魔芋葡甘聚糖對(duì)糖脂代謝影響的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

阮 凌

（安康學(xué)院 體育系，陜西 安康 725000）

魔芋葡甘聚糖（Konjac glucomannan，KGM，又稱魔芋多糖、魔芋葡萄甘露聚、葡甘聚糖）是魔芋塊莖中所含的儲(chǔ)備性多糖，是由葡萄糖和甘露糖以β-1,4糖苷鍵結(jié)合而形成的一種高分子化合物。它還是一種優(yōu)質(zhì)的膳食纖維，能阻止人體對(duì)糖、脂、膽固醇的過量吸收，具有清理腸道、改善葡萄糖耐受水平、防止肥胖、改善膽固醇代謝等功效。目前，魔芋葡甘聚糖已經(jīng)在醫(yī)學(xué)、食品工業(yè)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。由于其具有獨(dú)特的分子特性和優(yōu)良的保健功能，因而將來也一定會(huì)成為運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域重要的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)劑和保健食品添加劑。

1 KGM的結(jié)構(gòu)

魔芋葡甘聚糖為中性非離子型線性多糖；β-D-葡萄糖和β-D-甘露糖按1∶1.6或1∶1.69摩爾比通過β-1,4糖苷鍵結(jié)合而成的直鏈大分子物質(zhì)。它的結(jié)構(gòu)決定了其粘度較大，水溶液中粘度可達(dá)到10000～20000cp。魔芋葡甘聚糖獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)與其他多糖化合物相比，物理、化學(xué)性質(zhì)特別，有很高的粘度，具有良好的增稠性、凝膠性、持水性、成膜性、生物相容性、易糊性等，這些性質(zhì)使之具有很好的應(yīng)用前景。

2 KGM對(duì)糖脂代謝的影響及可能機(jī)制

2.1 KGM對(duì)糖代謝的影響

魔芋葡甘聚糖這種膳食纖維不易被機(jī)體消化、吸收，不含熱量，有飽腹感，且具有減少和延緩葡萄糖的吸收的特性，是改善糖尿病良好的輔助藥物。文獻(xiàn)[1]報(bào)道了魔芋精粉對(duì)四氧嘧啶誘導(dǎo)糖尿病大鼠的降糖作用。其研究發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充魔芋葡甘聚糖2周后，空腹血糖值顯著下降；4周后糖耐量能力明顯增強(qiáng)，但對(duì)血清胰島素的影響不大。病理切片提示胰島形態(tài)、結(jié)構(gòu)明顯修復(fù)。Mao CP等[2]研究發(fā)現(xiàn)，魔芋葡甘聚糖能降低動(dòng)物的血糖，以及糖尿病動(dòng)物的血糖[3-4]。

2.2 KGM對(duì)改善胰島素抵抗的作用

胰島素抵抗（IR）可能是導(dǎo)致2型糖尿病患者糖、脂質(zhì)代謝異常的重要誘因。因此，IR在2型糖尿病發(fā)生和發(fā)展中起到了關(guān)鍵作用[5]。IR廣泛存在于2型糖尿病患者中，是一個(gè)危險(xiǎn)因素，會(huì)導(dǎo)致很多并發(fā)癥。目前增加胰島素敏感性的方法包括飲食、運(yùn)動(dòng)和藥物（如二甲雙胍等），已有的研究證明了這些方法均能有效改善IR、保護(hù)β-細(xì)胞和控制血糖[6]。據(jù)報(bào)道，魔芋多糖可降低總膽固醇（TC）、血糖，加快腸蠕動(dòng)，促進(jìn)排泄，達(dá)到減肥的效果[7-8]。另有研究表明，它還能顯著改善實(shí)驗(yàn)大鼠和糖尿病患者的葡萄糖耐受水平[9]。

對(duì)于胰島素釋放多少，目前研究說法尚不一致。文獻(xiàn)[4]首先發(fā)現(xiàn)了魔芋葡甘聚糖不僅能改善IR，還可降低空腹血糖、肝糖原和肌糖原含量，但對(duì)胰島素的釋放沒有作用。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明，KGM可通過增加葡萄糖的非氧化途徑，改善胰島素敏感性，同時(shí)不依賴于胰島素的釋放。魔芋作為一種膳食纖維，近年來受到人們廣泛關(guān)注，它具有減少糖尿病和糖尿病誘發(fā)心臟疾病風(fēng)險(xiǎn)的作用。有學(xué)者預(yù)計(jì)它有可能改善和治療處于糖尿病前期患者的糖代謝水平。為了檢驗(yàn)這一假設(shè)，研究人員通過補(bǔ)充高碳水化合物飲食與魔芋葡甘聚糖，發(fā)現(xiàn)其對(duì)機(jī)體代謝水平和胰島素抵抗綜合征有改善作用[10-11]?？偟膩碚f，魔芋葡甘聚糖在改善胰島素水平、降血糖方面發(fā)揮著重要作用。

2.3 KGM對(duì)糖尿病的影響

KGM作為一種食物纖維，具有低熱量、低脂肪和高纖維的特點(diǎn)，近年來應(yīng)用在糖尿病的治療及早期預(yù)防等方面。其機(jī)制可能是KGM分子量大、粘性大，能延緩葡萄糖吸收，從而減輕胰島負(fù)擔(dān)，使糖尿病人的糖代謝處于良性循環(huán)狀態(tài)。

關(guān)于魔芋膳食纖維對(duì)減少患糖尿病和心臟疾病風(fēng)險(xiǎn)的研究得到認(rèn)可，這意味著它可能在糖尿病等代謝疾病的早期有一定的治療效果。為了檢驗(yàn)這一假設(shè)，Vuksan V等人[10]在食物中補(bǔ)充魔芋甘露聚糖，對(duì)在加拿大篩選的45～65歲間的人群進(jìn)行研究。受試者共11名（55歲±4歲，BMI 28±1.5kg/m2），被招募的受試者標(biāo)準(zhǔn)為：糖耐量受損，高密度脂蛋白降低，血清甘油三酯升高和中度高血壓。受試者被隨機(jī)分配到KGM纖維餅干組和麥麩纖維餅干組。結(jié)果表明，KGM纖維餅干組的血清總膽固醇（TG）降低12.4±3.1%，低密度脂蛋白降低22±3.9%；TG/HDL比值降低15.2±3.4%；LDL-c/HDL-c比值降低22.2±4.1%，載脂蛋白（APO）降低15.1±4.3%，載脂蛋白B/A-1的比率降低13.1±3.4%。說明了飲食中富含高粘度KGM可改善血糖和血脂水平，提示其具有治療胰島素抵抗綜合征的潛力。當(dāng)然，不同結(jié)構(gòu)的魔芋葡甘聚糖也會(huì)有不同效果，李春美等人[12]對(duì)實(shí)驗(yàn)性糖尿病小鼠補(bǔ)充不同分子鏈魔芋葡甘聚糖，對(duì)糖尿病的改善效果進(jìn)行對(duì)比研究。結(jié)果表明，KGM-Ⅰ，KGM-Ⅱ、KGM-Ⅲ和魔芋粉可以降低四氧嘧啶誘導(dǎo)的高血糖小鼠的血糖值。當(dāng)補(bǔ)充劑量為1.5g/kg體重，血糖的下降率分別為55.37%，80.60%，33.44%和40.9%。提示KGM-II效果較其他各組更好，同時(shí)發(fā)現(xiàn)還能提高腹腔巨噬細(xì)胞的吞噬功能。

2.4 KGM對(duì)脂代謝的影響

魔芋食品熱量低，魔芋吸水后體積膨漲系數(shù)很大，最高可達(dá)干品自身體積的100倍，魔芋在胃內(nèi)吸水膨漲后使人產(chǎn)生飽脹感，此特性可能對(duì)改善脂代謝起到重要作用，成為近年來一種低熱量減肥食品。美國(guó)研究人員[13]在利用KGM進(jìn)行減肥的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，魔芋葡甘聚糖具有良好的耐受性，每天使用2～4克，對(duì)超重人群和肥胖者有顯著減肥作用。KGM通過促進(jìn)飽腹感提高其安全性，對(duì)減少糞便中能量的損失發(fā)揮有益作用。KGM已被證明可以改善血脂、脂蛋白和血糖水平，但需對(duì)它的安全性、有效性和作用機(jī)制進(jìn)行進(jìn)一步研究，以確定是否能將其應(yīng)用在美國(guó)超重及肥胖患者中。

2.5 KGM對(duì)膽固醇和脂蛋白的影響

Arvill A等[14]對(duì)63名健康男性進(jìn)行連續(xù)4周食用魔芋食品的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中不改變受試者的飲食和生活方式。第4周末進(jìn)行的測(cè)試顯示，甘油三酯降低23%，低密度脂蛋白（LDL-c）降低7.2%，總膽固醇含量降低，HDL-c和LDL-c的比例并沒有顯著改變。這項(xiàng)研究結(jié)果表明，可溶性纖維魔芋葡甘聚糖是一種能有效降低膽固醇的輔助手段。其機(jī)制可能是通過補(bǔ)充魔芋葡甘聚糖增強(qiáng)了膽固醇和膽汁酸的排泄，從而改善血脂水平，阻止血糖濃度升高。魔芋葡甘聚糖是一種降低高脂血癥、治療糖尿病的補(bǔ)劑[15]。

Venter CS等[16]將12只雄性狒狒隨機(jī)分為兩組，其中一組的飲食中補(bǔ)充魔芋，另一組正常飲食。9周后正常飲食組的血清膽固醇水平比實(shí)驗(yàn)前顯著增高25%（p＜0.05），而魔芋組可阻止血清膽固醇升高。正常飲食組的TC/HDL-c顯著高于補(bǔ)充魔芋組。補(bǔ)充魔芋組的甘油三酯和游離脂肪酸水平降低，且肝臟中的膽固醇濃度降低31%～34%。

Zhang MY等[17]將110名高脂血癥老人隨機(jī)分為兩組。實(shí)驗(yàn)組使用普通飲食加魔芋食品，對(duì)照組使用普通飲食。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行45天。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，實(shí)驗(yàn)組甘油三酯（TG），總膽固醇（TC）和低密度脂蛋白（LDL-c）的水平顯著下降（p＜0.01），而高密度脂蛋白（HDL-c）和載脂蛋白（AI）含量非常顯著升高（p＜0.01）。另一項(xiàng)研究[18]在20名肥胖者中進(jìn)行，進(jìn)行8周實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)組飲食中添加魔芋精粉（由魔芋根莖中提取），每天三餐前服用，受試者不改變自己的飲食或運(yùn)動(dòng)模式。結(jié)果表明，受試者的平均體重減少5.5磅，血清膽固醇和低密度脂蛋白分別降低21.7mg/dl和15.0mg/dl。在實(shí)驗(yàn)過程中，補(bǔ)充魔芋的受試者沒有不良反應(yīng)。

Vasques CA等[19]用魔芋（含94.9%魔芋葡甘聚糖）標(biāo)準(zhǔn)化提取物對(duì)治療肥胖的效果進(jìn)行評(píng)估。將50名肥胖者（BMI 30.0～39.9kg/m2）分配到安慰劑組（N=26）或治療組（N=32），實(shí)驗(yàn)中無飲食限制。用12周的時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)每位受試者每日分別給予藤黃（劑量2.4g）和魔芋（劑量1.5g），實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，測(cè)試顯示，甘油三酯和葡萄糖水平?jīng)]有顯著變化，但觀察到總膽固醇顯著減少32.0mg/dl，LDL-c降低28.7mg/dl。另一項(xiàng)關(guān)于魔芋的結(jié)構(gòu)和魔芋晶體大小對(duì)肥胖大鼠減肥作用的對(duì)比研究[20]表明，經(jīng)4小時(shí)高頻振蕩型球磨處理后的魔芋粉與未經(jīng)處理的魔芋粉相比，可以顯著降低營(yíng)養(yǎng)性肥胖大鼠的體重、脂肪含量、甘油三酯含量和葡萄糖含量（p＜0.05）；對(duì)營(yíng)養(yǎng)性肥胖大鼠低密度脂蛋白降低效果顯著（p＜0.05），這意味著魔芋粉顯著提高了大鼠抗肥胖水平。從此項(xiàng)研究可見，魔芋顆粒的大小對(duì)于降體重和減脂的作用效果可能是不一樣的。

Reichert RG等[21]將6個(gè)不經(jīng)常參加運(yùn)動(dòng)的肥胖者（1名男性，5名女性，年齡在30～62歲之間）作為研究對(duì)象，減少其日常飲食中的熱量并增加K GM代餐，12周后，平均體重減少9.2kg，LDL-c下降0.98mmol/L，脂肪減少4.1%，肌肉增加2.8%，另外，還顯著減少了幾個(gè)與心血管相關(guān)的危險(xiǎn)因素。Wood RJ等[22]通過限制碳水化合物飲食促進(jìn)體重減輕，降低血漿甘油三酯（TC）的水平，并增加高密度脂蛋白（HDL-c）水平，這項(xiàng)研究的目的是要確定添加的可溶性纖維對(duì)血漿LDL-c水平和心血管疾病測(cè)量標(biāo)記物CRD的效果。試驗(yàn)中，30名超重和肥胖的人群（要求：BMI指數(shù)，25～35kg/m2）被隨機(jī)分配為兩組：補(bǔ)充可溶性纖維組（魔芋葡甘聚糖，3g/d）（N=15）或安慰劑組（N=15）。第6周，補(bǔ)充組的LDL-c較試驗(yàn)前下降17.6%，具有顯著差異；12周后，補(bǔ)充組的HDL-c增加10%，而TC下降34%，說明補(bǔ)充KGM能顯著改善肥胖人群脂代謝水平。

WU JIE等[23]在魔芋食品、果膠、藻膠和瓊脂不同膳食纖維對(duì)高脂飲食雄性Wistar大鼠的血脂水平和大鼠肝組織病理變化的對(duì)比研究中發(fā)現(xiàn)，這幾種膳食纖維對(duì)血清脂質(zhì)清除具有同樣的效果，其中包括防止空腹血清中總膽固醇增加，使甘油三酯的水平保持不變。魔芋補(bǔ)充組肝臟中的總膽固醇和甘油三酯較其他三組降低。肝組織病理學(xué)檢查也表明了魔芋補(bǔ)充組抗脂肪肝作用最顯著。試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)糞便膽酸（CDCA+GDCA）增加，這可能是魔芋補(bǔ)充組膽固醇降低的作用機(jī)制之一。Arvill A等[14]進(jìn)行了可溶性纖維的魔芋葡甘聚糖對(duì)血清膽固醇濃度的影響調(diào)查研究，將63名健康男性隨機(jī)分為兩組進(jìn)行對(duì)比研究。對(duì)受試者連續(xù)4周分別給予KGM補(bǔ)劑或安慰劑。受試者被鼓勵(lì)在調(diào)查過程中不改變自己原有的飲食習(xí)慣或一般的生活方式。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，受試者總膽固醇（TC）含量由23%降低為10%，低密度脂蛋白（LDL-c）濃度降低7.2%，收縮壓下降2.5%。高密度脂蛋白（HDL-c）和LDL-c與HDL-c的比值無顯著性改變，未觀察到對(duì)機(jī)體有不良的影響。研究結(jié)果表明，KGM是一種有效降低膽固醇的輔助營(yíng)養(yǎng)劑，既可降低血膽固醇水平，降低LDL-c，降低甘油三酯，也可提高HDL-c水平。當(dāng)血脂達(dá)正常水平時(shí)，還可起到調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、預(yù)防高脂血癥的作用。

3 KGM在體育科學(xué)領(lǐng)域的研究進(jìn)展及展望

3.1 KGM在體育科學(xué)領(lǐng)域的研究進(jìn)展

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)關(guān)于魔芋葡甘聚糖和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的相關(guān)研究較少，但目前的研究已證實(shí)，魔芋葡甘聚糖在抗氧化、加快脂代謝、降體重以及作為運(yùn)動(dòng)處方中重要的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)劑等方面都將發(fā)揮重要作用。

3.1.1 KGM在運(yùn)動(dòng)員減體重中的應(yīng)用

焦穎等[24]提到，國(guó)家體育總局運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)研究所已將魔芋應(yīng)用在舉重項(xiàng)目中。他們對(duì)如何在減重項(xiàng)目中讓運(yùn)動(dòng)員達(dá)到快速減體重，減少饑餓感，增加飽腹感，并盡可能縮小減體重對(duì)機(jī)體和運(yùn)動(dòng)能力產(chǎn)生的負(fù)面影響進(jìn)行研究，使用魔芋配制的減重食品，觀察了其降體重效果以及對(duì)身體能力的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：（1）13名60～90kg重的男子舉重運(yùn)動(dòng)員，不改變其正常飲食和生活方式，食用3天含魔芋16%的餅干，平均體重下降2.45kg；（2）運(yùn)動(dòng)員體脂百分比下降0.22%；（3）減體重對(duì)90%極限強(qiáng)度的臥推至力竭的能力沒有明顯影響。這些結(jié)果提示，以魔芋制作的減重食品可能成為運(yùn)動(dòng)員賽前快速減體重的重要營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)劑之一。

3.1.2 KGM在大眾健身中的應(yīng)用

目前的研究已經(jīng)證實(shí)，KGM具有降糖、降脂的功效，大量的人體實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)了其有效性和安全性，因此KGM在體育領(lǐng)域可能成為一種重要的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)劑應(yīng)用于大眾健身人群中。

3.2 KGM在體育科學(xué)領(lǐng)域中的研究展望

KGM廣泛的生物學(xué)特性，使其成為生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。其降脂、降糖、通便、抗氧化、減體重的特性，提示其在體育科學(xué)領(lǐng)域中也具有廣闊的研究和應(yīng)用前景?？梢詮囊韵聨讉€(gè)方面進(jìn)行研究：第一，KGM改善糖、脂代謝所帶來的機(jī)體一系列反應(yīng)的作用研究。通過KGM補(bǔ)劑觀察其對(duì)糖、脂代謝的影響，探討其在控制體重、降低脂肪含量、降糖中的作用及機(jī)理。第二，探討其作為運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)劑改善慢性疾病（胰島素抵抗、糖尿病、非酒精性脂肪肝、動(dòng)脈粥樣硬化和高血壓）的作用及機(jī)理。第三，關(guān)注KGM在抗氧化、提高免疫力等方面的作用，探討其應(yīng)用對(duì)于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和健身人群的效果。