功能性食品添加劑調(diào)節(jié)血糖和血壓的作用及機(jī)制研究進(jìn)展*

夏道宗 蔡振波

浙江中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，浙江杭州 310053

功能性食品是指具有調(diào)節(jié)人體生理功能，適宜特定人群食用，又不以治療疾病為目的的一類食品。目前，市場(chǎng)上銷售的功能性食品基本上都添加了一些特定功能的添加劑，包括低聚糖、益生素、活性肽等。2010年3月國(guó)際頂級(jí)醫(yī)學(xué)刊物《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》發(fā)表了針對(duì)中國(guó)成人糖尿病患病率的調(diào)查，發(fā)病率9.7%，發(fā)病人數(shù)9240萬[1]。另?yè)?jù)預(yù)測(cè)，到2025年，世界糖尿病患者將猛增至2.99億。此外，我國(guó)18歲以上居民高血壓患病率達(dá)18.8%，估計(jì)全國(guó)患病人數(shù)超過1.6億。這兩大疾病形勢(shì)相當(dāng)嚴(yán)峻，且存在病理學(xué)聯(lián)系。40%～50%的2型糖尿病患者有高血壓，75歲以上的糖尿病患者高血壓的發(fā)病率可高達(dá)60%，當(dāng)糖尿病合并廣泛腎損害時(shí)，幾乎100%有高血壓?，F(xiàn)有治療藥物有較大副作用，加上耐藥性、經(jīng)濟(jì)性等原因，大大限制其臨床應(yīng)用。因此開發(fā)具有調(diào)節(jié)血壓、血糖的功能性食品添加劑，具有重要意義及廣闊前景。目前已知的添加劑主要有葡聚糖、赤蘚糖醇、L-阿拉伯糖、海藻酸鉀、降壓肽等，現(xiàn)對(duì)其藥理作用及機(jī)制的最新研究進(jìn)展作一綜述。

1 功能性食品添加劑與糖尿病

糖尿病是以高血糖為特征的代謝疾病群不同的糖尿病病因共同通過胰島β細(xì)胞分泌胰島素不足或周圍組織胰島素作用不足致血糖增高，分為胰島素依賴型（1型）及非胰島素依賴型（2型）。臨床常用治療藥物有胰島素、雙胍類、磺酰脲類、列奈類、噻唑烷二酮類、α-糖苷酶抑制劑等。常見調(diào)節(jié)血糖的功能性食品添加劑有葡聚糖，赤蘚糖醇，L-阿拉伯糖等，其機(jī)制包括保護(hù)和修復(fù)胰島細(xì)胞、改善胰島素抵抗、改善糖代謝等。

1.1 葡聚糖

β-葡聚糖是廣泛存在于細(xì)菌、真菌和糧谷類作物種子（燕麥、大麥等）中的大分子多糖，主要以細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)成分的形式存在。β-葡聚糖具有顯著的調(diào)節(jié)血糖作用。Li等[2]通過對(duì)30只2型糖尿病模型的G-K鼠進(jìn)行為期3～9個(gè)月的研究，發(fā)現(xiàn)高大麥纖維組（總纖維攝入量為每只1.79 g/d，其中β-葡聚糖含量為0.7 g）與大米組（0.46 g/d，不含β-葡聚糖）和谷物淀粉組（0.24 g/d，不含β-葡聚糖）相比，其血糖水平得到了顯著的降低，葡萄糖耐受量得到了顯著的提高。汪海波等[3]發(fā)現(xiàn)給予200 mg/kg燕麥葡聚糖能明顯降低四氧嘧啶致糖尿病小鼠的血糖和血脂水平，且糖尿病小鼠的胰島素水平明顯提升。Yokoyama等[4]發(fā)現(xiàn)連續(xù)4周給予富含β-葡聚糖的谷物可溶性纖維可明顯改善倉(cāng)鼠由于攝入高劑量飽和脂肪酸導(dǎo)致的胰島素抵抗。Reyna等[5]將燕麥提取物和美國(guó)糖尿病協(xié)會(huì)的糖尿病推薦膳食的降血糖效果進(jìn)行比較，研究發(fā)現(xiàn)富含燕麥β-葡聚糖的膳食組的糖化血紅蛋白（HbA1C）水平得到了顯著的降低；Brand-Miller等[6]發(fā)現(xiàn)食用低血糖生成指數(shù)食物的糖尿病患者HbA1C降低了0.43%，其調(diào)節(jié)血糖的效果可以與阿卡波糖以及Lispro胰島素相媲美。Behall等[7]以10個(gè)正常人和10個(gè)肥胖者為對(duì)象研究了大麥β-葡聚糖和抗性淀粉的血糖調(diào)節(jié)作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對(duì)輕度胰島素抵抗患者大麥β-葡聚糖的降血糖和胰島素反應(yīng)效果明顯優(yōu)于抗性淀粉，且β-葡聚糖的攝入量越高這種效果越明顯。

1.2 赤蘚糖醇

赤蘚糖醇分子小，容易被小腸吸收，80%可進(jìn)入血液循環(huán)，被人體吸收后不能被機(jī)體內(nèi)的酶分解，不參與糖代謝引起血糖變化，只能通過腎臟隨尿排出體外。研究證實(shí)，一次性攝入赤蘚糖醇25 g，3 h內(nèi)有40%從尿液中排出，大約在24 h內(nèi)，有80%從尿液中排出，尿液總排出量達(dá)90%以上；沒有被小腸攝入的20%赤蘚糖醇進(jìn)入大腸后，腸道細(xì)菌發(fā)酵成不飽和脂肪酸被機(jī)體利用的也不到50%。因此被攝入赤蘚糖醇中只有5%～10%能為人體提供能量，熱量值僅為蔗糖10%左右，是所有多元糖醇甜味劑中最低的。此外，赤蘚糖醇的生物耐受性好，安全無毒，動(dòng)物和臨床實(shí)驗(yàn)中不會(huì)導(dǎo)致腹瀉的赤蘚糖醇為劑量為0.8 g/kg，是木糖醇、麥芽糖醇、異麥芽糖醇和乳糖醇的2～3倍，山梨糖醇和甘露醇的3～4倍。此外，其在人體內(nèi)的最大耐受量為50 g/d。原因是絕大部分赤蘚糖醇能被小腸吸收，避免了高濃度碳水化合物不吸收引起的腸道內(nèi)高滲現(xiàn)象，防止腹瀉出現(xiàn)，也避免了不吸收物質(zhì)在腸道細(xì)菌發(fā)酵中產(chǎn)生大量揮發(fā)性物質(zhì)使腸胃脹氣的副作用。實(shí)驗(yàn)還表明，赤蘚糖醇無致癌、致畸、致突變作用，不影響生殖和發(fā)育。

1.3 L-阿拉伯糖

阿拉伯糖以阿拉伯聚糖、阿拉伯糖基木聚糖、阿拉伯糖基半乳糖體及類似于半纖維的形式存在于水果、粗糧皮殼中。它是一種沒有熱量的甜味劑，能抑制水解雙糖的酶，對(duì)蔗糖的代謝轉(zhuǎn)化有阻斷作用。在日常食用的蔗糖中添加3%的L-阿拉伯糖可抑制約60%蔗糖的吸收。韓偉等[8]以高糖高脂飼料誘導(dǎo)新西蘭兔肥胖模型，通過給予不同劑量的L-阿拉伯糖喂食，在相當(dāng)于人用劑量6 g/d的情況下，各項(xiàng)血糖指標(biāo)與模型對(duì)照組比較，具有顯著的輔助降血糖作用。

2 功能性食品添加劑與高血壓

高血壓分為原發(fā)性和繼發(fā)性兩種，原發(fā)性高血壓占90%左右。研究表明，高血壓與糖尿病關(guān)系密切，秦方等[9]在成都調(diào)查了7 288例18～80歲人群，糖尿病患病率為3.09%，高血壓患病率為15.45%，糖尿病并高血壓者為1.28%；糖尿病和血糖升高者高血壓患病率分別為40%和32%，為正常血糖的2.8倍和2.28倍，高血壓組血糖升高及合并糖尿病者為正常血壓組的2.64倍和3.1倍。目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的降壓藥是鈣通道阻滯劑，其次是血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑、血管緊張素Ⅱ受體拮抗劑、β受體阻滯劑、利尿劑等，但其均在一定程度上存在副作用。當(dāng)前研究較多的調(diào)節(jié)血壓的功能性食品添加劑主要有海藻提取物如海藻酸鉀，從動(dòng)、植物提取的降壓肽等。

2.1 海藻酸鉀

海藻酸鉀來自海帶、裙帶菜等海洋褐藻植物，廣泛用于食品增稠劑、穩(wěn)定劑等，在臨床研究中已觀察到海藻酸鉀散劑的降壓效果。但是，大分子海藻酸鉀雖然具有一定降壓效果，但由于分子量大、胃腸道反應(yīng)較明顯且體內(nèi)吸收不良，嚴(yán)重影響個(gè)體用藥的依從性和臨床應(yīng)用。冀為等[10]從褐藻中提取海藻酸鉀，并經(jīng)低分子化工藝處理、氫氧化鉀中和反應(yīng)后獲得低分子海藻酸鉀，發(fā)現(xiàn)其對(duì)SHR大鼠有顯著而持續(xù)的降壓作用。臨床研究表明，適量的補(bǔ)鉀對(duì)輕癥高血壓及有高血壓因素的某些正常血壓者有降壓作用，這可能與鉀對(duì)水和體液平衡的調(diào)節(jié)作用有關(guān)。Manger等[11]報(bào)道，高鹽飲食的鹽敏感型大鼠自由飲用2.6% KCl可以顯著降壓，但自由飲用0.7% KCl對(duì)其血壓未見明顯影響；另有報(bào)道，自由飲用0.5% KCl可以降低兩腎一夾高血壓大鼠的血壓，其機(jī)制與鉀離子的利尿利鈉、抑制腎素活性有關(guān)。盡管不同機(jī)制的動(dòng)物高血壓模型可能對(duì)鉀離子的敏感性不同，但上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果仍提示補(bǔ)鉀劑量過低不會(huì)產(chǎn)生明顯的血壓調(diào)節(jié)作用。但是，也有研究表明海藻酸鉀的降壓作用不僅僅來自鉀離子，可能還存在另外的活性物質(zhì)，有其他降壓信號(hào)傳遞通道，這是值得關(guān)注的研究方向。

2.2 降壓肽

血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（ACE）是動(dòng)物肺血管內(nèi)皮細(xì)胞分泌的，與調(diào)節(jié)末梢血壓的凝乳酶血管緊張素系統(tǒng)有關(guān)，它可以切除血管緊張素Ⅰ的羧端His-Leu，形成至今已知升高血壓活性最強(qiáng)的血管緊張素Ⅱ。降壓肽可以干擾腎素的作用，可以一定程度上抑制ACE的這種活性，所以可以降血壓。降壓肽亦能阻止血管舒緩素-激肽系統(tǒng)中產(chǎn)生的緩激肽的分解，緩激肽是血液中的一種物質(zhì)，可以使血管舒張，血壓下降。降壓肽廣泛存在于各種食物蛋白中。例如來源于牛奶蛋白的FFVAPFPEVF、FFVAP和AVPYPQR；來源于玉米蛋白的LRP、LSP和LQP；來源于明膠的GPAGAHyp和GPPGAHyp；以及來源于發(fā)酵乳的VPP和IPP等。2000年，芬蘭維利奧公司推出歐洲市場(chǎng)上第一個(gè)降血壓的益生菌乳制品Evolus，采用特殊菌種——瑞士乳桿菌發(fā)酵的酸奶制品，經(jīng)嚴(yán)格科學(xué)的工藝控制，得到高含量的降血壓肽。經(jīng)多次動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床研究發(fā)現(xiàn)，高血壓患者每天攝入適量的Evolus產(chǎn)品，5～7周后，收縮壓和舒張壓都會(huì)明顯地降低[12]。2006年郭宇星等[13]對(duì)發(fā)酵法高水平釋放ACE抑制肽的發(fā)酵條件進(jìn)行了初步的研究和評(píng)價(jià)，得到了更有市場(chǎng)潛力的ACE抑制肽。

然而，降壓肽作為功能性食品添加劑用于降壓功能食品或藥物的開發(fā)，仍然存在一些問題。研究表明，降血壓肽有不同長(zhǎng)度和結(jié)構(gòu)，沒有固定的結(jié)構(gòu)類型。利用不同的酶水解蛋白質(zhì)，所得水解產(chǎn)物也不同，有很多短肽的氨基酸組成相近，分子量相差不大，但降血壓活性卻有很大差異，如何將有降血壓活性的肽片段分離出來，成為降血壓肽整個(gè)分離過程中的難點(diǎn)，也成為產(chǎn)品生產(chǎn)的瓶頸。研究發(fā)現(xiàn)，在體外有較好的ACE抑制活性的一些肽段，在體內(nèi)經(jīng)消化分解后，ACE抑制活性很低，甚至消失。ACE抑制活性在體外和體內(nèi)并沒有確定的對(duì)應(yīng)性。

3 結(jié)論

功能性食品添加劑在調(diào)節(jié)血糖和血壓方面有很大開發(fā)潛力，但也存在一些問題，需要深入研究解決。將來的研究重點(diǎn)應(yīng)該是：①功能性糖（醇）的微觀結(jié)構(gòu)與它們調(diào)節(jié)血糖作用間的規(guī)律，并確定其構(gòu)-效和量-效關(guān)系；②進(jìn)一步明確功能性糖（醇）調(diào)節(jié)血糖的機(jī)制，如進(jìn)入體內(nèi)后相關(guān)調(diào)節(jié)血糖受體，作用靶點(diǎn)等的確定；③海藻酸鉀進(jìn)入體內(nèi)后，除鉀離子外，另外的活性物質(zhì)是什么，是否存在其他降壓信號(hào)傳遞通道；④速效、專用、多功能降壓肽的穩(wěn)定生產(chǎn)工藝研究。

[1]Yang W, Lu J, Weng J, et al. Prevalence of diabetes among men and women in China[J]. New England Journal of Medicine, 2010, 362 (12): 1090-1101.

[2]Li J, Kaneko T, Wang Y, et al. Effects of dietary fiber on the glucose tolerance in spontaneously diabetic rats-comparison among barley, rice, and corn starch[J].Nippon Eiseigaku Zasshi, 2003, 58 (2): 281-286.

夏道宗，男，工學(xué)博士，醫(yī)學(xué)博士后，浙江中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院副教授。主要從事中醫(yī)藥防治代謝、免疫相關(guān)疾病的研究。曾獲浙江省高校青年教師資助計(jì)劃和浙江省中醫(yī)藥優(yōu)秀青年人才研究計(jì)劃資助。近5年來以第一作者（含通訊作者）發(fā)表論文近30篇，其中SCI收錄6篇，EI收錄2篇。主持浙江省自然科學(xué)基金2項(xiàng)，中國(guó)博士后基金1項(xiàng)，廳局級(jí)課題5項(xiàng)。作為主要成員參加國(guó)家自然科學(xué)基金3項(xiàng)，獲中國(guó)商業(yè)聯(lián)合會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，申報(bào)發(fā)明專利2項(xiàng)。擔(dān)任Asiatic Journal of Biotechnology Resources編委，擔(dān)任Natural Product Research、Molecular Nutrition and Food Research、European Journal of Sport Science、Molecules等4種SCI收錄期刊及《中國(guó)醫(yī)藥科學(xué)》雜志審稿專家。