李曉月，郭玉秋，陳利容，孫琳琳，劉開昌，龔魁杰

（山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，山東 濟(jì)南 250100）

糖尿病是由葡萄糖代謝紊亂造成的，機(jī)體處于糖代謝和脂代謝受胰島素不適當(dāng)調(diào)節(jié)的狀態(tài)。 據(jù)國(guó)際糖尿病聯(lián)合會(huì)（International Diabetes Federation，IDF）數(shù)據(jù)顯示，全球現(xiàn)有糖尿病患者4.63 億。 糖尿病已成為繼腫瘤和心血管疾病后影響人類健康的第三大非傳染性疾病。 糖尿病患者臨床用藥副作用大，禁忌多，飲食結(jié)構(gòu)單一[1-2]。

人群流行病學(xué)研究表明， 全谷物能夠降低體重、降低心腦血管疾病和糖尿病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。Huang 等[3]通過長(zhǎng)達(dá)14 年對(duì)367 442 名參與者的隨訪發(fā)現(xiàn)，全谷物的消費(fèi)與糖尿病、心血管疾病和癌癥等疾病的死亡率呈負(fù)相關(guān)。 Liu 等[4]通過記錄6 486 例糖尿病患者的飲食， 發(fā)現(xiàn)全谷物的攝入量與糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)呈負(fù)相關(guān)。Riccardi 等[5]通過系統(tǒng)回顧和薈萃分析（Meta-analysis）表明，經(jīng)常食用富含全谷物食物的人心血管疾病、2 型糖尿病和結(jié)直腸癌的發(fā)病率甚至死亡率都較低。

我國(guó)北方以小麥粉原料加工制品為主食，約占谷物籽粒重量17%的胚芽與麩皮被用作飼料[6]，天然谷物中的膳食纖維、不飽和脂肪酸[7]和酚類[8]制粉過程中被損失掉。

全麥粉（whole wheat flour，WWF）口感粗糙，適口性差，極大限制了其推廣利用。 本課題組采用新技術(shù)組研制了無添加、高品質(zhì)的全麥粉，最大程度保留了全麥粉的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，為進(jìn)一步考察全麥粉對(duì)于糖尿病人群的糖脂代謝調(diào)節(jié)作用，課題組測(cè)定了全麥粉制成饅頭的血糖生成指數(shù)（glycemic index，GI），進(jìn)一步通過高糖高脂飲食及腹腔注射鏈脲佐菌素（streptozocin，STZ）建立糖尿病大鼠模型，然后對(duì)其進(jìn)行12 周的全麥粉飼料干預(yù)，探討全麥粉對(duì)大鼠糖脂代謝功效和抗氧化能力影響。 通過研究獲得一款GI 值低的饅頭，豐富糖尿病患者的飲食結(jié)構(gòu)。

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

全麥粉：山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所谷物營(yíng)養(yǎng)與質(zhì)量安全團(tuán)隊(duì)自制。 小麥磨粉后，取次粉和麩皮進(jìn)行處理，獲得預(yù)處理粉。 按照小麥粉∶預(yù)處理粉=75∶25（質(zhì)量比）比例混合均勻，即為全麥粉。

健康雄性Wistar 大鼠[體重（200±20）g，清潔級(jí)，合格證號(hào)：1108291911000031]：山東大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心；STZ、伊紅：美國(guó)sigma 公司；蘇木素：西格瑪奧德里奇中國(guó)有限公司。 基礎(chǔ)飼料：碳水化合物占53%，脂肪占5%，蛋白質(zhì)占23%；高脂飼料：基礎(chǔ)飼料67.5%、食鹽0.5%、白糖10%、豬油10%、蛋黃粉10%、膽固醇1%、豬膽鹽0.5%、香油0.5%；全麥粉飼料：玉米粉41%、全麥粉35%、大豆粕20%、魚粉2%、骨粉2%。

高密度脂蛋白膽固醇（high density lipoprotein cholesterol，HDL-C）試劑盒、低密度脂蛋白膽固醇（low density lipoprotein cholesterol，LDL-C）試劑盒、總膽固醇（total cholesterol，TC）試劑盒、甘油三酯（triglyceride，TG）試劑盒、總超氧化物歧化酶（total superoxide dismutase，T-SOD）試劑盒、過氧化氫酶（catalase，CAT）試劑盒、丙二醛（malondialdehyde，MDA）試劑盒、游離脂肪酸（free fat acid，F(xiàn)FA） 試劑盒和超敏C-反應(yīng)蛋白（high sensitivity C-reactive protein，hs-CRP）試劑盒：南京建成生物工程研究所。

1.2 儀器與設(shè)備

Tecan Infinite 200Pro 序列多功能酶標(biāo)儀： 瑞士Tecan 公司；BSA224S 型電子天平：賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司；TG16W 臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠；血糖儀和血糖試紙：北京怡成生物電子技術(shù)有限公司；S16091472 型切片機(jī)：賽默飛世爾科技（中國(guó)）有限公司；Tec2500 型病理組織漂烘儀：常州市郝思琳儀器設(shè)備有限公司；DCA Vantage 型糖化血紅蛋白檢測(cè)儀： 西門子（中國(guó)） 有限公司；GZX-9240MBE 型電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；SHA-B 型數(shù)顯恒溫振蕩水浴器： 天津塞得利斯實(shí)驗(yàn)分析儀器制造廠。

1.3 方法

1.3.1 全麥粉營(yíng)養(yǎng)成分檢測(cè)方法

該全麥粉營(yíng)養(yǎng)成分的檢測(cè)方法如表1 所示。

表1 全麥粉營(yíng)養(yǎng)成分檢測(cè)方法Table 1 Determination of nutritional components in WWF

1.3.2 全麥粉饅頭GI 測(cè)定

將全麥粉加水65%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 按GB/T 21118—2007 制作成饅頭，測(cè)定饅頭GI[9]。GI 計(jì)算公式：GI=（進(jìn)食相當(dāng)于50 g 碳水化合物的全麥粉饅頭后2 h 內(nèi)血糖應(yīng)答曲線下的增值面積）/（進(jìn)食50 g 葡萄糖后2 h 內(nèi)血糖應(yīng)答曲線下的增值面積）×100。

1.3.3 大鼠造模及血糖測(cè)定

造模前將大鼠適應(yīng)性喂養(yǎng)一周，隨機(jī)分為3 組：空白對(duì)照組（control group）、 模型對(duì)照組（model control group）和實(shí)驗(yàn)組（test group）。 喂養(yǎng)4 周后，禁食8 h～10 h， 對(duì)模型對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組大鼠分2 次腹腔注射濃度為1%的STZ 45 mg/kg。 造模72 h 后，所有大鼠禁食8 h～10 h，鼠尾取血，測(cè)空腹血糖（fasting blood glucose，F(xiàn)BG）。以FBG≥11.1 mmol/L 為大鼠成模標(biāo)準(zhǔn)。第4周～8 周，每2 周測(cè)1 次FBG 值；第8 周～12 周，每周測(cè)1次FBG 值。

1.3.4 口服糖耐量實(shí)驗(yàn)（oralglucosetolerancetest，OGTT）

造模第12 周，大鼠禁食8 h～10 h 后，檢測(cè)各組大鼠的FBG。經(jīng)口給予葡萄糖2.0 g/kg bw，測(cè)定各組大鼠在30、60、90 min 和120 min 時(shí)的血糖值， 分析各時(shí)間點(diǎn)的血糖水平及曲線下面積。

1.3.5 樣品采集及檢測(cè)

12 周結(jié)束后，采用3%的戊巴比妥鈉麻醉動(dòng)物，腹主動(dòng)脈取血， 取2 mL 全血加入提前放好抗凝劑的試管中， 采用糖化血紅蛋白檢測(cè)儀測(cè)定糖化血紅蛋白（glycosylated hemoglobin，HbA1c）。其余血液3 000 r/min離心15 min 后分離血清， 測(cè)定血清TC、TG、HDL-C、LDL-C、T-SOD、CAT、FFA 和hs-CRP 含量。

取血結(jié)束后，迅速取各組大鼠肝臟，先用生理鹽水漂洗，然后一部分制備肝臟勻漿，測(cè)定MDA 含量；另一部分進(jìn)行蘇木精-伊紅（Hematoxylin-eosin staining，HE）染色，肝臟經(jīng)固定、脫水、透明及石蠟包埋后，制成5 μm 厚的切片，經(jīng)HE 染色處理后采用高分辨率數(shù)碼成像系統(tǒng)觀察切片并拍照，觀察肝組織病理學(xué)變化。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2007 和SPSS 19.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析； 每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3 次。 其中， 方差分析采用Anova 分析， 顯著性分析采用Duncan 檢驗(yàn)，p<0.05 為差異顯著，試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差（x±s）表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 全麥粉營(yíng)養(yǎng)成分檢測(cè)結(jié)果

全麥粉營(yíng)養(yǎng)成分見表2。

表2 全麥粉營(yíng)養(yǎng)成分Table 2 Nutrient composition of WWF

該全麥粉經(jīng)過特殊工藝處理，口感優(yōu)良，富含膳食纖維、維生素和礦物質(zhì)，適合加工成饅頭等產(chǎn)品長(zhǎng)期食用。

2.2 全麥粉GI 值測(cè)定

進(jìn)食食物2 h 后血糖變化見圖1。

圖1 進(jìn)食食物2 h 后血糖變化Fig.1 Blood glucose response curve of 2 hours after meal

受試人群進(jìn)食葡萄糖后血糖濃度在15 min～30 min內(nèi)達(dá)到峰值，此時(shí)血糖濃度為（8.6±0.3）mmol/L；而進(jìn)食全麥粉饅頭后血糖濃度在30 min～45 min 達(dá)到峰值，此時(shí)的血糖濃度為（7.6±0.2）mmol/L（圖1）。 表明食用全麥粉饅頭可以延遲血液中血糖濃度達(dá)到峰值的時(shí)間，并降低峰值濃度。經(jīng)計(jì)算，全麥粉饅頭的GI 值為61.1，相比于普通饅頭的88.7 左右[10]，降低了31.1%，屬于中等GI 食品，可以作為糖尿病患者的主食適量食用。

2.3 試驗(yàn)動(dòng)物血糖變化情況

2.3.1 飼養(yǎng)過程中各組大鼠FBG 變化情況

各組大鼠FBG 變化情況見圖2。

圖2 各組大鼠FBG 變化情況Fig.2 FBG changes of rats in each group

由圖2 可知， 造模前各組大鼠的FBG 值基本一致，在5.1 mmol/L～5.7 mmol/L 之間。 造模成功后，模型對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組大鼠FBG 值均高于11.1 mmol/L，提示造模成功。飼養(yǎng)4 周時(shí)，實(shí)驗(yàn)組的FBG 值開始下降，為15.3 mmol/L；4 周～12 周間，模型對(duì)照組的FBG 值持續(xù)升高，實(shí)驗(yàn)組的FBG 值持續(xù)降低。 12 周時(shí)，實(shí)驗(yàn)組的FBG 值降到7.6 mmol/L 左右，顯著低于模型對(duì)照組（p<0.05），與空白對(duì)照組相當(dāng)（p＞0.05）。說明長(zhǎng)期飼喂全麥粉飼料有助于降低糖尿病大鼠的FBG 值。其原因可能是全麥粉中膳食纖維含量豐富，吸水膨脹，延緩胃排空時(shí)間，縮短食物在胃腸道內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間，從而抑制營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)向胃腸道擴(kuò)散，使葡萄糖進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞的速度下降，延緩葡萄糖吸收速率，從而降低FBG 水平[11]。

2.3.2 各組大鼠OGTT 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

造模第12 周時(shí)， 各組大鼠的OGTT 測(cè)定結(jié)果如表3 所示。

表3 各組大鼠OGTT 實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 3 OGTT results of rats in each group mmol/L

由表3 可知，各組大鼠經(jīng)口給予葡萄糖后，30 min血糖值達(dá)到最高， 隨后血糖值逐漸下降。 模型對(duì)照組大鼠的血糖在各時(shí)間點(diǎn)均顯著高于空白對(duì)照組（p<0.05）。 與模型對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的血糖水平均有顯著下降（p<0.05），表明全麥粉對(duì)糖尿病大鼠的糖耐受能力有較好調(diào)節(jié)作用。

2.3.3 各組大鼠HbA1c 測(cè)定結(jié)果

各組大鼠HbA1c 測(cè)定結(jié)果見表4。

表4 各組大鼠HbA1c 測(cè)定結(jié)果Table 4 HbA1c level of rats in each group

HbA1c 值通常用于實(shí)驗(yàn)室評(píng)估長(zhǎng)期糖尿病的控制效果，2002 年美國(guó)糖尿病協(xié)會(huì)已將其作為監(jiān)測(cè)糖尿病血糖控制的金指標(biāo)[12]。 由表4 可知，實(shí)驗(yàn)組大鼠的HbA1c 水平顯著低于模型對(duì)照組（p<0.05），與空白對(duì)照組相當(dāng)（p＞0.05）。 說明全麥粉對(duì)糖尿病大鼠的血糖控制確有一定作用。

2.4 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物血脂變化情況

TC 和TG 是研究機(jī)體膽固醇代謝的重要指標(biāo)；HDL-C 的主要作用是將肝臟外的膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn)回肝臟，LDL-C 的主要作用是將肝臟中合成的膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)到全身各組織。

各組大鼠血脂實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。

2.4.1 TC 和TG 含量的變化

由表5 可知，與空白對(duì)照組相比，模型對(duì)照組大鼠血清TC 和TG 含量顯著升高（p<0.05），實(shí)驗(yàn)組大鼠血清TC 和TG 含量顯著低于模型對(duì)照組（p<0.05），而與空白對(duì)照組無顯著差異（p＞0.05），說明全麥粉可以有效改善糖尿病大鼠的脂代謝。 這是因?yàn)槿湻壑泻写罅康纳攀忱w維，膳食纖維可吸附或結(jié)合小腸中的膽固醇，加快其從腸道排出，抑制膽固醇的腸肝循環(huán)，降低血漿中的TC 及TG 含量[13]。

表5 各組大鼠血脂實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 5 Serum lipid level of rats in each group

2.4.2 HDL-C 和LDL-C 含量的變化

由表5 可知，與空白對(duì)照組相比，模型對(duì)照組大鼠血清LDL-C 含量顯著升高，HDL-C 含量顯著降低（p<0.05）。 實(shí)驗(yàn)組大鼠血清LDL-C 含量顯著低于模型對(duì)照組， 而HDL-C 含量顯著增加， 差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p<0.05）， 表明全麥粉飼喂改善了糖尿病大鼠的脂代謝水平。 LDL-C 通過低密度脂蛋白受體介導(dǎo)的胞吞作用將膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)至外周組織溶酶體中降解或?qū)⑵浞祷馗闻K，在膽固醇7α-羥化酶的作用下轉(zhuǎn)化為膽汁酸。HDL-C 在肝臟和小腸中合成，可攝取外周細(xì)胞的膽固醇， 并在血漿膽固醇脂酰轉(zhuǎn)移酶催化下將游離膽固醇酯化生成膽固醇酯，進(jìn)入HDL-C 內(nèi)核，從而降低血漿中游離膽固醇的比例[14-15]。 所以，LDL-C 含量的降低和HDL-C 水平的升高將有利于組織和血液膽固醇的清除。

2.5 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物抗氧化能力變化情況

2.5.1 氧化應(yīng)激水平變化

氧化應(yīng)激是機(jī)體在遭受各種有害刺激時(shí)，體內(nèi)活性氧自由基和活性氮自由基產(chǎn)生過多，氧化程度超過氧化物的清除能力， 氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)失衡，從而導(dǎo)致組織損傷。 正常機(jī)體組織有多種抗氧化酶，如SOD 和CAT，可以清除自由基，阻止或限制活性氧相關(guān)損傷，維持細(xì)胞正常的代謝活動(dòng)。

氧化應(yīng)激和自由基的形成可能導(dǎo)致一系列的病理變化，如糖尿病、癌癥、心血管疾病等，而膳食天然抗氧化劑可以加強(qiáng)內(nèi)源性抗氧化系統(tǒng)，從而減少氧化應(yīng)激[16]。 各組大鼠抗氧化能力變化情況見表6。

由表6 可知， 模型對(duì)照組的SOD 和CAT 水平顯著低于空白對(duì)照組（p<0.05），肝臟MDA 含量顯著高于空白對(duì)照組（p<0.05），說明長(zhǎng)期糖尿病會(huì)降低機(jī)體的氧化應(yīng)激水平。 而實(shí)驗(yàn)組的SOD 和CAT 活力顯著高于模型對(duì)照組（p<0.05），肝臟MDA 水平顯著降低（p<0.05）， 說明全麥粉可以提高機(jī)體的抗氧化防御系統(tǒng)，保護(hù)機(jī)體免受氧化應(yīng)激損傷，這是由于全麥粉中含有膳食纖維和酚類化合物， 能夠清除體內(nèi)積累的自由基，減輕自由基對(duì)機(jī)體的損傷[17-18]。

表6 各組大鼠抗氧化能力變化情況Table 6 Serum oxidative stress of rats in each group

FFA 升高會(huì)導(dǎo)致組織中氧化應(yīng)激水平增加， 并導(dǎo)致胰島素抵抗[19]。 實(shí)驗(yàn)組的FFA 水平顯著低于模型對(duì)照組（p<0.05），與空白對(duì)照組相當(dāng)（p＞0.05）。 說明全麥粉能改善機(jī)體抗氧化能力， 保護(hù)機(jī)體免受氧化應(yīng)激。hs-CRP 是一種與胰島素抵抗相關(guān)的全身性、非特異性炎癥標(biāo)志物[20]。實(shí)驗(yàn)組的hs-CRP 水平略低于模型對(duì)照組，但差異不顯著（p＞0.05）。

2.5.2 肝臟組織學(xué)觀察

圖3a～圖3c 分別表示空白對(duì)照組、模型對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的肝臟HE 染色結(jié)果。

圖3 各組大鼠肝臟組織圖（×400）Fig.3 Hepatic sections of rats in each group（×400）

由圖3 可以發(fā)現(xiàn)， 空白對(duì)照組大鼠肝臟無病理改變（圖3a），而模型對(duì)照組大鼠肝細(xì)胞中度水腫，出現(xiàn)少數(shù)氣球樣變肝細(xì)胞， 肝細(xì)胞脂肪變性及點(diǎn)灶狀壞死，匯管區(qū)膽管增生，細(xì)小動(dòng)脈輕度玻璃樣變性（圖3b）。全麥粉飼養(yǎng)12 周后，糖尿病大鼠細(xì)胞凋亡和炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)情況則明顯減少（圖3c），表明全麥粉能有效保護(hù)肝臟免受氧化應(yīng)激所致?lián)p傷。 這是因?yàn)槿湻壑泻写罅糠宇愇镔|(zhì)，多酚類物質(zhì)可以減少自由基的積累，增強(qiáng)機(jī)體抗氧化水平，增強(qiáng)抵抗力[21]。

3 結(jié)論

本課題組研制的全麥粉制作的饅頭GI 值為61.1，為中升糖指數(shù)產(chǎn)品。 采用全麥粉制作大鼠飼料，對(duì)大鼠進(jìn)行12 周飲食干預(yù)，可顯著降低糖尿病模型大鼠的血糖水平；同時(shí)降低大鼠的TC、TG 和LDL-C 水平，升高HDL-C 水平，有效改善糖尿病大鼠的高血脂癥狀。全麥粉飼喂12 周可降低氧化應(yīng)激水平，提升大鼠的抗氧化能力， 糖尿病大鼠血液SOD 和CAT 含量顯著上升，血液FFA 含量和肝臟MDA 含量顯著降低，預(yù)防肝臟水腫，減少細(xì)胞凋亡。 因此，可以采用全麥粉制作饅頭作為糖尿病患者的主食適量食用。