萄糖苷酶活性的抑制

不同濃度下的川秋葵微粉對α-葡萄糖苷酶抑制作用結果見表2。

表2 川秋葵微粉對α-葡萄糖苷酶活性的抑制率Table 2 Inhibition rate of Sichuan okra micropowder on αglucosidase activity

秋葵微粉濃度從0.1 mg/mL 增大到0.6 mg/mL 時，抑制率隨微粉濃度的增大而增大。當秋葵微粉濃度為0.1 mg/mL 時，對α-葡萄糖苷酶抑制率為12.89%，當秋葵微粉濃度為0.6 mg/mL 時，抑制作用增強，抑制率達到75.73 %，說明秋葵微粉對α-葡萄糖苷酶抑制作用存在劑量依賴性。經計算得到秋葵微粉的IC50為0.406 1 mg/mL，陽性藥物阿卡波糖的IC50為0.403 7 mg/mL，阿卡波糖對α-葡萄糖苷酶抑制活性優于秋葵微粉，但是差異不顯著（P＞0.05）。

2.3 川秋葵微粉對α-淀粉酶活性的抑制

不同濃度下的川秋葵微粉對α-淀粉酶抑制作用結果見表3。

表3 川秋葵微粉對α-淀粉酶活性的抑制率Table 3 Inhibitory rate of Sichuan okra micropowder on the activity of α-amylase

秋葵微粉濃度從1 mg/mL 增大到6 mg/mL 時，抑制率呈上升趨勢。當秋葵微粉濃度為1 mg/mL 時，對α-淀粉酶抑制率為11.90%，當秋葵微粉濃度為6 mg/mL時，抑制作用最強，抑制率達87.97%，說明川秋葵微粉對α-淀粉酶抑制作用存在劑量依賴性。經計算得到秋葵微粉的IC50為0.737 1 mg/mL，陽性藥物阿卡波糖的IC50為0.699 4 mg/mL，阿卡波糖對α-淀粉酶抑制活性優于秋葵微粉，但差異不顯著（P＞0.05）。

2.4 川秋葵微粉對葡萄糖吸附能力的影響

膳食纖維可以通過吸附葡萄糖降低小腸葡萄糖濃度，從而達到降低血糖的作用[27]，在不同葡萄糖濃度下（5 mmol/L～100 mmol/L）秋葵葡萄糖吸附能力如表4所示。

表4 川秋葵微粉在不同濃度下葡萄糖吸附能力Table 4 Glucose adsorption capacity of Sichuan okra micropowder at different concentrations

有研究顯示，食物的主要成分不同，與葡萄糖的結合能力不同，主要受食物成分的組成、微觀結構、性質以及化學反應活性影響[28]。秋葵微粉富含膳食纖維、果膠，其本身是生物大分子，具有一定的空間網絡結構，經微粉碎處理后，膳食纖維網絡結構松散，比表面積增大，截留能力增強，有利于葡萄糖的吸附，這與楊遠通等[29]研究結果相似。由表4可知，在葡萄糖濃度較低（5 mmol/L～50 mmol/L）時，隨著葡萄糖濃度的增加，秋葵微粉對葡萄糖吸附能力提高，差異極顯著（P＜0.01）。常世敏等[30]研究也表明超臨界CO2處理梨渣得到的不溶性膳食纖維物對葡萄糖吸附能力和葡萄糖溶液的濃度相關，且隨著葡萄糖溶液濃度的增加，其吸附能力隨之增強。然而，當葡萄糖濃度為100 mmol/L時，秋葵微粉對葡萄糖吸附能力極顯著下降（P＜0.01）。這可能是由于隨著葡萄糖濃度的提高，秋葵微粉中的膳食纖維對葡萄糖的吸附量接近飽和，吸附過程達到動態平衡[20]。

2.5 川秋葵微粉對葡萄糖透析延遲指數的測定

葡萄糖透析延遲指數（GDRI）能夠反映秋葵微粉使葡萄糖在胃腸道被延遲吸收的能力，秋葵微粉對葡萄糖延遲吸收能力的影響見表5。

表5 川秋葵微粉在不同時間下葡萄糖透析延遲指數Table 5 Glucose dialysate index of Sichuan okra micropowder at different times

由表5可知，秋葵微粉可延遲葡萄糖吸收，秋葵微粉對葡萄糖延遲吸收指數在10、30、60、90 min 時分別為（37.66±2.51）%、（44.92±3.11）%、（49.63±4.45）%、（47.48±2.55）%。試驗結果進一步證實了秋葵微粉對葡萄糖具有較好的吸附能力，與2.4 中的結果一致。有研究表明，GDRI 與秋葵微粉中的膳食纖維中的糠醛酸含量相關[31]、與膳食纖維內在結構和表面特性也有一定的相關[31]。本試驗中，秋葵微粉的GDRI 要顯著高于橄欖核中提取纖維的GDRI（22 %～29 %）[32]、芒果皮中纖維的GDRI（21 %）[33]和楊桃果渣纖維的GDRI（25 %）[34]、麥麩中纖維的GDRI（5.3%）[35]。

同時，秋葵微粉對葡萄糖延遲吸收的能力隨透析時間的增加呈增大趨勢，這與馮雁波等[36]研究的松仁粕膳食纖維對葡萄糖延遲吸收的結果一致。與Daou等[18]研究的葡萄糖延遲吸收指數隨透析時間的延長變化趨勢一致。與10 min 對應的GDRI 比較，30 min 時GDRI 顯著升高（P＜0.05），60 min 與90 min 時的GDRI極顯著升高（P＜0.01）；30 min 與60、90 min 對應的GDRI 差異不顯著（P＞0.05）；60 min 與90 min 對應的GDRI 差異不顯著（P＞0.05）。可能的原因是秋葵微粉中的不溶性多糖與葡萄糖分子間和分子內作用力，如范德華力和氫鍵等相互作用達到飽和，吸附過程達到動態平衡，因而不能夠吸附更多的葡萄糖分子[37]。

2.6 川秋葵微粉的GI 和GL

秋葵微粉的GI 和GL 值見表6，秋葵微粉為低GI食物和低GL 食物。食物的GI 值受到多方面因素的影響[38]，例如食物的組分與含量、碳水化合物的類型以及食物的加工方式等因素。

表6 川秋葵微粉的GI 和GL 值Table 6 GI and GL values of Sichuan okra micropowder

由表6可知，秋葵微粉富含膳食纖維、多酚類物質以及黃酮類物質，從而使其在調節血糖方面的生理功效明顯增強。其次，對秋葵進行微粉碎處理，膳食纖維網絡結構松散，比表面積增大，有利于葡萄糖的吸附延緩其吸收。

葡萄糖粉和秋葵微粉餐后2 h 血糖應答曲線如圖1所示。

圖1 葡萄糖粉和秋葵微粉餐后2 h 血糖應答曲線Fig.1 Glucose response curve of glucose and okra powder 2 h after meal

葡萄糖粉和秋葵微粉的空腹血糖值均在正常范圍內。進食30 min 時，葡萄糖粉的血糖值達到最高峰，隨后，葡萄糖粉的血糖值開始下降，血糖最高值為9.0 mmol/L，血糖最低值為4.9 mmol/L；而秋葵微粉的血糖值極顯著低于葡萄糖粉（P＜0.01），波動較小，呈現緩升緩降的趨勢，血糖最高值為5.0 mmol/L，血糖最低值為4.6 mmol/L。相較于葡萄糖粉餐后血糖的速升速降，秋葵微粉更加有利于機體餐后血糖的穩定，是糖尿病患者良好的食物選擇。

3 結論

通過體外血糖試驗，研究秋葵微粉對α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的活力抑制效果，根據相應的IC50可知，阿卡波糖對α-葡萄糖苷酶的活力抑制效果優于秋葵微粉（P＞0.05），秋葵微粉IC50為0.406 1 mg/mL，阿卡波糖的IC50為0.403 7 mg/mL。阿卡波糖對α-淀粉酶活力的抑制能力也優于秋葵微粉（P＞0.05），秋葵微粉的IC50為0.737 1 mg/mL，阿卡波糖的IC50為0.699 4 mg/mL。秋葵微粉對葡萄糖有較好的吸附能力，且隨著葡萄糖濃度增加，秋葵微粉對葡萄糖的吸附能力先提高后下降，當葡萄糖溶液濃度為50 mmol/L 時，秋葵微粉的葡萄糖吸附能力最強（P＜0.01），為（397.08±0.64）mg/g。秋葵微粉的GDRI 隨透析時間延長而先增加后降低，60 min 達到最高值（49.63±4.45）%。通過人體血糖試驗證實秋葵微粉屬于低GI（40.8）和低GL（9.1）食物，秋葵微粉食用后2 h 血糖應答曲線極顯著低于葡萄糖粉（P＜0.01）。

糖尿病或糖耐量異常以及胰島素抵抗為主要臨床表現的代謝綜合征（metabolic syndrome，MS）[39]是一種生活方式病，因此飲食選擇對于MS 的防治至關重要。本試驗結果為將秋葵微粉開發為具有改善血糖的食品添加劑、保健用品提供理論依據。