全谷物對代謝綜合征調(diào)控效應(yīng)的研究進(jìn)展

梁潤平，翟小童，張文青，田曉紅，譚 斌

(1山西醫(yī)科大學(xué)，太原 030001； 2國家糧食局科學(xué)研究院，北京 100037)

全谷物對代謝綜合征調(diào)控效應(yīng)的研究進(jìn)展

梁潤平1，2，翟小童2，張文青1，田曉紅2，譚 斌2

(1山西醫(yī)科大學(xué)，太原 030001；2國家糧食局科學(xué)研究院，北京 100037)

本文通過對近年來國內(nèi)外有關(guān)全谷物對代謝綜合征調(diào)控作用的研究進(jìn)行綜述，為全谷物營養(yǎng)價值的研究以及合理消費提供科學(xué)依據(jù)。

全谷物；加工方式；代謝綜合征

研究表明，MS增加罹患心血管系統(tǒng)疾病及2型糖尿病的風(fēng)險，并增加全死因死亡率[1-3]。谷物類食物作為我國居民的主食并作為我國膳食寶塔的最底層，為機(jī)體提供各種必需的營養(yǎng)元素。已有流行病學(xué)調(diào)查以及隊列研究表明，增多全谷物的食用量與代謝綜合征、心腦血管疾病、2型糖尿病及一些癌癥等慢性病的患病率的降低具有相關(guān)性。

1 全谷物的定義及其功能成分

美國谷物化學(xué)家協(xié)會(AACC)把全谷物定義為：完整、碾碎、破碎或壓片的穎果，主要成分包含胚乳、胚芽與麩皮，各個組成部分的相對比例與完整穎果基本一致[4]。糙米、全麥、玉米、燕麥、小米、高粱、蕎麥、青稞等都屬于全谷類食物[5]。全谷物除包含宏量營養(yǎng)素和微量營養(yǎng)素外，還富含非營養(yǎng)素生物活性成分，如纖維素、葉酸、維生素E、酚類化合物、木質(zhì)素和植物固醇等。這些物質(zhì)被認(rèn)為是在疾病預(yù)防中起重要作用的功能組分。

1.1 膳食纖維

水溶性膳食纖維能夠增加糞便的吸水性，并可在腸道內(nèi)發(fā)酵，減少膽固醇以及葡萄糖的吸收，調(diào)節(jié)餐后血糖。不溶性膳食纖維具有較強(qiáng)的膨脹力，可以促進(jìn)腸道蠕動，促進(jìn)膽固醇的排泄[6-7]。研究顯示，膳食纖維還可以通過清除體內(nèi)的自由基，發(fā)揮其抗氧化作用[8]。膳食纖維通過延緩葡萄糖吸收速率來調(diào)節(jié)體內(nèi)的葡萄糖代謝。此外，膳食纖維還能增強(qiáng)人體對胰島素的敏感性，從而降低胰島素抵抗。慢性病的發(fā)病率不斷上漲的主要原因之一是膳食纖維的攝入量不足，適當(dāng)滿足機(jī)體對膳食纖維需要量可增強(qiáng)其對胰島素的反應(yīng)敏感性，從而減少機(jī)體對胰島素的要求，協(xié)助血糖維持在正常水平[9]。

1.2 酚類化合物

多酚具有抑制癌癥、降低血壓、清除自由基、延緩衰老、降低脂質(zhì)過氧化等生理功效[10]。谷物中的多酚主要存在于種皮中，以游離態(tài)、可溶共軛態(tài)和不可溶結(jié)合態(tài)等形式存在，以結(jié)合態(tài)多酚為主[11]。全谷物中酚類最常見的形式是酚酸和類黃酮，酚酸占總多酚的比例最大，阿魏酸是全谷物中最豐富的酚酸。結(jié)合形式的阿魏酸在小腸內(nèi)難以被吸收，但它可以在結(jié)腸中微生物酯酶的作用下被消化吸收。阿魏酸與其他酚類化合物一樣，可以向自由基提供氫并因此形成苯氧基自由基，具有抗氧化能力。黃酮類物質(zhì)是植物的次級代謝產(chǎn)物，可作為供氫體，并阻止或減少脂質(zhì)過氧化[12]。全谷物的抗氧化活性與總酚含量呈顯著正相關(guān)[13]。

1.3 植物甾醇

植物甾醇和膽固醇有相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)，可減小膽固醇的生物利用度，減少膽固醇的吸收，降低血液中的膽固醇含量[14]。研究表明，植物甾醇對脂代謝具有調(diào)節(jié)作用，對于高脂血癥患者和代謝綜合征患者，在食品中添加或作為膳食補(bǔ)充劑攝入植物甾醇可降低血低密度脂蛋白和甘油三脂，并能夠輔助他汀類藥物降低低密度脂蛋白水平，達(dá)到最有效降脂效果[15]。

1.4 γ-谷維素

γ-谷維素作為自然的抗氧化劑，具有降低血脂、抑制炎癥反應(yīng)、減少胃酸分泌、抑癌、降血糖以及抗氧化等作用。谷維素可增強(qiáng)人體抗氧化酶的活性、清除體內(nèi)多余的自由基、防止脂質(zhì)過氧化來發(fā)揮其抗氧化以及防衰老的生物學(xué)效應(yīng)[16]。谷維素可直接作用于胰島-β細(xì)胞，并能增強(qiáng)葡萄糖刺激胰島素分泌的效應(yīng)，調(diào)控機(jī)體血糖變化。動物實驗發(fā)現(xiàn)，γ-谷維素可通過抑制膽固醇吸收降低血漿膽固醇，具有有效的降血脂作用[17]。谷維素可支配人體的植物神經(jīng)，使心肌的興奮性減弱，改善其血液供應(yīng)，減少罹患心腦血管疾病的風(fēng)險[18]。

2 全谷物對代謝綜合征的調(diào)控作用

大量流行病學(xué)調(diào)查顯示，全谷物及其制品可以降低慢性病的發(fā)病率以及病死率，試驗性干預(yù)研究用于進(jìn)一步明確其因果關(guān)系并確定其生物有效性以及計量反應(yīng)關(guān)系。通過動物實驗可從分子生物學(xué)角度尋找全谷物對于慢性病調(diào)控的效應(yīng)靶點，探討其可能的作用機(jī)制。

2.1 流行病學(xué)研究

弗雷明漢子代調(diào)查研究，采用126項食品評估2 834名受試者的膳食攝入量，并收集其血液標(biāo)本進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，將代謝綜合征定義為具有以下三個或三個以上的特征：(1)腹型肥胖；(2)低高密度脂蛋白血癥；(3)高甘油三脂血癥；(4)高血壓；(5)高空腹血糖水平。調(diào)查結(jié)果顯示，谷物纖維的攝入量與代謝綜合征的發(fā)病風(fēng)險降低有關(guān)，谷物攝入最高組(>6.8g/d)發(fā)生代謝綜合征的風(fēng)險低于最低組(<3.1g/d)。這種反向關(guān)系的意義在于全谷物纖維是代謝綜合征的保護(hù)因素，全谷物纖維可以降低代謝綜合征的發(fā)病風(fēng)險。此外，通過內(nèi)穩(wěn)態(tài)模型評估得出，攝入全谷物和谷物纖維可以改善胰島素抵抗，從而減少罹患糖尿病的風(fēng)險[19]。一項有關(guān)827名德黑蘭成人的橫斷面研究中，采用食物頻率問卷進(jìn)行調(diào)查研究，結(jié)果表明，全谷物的攝入量與腹型肥胖、高血壓、高甘油三酯血癥、高血糖等代謝綜合征的特征以及代謝綜合征的發(fā)病風(fēng)險呈負(fù)相關(guān)。然而，精細(xì)谷物的攝入量與高血壓、高甘油三酯以及代謝綜合征的發(fā)病分險呈正相關(guān)[20]。另一項有關(guān)美國成人的前瞻性隊列研究采用食物頻率問卷記錄受試者全谷物的攝入量，控制了性別、吸煙、年齡等影響慢病死亡率的混雜因素后，發(fā)現(xiàn)攝入全谷物可以降低人群總死亡率以及慢病的死亡風(fēng)險，增加全谷物的攝入量可以預(yù)防慢性疾病[21]。

2.2 臨床試驗

Giacco等[22]在一項有關(guān)全谷物對代謝綜合征患者血胰島素以及甘油三脂的影響的隨機(jī)對照試驗中，將61名代謝綜合征患者隨機(jī)分為干預(yù)組和對照組，干預(yù)組給予全谷物飲食，對照組給予精制谷物飲食，干預(yù)12w后比較兩組生化指標(biāo)，結(jié)果顯示，全谷物組與對照組相比，餐后血胰島素和血甘油三酯水平分別降低29%和43%，全谷物飲食對代謝綜合征有改善作用。另一項干預(yù)試驗中，將50名代謝綜合征患者隨機(jī)分為全谷物膳食干預(yù)組和精細(xì)谷物對照組并進(jìn)行為期12w的臨床試驗，分別于干預(yù)前、干預(yù)6w、干預(yù)12w時對受試者的體成分、生化指標(biāo)等進(jìn)行測定并比較。結(jié)果顯示，與對照組相比，全谷物膳食干預(yù)組的體重、體質(zhì)指數(shù)、體脂比、腹部脂肪百分比都有所降低，且該組的血糖及高密度脂蛋白等指標(biāo)都較精制谷物組低；全谷物膳食干預(yù)組血漿樣本中烷基間苯二酚(全谷物生物標(biāo)記物)的含量有所升高，而精制谷物組的并未發(fā)生變化，表明用全谷物代替精細(xì)谷物可以改善代謝綜合征患者的癥狀，全谷物可以預(yù)防代謝綜合征的發(fā)生[23]。

2.3 動物實驗

馬斯塔夫等[24]研究了發(fā)芽糙米對高膽固醇大鼠肝膽固醇以及慢性病的發(fā)病風(fēng)險的影響，該項研究中評估了精白米、糙米和發(fā)芽糙米對慢性病的飲食調(diào)節(jié)狀況，以喂飼精白米、糙米、發(fā)芽糙米的高膽固醇大鼠作為干預(yù)組，正常膳食組大鼠以及高脂膳食組大鼠作為對照組，測量每組大鼠的體重、脂質(zhì)分布、低密度氧化脂蛋白、F2前列腺素等生化指標(biāo)。與對照組相比，發(fā)芽糙米組和糙米組大鼠體重得到了控制，脂質(zhì)代謝過程被改善，脂質(zhì)過氧化狀況得以防治，表明發(fā)芽糙米和糙米能夠通過調(diào)控脂代謝、減少氧化應(yīng)激的發(fā)生來調(diào)控慢性病。龔凌霄等[25]研究了青稞谷物對代謝綜合征大鼠模型的影響，以高脂高糖飲食使大鼠產(chǎn)生代謝綜合征，并研究了青稞谷物在代謝綜合征中的調(diào)控機(jī)制。結(jié)果表明，與精制小麥粉相比，青稞全谷物粉可控制大鼠體重的增長，并能有效地調(diào)節(jié)大鼠的糖脂代謝，提高胰島素反應(yīng)敏感性。總之，流行病學(xué)、臨床研究以及動物實驗的結(jié)果都提供了證據(jù)，表明全谷物可以延緩代謝綜合征的進(jìn)展并能夠預(yù)防代謝綜合征的發(fā)生。

3 全谷物對代謝綜合征的調(diào)控機(jī)制

增加全谷物的攝入量可以通過增加膳食纖維和生物活性成分的攝入量來降低代謝綜合征的發(fā)病率。

全谷物中的膳食纖維具有其自身不易粉碎、不易咀嚼以及能量密度較低的特性，可以通過增加機(jī)體的飽腹感，從而降低食物的攝入量。此外，全谷物膳食纖維也可能通過調(diào)節(jié)胃腸激素如胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)、酪氨酸(PYY)、瘦素、生長素釋放肽、膽囊收縮素等來發(fā)揮其生物學(xué)效應(yīng)，這些激素具有調(diào)節(jié)機(jī)體的飽腹感以及維持機(jī)體血葡萄糖水平的作用。谷物膳食纖維通過對胃腸激素的調(diào)節(jié)可增加腸腔粘度、減緩胃排空速度、減少宏量營養(yǎng)素(產(chǎn)能營養(yǎng)素)的吸收，從而降低餐后血糖，減少胰島素分泌[26-27]。此外，結(jié)腸中的微生物菌群可以將不能被消化吸收的膳食纖維和抗性淀粉轉(zhuǎn)化為短鏈脂肪酸，從而增加體內(nèi)游離脂肪酸的含量，間接地抑制肝糖原分解，減少血葡萄糖的產(chǎn)生，提高外周胰島素的反應(yīng)敏感性，加快血糖的降解速度?？扇苄岳w維通過促進(jìn)膽汁和膽固醇排泄從而降低血液總膽固醇濃度，其降解產(chǎn)物短鏈脂肪酸還可以抑制膽固醇的合成[28-29]。

全谷物食物中富含的生物活性分子與膳食纖維發(fā)揮協(xié)同的生理學(xué)作用來維持機(jī)體代謝平衡，通過改變谷胱甘肽合成酶的活性并調(diào)節(jié)谷胱甘肽自由基清除系統(tǒng)來改善血液的抗氧化能力，同時通過降低C-反應(yīng)蛋白和白細(xì)胞介素-6來發(fā)揮抗炎作用，此外，它也能夠?qū)Χ鄶?shù)的脂質(zhì)中間體進(jìn)行調(diào)控，增強(qiáng)血管反應(yīng)性和血管內(nèi)皮功能[30]。改善脂質(zhì)代謝的重要機(jī)制之一是酚類物質(zhì)可降低脂質(zhì)合成相關(guān)的酶類，并抑制轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)、阻斷脂質(zhì)合成的途徑來減少脂肪的合成。另一方面，植物中的酚類物質(zhì)也能調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝，改變相關(guān)基因的表達(dá)，促進(jìn)脂質(zhì)氧化、分解和轉(zhuǎn)化，從而改善脂質(zhì)代謝[ 31 ]。全谷物中的酚類化合物可以通過增加胰島素分泌來改善高血糖狀態(tài)，并可以抑制葡萄糖生成酶、葡萄糖-6-磷酸酶(G6Pase)和磷酸烯醇丙酮酸羧激酶的生物活性從而降低血葡萄糖[32]。全谷物食物中的植物甾醇和膽固醇有相似的生物結(jié)構(gòu)，但側(cè)鏈基團(tuán)的不同。植物甾醇會同酯化酶結(jié)合從而抑制膽固醇與酯化酶的結(jié)合，降低機(jī)體對膽固醇的吸收，也可以增強(qiáng)膽固醇異生作用或在肝臟里抑止膽固醇的生成等路徑降低血膽固醇的含量。攝入足量的植物甾醇可以使血清總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇濃度下降，從而預(yù)防動脈粥樣硬化的發(fā)生。同時，全谷物食品的生物活性分子還可調(diào)節(jié)人體血壓并可下調(diào)機(jī)體血漿同型半胱氨酸含量，從而降低罹患代謝綜合征的風(fēng)險[33]。

4 展望

全谷物含有大量對人體健康有益的功能性營養(yǎng)因子，以全谷物為原料的產(chǎn)品的研發(fā)成為了近年來的一大研究熱點。然而，基于我國對于全谷物及其產(chǎn)品的研發(fā)起步較晚，還是存在一些影響全谷物食品發(fā)展的要素，如全谷物及其制品定義不明確，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和營養(yǎng)標(biāo)簽不夠完善，有關(guān)全谷物的營養(yǎng)宣傳力度不大等，產(chǎn)品的研發(fā)還處于起步階段?；诖颂岢鲆韵驴捶ǎ旱谝?，強(qiáng)化全谷物食品的基礎(chǔ)理論研究，在完成全谷物營養(yǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫及食物成分表的基礎(chǔ)之上完善全谷物及其制品的定義，制定其合理攝入量，完善其營養(yǎng)標(biāo)簽并建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系[34]；第二，探索體內(nèi)全谷物的生物標(biāo)記物，如生物標(biāo)記物、效應(yīng)標(biāo)記物和易感標(biāo)志物等，以進(jìn)一步闡明全谷物在體內(nèi)的營養(yǎng)和代謝，從分子生物學(xué)角度探討全谷物及其制品對慢性非傳染性疾病的調(diào)控機(jī)制；第三，通過改良加工方式保全全谷物及其制品的有益成分，減少其抗?fàn)I養(yǎng)成分，并改善其感官、食用品質(zhì)，增加消費者的接受度和認(rèn)可度；第四，開展全谷物生物活性成分以及其生物有效性的界定，對其各種活性成分的綜合效應(yīng)加以研究并界定，明確其劑量反應(yīng)關(guān)系；第五，加大宣傳力度，定期組織相關(guān)的食品學(xué)專家、營養(yǎng)學(xué)專家宣傳全谷物與健康的關(guān)系，指導(dǎo)人們均衡飲食、合理搭配，正確引導(dǎo)群眾選擇全谷物及其制品?！?/p>

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Reaserch Advancements of Regulation of Whole Grains on Metabolic Syndrome

LIANG Run-ping1，2，ZHAI Xiao-tong2，ZHANG Wen-qing1，TIAN Xiao-hong2，TAN Bin2

(1Shanxi Medical University，Taiyuan 030001，China;2Academy of State Administration of Grain，Beijing 100037，China)

We reviewed the research progress on the regulation of metabolic syndrome by whole grains at home and abroad in recent years，and provided scientific basis for the study on whole grains nutritional value and rational consumption.

whole grain；processing method；metabolic syndrome

“十三五”國家重點研發(fā)計劃(項目編號：2017YFD0401103)；“十三五”國家重點研發(fā)計劃(項目編號：2017YFD0401204)；中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費專項(項目編號：ZX1717)。

梁潤平(1990— )，女，碩士，研究方向：營養(yǎng)與疾病防治。

譚 斌(1972— )，男，研究員，研究方向：全谷物加工與營養(yǎng)、傳統(tǒng)主食現(xiàn)代化。

(責(zé)任編輯 李婷婷)