膳食纤维被称为人类第七营养素, 对维持人体健康具有很重要作用。
自从2 0 世纪50 年代H IPsl cy 提出“ 膳食纤维(D ie ta ry fi br e) ” 以来, 人们逐步开始研究膳食纤维。大量临床医学研究结果表明, 膳食纤维具有如通便、减肥、降血糖和降血脂等很多生理功能。由于膳食纤维生理功能与人类疾病紧密相关, 膳食纤维一直是医学工作者和营养学家研究热点。本文就近年来膳食纤维在降血糖方面研究进行总结。
1 膳食纤维定义及特性
美国谷物化学学会(AA CC ) 于19 9 8 年的膳食纤维定义较为完整, 即为: 膳食纤维是在人的小肠中不被消化吸收而在大肠中可全部或部分被发酵的植物可食部分或碳水化合物类似物。膳食纤维包括非淀粉类多糖和抗性低聚糖、碳水化合物类似物、木质素和相关植物物质, 具体物质组成参见表1 。膳食纤维对人体有益作用包括通便、降血脂和降血糖等。
表1 膳食纤维物质组成
非淀粉类多糖和 纤维素、半纤维素、多聚寡糖(菊粉、果寡糖)、
tpc抗性低聚糖 半乳寡糖、树胶、粘胶、果胶等
碳水化合物类似物 不消化糊精(麦芽糖糊精、抗性淀粉糊精) 、合
成碳水化合物部分(葡聚糖、甲基纤维素) 、抗性淀粉
木质素
2019未来科学大奖相关植物物质 蜡状物、肌醇六磷酸、角质、皂贰、软木脂、揉酸等
膳食纤维理化特性包括: 含水力: 膳食纤维化学结构中含有很多亲水基团, 因此具有持水性, 可溶性膳食纤维比不溶性纤维素有更大含水能力。粘性: 可溶性纤维由于分子的形状、大小、空间结构不同均可在消化道形成很粘液体, 粘液在胃中延迟胃的排空, 在小肠阻碍消化酶与内容物混合, 减慢消化收过程。(3 )易发酵性: 食物纤维在大肠中可被微生物发酵, 发酵产生短链脂肪酸和一些肠肤物质。(4) 对阳离子有结合交换能力; 膳食纤维化学结构中包含一些梭基类侧链基团, 呈现弱酸性阳离子交换树脂作用; 且膳食纤维表面还带有很多活性基团, 可鳌合胆固醇、胆汁酸及某些毒物, 排出体外。以下主要从膳食纤维的性质、来源及含量介绍其在降血糖方面作用, 并对其作用机理进行阐述。
2 膳食纤维降血糖作用
许多研究表明, 食物膳食纤维如瓜儿胶、黄原胶、果胶、燕麦、抗性淀粉等具有降低血糖功效, 且可调节一些与胰岛素抵抗相关的异常代谢症状, 包括葡萄糖不耐量, 胰岛素抵抗, 中心肥胖症等, 膳食纤维降血糖作用主要与其物理性质(如溶解性、粘性等) 、膳食来源(水果
、豆类、谷物等)及其含量有关。套利模型
2. 1 膳食纤维物理性质对血糖作用
如上所述, 膳食纤维理化特性主要包括含水力、粘性、易发酵性及对阳离子结合交换能力。其中, 与降血糖作用关系较密切理化特性有含水力、粘性和可发酵性。
2.1.1 溶解性对血糖影响
许多研究表明, 可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维作用效果有所不同。袁尔东等比较几种不同膳食纤维对小鼠糖耐量结果影响, 发现1 . 0 g/ kg 多功能大豆纤维、果胶或瓜儿胶可使葡萄糖耐量曲线变得尤为平缓, 而同剂量纤维素和小麦纤维效果并不显著, 这项实验表明, 水
tod溶性、粘性膳食纤维具有明显稳定餐后血糖作用。李八方等, 通过建立大鼠四氧嗜吮糖尿病模型, 比较黄原胶、梭甲基纤维素、褐藻胶、卡拉胶、麦鼓纤维等降血糖效果, 结果发现, 可溶性胶类降血糖效果较明显, 这些研究表明不同溶解度膳食纤维作用效果并不相同。原因可能是水溶性膳食纤维可延缓胃排空, 在胃肠中形成一种粘膜, 使食物营养素消化吸收过程减慢, 不溶性膳食纤维会吸附葡萄糖而减慢吸收。这样, 血液中糖分只能缓慢增加, 或胰岛素稍有不足, 也不致马上引起血糖浓度增加; 况且水溶性膳食纤维还具有抑制血糖素分泌作用。但A n der so n 研究不溶性燕麦纤维对H 型糖尿病瘦型患者代谢影响, 发现每天服用3 0 克不溶性燕麦纤维对空腹血糖浓度、糖尿病代谢具有有益作用。最近一项研究也表明, 在3 天 之内, 每天摄入31 . 2 克不溶性燕麦膳食纤维可有效改善肥胖者胰岛素敏感性, 这表明谷物纤维摄入与减少患H 型糖尿病危险性之间存在潜在机制‘“, 。还有一项研究也表明, 摄入不溶性燕麦或大麦纤维24 小时可改善餐后血糖和胰岛素反应。所以, 目前还不能单一以膳
食纤维溶解度评价其降血糖作用效果。
2. 1.2 粘性对血糖影响
粘性是膳食纤维一个很重要生理特性。实验表明, 富含粘性膳食纤维的膳食可有效改善血糖症反应, 如燕麦胶可降低健康成人(预先饮用葡萄糖溶液)血糖和胰岛素水平, 粘性纤维瓜儿胶可有效调节葡萄糖代谢, 这些都是可能由于燕麦胶和瓜儿胶粘性具有延迟胃排空或小肠吸收特性, 从而降低血糖反应。Mal k i 指出粘性对血糖和胰岛素作用可能通过以下几种方式实现: 首先, 增加粘性抑制胃排空; 其次, 削弱或抑制胃肠道内消化酶与食物接触; 第三, 减缓小肠收缩, 影响葡萄糖吸收和转运; 第四, 在消化层形成不动水层, 阻止葡萄糖扩散。
2. 2 膳食纤维来源及其含量对血糖作用膳食纤维按照来源可分为以下几类: (l) 谷物类纤维; (2 )豆类纤维; (3) 水果纤维; (4) 蔬菜纤维, 包括甜菜纤维、胡萝卜纤维、竹笋纤维及各种各样蔬菜粉等; (5 ) 生化合成或转化类纤维。与血糖关系比较密切纤维主要包括谷物类纤维、豆类纤维、水果纤维及生化合成或转化类纤维。
2. 2. 1 谷物类纤维对血糖作用
常见的谷物类纤维, 主要包括小麦纤维、大麦纤维、燕麦纤维、玉米纤维等。如王亚伟等研究发现, 小麦膳食纤维和低聚糖对降低糖尿病患者空腹血糖和餐后血糖具有一定作用〔高大麦纤维摄入可改善健康妇女糖耐量反应, 但更多研究表明, 燕麦纤维降血糖作用较明显。如
B ra te n 将燕麦鼓皮提取物燕麦胶(含8 0% p一葡聚糖)给予健康人, 发现健康患者
在服用50 g 葡萄糖后再食用14 . 5 g 富含价葡聚糖燕麦胶, 可显著降低血糖和胰岛素浓度。Pi ck 研究发现, 糖尿病患者在食用燕麦鼓皮面包期间每天可得到34 g 膳食纤维, 其中有1 8 g 是由燕麦鼓皮面包提供, 这样可有效改善血糖、胰岛素反应。T a p py 报道在1 型糖尿病患者早餐中加4 g 、6 4 g 、8 g 日一葡聚糖, 餐后血糖会降低为2 .6 、1. 6 、1. 5 m m o l/L , 对照组为3. 8 m o l/ L。李清云研究发现, 燕麦纤维可提高正常大鼠和肥胖大鼠糖耐量, 减少糖尿病发生。这些研究都表明, 对于糖尿病患者来说, 燕麦膳食纤维(p一葡聚糖)是一种很
好膳食纤维来源, 但其降血糖作用与膳食纤维量有关。
2. 2. 2 豆类纤维对血糖作用
本文所提到豆类纤维主要有大豆纤维、瓜儿豆胶等。Jen ki n s 研究表明, 粘性纤维瓜儿胶可有效调节葡萄糖代谢, 国内外学者进行许多类似研究, 同样发现胶质纤维(瓜儿胶等)可降低葡萄糖吸收速率, 减慢小肠转运速率, 且将瓜儿胶(7 g/ 10 g 膳食) 用于糖尿病患者膳食中, 发现可减少胰岛素需求量和尿糖释放量, 这有助于糖尿病患者。这可能是由于胶质吸
收水分, 在肠道内形成凝胶过滤系统, 使葡萄糖吸收率降低。
2. 2. 3 水果纤维对血糖作用
水果纤维中研究最多的是果胶。国外多项研究显示, 果胶能令餐后升高血糖降低, 血糖降低就意味着胰岛素分泌减少, 甘油三酷及胆固醇水平也会降低。果胶之所以有降糖作用, 是因为果胶能增加糜物粘稠度, 形成凝胶物在小肠中阻碍糖的吸收, 胰岛素分泌就自然减少; 加上果胶在胃中停留时间较长, 就大大延缓糖的吸收过程。因此, 多吃富含果胶水果有益于糖尿病患者健康。
2. 2. 4 生化合成或转化类纤维对血糖作用
生化合成或转化类膳食纤维功能突出、性能优越、成分明确和纯度高, 是最受欢迎和应用最为广泛膳食纤维类产品之一, 主要包括改性纤维素、抗性淀粉、水解瓜尔胶、微晶纤维素和聚葡萄糖等。马晓凤等将改性后燕麦鼓皮饲喂高脂血症糖尿病模型大鼠, 以2 8% 比例添加, 7 周后模型动物空腹血糖显著下降。王竹等研究发现, 受试者在食用等量(4 0 9 )葡萄糖、可消化淀粉(D S) 和抗性淀粉(R s) 后, R S 使餐后胰岛素升高幅度、胰岛素/ 葡萄糖比值明显
低于葡萄糖和D S , 。抗性淀粉是一种良好膳食纤维, 它包括改性淀粉和淀粉经加热后又经冷却的淀粉, 它们在小肠内不被吸收, 其水解产物是人类肠道微生物主要底物。抗性淀粉可使机体分泌较少胰岛素, 即可维持正常血糖, 可能具有增强胰岛素敏感性作用, 它吸收缓慢但较完全, 能预防慢性疾病发生, 对减少餐后组织负荷有益。有资料表明, 同一剂量不同来源膳食纤维降血糖效果并不相同。如李八方等, ’4 〕通过建立大鼠四氧嚓陡梁鹤善
糖尿病模型, 比较不同来源膳食纤维包括动物多糖类甲壳素, 微生物多糖类黄原胶, 诱导体多糖类梭甲基纤维素, 植物性来源褐藻胶、卡拉胶、麦鼓纤维和玉米芯纤维的降血糖效果, 结果发现同一剂量这些膳食纤维都可降低糖尿病大鼠血糖浓度, 改善糖耐量, 且无毒副作用。但不同膳食纤维效果不同: 可溶性胶类降血糖效果明显, 且甲壳素降血糖效果更好。还有人发现不同膳食纤维在降低糖尿病患者血糖方面具有协同作用。
目前来说, 许多来源膳食纤维都有降血糖作用, 但不同来源食物中膳食纤维含量不同, 其作用效果也有所差别, 这二者之间确切关系还有待进一步研究。四川石油管理局
3 膳食纤维降血糖作用机理研究
目前虽大量研究显示, 糖尿病发病率高与膳食纤维摄入量低有很大关系, 高膳食纤维饮食对尿病病情控制十分有效; 但由于糖尿病本身发病原因及发病机制具有很大复杂性, 膳食纤维对高血糖和糖尿病控制作用机理尚不明确。现在多数研究支持以下说法: (l) 膳食纤维进入机体后吸水膨胀形成凝胶过滤系统, 增加食物粘滞性, 使胃排空延缓, 缩短食物在胃肠道内转运时间, 从而限制营养物质向胃肠道粘膜表面弥散, 延缓或阻碍葡萄糖在肠道吸收。(2) 膳食纤维可改善末梢组织对胰岛素感受性, 降低机体对胰岛素要求, 从而降低糖尿病患者血糖水平。(3) 膳食纤维在胃、肠内吸水以后, 使胃、肠扩张, 产生饱腹感, 减少进食量, 有利于糖尿病和肥胖病患者控制饮食, 将有助于1 型糖尿病肥胖者。(4) 膳食纤维也可通过改变肠道内消化酶活性调节机体代谢活动, 如D un ai f发现燕麦鼓皮可通过降低人类小肠内淀粉酶、脂酶和糜蛋白酶活性调节代谢。, 高瞩通过离体实验表明膳食纤维抑制a 一淀粉酶对淀粉作用, 延长酶作用于淀粉时间, 从而减缓葡萄糖释放。另外, 膳食纤维含量也可反映食物血糖指数高低, 而血糖指数与糖尿病密切相关。血糖生成指数代表碳水化合物食物升高血糖能力, 血糖升高幅度决定胰岛素分泌量。在H 型糖尿病患者中, 血糖升高刺激胰岛素分泌功能受损。研究证实, 低血糖指数食物可降低空腹和餐后胰岛素、血糖及甘油三酩, 同时可改善胰岛素介导葡萄糖摄取, 改善糖尿病患者、肥胖者胰岛素敏感性。一般而言, 食物中
膳食纤维含量越高, 血糖指数就越低, 即不易引致血糖升高; 膳食纤维含量越低, 血糖指数就越高, 即容易引起血糖升高。高血糖指数膳食会增加患11型糖尿病危险性。许多专家建议对糖尿病预防和应该以科学合理饮食疗法为主, 膳食纤维尤其是优质膳食纤维食品则是糖尿病患者最佳选择。对于糖尿病患者, 每天饮食中添加2 0 g左右膳食纤维, 可很好降低体内血糖水平, 使病情好转。对于膳食纤维在防治糖尿病方面研究, 其降糖效果已为大家所公认; 但其降糖具体作用机理和防治糖尿病适宜摄入量依然具有较大争议, 这将是今后研究主要内容。
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