天然資源功能因子降血糖研究進(jìn)展

程素嬌，張 英，王 立，*，錢海峰，張 暉

(1.江南大學(xué)食品學(xué)院，食品科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室，江蘇無錫214036;2.中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院國家食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，北京100027)

天然資源功能因子降血糖研究進(jìn)展

程素嬌1，張 英2，王 立1，*，錢海峰1，張 暉1

(1.江南大學(xué)食品學(xué)院，食品科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室，江蘇無錫214036;2.中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院國家食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，北京100027)

糖尿病是一種代謝紊亂疾病，目前還不能徹底治愈，只能通過控制飲食、輔以藥物來進(jìn)行控制。由于糖尿病藥物具有一定的副作用，很多研究人員對天然產(chǎn)物中功能因子預(yù)防或治療糖尿病進(jìn)行了研究。本文綜述了近年來有關(guān)食品中使用的天然產(chǎn)物功能因子預(yù)防或治療糖尿病的研究，闡述了其作用機(jī)理以及提取方法。

天然產(chǎn)物，糖尿病，作用機(jī)制，提取方法

Abstract:Diabetes mellitus is defined as a metabolic disorder disease，which couldn’t be cured completely at present.The only way we can control this disease is having a severely restricted diet，supplemented with medical treatment.Because the drugs for diabetes have side effect to some extent，many researchers have studied on the effect of functional factors in the natural products to prevent or treat diabetes.This article summarized some researches on natural products used in food to prevent or treat of diabetes in recent years.

Key words:natural functional ingredients;diabetes;mechanism;extraction

糖尿病是一種以慢性高血糖為特征的代謝紊亂性疾病。血糖升高的原因是由于體內(nèi)胰島素分泌不足或胰島素受體之間的作用存在缺陷，也可能兩者同時并存所致。這種因血糖紊亂造成的疾病死亡，已經(jīng)成為繼心血管和腫瘤之后的第三位“健康殺手”。新版《糖尿病圖集》的數(shù)據(jù)表明，到2010年，全世界將有2.85億糖尿病患者［1］，楊文英教授等2010年3月25日發(fā)表于《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》——《中國人的糖尿病患病率》一文指出:在中國，9420萬20歲以上的成年人(9.7%的成年人口)患有糖尿?。?］，并且糖尿病患病率正快速升高，呈現(xiàn)發(fā)病年輕化的趨勢。目前，糖尿病還不能根治，但可以通過控制飲食、輔助以運動或藥物等相關(guān)措施而得到控制，進(jìn)而減少各種并發(fā)癥的發(fā)生。用于輔助治療糖尿病的藥物主要有以下幾類:促進(jìn)胰島素分泌劑(磺脲類、非磺脲類、胰高血糖素樣肽-1類似物及二肽基肽酶Ⅳ抑制劑)、雙胍類、糖苷酶抑制劑、胰島素增敏劑和胰島素等。單種藥物的治療效果往往不是很好［3］，因此同時使用幾種藥物，但這會導(dǎo)致藥物副作用加重。中醫(yī)藥在防治糖尿病方面有著悠久的歷史，從實驗研究和臨床應(yīng)用來看，中藥作用溫和持久、沒有或僅有較小的副作用［4］。因此，近年來很多研究學(xué)者致力于從植物資源中尋求治療糖尿病的藥物。本文綜述了近年來用于植物中的有關(guān)天然產(chǎn)物功能因子預(yù)防或治療糖尿病的研究，闡述了其主要活性成分、作用機(jī)理以及提取方法。

1 降血糖功能因子的種類

1.1 多糖類

據(jù)Franz［5］報道，已有近百種植物多糖被分離提取并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)鑒定，來源廣泛且沒有細(xì)胞毒性。Chen等［6］研究了茶多糖對于自身免疫性糖尿病NOD小鼠的降血糖作用，發(fā)現(xiàn)水溶性茶多糖含量與血糖、胸腺指數(shù)及抗谷氨酸脫羧酶抗體水平呈正相關(guān)，同時發(fā)現(xiàn)水溶性茶多糖比堿溶性茶多糖用于延緩糖尿病的發(fā)病率效果更好。劉樹興等［7］研究表明，每天給四氧嘧啶致糖尿病小鼠喂食不同劑量的仙人掌多糖，可以顯著緩解糖尿病小鼠的多飲、多食、消瘦癥狀，并有效降低小鼠的血糖。嚴(yán)奉偉等［8］研究表明每天攝入400mg/kg菜籽多糖在糖尿病小鼠體內(nèi)會起到降低血糖、增進(jìn)免疫與抗氧化作用。羅成等［9］研究發(fā)現(xiàn)，灌胃3種雞油菌多糖的低、中、高劑量組的小鼠血糖值均顯著降低(p＜0.01)，降糖率分別達(dá)到15.9%、23.9%、29.2%。蟲草菌絲的熱水提取液中分離出兩種雜多糖CS-F10和CS-F30，腹腔注射能顯著降低正常小鼠和鏈脲佐菌素、腎上腺素所致的糖尿病小鼠的血糖水平［10］。劉霞［11］研究表明湖北麥冬不同提取物對四氧嘧啶致糖尿病大鼠具有顯著的降血糖作用，其降糖效果為湖北麥冬總多糖＞湖北麥冬總皂苷＞湖北麥冬總提取物。

1.2 皂苷類

皂苷是很多重要的中草藥如人參、黃芪、三七、甘草、知母等主要的有效成分，具有多種生物活性，被認(rèn)為是傳統(tǒng)中藥發(fā)揮療效的重要成分［12］。Cho等［13］研究發(fā)現(xiàn)，對于鏈脲佐菌素所致的糖尿病大鼠每天服用5～20mg/kg人參皂苷，第8周空腹血糖比對照組降低23%。欒海艷等［14］研究表明連續(xù)9周每天給鏈脲佐菌素致糖尿病大鼠一次灌胃200mg/kg的桔?？傇碥账芤耗芎芎玫慕笛恰⒀透纳聘喂λ?。鄭杰等［15］研究了桔梗醇提取物對鏈脲佐菌素致糖尿病ICR小鼠的血糖影響作用，發(fā)現(xiàn)桔梗醇提取物能緩解病鼠體重下降，多飲多食等癥狀，同時可抑制其血糖的升高。Choi等［16］分別給予胰腺切除90%的大鼠灌胃從玉竹中分離得到的3個甾體皂苷(SG-100，SG-280，SG-460)，13 周后，發(fā)現(xiàn)每天給食30mg/kg SG-100組比未給藥對照組的總糖清除率提高了39%。張繼曼等［17］研究表明，黑豆皮花色苷具有降低糖尿病小鼠高血糖的作用，并且通過促進(jìn)胰島素分泌和清除自由基及抗氧化過程實現(xiàn)。

1.3 黃酮類

黃酮類化合物是高等植物中一類重要的次生代謝產(chǎn)物，在植物體內(nèi)大部分與糖結(jié)合成苷類或碳糖基的形式存在，部分以游離形式存在。研究表明，黃酮類化合物對糖尿病及其并發(fā)癥具有顯著的防治作用，已成為糖尿病防治和植物資源利用研究的熱點。俞靈鶯等［18］研究發(fā)現(xiàn)桑葉總黃酮能夠延緩并減少餐后血糖升高，推測其作用機(jī)理是通過抑制大鼠小腸近腔上皮刷狀緣膜的雙糖酶活性來延緩碳水化合物的消化。高蔭榆等［19］研究表明薯蔓黃酮400mg/kg·bw能顯著降低四氧嘧啶致糖尿病小鼠的血糖水平，而對正常小鼠的血糖無顯著影響。張典等［20］研究發(fā)現(xiàn)，連續(xù)用香椿葉總黃酮每天800mg/kg和400mg/kg劑量灌胃鏈脲佐菌素致糖尿病小鼠后，其血糖顯著降低(p ＜ 0.01，p＜0.05)。周達(dá)等［21］研究以每天300mg/kg的劑量給四氧嘧啶致糖尿病小鼠灌胃黃酮含量為32%的玫瑰花黃酮，降糖率可達(dá)到26.0%。

1.4 生物堿類

生物堿具有抗菌、抗腫瘤、抗心律失常、降血糖和保護(hù)胃黏膜等等生理活性。徐穎［22］研究發(fā)現(xiàn)黃連總生物堿可以降低糖尿病腎病模型SD大鼠的血糖、血脂，并推測其能夠促進(jìn)胰島β-細(xì)胞再生。王睿等［23］比較了黃連降血糖膠囊同傳統(tǒng)的降糖藥物二甲雙胍的降糖效果，黃連降血糖膠囊每粒重0.36g，3～6粒/次，1～2 次/d;二甲雙胍 50mg～100mg/次，1～2次/d，發(fā)現(xiàn)黃連降血糖膠囊的降糖作用優(yōu)于二甲雙胍。趙婷等［24］研究表明，去氫駱駝蓬堿通過對過氧化酶體增殖物激活受體(PPARγ)表達(dá)的細(xì)胞特異性調(diào)節(jié)而達(dá)到降血糖的效果。

1.5 膳食纖維類

膳食纖維是一般不易被消化的食物營養(yǎng)素，具有重要的生理作用，在預(yù)防人體胃腸道疾病和維護(hù)胃腸道健康方面功能突出［25］。李麗等［26］研究表明小麥膳食纖維具有降低四氧嘧啶致糖尿病小鼠的空腹血糖和其耐糖量的作用，并且每日食用5.6g小麥麩膳食纖維(折合膳食纖維2.8g)具有輔助降血糖功能。對于糖尿病患者，每天飲食中添加20g左右膳食纖維，可很好降低體內(nèi)的血糖水平，使病情好轉(zhuǎn)［27］。研究表明，低血糖指數(shù)的膳食纖維比中等或高血糖指數(shù)的膳食纖維會更有效地控制和預(yù)防2型糖尿?。?8］。

2 天然資源功能因子降血糖作用機(jī)制

2.1 多糖類

植物多糖治療糖尿病的藥理作用及機(jī)理主要包括改善機(jī)體免疫功能，減少胰島β細(xì)胞凋亡，保護(hù)再生胰島β細(xì)胞免受損傷［29-30］;增加胰島素受體數(shù)目或提高其親和力，改善胰島素抵抗，增強(qiáng)對胰島素的敏感性［31-32］;促進(jìn)胰島素的分泌，改善胰島β細(xì)胞功能［33］;抗氧化作用［34］;促進(jìn)糖原的合成或抑制糖原分解及增加外周組織對血糖的利用［35］;拮抗胰高血糖素［36］等等。同時，能治療糖尿病患者器官的損害。目前關(guān)于植物多糖的報道大多是動物實驗研究的結(jié)果，有些研究的具體機(jī)理尚不清楚，因此，將植物多糖用于降血糖的臨床報道較少［37］。

2.2 皂苷類

皂苷是中藥中的一類苦味成分，存在于益氣、清熱、活血等中藥中的皂苷除了具有一定的降血糖作用外，其抗糖尿病作用還與皂苷抗氧化、調(diào)節(jié)血脂、抗非酶糖基化、改善血液流變性、保護(hù)心腦血管系統(tǒng)等藥理作用有關(guān)，從而對于糖尿病及并發(fā)癥的防治具有重要的價值［38］。人參皂苷的抗糖尿病機(jī)制包括:抑制食欲、減緩腸道對葡萄糖和脂肪的吸收［39-40］;影響糖脂代謝通路，增加葡萄糖的攝取及消耗，增強(qiáng)葡萄糖刺激的胰島素分泌和抗胰島β細(xì)胞的凋亡等［41-42］。

2.3 黃酮類

近年來的研究表明，植物黃酮類化合物可以從多個環(huán)節(jié)、多途徑有效防止糖尿病及其并發(fā)癥。由于黃酮類化合物在體內(nèi)的作用具有復(fù)雜性，其作用機(jī)制多處于研究階段，可能包括:保護(hù)胰島β細(xì)胞免受損傷并促進(jìn)β細(xì)胞再生［43-45］、抑制α-葡萄糖苷酶活性及延緩腸道對葡萄糖的吸收、提高機(jī)體對胰島素的敏感性［46-47］、促進(jìn)外周組織對糖的利用［48-49］、激活過氧化物酶體增殖物激活受體［50］。

2.4 生物堿類

安小平等［51］研究表明，生物堿治療糖尿病的作用概括起來主要體現(xiàn)在:a.改善葡萄糖代謝，黃連生物堿對于影響細(xì)胞糖消耗有著類似胰島素的直接作用;b.對炎癥因子的影響，炎癥因子對胰島素抵抗起著重要作用;c.抗氧化，清除自由基;d.改善脂質(zhì)代謝，小檗堿有助于改善糖尿病大鼠模型或病人的脂質(zhì)代謝紊亂，降低血清膽固醇、甘油三酯的含量，并預(yù)測可能對于防止心血管的并發(fā)癥有幫助。殷峻等［52］觀察了小檗堿對HepG2細(xì)胞作用，結(jié)果提示小檗堿的降糖作用部分是通過增加肝細(xì)胞的葡萄糖消耗量來實現(xiàn)的，與二甲雙胍類似，是不依賴于胰島素獨立作用的結(jié)果。冷三華等［53］研究發(fā)現(xiàn)黃連解毒湯具有降糖、降脂等作用，其作用機(jī)理可能與增強(qiáng)胰島素敏感性及促進(jìn)胰島素釋放等環(huán)節(jié)密切相關(guān)。

2.5 膳食纖維類

膳食纖維的降血糖機(jī)制可能為:a.膳食纖維減慢胃排空速度，推遲食糜進(jìn)入十二指腸的過程而延緩糖類營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收;b.膳食纖維增加食糜形成大膠團(tuán)而限制食物營養(yǎng)成分與消化酶接觸，并稀釋消化酶使其活性降低，消化過程減慢;c.膳食纖維可使肝中與糖分代謝有關(guān)的酶活性升高，肝細(xì)胞上胰島素受體數(shù)目增多，對胰島素有親和力［54］。此外，小麥麩中一些人體相對缺少且對血糖調(diào)節(jié)有重要作用的微量元素含量較高，如鉻、硒、鋅、鎂、鐵等，補充這些微量元素對恢復(fù)胰島素功能、控制血糖十分重要［55］。

3 具有降血糖作用功能因子的提取、分離與純化

3.1 多糖類

植物多糖的提取方法有:a.溶劑提取法［56］，該法是從植物中提取多糖的常用方法，一般用水作為溶劑來提取，然后用高濃度乙醇沉淀提純多糖;b.酸堿提取法［57］，有些多糖適合用稀酸或堿溶液提取，才能得到更高的提取率;c.生物酶提取法［58］，該法可在比較溫和的條件中分解植物組織，加速多糖的釋放或提取，常用的酶有蛋白酶、纖維素酶和果膠酶等;還有超濾法、超聲波強(qiáng)化法、微波法等。張彬［59］利用超聲波提取，活性炭吸附法脫色，硫酸銨沉淀純化的方法制備茶多糖，并以茶多糖和同樣具有降血糖、抗腫瘤能力的青錢柳多糖為基本原料，以木糖醇、檸檬酸鈉、VC為配料進(jìn)行茶多糖保健飲料的研制。李雷［60］運用離子交換樹脂Sepharose Fast Flow和Sephadex G-100純化得到茶多糖純品。

3.2 皂苷類

皂苷的提取方法很多，包括:浸漬法、滲濾法、回流法、正丁醇萃取法、甲醇或乙醇提取-乙醇或丙酮沉淀法、異丙醇溶解重結(jié)晶法、超聲提取法、氧化鋁柱法、大孔吸附樹脂法、超臨界CO2萃取法、微波輔助提取技術(shù)、膜技術(shù)以及水提取技術(shù)［61］。葛發(fā)歡等［62］采用SFE-CO2從黃山藥中萃取薯蕷皂苷，與傳統(tǒng)的汽油法比較，收率提高1.5倍，生產(chǎn)周期大大縮短。黎海彬等［63］在微波輻射條件下，以水為溶劑提取羅漢果總苷，考察了微波功率、微波輻射時間、固液比、浸提時間、提取次數(shù)等因素對提取率的影響，優(yōu)化并確定了最佳工藝條件。

3.3 黃酮類

黃酮的提取方法有微波提取法、有機(jī)溶劑提取法、超臨界萃取法、酶輔助提取法、超聲波輔助提取法等。原愛紅等［64］以大孔樹脂柱對桑葉水提物按不同極性溶劑進(jìn)行分離，以蘆丁和槲皮素為對照物檢測總黃酮含量。田世龍等［65］利用微波提取法研究苦蕎中黃酮提取最佳工藝條件為:微波時間270s+60%乙醇 +1∶20(W∶V)固液比 +振蕩提取溫度80℃。陳叢瑾［66］對香椿葉中總黃酮的幾種不同提取方法進(jìn)行了比較，結(jié)果表明，酶法提取反應(yīng)溫和，提取率高，提取效果僅次于微波提取法，超臨界CO2萃取法不適合提取香椿葉中的總黃酮。

3.4 生物堿類

生物堿提取方法較多，絕大多數(shù)生物堿是利用溶劑提取法進(jìn)行提取。傳統(tǒng)方法有:水或酸水提取法、醇類溶劑提取法、親脂性有機(jī)溶劑提取法、浸漬法、滲漉法、煎煮法、回流法。生物堿提取新技術(shù)有:微波輔助萃取技術(shù)、超聲輔助提取技術(shù)、超臨界流體萃取技術(shù)、雙水相萃取技術(shù)、色譜法、樹脂吸附法、膜分離法、分子印跡法及分子蒸餾技術(shù)［67］。朱曉月等［68］通過冷浸、濃縮、索氏提取、萃取、堿析的方法，對荷葉總生物堿進(jìn)行提取和純化。李軍等［69］比較冷浸提取、超聲提取、回流提取和微波提取4種方法從苦豆草中提取生物堿，超聲提取法的提取效率高。

3.5 膳食纖維類

膳食纖維提取的方法主要有［70］:化學(xué)提取法，其中主要有直接水提法、酸法、堿法和絮凝劑法等;酶提取法，所用的酶包括淀粉酶、蛋白酶、半纖維素酶、阿拉伯聚糖酶等;化學(xué)-酶結(jié)合提取法，在使用化學(xué)試劑處理的同時，用各種酶去降解膳食纖維中的雜質(zhì)，再用有機(jī)溶劑處理;膜分離法，利用膜分離技術(shù)，將分子量不同的膳食纖維分離提取;發(fā)酵法，采用如保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌對原料進(jìn)行發(fā)酵，然后水洗至中性，干燥即可得膳食纖維。Prakongpand等［71］用乙醇提取獲得的菠蘿水溶性膳食纖維的純度為99.8%。張雪等［72］用酸水解和乙醇沉淀的方法從柑桔皮中提取果膠，得率約為21%。

4 植物提取物治療糖尿病的前景展望

植物提取物中的降血糖成分主要包括黃酮類、生物堿、多糖、皂苷、膳食纖維、萜類、不飽和脂肪酸等等。植物中降血糖活性成分分布廣泛，種類繁多，作用機(jī)制也各不相同，因此成為研究開發(fā)治療糖尿病藥物的新方向，從分子水平上更深入地探討其作用機(jī)制和代謝特點將成為今后該領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容。由于天然產(chǎn)物有效成分的研究發(fā)展迅猛，在崇尚回歸自然的理念下，從天然產(chǎn)物中提取有效成分應(yīng)用于糖尿病的治療中，深受消費者的青睞，因而具有廣闊的發(fā)展前景。因此，應(yīng)加強(qiáng)對植物提取物活性物質(zhì)的分析和研究，進(jìn)一步明確其功效及作用機(jī)制，開發(fā)出有效的中藥及中成藥來預(yù)防并治療糖尿病。

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Review of the natural functional ingredients for decreasing blood glucose level

CHENG Su-jiao1，ZHANG Ying2，WANG Li1，*，QIAN Hai-feng1，ZHANG Hui1
(1.State Key Laboratory of Food Science and Technology，Jiangnan University;School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214036，China;2.National Food Quality Supervision and Inspection Center，China National Research Institute of Food ＆ Fermentation Industries，Beijing 100027，China)

TS201.1

A

1002-0306(2012)12-0387-05

2011-07-08 *通訊聯(lián)系人

程素嬌(1988-)，女，碩士研究生，主要從事健康食品開發(fā)方面的研究。

江蘇省自然科學(xué)基金(BK2010146);江南大學(xué)自主科研青年基金項目(JUSRP11016)。