□ 魏凯娜 李 丽 梁仲玉 司晓晶 上海商学院食品系

近年来，随着生活水平提高、肥胖人群增加、人口老龄化等趋势，我国糖尿病的患病率持续增长。2017年中国糖尿病患者人数已达1.14亿，位居全球第一，预测到2035年，病例数将增加到约5.92亿人次，平均每12人中就有1位糖尿病患者[1]。目前市场上治疗糖尿病的药物毒副作用较强，为寻求安全性更好的辅助治疗成分，许多研究者希望通过在饮食中加入天然的降血糖活性成分达到降血糖的目的[2]。已发现天然的降血糖活性成分广泛地存在于微生物、动物与植物中,其中植物的降糖成分最为丰富，在糖尿病的治疗中已有应用，且被证明具有良好降血糖功效[3-4]。本文以木糖醇、甜菊糖苷、山药多糖和雪莲果多糖4种植物多糖为例，阐述这4种代糖剂防控糖尿病的机理及在食品中应用的研究进展。

1 糖尿病简述

糖尿病是由于体内胰岛β细胞分泌胰岛素失调或胰岛β细胞受损导致体内分泌胰岛素含量不足，造成血液中葡萄糖含量超标的一种代谢性疾病。人体内对血糖浓度的调节有神经、激素、器官等，激素调节占据主要地位。胰岛素和胰高血糖素是主要调节血糖的激素，二者相互拮抗、相互制约地调节体内血糖水平。而糖尿病患者由于体内缺乏胰岛素或者组织细胞对分泌的胰岛素的调节作用不响应。常见的糖尿病有I型和Ⅱ型，I型糖尿病是胰岛素绝对缺乏导致葡萄糖无法被利用。Ⅱ型糖尿病占糖尿病总人数的90%以上[5]，是因为β细胞对葡萄糖的升高没有反应，机体分泌更多的胰岛素，久而久之，胰岛素抵抗性变强，机体就出现空腹和餐后血糖升高、糖耐受量减低的情况。

糖尿病是终身性疾病，发病机制也比较复杂，目前对于糖尿病的治疗方法主要是控制和缓解，其根本是要稳定患者的血糖波动，改善胰岛素抵抗性，但由于糖尿病患者多存在胰岛β细胞受损的情况，因此病症尚无法治愈。由于糖尿病是慢性病症，在疾病确诊前人体各组织细胞已长期受到持续高血糖的不良影响。部分组织细胞会因糖代谢紊乱出现氧化应激反应[6]。所以糖尿病的确诊通常也意味着身体存在一些由糖尿病引起的并发症。这是糖尿病患者会有生命安全风险及生活质量严重降低的原因。

药物对Ⅱ型糖尿病治疗的机理大多是通过提高细胞对胰岛素的敏感性或降低相关淀粉酶的活性。食用降血糖保健食品才是防控糖尿病及其并发症的最有效措施，降血糖保健食品不仅可用于改善糖尿病患者的生活质量，也可降低糖耐量受损的人群变成糖尿病患者的概率。随着糖尿病人群基数的不断增加，无糖或低糖等保健食品开始新兴并广受消费者欢迎。

2 代糖剂

在全球范围内，糖尿病、心血管疾病、肥胖等慢性病症都与糖摄入量有关，在过去的几十年，全球糖消费量增加了两倍。为控制糖消费量居高不下的情况，2017年，许多国家开始实行对“含糖食品”征税的政策，目前全球有28个国家对糖饮料征税，包括可口可乐生产商在内的80%的饮料生产公司宣布将会在2025年前把饮料中的糖添加量缩减20%[7]。

低糖或无糖食品进入市场是社会发展的必然趋势。无糖食品就是不含蔗糖或可水解为葡萄糖的其他多糖的食品，但无糖食品一定含有糖的替代品以保持食品的甜味特性，如低聚糖和糖醇等不升高血糖的甜味剂使用较广泛[8]。代糖食品在满足食品甜味性的同时还具有低热量与不升高血糖的优点，所以代糖食品是糖尿病患者丰富可食用食品种类的最佳选择。

目前，由木糖醇、山梨糖醇、阿斯巴甜和雪莲果多糖等代糖剂研发的食品主要有果汁、酸奶、饼干、蛋糕、馒头和酒等。木糖醇由于具有防龋齿的特性还被添加在牙膏中，木糖醇极易溶于水，并在水解时吸收一定的热量，所以在口中有清凉的感觉，因此，也被添加到口香糖中。含有阿斯巴甜的零度可乐也广泛受到消费者欢迎。由此可见，含有代糖剂的食品种类不仅有馒头、蛋糕等主食，也有果脯、口香糖等休闲食品。

2.1 代糖剂木糖醇

糖代谢主要有糖酵解、有氧氧化、生成磷酸戊糖和NADPH的3条途径。而木糖醇的代谢是被氧化成D-木酮糖后，再变为D-5-磷酸木酮糖[9]，最后与磷酸戊糖代谢途径相联系，产生细胞需要的具有生理活性的物质，如5-磷酸核糖等。木糖醇的代谢不需胰岛素的促进就能给细胞提供养分和能量，且有自己独特的代谢途径，具有葡萄糖等六碳糖没有的特点，食用后不会引起血糖的升高。

葛茵等[10]研究表明，进入人体的木糖醇有50%～60%变成二氧化碳，有20%～30%转化成糖原或其他中间产物，木糖醇大部分被排出体外，这也进一步论证了木糖醇食品可起到防控糖尿病的功效。

木糖醇作为天然甜味剂可替代蔗糖应用于食品加工中，尤其适用于糖尿病患者专用食品。李飞[11]利用木糖醇和板栗粉研制了一种低糖型板栗饼干。王超等[12]用木糖醇代替蔗糖加工无糖型饼干，做出了一种低卡路里、高营养的木糖醇绿茶饼干。木糖醇已成为糖尿病病人理想的食糖代替品，可用于饮料、牛奶、果脯中。因其加热时不发生美拉德反应[13]，所以生产烘焙类产品时，木糖醇也可作为甜味剂添加到食品中。

2.2 代糖剂甜菊糖苷

甜叶菊是野生菊科草本植物，目前已从甜叶菊中提取了30多种甜味成分，甜菊糖苷是甜叶菊中多种甜味成分的总称，其中甜菊苷含量最高，而质量最高的是莱鲍迪苷A。从化学结构上来看[14]，它们都是在甜菊醇(苷元)的C-19位和C-13位上连接数量不同的葡萄糖基或鼠李糖基，形成具有不同甜味的斯替夫苷衍生物。

Chen[15]研究斯替夫苷可降低血糖的原理，发现斯替夫苷可刺激胰岛β细胞和β细胞系的INS-1细胞分泌胰岛素，增强胰岛素的敏感性，长期服用斯替夫苷可降低血糖。对于甜菊糖进入人体后的去向，Gardana和Geuns等[16-17]的研究给出了答案，斯替夫苷在胃与肠道中的吸收量是极其微少的，到达结肠后，斯替夫苷会被相关微生物降解为甜菊醇，在甜菊糖苷转变成糖菊醇的过程中，会释放出一个葡萄糖分子，但这个葡萄糖分子会被结肠内的细菌吸收。Jeppesen等[18]进行了糖尿病小鼠的体外实验，实验结果表明，甜菊糖苷可促进胰岛素分泌。Gregersen等[19]进行人体实验后得出，甜菊糖苷可通过矫正α细胞功能错乱来达到治疗糖尿病的目的。

甜菊糖苷在食品和饮料中性质稳定，不会分解为其他产物，所以安全性可以得到保障。赵永焕等[20]将甜菊糖苷添加到面包中，使面包蔗糖含量低出正常值很多。王恭堂等[21]用甜菊糖苷代替红葡萄酒或白葡萄酒中的部分蔗糖，研究显示，添加甜菊糖苷的酒味道清甜、口感纯净，并且与普通酒比较后发现，其每吨酒的成本分别下降了200元和120元。所以甜菊糖苷的应用不仅可降低食品中的蔗糖量，而且在一定的程度上可降低成本，达到利益最大化。

2.3 代糖剂山药多糖

山药是药食同源植物，自古以来就兼具药用和食用的价值，在现代研究的结果中山药中山药多糖具有较明显的降糖功能。杨宏莉等[22-23]研究表明，对于胰岛细胞的体外存活实验，山药多糖可起到提高存活率、改善胰岛功能的作用，并且发现，山药多糖对Ⅱ型糖尿病预防机制的原理可能是提高了糖代谢关键酶的活性。张忠泉等[24]的研究结果表明，山药多糖可增加胰岛素的分泌，并改善受损胰岛β细胞的功能。

关倩倩等[25]研制山药馒头，即将山药粉和面粉以一定比例混合，研制出低蛋白、低升糖指数的馒头，专门针对糖尿病患者这类消费群体设计。普通小麦馒头和山药馒头的升糖指数分别是78.42和60.37，山药馒头的体外升糖指数明显低于普通馒头。从营养学的角度来说，糖尿病患者的日常饮食选择低血糖生成指数食品可起到改善血糖水平的效果。低血糖生成指数食品指那些消化迟缓、食用短时间内不会快速引起血糖升高的食品种类。低血糖生成指数食品是糖尿病患者饮食的准则之一，可预防慢性病的发生，逐渐被发展为一种健康饮食的标准。

关于山药多糖的开发利用还有其他许多例子，如姚晶等[26]研制的无糖酸奶是以保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌等有益菌作为发酵菌种，以脱脂牛奶、山药粉和木糖醇为主要配料制成的。酸奶对于乳糖不耐症人群来说无疑是最佳选择，而无糖酸奶的出现为酸奶这一食品类别又打开了新的市场。

2.4 代糖剂雪莲果多糖

雪莲果果肉呈乳白色透明状，口感脆香滋润，其果肉中的低聚果糖含量是所有植物中最高的，属于低热量保健食品。所以雪莲果的降血糖作用其实就是果肉中低聚果糖在起作用。低聚果糖是蔗果三、四、五糖及其混合物的聚合体[27]，而这些物质都是在蔗糖分子的果糖基上通过β-1，2糖苷键连接而成的。人体是不能直接消化吸收低聚果糖的，但是肠道的相关细菌可以，所以食用富含低聚果糖的食品不会引起血糖的升高。

朱振元等[28]以高血糖小鼠作为研究对象对雪莲果多糖的降血糖功效进行了相关研究，将低、中、高剂量的雪莲果多糖投喂给小鼠，发现中、低剂量组小鼠空腹血糖值显著降低，证明了雪莲果多糖在一定剂量下的降血糖功效。

李赤翎等[29]制得了雪莲果果汁，解决了雪莲果的褐变问题，然后在保证果汁澄清的同时使其中多糖不会损失或破坏。蒲海燕等[30]研制出了茶汁∶雪莲果汁为1∶4的雪莲果茶。阚欢等[31]研制出了雪莲果果酒。王良玉等[32]研制了原料乳与雪莲果汁为4∶6的凝固型酸奶。虽然对雪莲果的研究多集中在饮料方面，但关于雪莲果的其他休闲食品也层出不穷。陈红惠等[33]研制出了雪莲果果冻。雪莲果果脯这种休闲食品也早已在实验室被研制出来了[34]。雪莲果不仅果肉中含有降血糖功效的多糖，其叶子也具有很好的药用价值。刘洪泉[35]就以雪莲果叶为研究对象，研制出了莲果叶清咽含片。

3 结语

糖尿病作为一种慢性疾病，并且因为属于代谢性功能缺失问题，导致没有根治方法，而饮食控制蔗糖的摄入是最有效的防控方法，所以针对糖尿病病人的专用食品开发将会具有巨大的市场潜力。而植物多糖由于其天然的生物活性，无疑是所有代糖剂中最有发展前景的，但其结构复杂，某些成分的机理作用还未完全研究清楚，因此，对植物多糖的深度研究可为糖尿病的防控与治疗提供新思路与新方向。