功能性食品添加剂调节血糖和血压的作用及机制研究进展*

夏道宗 蔡振波

浙江中医药大学药学院，浙江杭州 310053

功能性食品是指具有调节人体生理功能，适宜特定人群食用，又不以治疗疾病为目的的一类食品。目前，市场上销售的功能性食品基本上都添加了一些特定功能的添加剂，包括低聚糖、益生素、活性肽等。2010年3月国际顶级医学刊物《新英格兰医学杂志》发表了针对中国成人糖尿病患病率的调查，发病率9.7%，发病人数9240万[1]。另据预测，到2025年，世界糖尿病患者将猛增至2.99亿。此外，我国18岁以上居民高血压患病率达18.8%，估计全国患病人数超过1.6亿。这两大疾病形势相当严峻，且存在病理学联系。40%～50%的2型糖尿病患者有高血压，75岁以上的糖尿病患者高血压的发病率可高达60%，当糖尿病合并广泛肾损害时，几乎100%有高血压。现有治疗药物有较大副作用，加上耐药性、经济性等原因，大大限制其临床应用。因此开发具有调节血压、血糖的功能性食品添加剂，具有重要意义及广阔前景。目前已知的添加剂主要有葡聚糖、赤藓糖醇、L-阿拉伯糖、海藻酸钾、降压肽等，现对其药理作用及机制的最新研究进展作一综述。

1 功能性食品添加剂与糖尿病

糖尿病是以高血糖为特征的代谢疾病群不同的糖尿病病因共同通过胰岛β细胞分泌胰岛素不足或周围组织胰岛素作用不足致血糖增高，分为胰岛素依赖型（1型）及非胰岛素依赖型（2型）。临床常用治疗药物有胰岛素、双胍类、磺酰脲类、列奈类、噻唑烷二酮类、α-糖苷酶抑制剂等。常见调节血糖的功能性食品添加剂有葡聚糖，赤藓糖醇，L-阿拉伯糖等，其机制包括保护和修复胰岛细胞、改善胰岛素抵抗、改善糖代谢等。

1.1 葡聚糖

β-葡聚糖是广泛存在于细菌、真菌和粮谷类作物种子（燕麦、大麦等）中的大分子多糖，主要以细胞壁结构成分的形式存在。β-葡聚糖具有显著的调节血糖作用。Li等[2]通过对30只2型糖尿病模型的G-K鼠进行为期3～9个月的研究，发现高大麦纤维组（总纤维摄入量为每只1.79 g/d，其中β-葡聚糖含量为0.7 g）与大米组（0.46 g/d，不含β-葡聚糖）和谷物淀粉组（0.24 g/d，不含β-葡聚糖）相比，其血糖水平得到了显著的降低，葡萄糖耐受量得到了显著的提高。汪海波等[3]发现给予200 mg/kg燕麦葡聚糖能明显降低四氧嘧啶致糖尿病小鼠的血糖和血脂水平，且糖尿病小鼠的胰岛素水平明显提升。Yokoyama等[4]发现连续4周给予富含β-葡聚糖的谷物可溶性纤维可明显改善仓鼠由于摄入高剂量饱和脂肪酸导致的胰岛素抵抗。Reyna等[5]将燕麦提取物和美国糖尿病协会的糖尿病推荐膳食的降血糖效果进行比较，研究发现富含燕麦β-葡聚糖的膳食组的糖化血红蛋白（HbA1C）水平得到了显着的降低；Brand-Miller等[6]发现食用低血糖生成指数食物的糖尿病患者HbA1C降低了0.43%，其调节血糖的效果可以与阿卡波糖以及Lispro胰岛素相媲美。Behall等[7]以10个正常人和10个肥胖者为对象研究了大麦β-葡聚糖和抗性淀粉的血糖调节作用，结果发现对轻度胰岛素抵抗患者大麦β-葡聚糖的降血糖和胰岛素反应效果明显优于抗性淀粉，且β-葡聚糖的摄入量越高这种效果越明显。

1.2 赤藓糖醇

赤藓糖醇分子小，容易被小肠吸收，80%可进入血液循环，被人体吸收后不能被机体内的酶分解，不参与糖代谢引起血糖变化，只能通过肾脏随尿排出体外。研究证实，一次性摄入赤藓糖醇25 g，3 h内有40%从尿液中排出，大约在24 h内，有80%从尿液中排出，尿液总排出量达90%以上；没有被小肠摄入的20%赤藓糖醇进入大肠后，肠道细菌发酵成不饱和脂肪酸被机体利用的也不到50%。因此被摄入赤藓糖醇中只有5%～10%能为人体提供能量，热量值仅为蔗糖10%左右，是所有多元糖醇甜味剂中最低的。此外，赤藓糖醇的生物耐受性好，安全无毒，动物和临床实验中不会导致腹泻的赤藓糖醇为剂量为0.8 g/kg，是木糖醇、麦芽糖醇、异麦芽糖醇和乳糖醇的2～3倍，山梨糖醇和甘露醇的3～4倍。此外，其在人体内的最大耐受量为50 g/d。原因是绝大部分赤藓糖醇能被小肠吸收，避免了高浓度碳水化合物不吸收引起的肠道内高渗现象，防止腹泻出现，也避免了不吸收物质在肠道细菌发酵中产生大量挥发性物质使肠胃胀气的副作用。实验还表明，赤藓糖醇无致癌、致畸、致突变作用，不影响生殖和发育。

1.3 L-阿拉伯糖

阿拉伯糖以阿拉伯聚糖、阿拉伯糖基木聚糖、阿拉伯糖基半乳糖体及类似于半纤维的形式存在于水果、粗粮皮壳中。它是一种没有热量的甜味剂，能抑制水解双糖的酶，对蔗糖的代谢转化有阻断作用。在日常食用的蔗糖中添加3%的L-阿拉伯糖可抑制约60%蔗糖的吸收。韩伟等[8]以高糖高脂饲料诱导新西兰兔肥胖模型，通过给予不同剂量的L-阿拉伯糖喂食，在相当于人用剂量6 g/d的情况下，各项血糖指标与模型对照组比较，具有显著的辅助降血糖作用。

2 功能性食品添加剂与高血压

高血压分为原发性和继发性两种，原发性高血压占90%左右。研究表明，高血压与糖尿病关系密切，秦方等[9]在成都调查了7 288例18～80岁人群，糖尿病患病率为3.09%，高血压患病率为15.45%，糖尿病并高血压者为1.28%；糖尿病和血糖升高者高血压患病率分别为40%和32%，为正常血糖的2.8倍和2.28倍，高血压组血糖升高及合并糖尿病者为正常血压组的2.64倍和3.1倍。目前国内外应用最广泛的降压药是钙通道阻滞剂，其次是血管紧张素转换酶抑制剂、血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂、β受体阻滞剂、利尿剂等，但其均在一定程度上存在副作用。当前研究较多的调节血压的功能性食品添加剂主要有海藻提取物如海藻酸钾，从动、植物提取的降压肽等。

2.1 海藻酸钾

海藻酸钾来自海带、裙带菜等海洋褐藻植物，广泛用于食品增稠剂、稳定剂等，在临床研究中已观察到海藻酸钾散剂的降压效果。但是，大分子海藻酸钾虽然具有一定降压效果，但由于分子量大、胃肠道反应较明显且体内吸收不良，严重影响个体用药的依从性和临床应用。冀为等[10]从褐藻中提取海藻酸钾，并经低分子化工艺处理、氢氧化钾中和反应后获得低分子海藻酸钾，发现其对SHR大鼠有显著而持续的降压作用。临床研究表明，适量的补钾对轻症高血压及有高血压因素的某些正常血压者有降压作用，这可能与钾对水和体液平衡的调节作用有关。Manger等[11]报道，高盐饮食的盐敏感型大鼠自由饮用2.6% KCl可以显著降压，但自由饮用0.7% KCl对其血压未见明显影响；另有报道，自由饮用0.5% KCl可以降低两肾一夹高血压大鼠的血压，其机制与钾离子的利尿利钠、抑制肾素活性有关。尽管不同机制的动物高血压模型可能对钾离子的敏感性不同，但上述实验结果仍提示补钾剂量过低不会产生明显的血压调节作用。但是，也有研究表明海藻酸钾的降压作用不仅仅来自钾离子，可能还存在另外的活性物质，有其他降压信号传递通道，这是值得关注的研究方向。

2.2 降压肽

血管紧张素转换酶（ACE）是动物肺血管内皮细胞分泌的，与调节末梢血压的凝乳酶血管紧张素系统有关，它可以切除血管紧张素Ⅰ的羧端His-Leu，形成至今已知升高血压活性最强的血管紧张素Ⅱ。降压肽可以干扰肾素的作用，可以一定程度上抑制ACE的这种活性，所以可以降血压。降压肽亦能阻止血管舒缓素-激肽系统中产生的缓激肽的分解，缓激肽是血液中的一种物质，可以使血管舒张，血压下降。降压肽广泛存在于各种食物蛋白中。例如来源于牛奶蛋白的FFVAPFPEVF、FFVAP和AVPYPQR；来源于玉米蛋白的LRP、LSP和LQP；来源于明胶的GPAGAHyp和GPPGAHyp；以及来源于发酵乳的VPP和IPP等。2000年，芬兰维利奥公司推出欧洲市场上第一个降血压的益生菌乳制品Evolus，采用特殊菌种——瑞士乳杆菌发酵的酸奶制品，经严格科学的工艺控制，得到高含量的降血压肽。经多次动物实验和临床研究发现，高血压患者每天摄入适量的Evolus产品，5～7周后，收缩压和舒张压都会明显地降低[12]。2006年郭宇星等[13]对发酵法高水平释放ACE抑制肽的发酵条件进行了初步的研究和评价，得到了更有市场潜力的ACE抑制肽。

然而，降压肽作为功能性食品添加剂用于降压功能食品或药物的开发，仍然存在一些问题。研究表明，降血压肽有不同长度和结构，没有固定的结构类型。利用不同的酶水解蛋白质，所得水解产物也不同，有很多短肽的氨基酸组成相近，分子量相差不大，但降血压活性却有很大差异，如何将有降血压活性的肽片段分离出来，成为降血压肽整个分离过程中的难点，也成为产品生产的瓶颈。研究发现，在体外有较好的ACE抑制活性的一些肽段，在体内经消化分解后，ACE抑制活性很低，甚至消失。ACE抑制活性在体外和体内并没有确定的对应性。

3 结论

功能性食品添加剂在调节血糖和血压方面有很大开发潜力，但也存在一些问题，需要深入研究解决。将来的研究重点应该是：①功能性糖（醇）的微观结构与它们调节血糖作用间的规律，并确定其构-效和量-效关系；②进一步明确功能性糖（醇）调节血糖的机制，如进入体内后相关调节血糖受体，作用靶点等的确定；③海藻酸钾进入体内后，除钾离子外，另外的活性物质是什么，是否存在其他降压信号传递通道；④速效、专用、多功能降压肽的稳定生产工艺研究。

[1]Yang W, Lu J, Weng J, et al. Prevalence of diabetes among men and women in China[J]. New England Journal of Medicine, 2010, 362 (12): 1090-1101.

[2]Li J, Kaneko T, Wang Y, et al. Effects of dietary fiber on the glucose tolerance in spontaneously diabetic rats-comparison among barley, rice, and corn starch[J].Nippon Eiseigaku Zasshi, 2003, 58 (2): 281-286.

夏道宗，男，工学博士，医学博士后，浙江中医药大学药学院副教授。主要从事中医药防治代谢、免疫相关疾病的研究。曾获浙江省高校青年教师资助计划和浙江省中医药优秀青年人才研究计划资助。近5年来以第一作者（含通讯作者）发表论文近30篇，其中SCI收录6篇，EI收录2篇。主持浙江省自然科学基金2项，中国博士后基金1项，厅局级课题5项。作为主要成员参加国家自然科学基金3项，获中国商业联合会科学技术奖一等奖1项，申报发明专利2项。担任Asiatic Journal of Biotechnology Resources编委，担任Natural Product Research、Molecular Nutrition and Food Research、European Journal of Sport Science、Molecules等4种SCI收录期刊及《中国医药科学》杂志审稿专家。