全谷物对代谢综合征调控效应的研究进展

梁润平，翟小童，张文青，田晓红，谭 斌

(1山西医科大学，太原 030001； 2国家粮食局科学研究院，北京 100037)

全谷物对代谢综合征调控效应的研究进展

梁润平1，2，翟小童2，张文青1，田晓红2，谭 斌2

(1山西医科大学，太原 030001；2国家粮食局科学研究院，北京 100037)

本文通过对近年来国内外有关全谷物对代谢综合征调控作用的研究进行综述，为全谷物营养价值的研究以及合理消费提供科学依据。

全谷物；加工方式；代谢综合征

研究表明，MS增加罹患心血管系统疾病及2型糖尿病的风险，并增加全死因死亡率[1-3]。谷物类食物作为我国居民的主食并作为我国膳食宝塔的最底层，为机体提供各种必需的营养元素。已有流行病学调查以及队列研究表明，增多全谷物的食用量与代谢综合征、心脑血管疾病、2型糖尿病及一些癌症等慢性病的患病率的降低具有相关性。

1 全谷物的定义及其功能成分

美国谷物化学家协会(AACC)把全谷物定义为：完整、碾碎、破碎或压片的颖果，主要成分包含胚乳、胚芽与麸皮，各个组成部分的相对比例与完整颖果基本一致[4]。糙米、全麦、玉米、燕麦、小米、高粱、荞麦、青稞等都属于全谷类食物[5]。全谷物除包含宏量营养素和微量营养素外，还富含非营养素生物活性成分，如纤维素、叶酸、维生素E、酚类化合物、木质素和植物固醇等。这些物质被认为是在疾病预防中起重要作用的功能组分。

1.1 膳食纤维

水溶性膳食纤维能够增加粪便的吸水性，并可在肠道内发酵，减少胆固醇以及葡萄糖的吸收，调节餐后血糖。不溶性膳食纤维具有较强的膨胀力，可以促进肠道蠕动，促进胆固醇的排泄[6-7]。研究显示，膳食纤维还可以通过清除体内的自由基，发挥其抗氧化作用[8]。膳食纤维通过延缓葡萄糖吸收速率来调节体内的葡萄糖代谢。此外，膳食纤维还能增强人体对胰岛素的敏感性，从而降低胰岛素抵抗。慢性病的发病率不断上涨的主要原因之一是膳食纤维的摄入量不足，适当满足机体对膳食纤维需要量可增强其对胰岛素的反应敏感性，从而减少机体对胰岛素的要求，协助血糖维持在正常水平[9]。

1.2 酚类化合物

多酚具有抑制癌症、降低血压、清除自由基、延缓衰老、降低脂质过氧化等生理功效[10]。谷物中的多酚主要存在于种皮中，以游离态、可溶共轭态和不可溶结合态等形式存在，以结合态多酚为主[11]。全谷物中酚类最常见的形式是酚酸和类黄酮，酚酸占总多酚的比例最大，阿魏酸是全谷物中最丰富的酚酸。结合形式的阿魏酸在小肠内难以被吸收，但它可以在结肠中微生物酯酶的作用下被消化吸收。阿魏酸与其他酚类化合物一样，可以向自由基提供氢并因此形成苯氧基自由基，具有抗氧化能力。黄酮类物质是植物的次级代谢产物，可作为供氢体，并阻止或减少脂质过氧化[12]。全谷物的抗氧化活性与总酚含量呈显著正相关[13]。

1.3 植物甾醇

植物甾醇和胆固醇有相似的化学结构，可减小胆固醇的生物利用度，减少胆固醇的吸收，降低血液中的胆固醇含量[14]。研究表明，植物甾醇对脂代谢具有调节作用，对于高脂血症患者和代谢综合征患者，在食品中添加或作为膳食补充剂摄入植物甾醇可降低血低密度脂蛋白和甘油三脂，并能够辅助他汀类药物降低低密度脂蛋白水平，达到最有效降脂效果[15]。

1.4 γ-谷维素

γ-谷维素作为自然的抗氧化剂，具有降低血脂、抑制炎症反应、减少胃酸分泌、抑癌、降血糖以及抗氧化等作用。谷维素可增强人体抗氧化酶的活性、清除体内多余的自由基、防止脂质过氧化来发挥其抗氧化以及防衰老的生物学效应[16]。谷维素可直接作用于胰岛-β细胞，并能增强葡萄糖刺激胰岛素分泌的效应，调控机体血糖变化。动物实验发现，γ-谷维素可通过抑制胆固醇吸收降低血浆胆固醇，具有有效的降血脂作用[17]。谷维素可支配人体的植物神经，使心肌的兴奋性减弱，改善其血液供应，减少罹患心脑血管疾病的风险[18]。

2 全谷物对代谢综合征的调控作用

大量流行病学调查显示，全谷物及其制品可以降低慢性病的发病率以及病死率，试验性干预研究用于进一步明确其因果关系并确定其生物有效性以及计量反应关系。通过动物实验可从分子生物学角度寻找全谷物对于慢性病调控的效应靶点，探讨其可能的作用机制。

2.1 流行病学研究

弗雷明汉子代调查研究，采用126项食品评估2 834名受试者的膳食摄入量，并收集其血液标本进行统计学分析，将代谢综合征定义为具有以下三个或三个以上的特征：(1)腹型肥胖；(2)低高密度脂蛋白血症；(3)高甘油三脂血症；(4)高血压；(5)高空腹血糖水平。调查结果显示，谷物纤维的摄入量与代谢综合征的发病风险降低有关，谷物摄入最高组(>6.8g/d)发生代谢综合征的风险低于最低组(<3.1g/d)。这种反向关系的意义在于全谷物纤维是代谢综合征的保护因素，全谷物纤维可以降低代谢综合征的发病风险。此外，通过内稳态模型评估得出，摄入全谷物和谷物纤维可以改善胰岛素抵抗，从而减少罹患糖尿病的风险[19]。一项有关827名德黑兰成人的横断面研究中，采用食物频率问卷进行调查研究，结果表明，全谷物的摄入量与腹型肥胖、高血压、高甘油三酯血症、高血糖等代谢综合征的特征以及代谢综合征的发病风险呈负相关。然而，精细谷物的摄入量与高血压、高甘油三酯以及代谢综合征的发病分险呈正相关[20]。另一项有关美国成人的前瞻性队列研究采用食物频率问卷记录受试者全谷物的摄入量，控制了性别、吸烟、年龄等影响慢病死亡率的混杂因素后，发现摄入全谷物可以降低人群总死亡率以及慢病的死亡风险，增加全谷物的摄入量可以预防慢性疾病[21]。

2.2 临床试验

Giacco等[22]在一项有关全谷物对代谢综合征患者血胰岛素以及甘油三脂的影响的随机对照试验中，将61名代谢综合征患者随机分为干预组和对照组，干预组给予全谷物饮食，对照组给予精制谷物饮食，干预12w后比较两组生化指标，结果显示，全谷物组与对照组相比，餐后血胰岛素和血甘油三酯水平分别降低29%和43%，全谷物饮食对代谢综合征有改善作用。另一项干预试验中，将50名代谢综合征患者随机分为全谷物膳食干预组和精细谷物对照组并进行为期12w的临床试验，分别于干预前、干预6w、干预12w时对受试者的体成分、生化指标等进行测定并比较。结果显示，与对照组相比，全谷物膳食干预组的体重、体质指数、体脂比、腹部脂肪百分比都有所降低，且该组的血糖及高密度脂蛋白等指标都较精制谷物组低；全谷物膳食干预组血浆样本中烷基间苯二酚(全谷物生物标记物)的含量有所升高，而精制谷物组的并未发生变化，表明用全谷物代替精细谷物可以改善代谢综合征患者的症状，全谷物可以预防代谢综合征的发生[23]。

2.3 动物实验

马斯塔夫等[24]研究了发芽糙米对高胆固醇大鼠肝胆固醇以及慢性病的发病风险的影响，该项研究中评估了精白米、糙米和发芽糙米对慢性病的饮食调节状况，以喂饲精白米、糙米、发芽糙米的高胆固醇大鼠作为干预组，正常膳食组大鼠以及高脂膳食组大鼠作为对照组，测量每组大鼠的体重、脂质分布、低密度氧化脂蛋白、F2前列腺素等生化指标。与对照组相比，发芽糙米组和糙米组大鼠体重得到了控制，脂质代谢过程被改善，脂质过氧化状况得以防治，表明发芽糙米和糙米能够通过调控脂代谢、减少氧化应激的发生来调控慢性病。龚凌霄等[25]研究了青稞谷物对代谢综合征大鼠模型的影响，以高脂高糖饮食使大鼠产生代谢综合征，并研究了青稞谷物在代谢综合征中的调控机制。结果表明，与精制小麦粉相比，青稞全谷物粉可控制大鼠体重的增长，并能有效地调节大鼠的糖脂代谢，提高胰岛素反应敏感性。总之，流行病学、临床研究以及动物实验的结果都提供了证据，表明全谷物可以延缓代谢综合征的进展并能够预防代谢综合征的发生。

3 全谷物对代谢综合征的调控机制

增加全谷物的摄入量可以通过增加膳食纤维和生物活性成分的摄入量来降低代谢综合征的发病率。

全谷物中的膳食纤维具有其自身不易粉碎、不易咀嚼以及能量密度较低的特性，可以通过增加机体的饱腹感，从而降低食物的摄入量。此外，全谷物膳食纤维也可能通过调节胃肠激素如胰高血糖素样肽-1(GLP-1)、酪氨酸(PYY)、瘦素、生长素释放肽、胆囊收缩素等来发挥其生物学效应，这些激素具有调节机体的饱腹感以及维持机体血葡萄糖水平的作用。谷物膳食纤维通过对胃肠激素的调节可增加肠腔粘度、减缓胃排空速度、减少宏量营养素(产能营养素)的吸收，从而降低餐后血糖，减少胰岛素分泌[26-27]。此外，结肠中的微生物菌群可以将不能被消化吸收的膳食纤维和抗性淀粉转化为短链脂肪酸，从而增加体内游离脂肪酸的含量，间接地抑制肝糖原分解，减少血葡萄糖的产生，提高外周胰岛素的反应敏感性，加快血糖的降解速度。可溶性纤维通过促进胆汁和胆固醇排泄从而降低血液总胆固醇浓度，其降解产物短链脂肪酸还可以抑制胆固醇的合成[28-29]。

全谷物食物中富含的生物活性分子与膳食纤维发挥协同的生理学作用来维持机体代谢平衡，通过改变谷胱甘肽合成酶的活性并调节谷胱甘肽自由基清除系统来改善血液的抗氧化能力，同时通过降低C-反应蛋白和白细胞介素-6来发挥抗炎作用，此外，它也能够对多数的脂质中间体进行调控，增强血管反应性和血管内皮功能[30]。改善脂质代谢的重要机制之一是酚类物质可降低脂质合成相关的酶类，并抑制转录因子的表达、阻断脂质合成的途径来减少脂肪的合成。另一方面，植物中的酚类物质也能调节脂质代谢，改变相关基因的表达，促进脂质氧化、分解和转化，从而改善脂质代谢[ 31 ]。全谷物中的酚类化合物可以通过增加胰岛素分泌来改善高血糖状态，并可以抑制葡萄糖生成酶、葡萄糖-6-磷酸酶(G6Pase)和磷酸烯醇丙酮酸羧激酶的生物活性从而降低血葡萄糖[32]。全谷物食物中的植物甾醇和胆固醇有相似的生物结构，但侧链基团的不同。植物甾醇会同酯化酶结合从而抑制胆固醇与酯化酶的结合，降低机体对胆固醇的吸收，也可以增强胆固醇异生作用或在肝脏里抑止胆固醇的生成等路径降低血胆固醇的含量。摄入足量的植物甾醇可以使血清总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇浓度下降，从而预防动脉粥样硬化的发生。同时，全谷物食品的生物活性分子还可调节人体血压并可下调机体血浆同型半胱氨酸含量，从而降低罹患代谢综合征的风险[33]。

4 展望

全谷物含有大量对人体健康有益的功能性营养因子，以全谷物为原料的产品的研发成为了近年来的一大研究热点。然而，基于我国对于全谷物及其产品的研发起步较晚，还是存在一些影响全谷物食品发展的要素，如全谷物及其制品定义不明确，相应的标准和营养标签不够完善，有关全谷物的营养宣传力度不大等，产品的研发还处于起步阶段。基于此提出以下看法：第一，强化全谷物食品的基础理论研究，在完成全谷物营养基础数据库及食物成分表的基础之上完善全谷物及其制品的定义，制定其合理摄入量，完善其营养标签并建立相应的标准体系[34]；第二，探索体内全谷物的生物标记物，如生物标记物、效应标记物和易感标志物等，以进一步阐明全谷物在体内的营养和代谢，从分子生物学角度探讨全谷物及其制品对慢性非传染性疾病的调控机制；第三，通过改良加工方式保全全谷物及其制品的有益成分，减少其抗营养成分，并改善其感官、食用品质，增加消费者的接受度和认可度；第四，开展全谷物生物活性成分以及其生物有效性的界定，对其各种活性成分的综合效应加以研究并界定，明确其剂量反应关系；第五，加大宣传力度，定期组织相关的食品学专家、营养学专家宣传全谷物与健康的关系，指导人们均衡饮食、合理搭配，正确引导群众选择全谷物及其制品。◇

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Reaserch Advancements of Regulation of Whole Grains on Metabolic Syndrome

LIANG Run-ping1，2，ZHAI Xiao-tong2，ZHANG Wen-qing1，TIAN Xiao-hong2，TAN Bin2

(1Shanxi Medical University，Taiyuan 030001，China;2Academy of State Administration of Grain，Beijing 100037，China)

We reviewed the research progress on the regulation of metabolic syndrome by whole grains at home and abroad in recent years，and provided scientific basis for the study on whole grains nutritional value and rational consumption.

whole grain；processing method；metabolic syndrome

“十三五”国家重点研发计划(项目编号：2017YFD0401103)；“十三五”国家重点研发计划(项目编号：2017YFD0401204)；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(项目编号：ZX1717)。

梁润平(1990— )，女，硕士，研究方向：营养与疾病防治。

谭 斌(1972— )，男，研究员，研究方向：全谷物加工与营养、传统主食现代化。

(责任编辑 李婷婷)