异麦芽酮糖的低血糖指数特性及健康功能

Anke Sentko　Goh Peen Ern　邢青斌

摘 要：目的：异麦芽酮糖是一种低血糖指数碳水化合物，GI值为32，它是一种独特的二糖，可以缓慢但完全地被消化吸收。方法：介绍了异麦芽酮糖的结构、来源及生产，综述了异麦芽酮糖在体内的代谢、低血糖指数特性及其健康功效。结果：异麦芽酮糖可以像蔗糖和淀粉一样被很好地消化和耐受，但水解速度更低，这有利于代谢健康。异麦芽酮糖的低血糖特性在30多个不同人群（包括儿童和成年人）的不同健康阶段（从健康人群到糖尿病患者）的临床试验中得到了一致的证明。含异麦芽酮糖的低血糖指数饮食不仅可以降低血糖反应，减少血糖波动，而且还有益于其他代谢过程，包括较高的脂肪氧化率、较低的腹部脂肪堆积，并支持体重管理。结论：异麦芽酮糖的低血糖指数特性对代谢健康有着积极的影响。

关键词：异麦芽酮糖；持续能量；缓释碳水化合物；糖尿病；血糖管理；体重管理

异麦芽酮糖（帕拉金糖，PalatinoseTM）是一种低血糖指数（GI）碳水化合物，GI值为32[1]，它是一种独特的二糖碳水化合物，可被缓慢而完全地消化吸收，以缓慢、持续的方式释放其所含碳水化合物能量[2]。这种能量释放方式可以保持人体血糖水平处于低水平，较少波动，因而对维持人体代谢健康很重要。

1 异麦芽酮糖的结构、来源及生产

异麦芽酮糖在甘蔗汁和蜂蜜中有少量天然存在。在工业生产规模上，它是由甜菜根所含的蔗糖经天然酶转化而成，增强了蔗糖的葡萄糖-果糖之间的化学键。异麦芽酮糖可以完全被人体小肠所分泌的消化酶水解，但水解速度要比蔗糖慢很多。人体酶动力学研究表明，异麦芽酮糖的水解速度比蔗糖要慢4～5倍[3]。这种稳定的α-1，6-糖苷键是异麦芽酮糖独特生理效益的关键。异麦芽酮糖的健康效益包括：不促进龋齿形成，因为它可抵抗人体口腔微生物的酵解反应；在酸性条件下稳定存在；在小肠中缓慢消化、持续地释放能量；具有低血糖指数和低胰岛素反应特性；促进脂肪氧化；有助于支持更好的代谢健康[2]。

2 异麦芽酮糖在体内的代谢

异麦芽酮糖由蔗糖酶-异麦芽糖酶复合物的异麦芽糖酶亚基缓慢而完全水解。蔗糖是在该酶复合物的蔗糖酶位点水解，而异麦芽酮糖是在其异麦芽糖酶位点水解，通常它会主要参与淀粉分解过程中α-1，6-糖苷键的水解。这样，异麦芽酮糖就可以像蔗糖和淀粉一樣被很好地消化吸收和具有耐受性，尽管它的水解速度要慢得多，但有利于代谢健康。

2.1 异麦芽酮糖的肠促胰岛素反应

异麦芽酮糖在小肠内可被酶完全消化分解，这在一项针对摄入50g异麦芽酮糖的成年人进行的回肠造口术研究中得到证实[4]。异麦芽酮糖具有良好的耐受性，即使高摄入量也不会引起血糖不适。研究表明，从每天摄入量高达140g[5]，到一次性摄入75g[6]，异麦芽酮糖的耐受性都很好。在极低龄的年龄组中，当摄入含异麦芽酮糖的较大婴儿配方奶粉时，4～8个月大的婴儿对异麦芽酮糖具有良好的耐受性和可接受性[7]。鉴于亚洲人群乳糖不耐受症的高发率，异麦芽酮糖是一种健康的碳水化合物替代品，可被完全消化吸收，血糖指数低。这种特性使得异麦芽酮糖独一无二，因为其他种类的低血糖指数碳水化合物实际上是不可利用的或部分可利用的。

与所有完全可利用碳水化合物一样，包括那些可快速利用的碳水化合物，异麦芽酮糖可以提供相同的能量，都是4 kcal/g，但提供能量的过程要慢得多，且持续很长时间[2]。碳水化合物能量在较长时间内的平衡流动也反映在人体内分泌或肠道激素的反应里[8-11]。快速利用的碳水化合物，如蔗糖，会在产GIP的K细胞聚焦的小肠上部释放更多葡萄糖诱导的胰岛素样肽（GIP）[8]。相反，可缓慢消化的异麦芽酮糖在小肠下部触发更多的胰高血糖素样肽-1（GLP-1）释放，而产生GLP-1的L细胞位于小肠下部[8]。针对健康受试者、糖尿病前期受试者和糖尿病受试者的人体临床研究表明，异麦芽酮糖抑制胰岛素样肽GIP分泌，并触发胰高血糖素样肽GLP-1释放[8-11]。这说明异麦芽酮糖是沿着整个小肠被缓慢地消化和吸收的。

2.2 高GLP-1和低GIP肠促胰岛素反应的作用

摄入异麦芽酮糖后较低的餐后血糖反应有利于代谢健康，因为这会增加胰高血糖素样肽GLP-1的释放，并降低胰岛素样肽GIP水平[8，12]。这一效益已在健康成年人和糖尿病患者的临床研究中得到证实[8- 11]。一项对日本健康男性进行的双盲、安慰剂对照研究发现，与蔗糖相比，餐后摄入异麦芽酮糖可产生更高的GLP-1肠促胰岛素反应、更低的GIP反应以及更低的血糖和胰岛素反应[11]。同样，由德国人体营养研究所临床营养系主任Andreas Pfeiffer教授进行的一项人体临床研究证实，与蔗糖相比，异麦芽酮糖能降低糖尿病患者的血糖和胰岛素反应，并降低GIP，同时增加GLP-1分泌[9]。由于异麦芽酮糖的有益作用，Pfeiffer教授指出，这对2型糖尿病患者尤其有利，因为他们的血糖水平往往失控。因此，在调节血糖代谢方面，异麦芽酮糖比普通食糖（蔗糖）要好得多。Pfeiffer教授还提出了一个新概念，即GIP肠促胰岛素应作为碳水化合物质量的临床生物标记物，因为它对代谢健康有不利影响[8]。高血糖指数的碳水化合物，如蔗糖，会导致高GIP水平，从而损害代谢健康。较高的GIP反应会增加神经肽水平，改变能量代谢，导致肌肉中脂肪氧化水平降低，也会导致脂肪肝的发生。此外，GIP增加脂肪组织的炎症，并诱导趋化因子聚集炎症细胞。高GIP水平还会导致肥胖和较低胰岛素反应，进而导致高血糖水平和糖尿病的发生[8]。相比之下，GLP-1是一种有益的肠促胰岛素，人体和动物研究证明了这一点[12]。这种肠促胰岛素通过增加饱腹感和减少食欲，在控制体重和调节能量平衡方面发挥作用。它还通过改善血管内皮功能和降低血压有益于心血管健康。在胰腺的b细胞中，GLP-1不仅能促进胰岛素的合成和分泌，还能帮助维持b细胞的功能。Salvatore等[12]在2019年的回顾文章中更详细地描述了GLP-1和GIP的作用，以异麦芽酮糖为理想模型，探讨低血糖指数碳水化合物的摄入对肠促胰岛素反应的影响。

3 异麦芽酮糖的低血糖指数特性

3.1 人体同位素研究

使用同位素技術是研究葡萄糖代谢的基本工具，它有助于区分由肝脏产生的葡萄糖和来自消耗外部来源碳水化合物的葡萄糖。在一项针对成年糖尿病人的随机、双盲交叉研究中，使用稳定同位素技术评估了异麦芽酮糖与蔗糖的餐后葡萄糖代谢[10]，这项研究证实了异麦芽酮糖水解过程中葡萄糖在肠道内的缓慢而持久地消化吸收。与蔗糖相比，这表现在血糖水平的较低升高幅度和胰岛素反应的较低释放量。此外，GIP肠促胰岛素的分泌较低，而有益的肠促胰岛素GLP-1水平较高。这种与异麦芽酮糖相关的肠促胰岛素的分泌模式有助于改善葡萄糖产生，即降低血糖反应。

3.2 临床研究

异麦芽酮糖在小肠中缓慢而完全地被消化吸收。与高血糖指数碳水化合物不同，这会产生一个低血糖反应，但没有明显下降[2]。健康成年人的血糖反应较低，相应地，与胰岛素的释放较低有关（图1）。来自30多项人体临床试验的全部证据一致表明，与其他参考碳水化合物（包括蔗糖和麦芽糊精）相比，异麦芽酮糖的餐后血糖和胰岛素反应更低（图2）。这些试验是在250多名受试者中进行，包括体重正常、超重或肥胖的健康成年人、葡萄糖耐受正常或受损的成年人、1型和2型成年糖尿病人，以及儿童。

3.3 含异麦芽酮糖的低GI饮食可维持全天的较低血糖水平

国际科学专家建议使用低血糖指数饮食来控制糖尿病，并降低糖尿病和心脏病的风险[13]。异麦芽酮糖的低血糖指数特性有助于人体摄入低血糖指数饮食获得更健康的血糖水平。一项采用24h连续血糖监测系统对健康中国成年人进行的临床研究，评估了异麦芽酮糖与蔗糖的血糖效应关系[14]。结果显示，与含蔗糖的高血糖指数饮食相比，每天多次摄入含有异麦芽酮糖的低血糖指数饮食后，维持餐后血糖处于较低水平长达24h。异麦芽酮糖组在第二天摄入不含异麦芽酮糖的标准膳食后，也有较低的血糖反应，即第二餐效应。此外，异麦芽酮糖组的血糖反应波动明显减少，脂肪氧化水平明显升高。

3.4 异麦芽酮糖对亚洲人血糖水平的影响

研究表明，促进血糖水平升高的高血糖指数饮食与代谢健康状况较差有关，包括糖尿病、心脏病、超重和肥胖的风险较高[15-17]。此外，与白种人相比，亚洲人患糖尿病的遗传倾向更高，体重指数（BMI）更低[18-20]。这是因为无论体重指数BMI值是多少，亚洲人的脂肪，特别是腹部脂肪都比白种人多，这使得通过摄入低血糖指数碳水化合物来降低血糖水平和患糖尿病的风险变得更加重要。一项对健康的中国人、马来人、印度人和白种人进行的临床研究发现，在所有受试者中，单次摄入异麦芽酮糖可显著降低其替代摄入蔗糖时的血糖反应[21]。在这些人群中，亚洲人的血糖反应比白种人低，由此从异麦芽酮糖摄入获益更多。

4 异麦芽酮糖对人体的长期影响

高血糖指数饮食会导致体重增加，因为它促使人体分泌更多的胰岛素，抑制了人体对脂肪的利用，促进了脂肪的储存[22]。此外，越来越多的证据表明，肥胖人群体内的脂肪氧化水平较低[23]。异麦芽酮糖是一种独特的碳水化合物，可促进脂肪氧化[2]，这在健康人群、超重和肥胖的成年人、糖尿病患者以及训练有素的运动员身上都有体现[6，14，24-29]。异麦芽酮糖促进脂肪氧化的机制是降低胰岛素的释放[2，14]。摄入异麦芽酮糖可降低血糖和胰岛素反应。持续12～16周进行的人体研究表明，当使用异麦芽酮糖替代蔗糖时，腹部脂肪的积累较低，体重减轻较多[30- 32]。这对代谢健康更有利，因为腹部脂肪含量越高，患糖尿病的风险就越大[16，33]。

动物模型研究显示，肝脏中积聚的甘油三酯较少[34]。与蔗糖组相比，高脂饲料中添加异麦芽酮糖的小鼠肝脏中甘油三酯含量较低，肝损伤较轻。这在一项针对成年糖尿病患者进行的12周内摄入异麦芽酮糖或蔗糖的研究中得到了证实[35]。一项随机、双盲对照研究发现，与蔗糖组相比，含有异麦芽酮糖组的低能量饮食更有效地促进超重和肥胖成年人的体重减轻[29]。研究者将体重下降归因于异麦芽酮糖饮食有降低血糖和胰岛素的作用。这表明，通过用异麦芽酮糖代替蔗糖对人体的饮食进行微小的改变，可以帮助支持体重管理。

5 结论

异麦芽酮糖作为一种低血糖指数的碳水化合物，会增加体内胰高血糖素样肽的释放，降低胰岛素样肽水平。摄入含异麦芽酮糖的低血糖指数膳食可以保持血糖处于较低水平，波动也少，更好维持和实现代谢健康。异麦芽酮糖在不同健康状况人群中显示了低血糖反应和低胰岛素反应，低血糖反应的亚洲人群的获益更多，在体重管理和人体组成等方面都具有长期影响和改善作用。

参考文献

[1]Sydney University's Glycemic Index Research Service GI of Isomaltulose，Palatinose TM （Sudzucker AG，Mannheim，Germany）.http：//glycemicindex.com/gi-search/？food_name=palatinose

[2]Maresch CC，Petry SF，Theis S，et al. Low glycemic index prototype isomaltulose - update of clinical trials[J]. Nutrients，2017，9（4）：381.

[3]Lina BAR，Jonker D，Kozianowski G. Isomaltulose （PalatinoseTM）： a review of biological and toxicological studies[J]. Food Chem Toxicol，2002，40（10）：1375-1381.

[4]Holub I，Gostner A，Theis S，et al. Novel findings on the metabolic effects of the low glycaemic carbohydrate isomaltulose （PalatinoseTM）[J]. Br J Nutr，2010，103（12）：1730-1737.

[5]Keller J，Kahlhfer J，Peter A，et al. Effects of low versus high glycemic index sugar-sweetened beverages on postprandial vasodilatation and inactivity-induced impairment of glucose metabolism in healthy men[J]. Nutrients，2016，8（12）：802.

[6]Knig D，Zdzieblik D，Holz A，et al. Substrate utilization and cycling performance following PalatinoseTM ingestion： A randomized，double-blind，controlled trial[J]. Nutrients，2016，8（7）：390.

[7]Fleddermann M，Rauh-Pfeiffer A，Demmelmair H，et al. Effects of a follow-on formula containing isomaltulose （PalatinoseTM） on metabolic response，acceptance，tolerance and safety in infants： A randomized-controlled trial[J]. PLoS One，2016，11（3）：e0151614.

[8]Pfeiffer AFH，Keyhani-Nejad F. High glycemic index metabolic damage - a pivotal role of GIP and GLP-1[J]. Trends Endocrinol Metab，2018，29（5）：289-299.

[9]Keyhani-Nejad F，Kemper M，Schueler R，et al. Effects of palatinose and sucrose intake on glucose metabolism and incretin secretion in subjects with type 2 diabetes[J]. Dia Care，2016，39（3）：e38-e39.

[10]Ang M，Linn T. Comparison of the effects of slowly and rapidly absorbed carbohydrates on postprandial glucose metabolism in type 2 diabetes mellitus patients： a randomized trial[J]. Am J Clin Nutr，2014，100（4）：1059-1068.

[11]Maeda A，Miyagawa J，Miuchi M，et al. Effects of the naturally-occurring disaccharides，palatinose and sucrose，on incretin secretion in healthy non-obese subjects[J]. J Diabetes Investig，2013，4（3）：281-286.

[12]Salvatore T，Nevola R，Pafundi PC，et al. Incretin hormones： The link between glycemic index and cardiometabolic diseases[J]. Nutrients，2019，11（8）.

[13]Augustin LS，Kendall CW，Jenkins DJ，et al. Glycemic index，glycemic load and glycemic response： An international scientific consensus summit from the international carbohydrate quality consortium （ICQC） [J]. NutrMetab Cardiovasc Dis，2015，25（9）：795-815.

[14]Henry CJ，Kaur B，Quek RYC，et al. A low glycaemic index diet incorporating isomaltulose is associated with lower glycaemic response and variability，and promotes fat oxidation in Asians[J].Nutrients，2017，9（5）：473.

[15]Feng R，Du S，Chen Y，et al.High carbohydrate intake from starchy foods is positively associated with metabolic disorders： A Cohort Study from a Chinese population[J]. Sci Rep，2015，5：16919.

[16]Tey BH，Lee LF，Lee SM. High glycaemic index （GI） of Asian diet--what are the clinical implications？ [J].Ann Acad Med Singap，2014，43（11）：524-525.

[17]Yu D，Shu X-O，Li H，et al. Dietary carbohydrates，refined grains，glycemic load，and risk of coronary heart disease in Chinese adults[J]. Am J Epidemiol，2013，178（10）：1542-1549.

[18]Rhee EJ. Diabetes in Asians[J]. Endocrinol Metab （Seoul），2015，30（3）：263-269.

[19]Ma RCW，Chan JCN. Type 2 diabetes in East Asians： Similarities and differences with populations in Europe and the United States[J]. Ann N Y Acad Sci，2013，1281：64-91.

[20]Ramachandran A，Snehalatha C，Shetty AS，et al. Trends in prevalence of diabetes in Asian countries[J]. World J Diabetes，2012，3（6）：110-117.

[21]Tan WSK，Tan S-Y，Henry CJ. Ethnic variability in glycemic response to sucrose and isomaltulose[J].Nutrients，2017，9（4）.

[22]Kahlhfer J，Lagerpusch M，Enderle J，et al. Carbohydrate intake and glycemic index affect substrate oxidation during a controlled weight cycle in healthy men[J]. Eur J Clin Nutr，2014，68（9）：1060-1066.

[23]Astrup A. The relevance of increased fat oxidation for body-weight management： Metabolic inflexibility in the predisposition to weight gain[J]. Obes Rev，2011，12（10）：859-865.

[24]Knig D，Theis S，Kozianowski G，et al. Postprandial substrate use in overweight subjects with the metabolic syndrome after isomaltulose （PalatinoseTM） ingestion[J]. Nutrition，2012，28（6）：651-656.

[25]West DJ，Morton RD，Stephens JW，et al. Isomaltulose improves postexercise glycemia by reducing CHO oxidation in T1DM[J]. Med Sci Sports Exerc，2011b，43（2）：204-210.

[26]West DJ，Stephens JW，Bain SC，et al. A combined insulin reduction and carbohydrate feeding strategy 30 min before running best preserves blood glucose concentration after exercise through improved fuel oxidation in type 1 diabetes mellitus[J]. J Sports Sci，2011，29（3）：279-289.

[27]Achten J，Jentjens RL，Brouns F，et al. Exogenous oxidation of isomaltulose is lower than that of sucrose during exercise in men[J]. J Nutr，2007，137（5）：1143-1148.

[28]Knig D，Luther W，Polland V，et al. Carbohydrates in sports nutrition impact of the glycemic index[J]. Agro Food Anno，2007，18（5）：9-10.

[29]Lightowler H，Schweitzer L，Theis S，et al. Changes in weight and substrate oxidation in overweight adults following isomaltulose intake during a 12-week weight loss intervention： A randomized，double-blind，controlled trial[J]. Nutrients，2019，11（10）.

[30]Okuno M，Kim MK，Mizu M，et al. Palatinose-blended sugar compared with sucrose： different effects on insulin sensitivity after 12 weeks supplementation in sedentary adults[J]. Int J Food Sci Nutr，2010，61（6）：643-651.

[31]Oizumi T，Daimon M，Jimbu Y，et al. A palatinose-based balanced formula improves glucose tolerance，serum free fatty acid levels and body fat composition[J]. Tohoku J Exp Med，2007，212（2）：91-99.

[32]Yamori Y，Mori M，Mori H，et al. Japanese perspective on reduction in lifestyle disease risk in immigrant japanese brazilians： a double-blind，placebo-controlled intervention study on palatinose[J]. Clin Exp Pharmacol Physiol，2007，34：S5-S7.

[33]Bragg F，Tang K，Guo Y，et al. Associations of general and central adiposity with incident diabetes in chinese men and women[J]. Dia Care，2018，41（3）：494-502.

[34]Keyhani-Nejad F，Irmler M，Isken F，et al. Nutritional strategy to prevent fatty liver and insulin resistance independent of obesity by reducing glucose-dependent insulinotropic polypeptide responses in mice[J]. Diabetologia，2015，58（2）：374-383.

[35]Brunner S，Holub I，Theis S，et al. Metabolic effects of replacing sucrose by isomaltulose in subjects with type 2 diabetes： A randomized double-blind trial[J]. Diabetes Care，2012，35（6）：1249-1251.

Low Glycaemicindex Property and Health Function of Isomaltulose

Anke Sentko1 ，Goh Peen Ern2，XING Qing-bin3

（1BENEO-Institute，Obrigheim 67283，Germany; 2BENEO-Institute，Singapore 117684；

3National Institute for Nutrition and Health，Chinese Center for Disease Control and Prevention，Beijing 100050，China）

Abstract：ObjectiveIsomaltulose，also known by its brand name PalatinoseTM，is a low glycaemic carbohydrate with a GI of 32. It is a unique disaccharide that is slowly，yet fully digestible.  MethodIsomaltuloses structure，source and manufacture are introduced，and its metabolism，low glycaemicindex property and health function are summarized.ResultIsomaltulose just as well-digested and tolerated as sucrose and starch，albeit at a much lower rate of hydrolysis，which makes it beneficial for metabolic health. The low glycaemic property of isomaltulose has been consistently demonstrated in over 30 human trials conducted in various population groups，including children and adults，and at different health stages，from healthy to diabetic. Incorporating isomaltulose as part of a low GI diet not only results in lower blood glucose response with fewer fluctuations，it also benefits other metabolic aspects，including higher rates of fat oxidation，lower accumulation of abdominal fat and supporting weight management.ConclusionThe low glycaemic property of Isomaltulose has the positive impact on metabolism health.

Keywords： isomaltulose; sustained energy; slow-release carbohydrate;diabetes mellitus; blood glucose management; weight management

作者簡介：Anke Sentko（1960— ），女，学士，研究方向：法规事务与营养传播。

通信作者：邢青斌（1988— ），男，博士，助理研究员，研究方向：食物营养。