辅助降血糖功能食品及其功效成分研究进展

臧茜茜，陈 鹏，张 逸，黄凤洪，邓乾春

(1中国农业科学院油料作物研究所，武汉 430062; 2油料油脂加工技术国家地方联合工程实验室，武汉 430062;3油料脂质化学与营养湖北省重点实验室，武汉 430062； 4农业部油料作物生物学与遗传育种重点实验室，武汉 430062)

辅助降血糖功能食品及其功效成分研究进展

臧茜茜1，3，陈 鹏1，3，张 逸1，3，黄凤洪1，2，3，4*，邓乾春1，2，3，4*

(1中国农业科学院油料作物研究所，武汉 430062;2油料油脂加工技术国家地方联合工程实验室，武汉 430062;3油料脂质化学与营养湖北省重点实验室，武汉 430062；4农业部油料作物生物学与遗传育种重点实验室，武汉 430062)

就糖尿病的产生机制、功能食品中使用的降血糖功效成分及其作用机理进行了综述，以期为辅助降血糖功能食品的开发提供科学依据。

辅助降血糖；功能食品；功效成分

2型糖尿病(T2DM)占整个糖尿病比例的93.7%以上，常导致严重并发症[1-3]。本文就高血糖、2型糖尿病的发病机制及辅助降血糖功能食品的不同功效成分及作用机制进行了综述，以期为新型辅助降血糖功能食品的开发提供思路和依据。

1 高血糖和2型糖尿病的发病机制

外周组织的胰岛素抵抗(IR)是高血糖和T2DM的首要发病机制。IR的发生与脂质代谢紊乱、氧化应激反应和细胞内在机制障碍密切相关[4-7]。线粒体功能障碍会导致细胞内脂质积聚，阻碍肌肉和肝脏细胞的胰岛素信号传导引起IR[8]，而缺乏镁、铬等在葡萄糖代谢过程中具有重要作用的微量元素也可能会导致IR现象[9-10]。越来越多的研究表明，胰岛β细胞的异常可能是T2DM发病的核心环节[11]。IR启动了T2DM的发病历程，而胰岛β细胞功能障碍导致代偿能力下降，从而引发T2DM。除此以外，近年来大量研究结果显示，肠道菌群失调会刺激机体产生大量的炎症因子，可能引发全身的慢性炎症反应，继而产生胰岛素抵抗[12]。

我国传统中医学认为高血糖和糖尿病的主要临床表现为“消渴”[13]。中医对“消渴”的病机认识主要以阴虚、燥热为主[14]，两者贯穿整个消渴病的发展。除此之外，古代中医认为血瘀、脾虚、肝郁、肾阳虚和气虚也是消渴症之病机[15]。中医认为糖尿病的发生与痰、湿、郁、热、疲关系密切，五者交互于机体则发病[16]。T2DM中IR可能与燥热偏盛有一定的联系[17]，心肾阴虚和阳气虚衰症存在明显的IR[18]，IR大鼠模型具有痰浊、瘀血和内毒互结的中医症候[19]。除此以外，肾虚、脾虚、肝郁均可能导致肠道菌群失调，进而引发“消渴”症状[20]。

2 辅助降血糖功能食品

截至2016年12月14日，国家食品药品监督管理总局(CFDA)数据查询结果显示，获得批准的国产辅助降血糖保健食品共有316个，使用原料种类共174种。其中中药类原料85种(表1)。使用频次最高的前四种原料黄芪、蜂胶和桑叶、葛根针对消渴症基本病机“阴虚为本、燥热为标”，分别从“补气升阳、补气虚、化浊脂”及“生津止渴、清肺润燥”两方面出发，进行配伍起到辅助降血糖的功能目标。其中黄芪和葛根配伍的产品数量最多为47个，其次为黄芪和桑叶的配伍44个。除此之外，针对消渴症的其他病机如“血瘀、肾阳虚”等，使用频次较高的原料为银杏叶、丹参、绞股蓝和五味子。获批保健食品使用的普通食品、营养强化剂、功能性添加剂等原料共89种，其中排列在前10位依次为苦瓜、吡啶甲酸铬、铬酵母、木糖醇、维生素E、膳食纤维、茶多酚和葡萄籽提取物。所收集的316种国产保健食品配方类型中含中药原料的保健食品有305种，占95.9%，其中154种全部以中药原料或者中药提取物原料为配方；151种以中药配伍和普通食品、营养强化剂等其他原料为配方；11种以不含中药提取物的普通食品或营养强化剂为配方。根据以上数据可将已获批的辅助降血糖保健食品大致分为3种。第一种以全中药配伍为原料，该类型保健食品以传统中药组方或者现代中医理论为配伍依据，达到辅助降血糖的功效。第二种以中药配伍其他营养强化剂或普通食品为原料，该类型保健食品在传统中药组方和现代中医理论结合现代营养医学配伍依据的基础上，添加不同类型的原料来达到辅助降血糖的功效。第三种为不含中药提取物的普通食品或营养强化剂的产品，该类型产品以现代药理研究作为配方依据来达到辅助降血糖的功效。

频次：在1种保健食品中使用过记为1次；比例：使用该类原料的保健食品占全部辅助降血糖保健食品的比例。

3 辅助降血糖功效成分及其作用机制

已获批的具有辅助降血糖功能食品使用的功效成分共35种，累计频次646次，其中使用频次≥3次的功效成分共13个。由表2可以看出，总黄酮为使用频次最高的功效成分，其次为总皂苷和吡啶甲酸铬/铬/活性铬，粗多糖位列第四，葛根素作为黄酮类物质也是使用频次较高的功效成分。

3.1 黄酮类

一些黄酮类化合物具有类胰岛素性质，可以改善胰岛素的分泌从而降低血糖，持续摄入能够有效降低罹患糖尿病的风险[21]。杨桃提取物芹菜素-6-C-β-l-盐藻糖苷能够提高高血糖大鼠的胰岛素分泌水平及胰岛素敏感性[22]。Kwon等[23]研究表明，桑叶黄酮通过提高糖尿病小鼠的抗氧化能力，改善胰岛素分泌，同时具有提高肝HK活力等作用。研究显示，桑叶黄酮类化合物主要有芦丁、异槲皮素、桑色素和山奈苷。其中山奈苷具有类胰岛素性质，能够维持血糖稳定[24]。一些黄酮类化合物能够通过改善IR达到降低血糖的作用。葛根素可以改善高脂小鼠的胰岛素抵抗并且改善脂肪因子的表达[25]，对糖尿病小鼠的血糖和糖耐量具有一定改善作用[26-27]。不仅如此，另外一些黄酮类化合物能够通过调节碳水化合物、糖代谢酶类的活性，从而起到降低血糖的作用。山奈酚、槲皮素、杨梅素、芦丁、儿茶素等通过抑制α-淀粉酶和α-糖苷酶的活性降低碳水化合物类的降解速度，推迟糖类消化吸收时间从而达到降低餐后血糖水平的作用[28-29]。研究表明，桑叶总黄酮通过抑制蔗糖酶、麦芽糖酶活性，具有显著的降血糖作用[30]。

频次：在1种保健食品中使用过记为1次；比例：使用该类原料的保健食品占全部辅助降血糖保健食品的比例。

3.2 多糖类

植物多糖的降血糖机制主要表现为：提高外周组织器官对糖的利用率、抑制升糖激素和促进降糖激素分泌的作用、调节糖代谢相关的酶活性、保护胰岛β细胞、增加胰岛素受体或提高其亲和力、抑制脂质过氧化等[31-34]。研究证明，山药多糖可以通过调节血糖浓度和c肽值、刺激胰岛素分泌以及改善受损的胰岛β细胞，对糖尿病起到治疗作用[35]，还可以通过显著提高HK、琥珀酸脱氢酶(SDH)、苹果酸脱氢酶(MDH)活性起到明显的降血糖作用[36]。桑叶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，促进血清胰岛素、肝匀浆蛋白水平及HK的分泌和肝糖元的合成，提高抗氧化能力，使胰岛素分泌增加，从而达到调节糖代谢、降低血糖、改善糖尿病症状的作用[37]。枸杞多糖能够通过抑制肿瘤坏死因子(TNF-α)水平起到缓解T2DM患者的胰岛素抵抗，从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，而且能够提高糖尿病大鼠的血清胰岛素水平从而降低血糖[39]。W Zhang等[40]研究表明，氧化应激压力过高可能导致胰岛素抵抗，灵芝多糖能够缓解氧化应激压力进而减轻胰岛素抵抗。

3.3 皂苷类

皂苷分为三萜皂苷和甾体皂苷，Wu等[41]研究表明，人参皂甙Rb1能够上调磷酸化蛋白激酶B(Akt)的表达，通过激活磷脂酰肌醇(-3)激酶(PI3 K)/Akt通路从而对糖尿病大鼠的心肌起到保护作用。Tao等[42]研究显示，人参皂苷Rb3能够显著降低糖尿病小鼠的血脂浓度和提高胰岛素含量，其中剂量为30 mg/kg的人参皂苷Rb3具有更好的疗效。Quan等[43]研究结果表明，人参皂苷Re能够显著增加胰高血糖素样肽-1的分泌及血浆中胰岛素的含量，降低了血糖和摄食量，改善了糖尿病症状。苦瓜总皂苷具有降低血糖和促进抗氧化能力的恢复的作用，其降糖机制可能为修复胰岛β细胞[44-45]。综上所述，皂苷类物质能够通过改善胰岛素抵抗、提高胰岛素敏感指数、改善胰岛素分泌、修复胰岛β细胞、降低空腹血糖等机制防治糖尿病。

3.4 ω-3 PUFAs

膳食中增加ω-3 多不饱和脂肪酸(PUFA)能够降低亚洲人群2型糖尿病的发病风险[46-48]，亚麻籽油含有丰富的ω-3 PUFAα-亚麻酸，能够提高外周组织对胰岛素的敏感性，降低胰岛素对机体内脂肪的过度水解，可能是通过促进肠道分泌胰高血糖素样肽-1(GLP-1)实现的[49-50]。不仅如此，亚麻籽油能够调节脂类代谢，降低血脂，降低酸、酮中毒的机率，从而对人体神经组织起到保护作用。不饱和脂肪酸γ-亚麻酸(GLA)在体内能够被代谢形成二高γ-亚麻酸(DGLA)或花生四烯酸(AA)，转化为前列腺素E1(PGE1)和白三烯(LTs)，其活性物质具有降血糖等作用[51-52]。

3.5 膳食纤维类

研究表明，膳食纤维主要通过提高胰岛素敏感水平、减少糖吸收等机制降低血糖及罹患糖尿病的风险[53-54]。β-葡聚糖能够改善T2DM小鼠的糖耐量，降低血清胰岛素水平[55]。Abbasi等[55]研究表明，燕麦-β-葡聚糖能够抑制肠上皮细胞(IEC-6)中钠-葡萄糖协同转运蛋白1 (SGLT1)和葡萄糖转运蛋白2(GLUT 2)的活性，从而抑制其对葡萄糖的吸收、降低进餐后的血糖水平。Post等[56]研究表明，摄入膳食纤维能显著降低餐后血糖水平及糖化血红蛋白水平，进一步说明膳食纤维对于T2DM具有一定的防治作用。研究显示，糖尿病人在连续3～8w服用2.5～3.5 g/d 燕麦-β-葡聚糖后，其空腹血糖水平和糖化血红蛋白水平显著降低[57]。

3.6 矿物质类

铬、锌、镁、钙、钒等矿物质类微量元素也具有降血糖的功效。Cr3+离子是葡萄糖耐量因子(GTF)的重要组成部分。GTF 能增加细胞表面胰岛素受体的数量或促进胰岛素与特定受体的结合，从而提高组织细胞对葡萄糖的利用[58]。为37名2型糖尿病患者补充少量的Cr3+(啤酒酵母1.6 g/d)导致糖化血红蛋白下降了17%、高密度脂蛋白水平增加了36%[59]。合理补充锌剂对于控制血糖、预防和治疗高血糖、糖尿病具有重要作用[60]。Mao等[61]研究结果表明，硒对T2DM患者的血糖水平改善有一定疗效作用。

综上所述，目前辅助降血糖保健食品的功效成分主要有以下几个大类：黄酮类成分，能够促进胰岛素分泌、调节肝细胞糖代谢、改善高血糖及胰岛素抵抗，减少胰岛β细胞凋亡。多糖类成分可以改善胰岛细胞形态和功能，促进胰岛素分泌，提高外周组织和靶器官对糖的利用率，改变糖代谢酶系活性，提高免疫，清除自由基，降低血糖。皂苷类成分通过降低血糖、改善肝功能、促进胰岛素分泌清除自由基及抗氧化来防治糖尿病。增加膳食中ω-3 PUFAs可增加外周胰岛素的敏感性，改善胰岛素抵抗。膳食纤维类成分能够延长胃排空时间，抑制小肠内的葡萄糖转化进而抑制血糖升高。矿物质类成分通过补充人体必需的微量元素从而达到调节脂质代谢、改善糖耐量的作用。

4 辅助降血糖功能食品的市场现状及展望

目前市场上大部分辅助降血糖功能食品配方仍缺乏明确的降血糖机制及配伍依据，存在原料配伍重复率高、保健功能不明显，以及中药原料的中药理论、药效组分理论、使用剂量依据不足等问题。针对以上存在的问题，首先应根据目前糖尿病高血糖的中西医理论相互验证的发病机制研究结果，选择安全、有效的保健食品功能原料，其次应明确不同原料的降血糖功效成分、降糖机制以及不同原料的配伍功效，选择安全、有效的添加剂量，只有这样才能开发出更加安全、有效、创新的辅助降血糖功能保健食品，同时满足越来越多具有潜在糖尿病威胁的高血糖人群的健康需求。◇

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(责任编辑 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

国家自然科学基金(项目编号：31371766)；中国农业科学院油料作物研究所所长基金(项目编号：1610172014006)；中国农业科学院科技创新工程(项目编号：CAAS-ASTIP-2013-OCRI)；现代农业产业技术体系 (项目编号：CARS-17)。

臧茜茜(1988— )，女，硕士，研究方向：功能性食品研究与开发。

*共同通信作者：黄凤洪(1965— )，男，博士，研究员，研究方向：粮油加工利用；邓乾春(1979— )，男，博士，副研究员，研究方向：脂质化学与营养。