孫興榮，卞景陽(yáng)，劉琳帥，顧 鑫

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大慶分院，黑龍江 大慶 163316）

0 引言

大米作為世界人口的主食之一，其血糖指數(shù)在64%～93%，是一種高血糖指數(shù)（GI）的食品[1]。鑒于大米在人類飲食中的重要性，并且不同品種稻米之間的營(yíng)養(yǎng)成分可能不同，必須對(duì)稻米的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行全面評(píng)估。對(duì)白米營(yíng)養(yǎng)成分的分析表明，白米主要是由淀粉、蛋白質(zhì)組成。這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和糙米中所含的其他化合物對(duì)代謝性疾病的控制，特別是針對(duì)糖尿病的控制具有重要的作用。

糖尿?。―M）是一種代謝性疾病，目前全世界有數(shù)億人遭受糖尿病折磨，預(yù)計(jì)其人數(shù)將在今后幾年繼續(xù)增加。糖尿病是一種與飲食有關(guān)的疾病，可通過(guò)控制飲食進(jìn)行預(yù)防和治療[2]。該疾病的特征是血糖水平升高，根據(jù)引起血糖水平升高的原因，可分為Ⅰ型和Ⅱ型糖尿?。ǚ謩e為T1DM和T2DM）[3-4]。T1DM型糖尿病是一種自身免疫性疾病，免疫系統(tǒng)破壞了胰腺中產(chǎn)生胰島素的β-細(xì)胞，占所有糖尿病病例的5%～10%。在T2DM型糖尿病中，90%～95%的糖尿病病例對(duì)胰島素產(chǎn)生抗性，導(dǎo)致糖代謝失調(diào)[4]。

白米和米糠的基本成分[7-8]見(jiàn)表1，白米和米糠中的主要生物活性物質(zhì)見(jiàn)表2。

表1 白米和米糠的基本成分/%

表2 白米和米糠中的主要生物活性物質(zhì)含量/mg·（100 g）-1

由表1可知，除淀粉外，糙米中其他營(yíng)養(yǎng)化合物的含量均高于白米。糙米中蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)和膳食纖維等物質(zhì)對(duì)人體健康具有保健作用[5]。目前，已有體內(nèi)試驗(yàn)研究證明食用糙米在控制糖尿病方面具有重要作用，尤其能夠降低血糖指數(shù)[6-7]。米糠是米粉工業(yè)中產(chǎn)生大量不太穩(wěn)定的副產(chǎn)品，含有10%～13%的糙米谷物，比白米含有更多的脂質(zhì)和膳食纖維[8-9]。

米糠中碳水化合物含量比白米少，蛋白質(zhì)含量是白米的2倍，是大米蛋白的重要來(lái)源。米糠還富含生物活性化合物，如γ-谷維素、阿魏酸、植酸和γ-氨基丁酸、生育酚和生育三烯醇（維E）。這些化合物的濃度可能因稻米的品種和類型而異，已被研究證明具有降血脂、抗高血壓、緩解氧化應(yīng)激的作用[10-11]。因此，米糠是脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和非淀粉多糖的重要營(yíng)養(yǎng)來(lái)源，比白米的營(yíng)養(yǎng)成分更豐富。

綜述了大米中化合物對(duì)糖尿病的潛在治療作用，特別是相關(guān)的大量營(yíng)養(yǎng)素（如淀粉、蛋白質(zhì)）對(duì)血糖的控制作用，并討論米糠化合物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，為以稻米中化合物作為預(yù)防和控制糖尿病的功能食品開(kāi)發(fā)提供理論依據(jù)。

1 大米的營(yíng)養(yǎng)成分

1.1 淀粉

淀粉依據(jù)體外消化過(guò)程可分為三大類：快速消化淀粉（RDS）、慢消化淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）[12]。稻米的品種和加工方式不同，淀粉有不同的消化吸收率，因此研究其對(duì)血糖的影響具有重要的意義。一些研究表明，淀粉消化率的可變性與不同類型大米的血糖指數(shù)（GI）有關(guān)[12-13]，證明了選擇低血糖指數(shù)（GI）品種稻米開(kāi)發(fā)降血糖產(chǎn)品及其重要性[14]。

食用富含RS的食物是降低淀粉消化率[15-16]和血糖水平的重要手段[17]。RS可分為5種類型：RS1是一種物理上難以獲得的淀粉，主要存在于全谷物中；RS2來(lái)自未被糊化的淀粉，出現(xiàn)在未被糊化的食物中；RS3存在于退化后的淀粉中，具有低消化率特征；RS4是一種通過(guò)酶、化學(xué)、物理或基因修飾手段制備的改性淀粉；RS5是由淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物形成。目前，人們希望通過(guò)物理、化學(xué)和酶的方法對(duì)淀粉進(jìn)行改性，以獲得適用性更強(qiáng)的不同類型的RS[18]。稻米中RS含量在0.1%～3.2%[19-22]。淀粉顆粒大小、結(jié)晶度、直鏈淀粉與支鏈淀粉之比和糊化特性可以影響淀粉消化率[23]。作物生長(zhǎng)的土壤、氣候條件等外部因素在很大程度上影響淀粉的基本組成，也會(huì)影響稻米中生物活性化合物的濃度[24-25]。

稻米中直鏈淀粉含量是影響淀粉消化的主要因素。據(jù)報(bào)道，含有高直鏈淀粉品種稻米的淀粉消化速度比低直鏈淀粉品種慢[26]。除了利用化學(xué)、物理和酶法對(duì)RS進(jìn)行修飾外，基因修飾也被廣泛應(yīng)用，旨在培育含有高抗性淀粉稻米品種。

1.2 蛋白質(zhì)

白米中蛋白質(zhì)含量為4.5%～10.5%，是第二高的營(yíng)養(yǎng)成分。米糠的蛋白質(zhì)含量是白米中的2倍，總蛋白質(zhì)含量為11.3%～14.9%。研究表明，大米蛋白與淀粉粒連接相互作用，從而影響淀粉消化速率[27]。Ye J等人[27]發(fā)現(xiàn)，去除米粉中總內(nèi)在蛋白質(zhì)，淀粉消化率增加。稻米中含有4種蛋白質(zhì)：谷蛋白（60%～80%）、白蛋白（4%～22%）、球蛋白（5%～13%）和醇溶谷蛋白（1%～5%）。米糠含有白蛋白（24%～37%）、球蛋白（15%～36%）、谷蛋白（11%～38%）和醇溶谷蛋白（2%～5%）[28]。此外，大米中不含谷蛋白，是低過(guò)敏性蛋白，被廣泛用于嬰兒食品和功能性飲料中，白蛋白是一種水溶性蛋白質(zhì)，易于消化和吸收[29]，米粒中的白蛋白主要存在于米糠中，含量為3.2～4.9 g/100 g，分子量為14～20 kDa，對(duì)α-淀粉酶具有抑制作用，有助于降低食物的GI[30-31]。

1.3 脂類

米糠中脂質(zhì)含量為15.0%～19.7%，比白米更加豐富。米粒中有2種脂質(zhì)：淀粉脂質(zhì)，存在于淀粉顆粒內(nèi)部；非淀粉脂質(zhì)，存在于淀粉顆粒外部。三酰甘油是米粒中主要的非淀粉脂質(zhì)、游離脂肪酸和溶血磷脂是米粒中主要的淀粉脂質(zhì)[16]。淀粉脂類雖然比例較小，但可通過(guò)修飾淀粉膨脹、凝膠化和糊化影響消化率，具有重要的功能性質(zhì)[32]。這些化合物在淀粉合成過(guò)程中形成，通過(guò)氫鍵作用和直鏈淀粉分子形成復(fù)合物，能夠抑制大米的膨脹并降低對(duì)淀粉消化酶的敏感性[16，32]。Ye J等人[27]研究表明，內(nèi)源性脂質(zhì)的存在對(duì)米粉消化率有影響，去除內(nèi)源性脂質(zhì)后，淀粉消化率增加，證實(shí)了淀粉-脂質(zhì)復(fù)合相互作用。稻米的脂質(zhì)部分除了對(duì)淀粉消化率的重要作用外，還含有生物活性化合物，如γ-谷維素、生育酚和生育三烯醇、阿魏酸和三萜醇，這些化合物具有抗氧化特性，能對(duì)糖尿病起到控制作用[33-34]。

1.4 膳食纖維

膳食纖維指不容易被消化的碳水化合物，通常根據(jù)在水中的溶解度、黏度或發(fā)酵速率進(jìn)行分類[35]?？扇苄岳w維主要是果膠和菊粉，而非可溶性纖維主要是RS、低聚糖、纖維素和半纖維素[35]。食用膳食纖維對(duì)健康有益處，對(duì)糖尿病和高脂血癥等疾病有控制作用[36-37]。

米糠中含有19%～29%的膳食纖維，是膳食纖維的重要來(lái)源。大米中最常見(jiàn)的是纖維素、阿拉伯木聚糖和果膠[16]。大米中的可溶性膳食纖維可與蛋白質(zhì)、脂類等化合物結(jié)合較為復(fù)雜。不溶性纖維通常不易消化，在大腸中發(fā)酵，能賦予不同的流變學(xué)性質(zhì)，從而影響質(zhì)量、感官和功能特性，具有重要作用，可用于功能性食品的開(kāi)發(fā)。Qureshi A A等人[36]的研究表明，食用米糠纖維后，血清中葡萄糖含量有所改善。Ullah U等人[37]研究發(fā)現(xiàn)膳食纖維與血糖指數(shù)存在相關(guān)性。Most M M等人[38]報(bào)道了食用大米纖維能夠改善餐后血脂水平。

2 米糠中的功能活性化合物

2.1 γ-谷維素

γ-谷維素主要存在于米糠的脂質(zhì)部分，其含量為59.4～912.0 mg/100 g[39-40]，其與提取方法和米糠來(lái)源等因素相關(guān)。γ-谷維素是阿魏酸酯的混合物，阿魏酸酯是由羥基甾醇（菜油甾醇、豆甾醇、β-谷甾醇）或三萜醇（環(huán)芳香醇、環(huán)芳香醇、24-亞甲基環(huán)芳香醇、環(huán)醇）與羧基阿魏酸酯化形成[41]。盡管如此，幾乎95%的γ-谷維素是由阿魏酸化合物組成，如24-亞甲基環(huán)阿魏酸、阿魏酸環(huán)丙烯基、阿魏酸丁酯和β-谷甾醇[41]。Kobayashi等人證明γ-谷維素可以被直接吸收或產(chǎn)生阿魏酸和植物甾醇代謝產(chǎn)物被吸收。

2.2 植酸

植酸（PA）也被稱為植酸磷或肌醇-1,2,3,4,5,6-六磷酸，是一種有機(jī)酸，在種子和谷物的麩皮中含量較高，占90%左右，約4.0～22.5 g/100 g不等[42]。有研究表明，多達(dá)66%的PA在胃和睪丸中被降解和吸收，飼料中植酸酶和大腸中微生物植酸酶可以加速植酸的分解。PA去磷酸化代謝為各種易被吸收肌醇磷酸鹽衍生物[43]。

2.3 阿魏酸

在水稻胚乳、麩皮和全粒中酚類化合物中含量最高的是阿魏酸（FA），占總酚酸的56%～77%。FA的主要功能與細(xì)胞壁硬度有關(guān)，能夠影響種子的萌發(fā)。FA由一個(gè)帶有羧基的芳香環(huán)組成，又稱3-甲氧基-4-羥基肉桂酸，在米糠中的含量為1.4～225.4 mg/100 g。從米糠中提取的FA易被生物體吸收和代謝，被認(rèn)為是一種具有巨大營(yíng)養(yǎng)潛力的化合物[11]。

2.4 γ-氨基丁酸（GABA）

γ-氨基丁酸（GABA）是全稻萌發(fā)過(guò)程中谷氨酸脫羧酶對(duì)L-谷氨酸脫羧產(chǎn)生的，在其他植物和谷物中也有發(fā)現(xiàn)[44-45]。GABA由一條四碳的非蛋白質(zhì)鏈組成，鏈的另一端有一個(gè)脫質(zhì)子的羧基和一個(gè)質(zhì)子化的氨基[46]。GABA主要存在于全米和米糠中，其含量隨谷物的發(fā)芽時(shí)間增加而增加[47]。米糠中GABA的含量為10.7～58.0 mg/100 g（萌發(fā)前）和90.0～350.0 mg/100 g（萌發(fā)10～12 h后），可以通過(guò)加強(qiáng)谷物的萌發(fā)狀態(tài)來(lái)增加GABA含量[47-48]。

2.5 生育酚和生育三烯醇（維E）

植物油是生育酚和生育三烯醇的最重要來(lái)源，小麥油中主要含有生育酚，而米糠油中主要含有生育三烯醇[49]。米糠中生育酚和生育三烯醇的含量為17.0～22.9 mg/100 g，具有抗氧化作用[50]。維E是由1個(gè)鉻醇環(huán)和1個(gè)碳側(cè)鏈組成的，能夠與過(guò)氧自由基反應(yīng)，具有抗氧化活性。

3 稻米中抗糖尿病作用的主要化合物

3.1 γ-谷維素

γ-谷維素具有抗氧化和降低膽固醇的作用，生物活性強(qiáng)，在醫(yī)藥、食品、化妝品領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[51]。γ-谷維素的預(yù)防和控制糖尿病作用與其具有抗氧化和降低膽固醇性質(zhì)相關(guān)[52]。γ-谷維素能夠抑制膽固醇酯酶水解，降低膽固醇含量。γ-谷維素中的24-亞甲基環(huán)木菠蘿烷醇阿魏酸酯含有羥基基團(tuán)，具有很強(qiáng)的抗氧化作用。同時(shí)小鼠體內(nèi)抗氧化試驗(yàn)證明了γ-谷維素能夠激活超氧化物歧化酶、過(guò)氧化氫酶和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶發(fā)揮抗氧化作用[52]。

3.2 植酸

植酸在消化過(guò)程中能夠與鈣、鎂離子形成復(fù)合物，被認(rèn)為是一種抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)，但其具有降血脂和抗氧化作用[42]。植酸能夠通過(guò)降低淀粉消化率，預(yù)防糖尿病的發(fā)生[53-54]。已有動(dòng)物試驗(yàn)表明，在動(dòng)物飼料中添加植酸，可以降低試驗(yàn)動(dòng)物的血糖水平[55-56]。也有研究表明，植酸通過(guò)磷酸鍵與唾液淀粉酶和胰腺淀粉酶結(jié)合，或與鈣等催化淀粉酶活性的礦物質(zhì)結(jié)合，從而降低了淀粉的消化率，起到預(yù)防和控制糖尿病的作用[57]。

3.3 阿魏酸

阿魏酸苯環(huán)上存在電子供體基團(tuán)，具有抗氧化作用，能夠終止自由基連鎖反應(yīng)。通過(guò)提高氧化酶的活性可以消除活性氧自由基[58]，阿魏酸通過(guò)抑制α-葡萄糖苷酶活性降低血糖，改善糖尿病大鼠模型胰島素分泌[59]，起到對(duì)不同水平糖尿病的控制作用。

3.4 γ-氨基丁酸（GABA）

GABA是在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的一種神經(jīng)遞質(zhì)，具有2種重要功能：鎮(zhèn)靜和降壓[46]。GABA還具有預(yù)防阿爾茨海默病[60]、降低血壓[61]和預(yù)防糖尿病[62]的潛在生物功能活性。GABA通過(guò)控制胰腺β-細(xì)胞的胰島素分泌，調(diào)節(jié)胰高血糖素水平，達(dá)到控制糖尿病的作用。GABA還可以通過(guò)促進(jìn)α-細(xì)胞向β-細(xì)胞的轉(zhuǎn)化，抑制胰高血糖素的分泌，從而促進(jìn)β-細(xì)胞的增加和胰島素的產(chǎn)生[63-64]。研究表明，經(jīng)常食用富含GABA的食物有助于增加胰島素分泌，降低血糖濃度[65]。

3.5 生育酚和生育三烯醇（維E）

維E具有抗氧化作用，可以通過(guò)清除活性氧及氮的化合物，從而影響β-細(xì)胞功能，達(dá)到預(yù)防和控制糖尿病的作用[66]。個(gè)體超重人群飲食3個(gè)月的維E后，血糖和過(guò)氧化物水平下降，胰島素水平得到大大改善[67]。維E提取物也被證明具有降低大鼠血糖水平的作用[68]。這些脂溶性化合物通過(guò)調(diào)節(jié)過(guò)氧化物酶增殖物激活受體和調(diào)節(jié)能量代謝，降低糖尿病大鼠胰島素水平、改善糖代謝，達(dá)到控制糖尿病的潛在作用[69]。

4 結(jié)語(yǔ)

大米中大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)淀粉、蛋白質(zhì)和米糠中存在的γ-谷維素、植酸、阿魏酸、γ-氨基丁酸、生育酚和生育三烯醇具有潛在的生物活性，有助于預(yù)防和控制糖尿病。米糠具有降低血糖的作用，主要是通過(guò)降低食物GI值或抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶活性實(shí)現(xiàn)。植酸、阿魏酸和大米白蛋白可調(diào)節(jié)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的活性，而γ-谷維素、γ-氨基丁酸、生育酚和生育三烯醇能夠造成胰腺β-細(xì)胞功能失調(diào)，從而發(fā)揮生物活性。盡管大量研究表明，大米中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和米糠中生物活性化合物對(duì)糖尿病有預(yù)防和控制作用，但仍需進(jìn)一步研究為大米中功能活性化合物在糖尿病控制領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供理論依據(jù)。