全蠶粉降血糖作用研究進展

陳景蕓 蔡 平 李 兵

(1蘇州大學建筑與城市環(huán)境學院,江蘇蘇州 215123; 2蘇州大學醫(yī)學部,江蘇蘇州 215123)

全蠶粉降血糖作用研究進展

陳景蕓1蔡 平1李 兵2

(1蘇州大學建筑與城市環(huán)境學院,江蘇蘇州 215123;2蘇州大學醫(yī)學部,江蘇蘇州 215123)

概述了近 10年來國內關于全蠶粉成分的測定、全蠶粉降血糖的活性成分和作用機理,全蠶粉降血糖的動物試驗與臨床研究、全蠶粉制作的加工工藝等方面的研究,提出對全蠶粉進一步研究和開發(fā)的思路。

全蠶粉;降血糖;研究進展

糖尿病是一種復雜的遺傳性疾病。隨著生活方式的改變和老齡化社會的加劇,糖尿病的患病率和病死率已出現(xiàn)快速上升趨勢,成為世界上繼腫瘤、心血管病之后第 3位嚴重危害人類健康的疾病,并且有擴大化和年輕化的趨勢［1］。據(jù)國際糖尿病聯(lián)盟(IDF)的研究報告指出,全世界范圍內有超過2.46億成年糖尿病患者,預計到 2025年這一數(shù)字有可能被改寫為 3.80億。糖尿病患病率前 3位的國家分別是印度、中國和美國。

控制糖尿病及其并發(fā)癥,必須要嚴格控制人體內的血糖水平。目前臨床上,Ⅰ型糖尿病的控制以注射胰島素為主,Ⅱ型糖尿病的控制以口服藥物為主,效果不好時也需要注射胰島素。但是藥物的副作用和必須終生用藥影響患者的生活質量,使用藥物或胰島素強化降血糖會造成低血糖的危害,而且研究發(fā)現(xiàn)有少數(shù)Ⅱ型糖尿病患者使用胰島素會發(fā)生過敏反應,尤其是動物胰島素過敏反應發(fā)生率高［1-3］。近年來人們也在探尋其它治療手段,以提高糖尿病患者的生活質量,其中利用全蠶粉(SP)抑制Ⅱ型糖尿病即是一個很好的例子。

自 1992年起,韓國蠶絲昆蟲研究所,對家蠶的生理功能及實用效果進行了深入研究,表明 5齡第3天家蠶幼蟲經冷凍干燥制成的全蠶粉末,具有抑制體內血糖過高的功效［4］,這給廣大的糖尿病(Ⅱ型)患者帶來了福音。如今韓國飼養(yǎng)的家蠶有 80%以上用于制備全蠶粉,已形成規(guī)模化新產業(yè)。近年來,國內外也有大量的研究證實,用家蠶、柞蠶或油蠶幼蟲制作的全蠶粉具有顯著的降血糖作用。我國對全蠶粉降血糖或其它藥效作用的研究自 2000年開始,經過中國農業(yè)科學院蠶業(yè)研究所(鎮(zhèn)江)、西北農林科技大學動物科技學院蠶桑絲綢研究所、廣東省農業(yè)科學院蠶業(yè)研究所、山東農業(yè)大學林學院(蠶學系)、山東省蠶業(yè)研究所、寧夏蠶業(yè)工作站、新疆和田蠶桑科學研究所、天津科技大學食品工程與生物技術學院、廈門市醫(yī)藥研究所、福建省桑蠶研究所等單位的研究,迄今已研發(fā)出鎮(zhèn)江蠶粉、全蠶粉降血糖膠囊(供臨床試驗用)、降糖制劑 QHL3(全蠶粉)、金蠶寶、寧夏蠶粉、雪蠶膠囊等產品,并已發(fā)表論文近 50篇,內容主要集中在全蠶粉成分測定、動物試驗、臨床研究、加工工藝等方面。為了全面地了解全蠶粉的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,對其研究進展概述如下,并提出進一步研究和開發(fā)的思路,為今后深入研究提供參考。

1 全蠶粉的化學組成和降糖機理

1.1 全蠶粉的營養(yǎng)成分

家蠶的不同品種、不同制作工藝和不同測定方法,所測的營養(yǎng)成分在含量上均有所差異。根據(jù)Kang Sun Ryu等［4］的研究,全蠶粉的化學組成有粗蛋白 、粗脂肪 、粗纖維 、灰分、K、Ca、Mg、Na、Zn、Cu、Fe、Mn、纖維素、半纖維素、木質素、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)等。與桑葉相比,全蠶粉中粗蛋白、粗脂肪、灰分、Zn含量明顯高于桑葉,而粗纖維、纖維素、半纖維素、木質素、NDF、ADF等的含量則明顯低于它們在桑葉中的含量［4-5］。其中蛋白質含量最為豐富,并含有各種必需氨基酸,極易被人體吸收,是一種優(yōu)質蛋白源。據(jù)廈門市醫(yī)藥研究所分析,福建省桑蠶研究所研制的 3批凍干全蠶粉蛋白質含量高達 60%,含有 16種氨基酸(國外報道至少有 18種［6］),含量為 20%,必需氨基酸約占50%［7］。

家蠶烘干后蠶粉揮發(fā)油的回收率約為 1%(干基,w/w)。利用 GC/MS對蠶粉的揮發(fā)油進行了分離鑒定,共檢出 105個組分,確定了 69個化學組分的結構。揮發(fā)油中含有大量不飽和的醇和酸、多種脂肪酸、烷烴和芳香族、甾醇類、二萜烯類、雜環(huán)類化合物;其中含量最高的是二噻嗪類(MW163),其次是十六碳烯醇類(MW296)與十八醇類(MW 268)等［8］。

家蠶微量元素含量豐富,其中 Ca、Mg含量約為2 mg/g,與已報道的昆蟲相比含量較高。家蠶還是微量農藥殘留的理想生物檢測體,食用全蠶粉不會出現(xiàn)中毒或過敏等不良反應,具有較高的安全性,可以作為人類必需微量元素的良好供給源［7］。

昆蟲本身不能合成甾體,體內膽固醇含量極低,產生的甾體不能被人的消化道吸收;所以,家蠶還是低膽固醇食品的潛在來源［4］。

總而言之,全蠶粉是一種高蛋白、低脂、無毒、無過敏、營養(yǎng)成分合理豐富,且具有良好的降糖、降脂,增強免疫功能,藥食兩用的佳品。

1.2 全蠶粉降血糖的活性成分和作用機理

全蠶粉的降血糖效果受多種因素的影響,國內外學者對此已進行了一些有意義的探索。發(fā)現(xiàn)其降糖機理主要是通過抑制小腸粘膜上 α-糖苷酶(對小腸內二糖轉變?yōu)閱翁瞧鸬酱呋饔?的活性,從而延緩血液或組織對葡萄糖的吸收,降低或延緩麥芽糖和葡萄糖被分解的速度來實現(xiàn)的。研究表明對α-麥芽糖苷酶的活性抑制率達到 41.22%［9］,對 α-葡萄糖苷酶的活性抑制率達到 46.33%［5］,對纖維二塘酶和半乳糖酶的活力為 0。這種抑制糖苷酶的作用在時間上表現(xiàn)為暫時性,進一步的藥物動力學研究表明,機體對葡萄糖的吸收總量不變,即攝食30 min后血糖值迅速降低,60 min后逐漸恢復吸收,后期吸收加快。目前經研究發(fā)現(xiàn)全蠶粉抑制血糖值的主要有效成分是 1-脫氧野尻霉素(1-deoxynojirimycin,DNJ)和黃酮類化合物［10-14］。

DNJ的化學名為(2R,3R,4R,5s)-2-(羥甲基-3,4,5-三羥基)吡啶,是一種不能在人體代謝的氮雜糖。近年來研究發(fā)現(xiàn) DNJ及其衍生物作為高效的糖苷酶抑制劑,可作為控制糖尿病、病毒感染、腫瘤轉移及溶酶體儲存紊亂等眾多疾病的藥物,在植物中以 7、8月份的桑葉含量最高,是植物體內產生的抗蟲物質之一［14-18］。家蠶本身不能產生 DNJ［10］,但以桑葉為食的家蠶具有對桑葉中 DNJ富集的功能,以 5齡第 3天血液中的 DNJ含量最高。另外,不同品種、不同飼養(yǎng)方法的家蠶和不同方法加工的全蠶粉中 DNJ含量均有差異。

黃酮類化合物是一系列結構上以 α-色原酮為基本母核,2個苯環(huán)(A-與 B-環(huán))通過中央三碳鍵相互連接的化合物。除了抑制小腸粘膜上 α-糖苷酶活性外,黃酮類化合物還能通過清除機體內自由基,抗脂質過氧化和促進胰島素 B細胞分泌胰島素,從而起到降低糖尿病患者的血糖水平(機體內自由基升高與血糖值升高有著密切的關系,四氧嘧啶誘發(fā)糖尿病的機理,就是利用其在機體內氧化生成OH-、O+2自由基,從而造成細胞膜產生脂質過氧化作用并使胰島素受體破壞或減少),并阻止并發(fā)癥發(fā)生等作用［11］。黃酮類化合物還是一種有效的醛糖還原酶抑制劑,可以有效改善糖尿病患者聚醇代謝通路、微血管及血流動力學異常和神經營養(yǎng)因子的缺乏恢復神經傳導,防止視網膜組織中的蛋白質異常滲透,減輕腎小球小動脈的擴張,使腎小球過濾功能恢復正常,從而預防和延緩糖尿病性病變和并發(fā)癥［12］。此外,黃酮類化合物同時具有抗過敏、抗炎、抗菌、抗突變、抗腫瘤、保肝、雌激素樣等作用,很多在國外作為食品添加劑或營養(yǎng)補充劑使用,并已開發(fā)成為改善胰島素抵抗、降壓降脂、治療糖尿病的藥物［12-13］。金潔等［19］的研究表明,家蠶幼蟲體富含黃酮類化合物,而且隨著齡期的增大而增高,并以5齡第 3天達到最高,可達 11.107～27.705mg/g。

另外,桂仲爭等［9］運用 RLA分析法,初步檢測發(fā)現(xiàn),全蠶粉中含有三碘甲腺原氨酸(T3),含量為0.913 ng/g,而未檢測到甲狀腺素(T4),并指出其它途徑如甲狀腺激素類似物 T3等活性物質對胰島素水平及其受體可能起一定作用。另外,也有學者提出蛋白質多肽、甾族激素、蠶素、蛻皮激素等物質,可能都具有不同程度調節(jié)血糖的作用［6,12］。雖然已經驗證 DNJ不是全蠶粉中唯一降血糖的物質,但目前針對性較深入和具體的研究還是以 DNJ為主。

2 全蠶粉降血糖的動物試驗和臨床研究

2.1 對試驗動物的生理影響

2.1.1 對大、小鼠血糖和胰島素水平的影響 全蠶粉對小鼠取食后的血糖值有顯著降低作用,攝食后60 min血糖值降低了 13.81%(類似試驗研究大鼠降低了 13.41%);2 h后血糖值低了 11.07%。但隨著劑量的增加,血糖值并沒有繼續(xù)降低,而是維持在一個正常水平,在各個時間點的胰島素水平都不存在顯著差異;小鼠的飲水量、取食量與對照組無顯著差異,也未發(fā)現(xiàn)其它異常或中毒現(xiàn)象［20-21］。

2.1.2 對大、小鼠免疫、內分泌及小鼠器官的影響飼喂添加 0.1%全蠶粉的基礎鼠料 28 d后,T淋巴細胞轉化率極顯著提高 35%;表明全蠶粉能提高大鼠的 T淋巴細胞轉化率,增強 T淋巴細胞對 PHA(Phytohenmgg Lutin,植物凝聚素)刺激的反應性,血脂水平沒有明顯的變化;小鼠大腸長度增加18.45%,大腸質量亦增加 16.6%;而對其它生長指標如肝、心臟、胃以及小腸均無明顯的影響［9］。

觀察全蠶粉對環(huán)磷酰胺所致免疫低下小鼠免疫器官指數(shù)、碳廓清功能和血清溶血素的影響發(fā)現(xiàn),全蠶粉可顯著提高免疫低下小鼠胸腺指數(shù)、脾臟指數(shù)、碳廓清能力和血清溶血素含量,且呈一定量效關系［22］。

康小紅等［23］的實驗研究還表明,全蠶粉能顯著降低Ⅱ型糖尿病大鼠總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白(LDL-C)、游離脂肪酸(FFA)和胰島素抵抗指數(shù)(Home-IR),升高高密度脂蛋白(HDL-C),并能有效地改善高胰島素血癥狀態(tài);說明全蠶粉能調節(jié)實驗性Ⅱ型糖尿病大鼠糖、脂代謝紊亂,改善外周組織對胰島素的敏感性,從而減輕Ⅱ型糖尿病大鼠的胰島素抵抗。

2.1.3 對小鼠生長、繁殖、耐力和耐缺氧能力的影響 從小鼠出生第 45天開始,用含全蠶粉復合藥物(SPC)1.5%的飼料連續(xù)飼養(yǎng) 160 d,在該期間小鼠的生活習性、取食、排泄等未見異常,但最后添食組的略低于對照組。于添食 SPC 180 d時進行組內交配、產仔,所有仔鼠全部健康存活;另外,SPC可以提高小鼠的抗疲勞能力,但導致小鼠的耐缺氧能力相對下降［21］。

2.1.4 對鵪鶉生長、營養(yǎng)、免疫及內分泌的影響對鵪鶉飼喂 1g/kg全蠶粉日糧 20 d后,其體質量增加 11.12%,血清總蛋白、白蛋白含量均顯著高于試驗組;血清葡萄糖、總膽固醇含量以及血清白蛋白/總蛋白比值,兩組間差異不顯著,而血清中 α-氨基氮含量試驗組顯著高于對照組;試驗組 T淋巴細胞轉化率比對照組高 20.87%,表明全蠶粉也能提高鵪鶉淋巴細胞轉化率,增強 T淋巴細胞對 PHA刺激的反應性,從而提高鵪鵓的免疫力(與小鼠測試結果類似);鵪鶉的血清胰島素樣生長因子含量顯著提高,生長激素和甲狀腺素 T4水平極顯著提高,但甲狀腺素 T3差異不顯著［24］。

2.2 對糖尿病患者的臨床試驗

桂仲爭等［20］臨床試驗研究發(fā)現(xiàn),糖尿病患者服用由中國農業(yè)科學院蠶業(yè)研究所研制的全蠶粉降糖膠囊 60 d,餐前(空腹)和餐后 2 h的血糖值分別降低了 10.4%～28.3%和 27.8%～40.2%,胰島素水平分別降低了 31.79%和 42.66%,血清中甘油三脂降低了 27.84%,血清膽固醇降低了 8.44%,而高密度脂蛋白沒有顯著的變化;檢測血液中谷丙轉氨酶和谷草轉氨酶的活性,以及影響腎功能的其它主要指標如尿素氮和肝酐,試驗數(shù)據(jù)間均無顯著差異。肖輝等［25］臨床試驗研究發(fā)現(xiàn),糖尿病患者服用由德州生達醫(yī)藥保健品有限公司生產的 SPC膠囊后,能降低空腹血糖和餐后血糖,而且還能降低糖化血紅蛋白水平,未發(fā)現(xiàn)胃腸道不適、低血糖及對人體的肝、腎功能等其它不良反應。雖然針對全蠶粉的臨床試驗研究相對較少,但初步可以證實,全蠶粉對Ⅱ型糖尿病患者具有顯著的療效,且無明顯胃腸道不適、低血糖、過敏、肝腎毒副作用等不適反應,具有很好的安全性。

全蠶粉除了有降血糖作用之外,婁德等［26］研究發(fā)現(xiàn)含 DNJ的全蠶粉分離物,對人的宮頸癌 HeLa腫瘤細胞的生長具有顯著的抑制作用,其抑制效果與 SCS(含 DNJ的全蠶粉分離物)呈現(xiàn)劑量—效應依賴關系;濃度為 40mg/m L的全蠶粉分離物,對腫瘤細胞的生長抑制率達 92.27%,可使腫瘤細胞增殖能力完全喪失,其 IC50約為 10mg/mL。

另外,近幾年眾多學者除了對家蠶全蠶粉進行研究之外,還對柞蠶全蠶粉、雄蛾粉降血糖預防糖尿?。?7-28］,油蠶的開發(fā)利用［29］等也做了相關的研究;發(fā)現(xiàn)柞蠶、油蠶、野蠶、白僵蠶［30］、雄蠶蛾酒［31］等,都具有降低血糖等藥效。

3 全蠶粉制作的加工工藝

所有全蠶粉的制作均采用 5齡第 3天幼蟲。經初步挑選和清洗處理后,采用真空濃縮煎煮冷凍干燥,然后粉碎過目(粉碎粒度為 0.15mm對 DNJ的保留最理想［26］)。另外,根據(jù)不同需要,可按比例加入其它藥物,充分混勻成為全蠶粉復合藥物。對全蠶粉和全蠶粉復合物的滅菌處理采用60Coγ射線7 kGy輻照處理(孫波等［32］研究表明此方法可以達到食品、中藥制品衛(wèi)生要求,且對 DNJ含量和降血糖效果均無明顯影響)。

經姜義仁等［27-28］研究表明,柞蠶全蠶粉同樣具有降低血糖抑制糖尿病的作用。但其腥味較重,不方便食用。王朝臣等［33-34］經研究得出了 2種除腥工藝。一種是超臨界 CO2萃取除腥脫脂工藝,即壓力為 30 MPa,溫度為 50℃,時間為 60 min,粉碎度為 110目,除腥率可達到 99.6%,脫脂率為 91%;另一種是醋酸溶液除腥工藝,即用 0.7%的醋酸溶液,55℃旋轉蒸發(fā) 20min,除腥率可達 93.0%左右。另外,王朝臣等［35］通過對微膠囊壁材的初選試驗和包埋工藝的研究,還得出了一套制備全蠶粉微膠囊的工藝,即 spo-mo350變性淀粉/阿拉伯膠的質量比為4∶1,進風溫度 180℃,出風溫度 115℃,芯材 /壁材的質量比為1∶1,壁材占乳化液比例 30%,包埋率達86.4%;該微膠囊包埋工藝同時能夠較好的解決柞蠶粉存在的腥味重、易氧化等問題。

但相對而言,對全蠶粉加工工藝的研究較少,在添加抗氧化劑方面還未有研究提出。

4 小結與建議

總之,經過國內外學者的研究,一致認為全蠶粉是一種高蛋白、低脂、無毒、無過敏、營養(yǎng)成分合理豐富,且具有良好的降糖、降脂、增強免疫功能,藥食兩用的佳品。家蠶通過取食桑葉使體內積累豐富的DNJ和黃酮類似物,而 DNJ和黃酮類似物可以通過抑制小腸粘膜上 α-糖苷酶(對小腸內二糖轉變?yōu)閱翁瞧鸬酱呋饔?的活性,從而延緩血液或組織對葡萄糖的吸收,起到降低血糖的作用。在小鼠等動物試驗和臨床研究中,均未發(fā)現(xiàn)食用全蠶粉有不良反應或過敏現(xiàn)象。另外,全蠶粉對機體免疫功能也有一定的增強作用,還可抑制腫瘤細胞增殖。

全蠶粉的應用推廣主要還存在 2個方面的問題。其一是我國大部分地區(qū)對取食昆蟲有抵觸心理,很多人不愿嘗試;其二是全蠶粉產品作為醫(yī)藥投入市場使用,還沒有獲得醫(yī)藥認證和許可。

建議今后研究與開發(fā)方向:一是選出最適宜的桑品種和蠶品種,研制出高活性的全蠶粉;二是通過制作工藝的研究,減少服用劑量,增強療效;三是加強臨床試驗的研究,確定檢測的標準,做好市場的宣傳工作,融合企業(yè)的資金,拓展銷售市場。

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S881.2

B

1007-0982(2011)02-0014-05

2010-12-26;

2011-02-13

陳景蕓(1988—),女,山西晉城,碩士研究生。

Tel:13625286252,E-mail:360228509@qq.com

蔡平(1955—),男,安徽合肥,教授。

Tel:13812786895,E-mail:caip@suda.edu.cn