代糖劑在糖尿病飲食中的應用探究

□ 魏凱娜 李 麗 梁仲玉 司曉晶 上海商學院食品系

近年來，隨著生活水平提高、肥胖人群增加、人口老齡化等趨勢，我國糖尿病的患病率持續增長。2017年中國糖尿病患者人數已達1.14億，位居全球第一，預測到2035年，病例數將增加到約5.92億人次，平均每12人中就有1位糖尿病患者[1]。目前市場上治療糖尿病的藥物毒副作用較強，為尋求安全性更好的輔助治療成分，許多研究者希望通過在飲食中加入天然的降血糖活性成分達到降血糖的目的[2]。已發現天然的降血糖活性成分廣泛地存在于微生物、動物與植物中,其中植物的降糖成分最為豐富，在糖尿病的治療中已有應用，且被證明具有良好降血糖功效[3-4]。本文以木糖醇、甜菊糖苷、山藥多糖和雪蓮果多糖4種植物多糖為例，闡述這4種代糖劑防控糖尿病的機理及在食品中應用的研究進展。

1 糖尿病簡述

糖尿病是由于體內胰島β細胞分泌胰島素失調或胰島β細胞受損導致體內分泌胰島素含量不足，造成血液中葡萄糖含量超標的一種代謝性疾病。人體內對血糖濃度的調節有神經、激素、器官等，激素調節占據主要地位。胰島素和胰高血糖素是主要調節血糖的激素，二者相互拮抗、相互制約地調節體內血糖水平。而糖尿病患者由于體內缺乏胰島素或者組織細胞對分泌的胰島素的調節作用不響應。常見的糖尿病有I型和Ⅱ型，I型糖尿病是胰島素絕對缺乏導致葡萄糖無法被利用。Ⅱ型糖尿病占糖尿病總人數的90%以上[5]，是因為β細胞對葡萄糖的升高沒有反應，機體分泌更多的胰島素，久而久之，胰島素抵抗性變強，機體就出現空腹和餐后血糖升高、糖耐受量減低的情況。

糖尿病是終身性疾病，發病機制也比較復雜，目前對于糖尿病的治療方法主要是控制和緩解，其根本是要穩定患者的血糖波動，改善胰島素抵抗性，但由于糖尿病患者多存在胰島β細胞受損的情況，因此病癥尚無法治愈。由于糖尿病是慢性病癥，在疾病確診前人體各組織細胞已長期受到持續高血糖的不良影響。部分組織細胞會因糖代謝紊亂出現氧化應激反應[6]。所以糖尿病的確診通常也意味著身體存在一些由糖尿病引起的并發癥。這是糖尿病患者會有生命安全風險及生活質量嚴重降低的原因。

藥物對Ⅱ型糖尿病治療的機理大多是通過提高細胞對胰島素的敏感性或降低相關淀粉酶的活性。食用降血糖保健食品才是防控糖尿病及其并發癥的最有效措施，降血糖保健食品不僅可用于改善糖尿病患者的生活質量，也可降低糖耐量受損的人群變成糖尿病患者的概率。隨著糖尿病人群基數的不斷增加，無糖或低糖等保健食品開始新興并廣受消費者歡迎。

2 代糖劑

在全球范圍內，糖尿病、心血管疾病、肥胖等慢性病癥都與糖攝入量有關，在過去的幾十年，全球糖消費量增加了兩倍。為控制糖消費量居高不下的情況，2017年，許多國家開始實行對“含糖食品”征稅的政策，目前全球有28個國家對糖飲料征稅，包括可口可樂生產商在內的80%的飲料生產公司宣布將會在2025年前把飲料中的糖添加量縮減20%[7]。

低糖或無糖食品進入市場是社會發展的必然趨勢。無糖食品就是不含蔗糖或可水解為葡萄糖的其他多糖的食品，但無糖食品一定含有糖的替代品以保持食品的甜味特性，如低聚糖和糖醇等不升高血糖的甜味劑使用較廣泛[8]。代糖食品在滿足食品甜味性的同時還具有低熱量與不升高血糖的優點，所以代糖食品是糖尿病患者豐富可食用食品種類的最佳選擇。

目前，由木糖醇、山梨糖醇、阿斯巴甜和雪蓮果多糖等代糖劑研發的食品主要有果汁、酸奶、餅干、蛋糕、饅頭和酒等。木糖醇由于具有防齲齒的特性還被添加在牙膏中，木糖醇極易溶于水，并在水解時吸收一定的熱量，所以在口中有清涼的感覺，因此，也被添加到口香糖中。含有阿斯巴甜的零度可樂也廣泛受到消費者歡迎。由此可見，含有代糖劑的食品種類不僅有饅頭、蛋糕等主食，也有果脯、口香糖等休閑食品。

2.1 代糖劑木糖醇

糖代謝主要有糖酵解、有氧氧化、生成磷酸戊糖和NADPH的3條途徑。而木糖醇的代謝是被氧化成D-木酮糖后，再變為D-5-磷酸木酮糖[9]，最后與磷酸戊糖代謝途徑相聯系，產生細胞需要的具有生理活性的物質，如5-磷酸核糖等。木糖醇的代謝不需胰島素的促進就能給細胞提供養分和能量，且有自己獨特的代謝途徑，具有葡萄糖等六碳糖沒有的特點，食用后不會引起血糖的升高。

葛茵等[10]研究表明，進入人體的木糖醇有50%～60%變成二氧化碳，有20%～30%轉化成糖原或其他中間產物，木糖醇大部分被排出體外，這也進一步論證了木糖醇食品可起到防控糖尿病的功效。

木糖醇作為天然甜味劑可替代蔗糖應用于食品加工中，尤其適用于糖尿病患者專用食品。李飛[11]利用木糖醇和板栗粉研制了一種低糖型板栗餅干。王超等[12]用木糖醇代替蔗糖加工無糖型餅干，做出了一種低卡路里、高營養的木糖醇綠茶餅干。木糖醇已成為糖尿病病人理想的食糖代替品，可用于飲料、牛奶、果脯中。因其加熱時不發生美拉德反應[13]，所以生產烘焙類產品時，木糖醇也可作為甜味劑添加到食品中。

2.2 代糖劑甜菊糖苷

甜葉菊是野生菊科草本植物，目前已從甜葉菊中提取了30多種甜味成分，甜菊糖苷是甜葉菊中多種甜味成分的總稱，其中甜菊苷含量最高，而質量最高的是萊鮑迪苷A。從化學結構上來看[14]，它們都是在甜菊醇(苷元)的C-19位和C-13位上連接數量不同的葡萄糖基或鼠李糖基，形成具有不同甜味的斯替夫苷衍生物。

Chen[15]研究斯替夫苷可降低血糖的原理，發現斯替夫苷可刺激胰島β細胞和β細胞系的INS-1細胞分泌胰島素，增強胰島素的敏感性，長期服用斯替夫苷可降低血糖。對于甜菊糖進入人體后的去向，Gardana和Geuns等[16-17]的研究給出了答案，斯替夫苷在胃與腸道中的吸收量是極其微少的，到達結腸后，斯替夫苷會被相關微生物降解為甜菊醇，在甜菊糖苷轉變成糖菊醇的過程中，會釋放出一個葡萄糖分子，但這個葡萄糖分子會被結腸內的細菌吸收。Jeppesen等[18]進行了糖尿病小鼠的體外實驗，實驗結果表明，甜菊糖苷可促進胰島素分泌。Gregersen等[19]進行人體實驗后得出，甜菊糖苷可通過矯正α細胞功能錯亂來達到治療糖尿病的目的。

甜菊糖苷在食品和飲料中性質穩定，不會分解為其他產物，所以安全性可以得到保障。趙永煥等[20]將甜菊糖苷添加到面包中，使面包蔗糖含量低出正常值很多。王恭堂等[21]用甜菊糖苷代替紅葡萄酒或白葡萄酒中的部分蔗糖，研究顯示，添加甜菊糖苷的酒味道清甜、口感純凈，并且與普通酒比較后發現，其每噸酒的成本分別下降了200元和120元。所以甜菊糖苷的應用不僅可降低食品中的蔗糖量，而且在一定的程度上可降低成本，達到利益最大化。

2.3 代糖劑山藥多糖

山藥是藥食同源植物，自古以來就兼具藥用和食用的價值，在現代研究的結果中山藥中山藥多糖具有較明顯的降糖功能。楊宏莉等[22-23]研究表明，對于胰島細胞的體外存活實驗，山藥多糖可起到提高存活率、改善胰島功能的作用，并且發現，山藥多糖對Ⅱ型糖尿病預防機制的原理可能是提高了糖代謝關鍵酶的活性。張忠泉等[24]的研究結果表明，山藥多糖可增加胰島素的分泌，并改善受損胰島β細胞的功能。

關倩倩等[25]研制山藥饅頭，即將山藥粉和面粉以一定比例混合，研制出低蛋白、低升糖指數的饅頭，專門針對糖尿病患者這類消費群體設計。普通小麥饅頭和山藥饅頭的升糖指數分別是78.42和60.37，山藥饅頭的體外升糖指數明顯低于普通饅頭。從營養學的角度來說，糖尿病患者的日常飲食選擇低血糖生成指數食品可起到改善血糖水平的效果。低血糖生成指數食品指那些消化遲緩、食用短時間內不會快速引起血糖升高的食品種類。低血糖生成指數食品是糖尿病患者飲食的準則之一，可預防慢性病的發生，逐漸被發展為一種健康飲食的標準。

關于山藥多糖的開發利用還有其他許多例子，如姚晶等[26]研制的無糖酸奶是以保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌等有益菌作為發酵菌種，以脫脂牛奶、山藥粉和木糖醇為主要配料制成的。酸奶對于乳糖不耐癥人群來說無疑是最佳選擇，而無糖酸奶的出現為酸奶這一食品類別又打開了新的市場。

2.4 代糖劑雪蓮果多糖

雪蓮果果肉呈乳白色透明狀，口感脆香滋潤，其果肉中的低聚果糖含量是所有植物中最高的，屬于低熱量保健食品。所以雪蓮果的降血糖作用其實就是果肉中低聚果糖在起作用。低聚果糖是蔗果三、四、五糖及其混合物的聚合體[27]，而這些物質都是在蔗糖分子的果糖基上通過β-1，2糖苷鍵連接而成的。人體是不能直接消化吸收低聚果糖的，但是腸道的相關細菌可以，所以食用富含低聚果糖的食品不會引起血糖的升高。

朱振元等[28]以高血糖小鼠作為研究對象對雪蓮果多糖的降血糖功效進行了相關研究，將低、中、高劑量的雪蓮果多糖投喂給小鼠，發現中、低劑量組小鼠空腹血糖值顯著降低，證明了雪蓮果多糖在一定劑量下的降血糖功效。

李赤翎等[29]制得了雪蓮果果汁，解決了雪蓮果的褐變問題，然后在保證果汁澄清的同時使其中多糖不會損失或破壞。蒲海燕等[30]研制出了茶汁∶雪蓮果汁為1∶4的雪蓮果茶。闞歡等[31]研制出了雪蓮果果酒。王良玉等[32]研制了原料乳與雪蓮果汁為4∶6的凝固型酸奶。雖然對雪蓮果的研究多集中在飲料方面，但關于雪蓮果的其他休閑食品也層出不窮。陳紅惠等[33]研制出了雪蓮果果凍。雪蓮果果脯這種休閑食品也早已在實驗室被研制出來了[34]。雪蓮果不僅果肉中含有降血糖功效的多糖，其葉子也具有很好的藥用價值。劉洪泉[35]就以雪蓮果葉為研究對象，研制出了蓮果葉清咽含片。

3 結語

糖尿病作為一種慢性疾病，并且因為屬于代謝性功能缺失問題，導致沒有根治方法，而飲食控制蔗糖的攝入是最有效的防控方法，所以針對糖尿病病人的專用食品開發將會具有巨大的市場潛力。而植物多糖由于其天然的生物活性，無疑是所有代糖劑中最有發展前景的，但其結構復雜，某些成分的機理作用還未完全研究清楚，因此，對植物多糖的深度研究可為糖尿病的防控與治療提供新思路與新方向。