莊新棟，鐘靜，鄧婕，孫光谷，王達(dá)，諶國(guó)蓮，李美英，*，孫遠(yuǎn)明，*

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院廣東省食品質(zhì)量安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州510642；2.四川省農(nóng)科院作物研究所，四川成都610066）

2型糖尿?。╰ype 2 diabetes mellitus，T2DM）是一種以血糖升高為主要特征，因胰島素分泌或作用缺陷導(dǎo)致的慢性代謝性疾病，患者常伴有口渴、尿頻、疲勞、傷口愈合慢、反復(fù)感染及手腳刺痛麻痹等癥狀[1-2]。2型糖尿病患者以老年人居多，但由于飲食不當(dāng)及缺乏運(yùn)動(dòng)，在年輕人、青少年及兒童中也越來(lái)越常見(jiàn)[3-5]，該病已成為影響全球居民健康的主要慢性疾病之一[6]。2型糖尿病的發(fā)病率在全球范圍內(nèi)正逐步上升，據(jù)國(guó)際糖尿病聯(lián)盟（The International Diabetes Federation，IDF）最新數(shù)據(jù)顯示，2017年全球約有4.25億的糖尿病患者，預(yù)計(jì)到2045年，全球?qū)⒂薪?億的糖尿病患者[7]，其中2型糖尿病患者約占90%[8-9]。我國(guó)是全球第一大糖尿病國(guó)，患病人數(shù)約占全球三分之一，預(yù)防和治療工作迫在眉睫。

健康的生活方式是2型糖尿病治療的基石，包括健康飲食、加強(qiáng)體育鍛煉及維持健康的體重等[10]，其中飲食治療起著重要作用[11-12]，被視為糖尿病治療的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。我國(guó)人民千百年來(lái)以米飯作為主要的主食形式，而米飯具有高碳水化合物占比、高血糖生成指數(shù)等特征，不適宜糖尿病人長(zhǎng)期食用。因此，開(kāi)發(fā)血糖生成指數(shù)較低、有利于長(zhǎng)期血糖控制的主食，是糖尿病食療的關(guān)鍵之一。

魔芋重組米是以魔芋葡甘聚糖（konjac glucomannan，KGM）及谷物等為原料，利用高溫?cái)D壓技術(shù)生產(chǎn)的新型食品，具有可自由調(diào)控組分的優(yōu)勢(shì)[13]。KGM是一種可溶性膳食纖維[14-15]，不被腸道吸收[16-17]，不產(chǎn)生能量[18]，其對(duì)糖尿病機(jī)體糖脂代謝的顯著改善作用已被多篇研究證明?？掠懈Φ韧ㄟ^(guò)臨床手段觀察KGM對(duì)糖尿病患者的血糖、血脂、體重指數(shù)等的影響，對(duì)52例糖尿病患者在不改變?cè)兄委煹幕A(chǔ)上給予KGM口服，治療12周后發(fā)現(xiàn)KGM可使糖尿病人空腹血糖（fasting blood glucose，F(xiàn)BG）、糖化血紅蛋白（glycated hemoglobin，GHb）、總膽固醇（total cholesterol，TC）、甘油三酯（triglyceride，TG）、低密度脂蛋白（low density lipoprotein，LDL-C）、血壓、體重指數(shù)降低（P＜0.01），高密度脂蛋白升高（P＜0.01）[19]。李春美等利用動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明了KGM能降低糖尿病老鼠的血糖值，當(dāng)補(bǔ)充劑量為1.5g/kg時(shí)，KGM可使糖尿病小鼠血糖下降80.60%[20]。然而，以KGM為原料制備的魔芋重組米對(duì)糖脂代謝的調(diào)節(jié)作用鮮見(jiàn)研究報(bào)道。本研究以2型糖尿病大鼠為對(duì)象，開(kāi)展魔芋重組米對(duì)糖脂代謝的調(diào)節(jié)作用的研究。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

魔芋葡甘聚糖：湖北十堰花仙子魔芋制品有限公司，純度 99%，黏度約為 30 000 mPa·s；谷物（大米、燕麥復(fù)合粉）：紅河金澤泰農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司；鏈脲佐菌素：美國(guó)Sigma公司；胰島素、糖化血紅蛋白、甘油三酯、總膽固醇、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白測(cè)定試劑盒：武漢酶免生物科技有限公司；大鼠飼料：南通特洛菲飼料科技有限公司；FMHE36-21型雙螺桿擠壓機(jī)：湖南富馬科食品工程技術(shù)有限公司；Multiskan Mk3型多功能酶標(biāo)儀：美國(guó)Thermo Fisher公司；血糖試紙、逸動(dòng)型血糖儀：德國(guó)羅氏診斷公司。

1.2 試驗(yàn)動(dòng)物

雄性SD大鼠SPF級(jí)（初始體重為150 g～180 g），90只，由廣東省醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供，生產(chǎn)許可證號(hào)SCXK（粵）2013-0002。所有試驗(yàn)動(dòng)物均飼養(yǎng)于華南農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心，光/暗周期為12 h/12 h（光照時(shí)間07 ∶00～19 ∶00），室溫（25±2）℃，相對(duì)濕度（55±5）%，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物使用許可證號(hào)SYXK（粵）2014-0136。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 2型糖尿病大鼠模型的建立

基礎(chǔ)飼料適應(yīng)性喂養(yǎng)7 d后，按體重隨機(jī)分為正常對(duì)照組（20只）、模型組（70只）。其中正常對(duì)照組給予基礎(chǔ)飼料，模型組給予高脂純化飼料，連續(xù)喂養(yǎng)4周后，檢測(cè)大鼠血糖和血清胰島素，確認(rèn)模型大鼠產(chǎn)生胰島素抵抗。禁食12 h后模型組大鼠腹腔注射40 mg/kg鏈尿佐菌素（溶劑為pH4.5的0.1 mol/L檸檬酸鈉緩沖液），正常對(duì)照組腹腔注射同體積檸檬酸緩沖液。72 h后用血糖測(cè)試儀測(cè)定空腹血糖，以空腹血糖高于11.1 mmol/L，并伴隨多飲多尿等現(xiàn)象作為模型建立成功的標(biāo)準(zhǔn)[21]。

1.3.2 分組與劑量設(shè)計(jì)

將造模成功的大鼠按空腹血糖水平隨機(jī)分為5組，每組10只，分別為模型對(duì)照組（MOD）、天然大米干預(yù)組（NR）、魔芋重組米低劑量組（KGM-L）、魔芋重組米中劑量組（KGM-M）、魔芋重組米高劑量組（KGM-H），各干預(yù)組大鼠魔芋重組米（或天然大米）攝食劑量為30 g/kg體重。動(dòng)物分組及各干預(yù)組飼料中魔芋重組米添加量見(jiàn)表1。

表1 動(dòng)物分組及飼料劑量Table 1 Animal grouping and feed dosage

對(duì)各組大鼠進(jìn)行飲食干預(yù)，正常對(duì)照組與模型對(duì)照組自由攝食，天然大米干預(yù)組及3個(gè)魔芋米劑量組按表1每日攝食劑量進(jìn)行喂食，食用完畢后補(bǔ)充高脂純化飼料自由攝食。高脂純化飼料組成：酪蛋白24.4%、玉米淀粉7.4%、糊精12.2%、蔗糖20.7%、豆油3.1%、豬油19.9%、纖維素6.1%、礦物質(zhì)4.3%、維生素1.6%、L-胱氨酸0.3%。干預(yù)組高脂純化飼料組成：加入60%干預(yù)物后，根據(jù)正常對(duì)照組高脂純化飼料營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)補(bǔ)足營(yíng)養(yǎng)素。

1.3.3 空腹血糖的測(cè)定

大鼠禁食不禁水12 h，用羅氏血糖儀測(cè)定尾靜脈血糖濃度。

1.3.4 口服葡萄糖耐量測(cè)定方法

在飲食干預(yù)實(shí)驗(yàn)第30天末次測(cè)定空腹血糖后，立即經(jīng)口給予葡萄糖2.0 g/kg BW，用羅氏血糖儀測(cè)定灌胃葡萄糖后各組大鼠30、60、90、120 min的血糖值，并計(jì)算口服葡萄糖耐量曲線下積分面積（area under the curve，AUC）。

1.3.5 血清指標(biāo)的測(cè)定

飲食干預(yù)30 d后，采用摘眼球取血法獲取各試驗(yàn)組大鼠血液，靜置，待其分層后，于4 000 r/min，4℃條件下離心15 min，分離血清。按試劑盒說(shuō)明測(cè)定血清胰島素（serum insulin，INS）、糖化血紅蛋白（GHb）、總膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）、低密度脂蛋白（LDL-C）和高密度脂蛋白（low density lipoprotein，LDL-C）含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS Statistics 20.0軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，各組間差異比較采用單因素方差分析。以P＜0.05表示數(shù)據(jù)具有顯著性差異，P＜0.01表示數(shù)據(jù)具有極顯著差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 魔芋重組米對(duì)大鼠體重的影響

飲食干預(yù)期間，各組大鼠體重變化如表2所示。

造模期間除CON組外，其余各組大鼠均經(jīng)高脂純化飼料喂養(yǎng)4周，因此CON組大鼠干預(yù)期初始體重顯著低于其它組（P＜0.05）。飲食干預(yù)期間，CON組大鼠平均體重逐漸上升，干預(yù)結(jié)束后平均體重增加（109.1±10.6）g；MOD組大鼠平均體重呈下降趨勢(shì)，干預(yù)結(jié)束后平均體重下降（45.1±30.4）g，是2型糖尿病初期典型的“消瘦”現(xiàn)象。與MOD組相比，NR組大鼠平均體重變化無(wú)顯著性差異（P>0.05）；而KGM-M、KGM-H組大鼠平均體重在干預(yù)第10 d～第30 d期間呈上升趨勢(shì)，說(shuō)明進(jìn)食魔芋重組米有助于緩解2型糖尿病大鼠的“消瘦”現(xiàn)象。

表2 魔芋重組米對(duì)大鼠體重的影響Table 2 Effect of konjac rice on weight of rats

2.2 魔芋重組米對(duì)大鼠空腹血糖、口服葡萄糖耐量的影響

空腹血糖（FGB）和口服糖耐量（oral glucose tolerance，OGTT）為現(xiàn)行降血糖功能評(píng)價(jià)的關(guān)鍵判斷指標(biāo)。魔芋重組米對(duì)2型糖尿病大鼠FBG的影響如表3所示。

干預(yù)期間，MOD組大鼠FBG極顯著高于CON組大鼠（P＜0.01），說(shuō)明2型糖尿病大鼠造模成功。與MOD組相比，NR組大鼠FBG水平無(wú)顯著性差異（P>0.05）；而KGM-L、KGM-M、KGM-H組大鼠FBG水平均極顯著降低（P＜0.01），干預(yù)到第30 d時(shí)，下降幅度分別為（63.3±8.1）%、（67.9±11.2）%、（70.1±9.6）%，恢復(fù)至接近CON組水平。魔芋重組米對(duì)2型糖尿病大鼠OGTT的影響如表4所示。

表3 魔芋重組米對(duì)大鼠空腹血糖的影響Table 3 Effects of konjac rice on fasting blood glucose in rats

表4 魔芋重組米對(duì)大鼠口服糖耐量的影響Table 4 Effects of konjac rice on oral glucose tolerance in rats

在灌胃葡萄糖后，MOD組OGTT血糖曲線下面積AUC較CON組極顯著增高（P＜0.01）；與MOD組相比，NR組AUC無(wú)顯著性差異（P>0.05），而 KGM-L、KGMM、KGM-H組AUC均極顯著減?。≒＜0.05），下降幅度分別為（35.4±4.9）%、（39.6±6.9）%、（48.8±5.8）%。上述結(jié)果表明，進(jìn)食魔芋重組米可有效調(diào)控2型糖尿病大鼠FBG及OGTT水平，具有一定降血糖作用，并與魔芋重組米中KGM的含量呈劑量依賴(lài)關(guān)系。

2.3 魔芋重組米對(duì)大鼠胰島素水平的影響

血清胰島素（INS）是機(jī)體唯一能發(fā)揮降血糖作用的激素，對(duì)維持機(jī)體血糖穩(wěn)態(tài)有重要意義。魔芋重組米對(duì)2型糖尿病大鼠INS水平的影響如圖1所示。

圖1 魔芋重組米對(duì)大鼠胰島素水平的影響Fig.1 Effect of konjac rice on insulin level in rats

MOD組INS較CON組極顯著增高（P＜0.01），說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛣?dòng)物的造模機(jī)理可能是破壞大鼠的INS生物功能，降低機(jī)體INS的敏感性，導(dǎo)致INS分泌顯著增加；與MOD組相比，NR組INS顯著降低（P＜0.05），而KGM-L、KGM-M、KGM-H組INS均極顯著降低（P＜0.01），呈劑量依賴(lài)性，且KGM-H組INS水平與CON組無(wú)顯著性差異（P>0.05），說(shuō)明魔芋重組米發(fā)揮降糖功效的機(jī)理之一是提高糖尿病大鼠的胰島素敏感性，減少機(jī)體代償性分泌。

2.4 魔芋重組米對(duì)大鼠糖化血紅蛋白水平的影響

糖化血紅蛋白（GHb）是由紅細(xì)胞中血紅蛋白與血清中糖類(lèi)相結(jié)合產(chǎn)生。該結(jié)合過(guò)程緩慢、持續(xù)、不可逆，因此GHb可有效反映機(jī)體過(guò)去1～2個(gè)月內(nèi)血糖的整體控制水平。魔芋重組米對(duì)2型糖尿病大鼠GHb水平的影響如圖2所示。

圖2 魔芋重組米對(duì)大鼠糖化血紅蛋白水平的影響Fig.1 Effect of konjac rice on glycosyl hemoglobin level in rats

MOD組GHb含量極顯著高于CON組（P＜0.01），說(shuō)明在造模及干預(yù)期間，MOD組大鼠整體血糖水平極顯著高于CON組大鼠。與MOD組相比，NR組大鼠血清GHb含量無(wú)顯著差異（P＞0.05）；KGM-L組大鼠血清GHb水平顯著低于MOD組（P＜0.05），KGM-M與KGM-H組大鼠血清GHb含量極顯著低于MOD組（P＜0.01），說(shuō)明進(jìn)食魔芋重組米可有效改善2型糖尿病機(jī)體的長(zhǎng)期血糖控制水平。

2.5 魔芋重組米對(duì)大鼠血脂指標(biāo)的影響

魔芋重組米對(duì)2型糖尿病大鼠血脂指標(biāo)的影響如表5所示。

表5 魔芋重組米對(duì)大鼠血脂代謝的影響Table 5 Effects of konjac rice on lipid metabolism in rats

與CON組相比，MOD組大鼠血清中的TG、LDLC極顯著增加（P＜0.01），TC顯著增加（P＜0.05），HDL-C無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05），說(shuō)明MOD組大鼠有明顯的脂代謝紊亂癥狀。與MOD組相比，NR組大鼠血清中HDL-C、LDL-C、TC、TG 含量均降低，但 HDL-C、LDLC組間差異不顯著（P＞0.05）；而魔芋重組米干預(yù)組中除KGM-L組對(duì)糖尿病大鼠TC、HDL-C及LDL-C含量的影響無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義外，其余魔芋重組米劑量組均能顯著降低糖尿病大鼠血清中TC、TG、LDL-C含量（P＜0.05或 P＜0.01），顯著提高 HDL-C 含量（P＜0.05或P＜0.01），說(shuō)明進(jìn)食魔芋重組米能夠緩解2型糖尿病大鼠的脂代謝紊亂癥狀。

3 討論

米飯是國(guó)人最主要的主食模式，是膳食中碳水化合物的主要來(lái)源，屬于高血糖生成指數(shù)食物，長(zhǎng)期食用可能會(huì)增加糖尿病人的身體負(fù)擔(dān)[22]，但如果完全不食用淀粉類(lèi)主食，則易出現(xiàn)低血糖、反應(yīng)性高血糖、酮癥酸中毒、惡性糖異生等不良后果[23]。可見(jiàn)，在糖尿病人的膳食治療中，主食的選擇至關(guān)重要，是較難把控的因素。

KGM不被腸道所吸收，不產(chǎn)生能量，并有良好的降血糖、降血脂功效，對(duì)糖尿病人群來(lái)說(shuō)，是一種理想的功能性物質(zhì)。魔芋重組米是以KGM、谷物粉為原料，利用擠壓熟化技術(shù)加工得到的形似天然大米的新型產(chǎn)品，本文采用2型糖尿病大鼠模型比較了魔芋重組米及天然大米對(duì)糖尿病大鼠的飲食干預(yù)效果，發(fā)現(xiàn)各劑量組魔芋重組米對(duì)2型糖尿病大鼠糖脂代謝的改善效果均顯著優(yōu)于天然大米。推測(cè)KGM起作用的主要途徑可能為以下兩點(diǎn)：

首先，KGM是自然界分子量最大的天然多糖，溶脹后會(huì)釋放較大的黏度，有良好的增稠性，因此在胃部消化時(shí)，隨著魔芋重組米中KGM的溶脹，消化物的黏度會(huì)持續(xù)上升，從而降低胃排空的速率、減弱小腸蠕動(dòng)產(chǎn)生的消化物推進(jìn)力[24]，這會(huì)使得淀粉在體內(nèi)的血糖反應(yīng)、胰島素反應(yīng)趨于平穩(wěn)。

其次，在較高的復(fù)配比例下，KGM會(huì)與溶出的淀粉分子相互作用形成緊密的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，體系自由水含量變低，游離的淀粉碎片減少，酶與淀粉結(jié)合的空間位阻增大，淀粉酶難以接近淀粉分子鏈[24]，最終導(dǎo)致較低的水解速率和酶解程度，從而降低整個(gè)KGM-淀粉混合體系的消化性和血糖反應(yīng)[25]。

2型糖尿病發(fā)病率逐年遞增，已經(jīng)成為危險(xiǎn)國(guó)人乃至全人類(lèi)健康的重大慢性疾病之一，其發(fā)生和發(fā)展同日常飲食存在著密不可分的關(guān)系。我國(guó)針對(duì)二型糖尿病這一特殊群體的食品研發(fā)相對(duì)薄弱，供發(fā)病人群所選擇食品存在品種單一、功能不明確、質(zhì)量較差等問(wèn)題。魔芋重組米的研發(fā)是基于二型糖尿病功能性食品發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)病者的生理特點(diǎn)，在滿(mǎn)足基本營(yíng)養(yǎng)需求的前提下，而設(shè)計(jì)的有利于調(diào)節(jié)糖脂代謝的新型食品，是2型糖尿病人群健康主食的新選擇，應(yīng)用前景廣闊。