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《食品工业科技》客座主编专栏:哈尔滨商业大学那治国教授|低 GI 杂粮可可冲调粉辅助降血糖作用

《食品工业科技》客座主编专栏:哈尔滨商业大学那治国教授|低 GI 杂粮可可冲调粉辅助降血糖作用 食品工业科技编辑部
2023-08-10
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目的:研究低 GI 杂粮可可冲调粉(Multigrain Cocoa Powder,C-MGP)对糖尿病小鼠血糖的影响。方法:52 只雄性 SPF 级小鼠随机分为 6 组,包括正常对照组、模型组、二甲双胍组、冲调粉低、中、高剂量组(5%、 10%、30% C-MGP)。正常对照组小鼠喂养基础饲料,模型组和二甲双胍组小鼠喂养高糖高脂饲料,冲调粉低剂量组(5% C-MGP)、中剂量组(10% C-MGP)、高剂量组(30% C-MGP)小鼠分别喂养含 5%(质量分数)、10%(质量分数)、30%(质量分数)C-MGP 的高糖高脂饲料。高脂饲料喂养四周后,小鼠腹腔注射30 mg/kg 链脲佐菌素(STZ)建立Ⅱ型糖尿病小鼠模型。造模成功后,继续喂养 4 周,并测定小鼠基础指标和糖脂代谢等相关指标的变化。结果经过高脂饲料联合 STZ 诱导,与模型组相比,10% C-MGP 和 30% C-MGP 摄食量、饮水量均极显著降低(P<0.01),体重极显著升高(P<0.01)。与模型组相比,30% C-MGP 显著降低了 STZ 诱导糖尿病小 鼠的肝脏、肾脏指数,降低了空腹血糖水平(FBG)、糖化血红蛋白(GHb)、空腹胰岛素水平(FINS)及胰岛素抵抗指数(HOMA-IR),提高了葡萄糖耐量(GT),改善了血清中甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)和游离脂肪酸(FFA)水平,极显著促进了肝糖原 (HG)合成(P<0.01),改善了肝脏脂肪堆积,极显著提高了血清胰高血糖素样肽(GLP-1)含量(P<0.01), 极显著降低了血清脂多糖(LPS)水平(P<0.01)。结论30% C-MGP 具有调节 STZ 诱导糖尿病小鼠的糖脂代谢,减轻糖尿病症状的作用,具有进一步开发利用的价值。


图片来源于图司


哈尔滨商业大学那治国教授等将可可豆与杂粮混合制得杂粮可可冲调粉,复配方案为可可:豌豆:红芸豆:白芸豆:燕麦:荞麦:大麦仁质量配比为 8:6:11:45:5:15:10。本研究拟在动物水平对该复配方案进行验证,为功能性食品的开发提供理论依据与实践指导。



C-MGP 对 STZ 诱导糖尿病小鼠摄食饮水量及体重的影响


C-MGP 对 STZ 诱导糖尿病小鼠摄食、饮水量及体重的影响如图 1 所示,与正常对照组相比,模型组小鼠摄食量和饮水量均极显著上升(P<0.01),这符合糖尿病小鼠多饮多食多尿的代谢特征,造模成功。小鼠体重的变化可以反映其生长发育及健康状况,在实验期间,与正常对照组相比,模型组小鼠体重极显著下降(P<0.01)。与模型组相比,二甲双胍组、10% C-MGP 和 30% C-MGP 组小鼠体重显著上升(P<0.05、 P<0.01),与模型组相比,在干预期间,二甲双胍组、 10% C-MGP 和 30% C-MGP 组小鼠摄食量和饮水量均极显著下降(P<0.01)。以上结果表明 10% C-MGP 和 30% C-MGP 可以在一定程度上改善 STZ 诱导糖尿病小鼠的代谢,控制体重下降。在实验期间,正常对照组小鼠毛色白净光亮,精神状态活跃,反应迅速,模型组小鼠毛色发黄,精神状态萎靡,反应缓慢。与模型组相比 ,二甲双胍组 、C-MGP( 5%、10% 和 30%)组小鼠的毛色、体型、精神状态均有一定程度的改善。



2 C-MGP 对 STZ 诱导糖尿病小鼠脏器指数的影响


C-MGP 对 STZ 诱导糖尿病小鼠脏器指数的影响如图 2 所示,与正常对照组相比,模型组肝脏系数、肾脏系数极显著上升(P<0.01),心脏和脾脏系数无显著差异(P>0.05),说明长期的高血糖使得 STZ 诱导的糖尿病小鼠主要脏器造成损害,有进一步诱发各种并发症的风险,如冠心病和糖尿病型肝肿大等。与模型组比,C-MGP 组(5%,10% 和 30%)肝脏系数极显著下降(P<0.01);10% C-MGP 和 30% C-MGP 组肾脏系数显著下降(P<0.05),5% C-MGP 影响不显著(P>0.05);30% C-MGP 组脂肪极显著上升(P<0.01)。表明一定剂量 C-MGP 对 STZ 诱导糖尿病小鼠的肝脏和肾脏具有一定的保护作用。 


3 C-MGP 对 STZ 诱导糖尿病小鼠血糖水平的影响


如图 3 所示,为 C-MGP 对 STZ 诱导糖尿病小鼠 FBG 的影响,各组 STZ 诱导糖尿病小鼠在开始时空腹血糖值在 16.47~19.86 mmol/L 之间,并且各组小鼠均显著高于正常对照小鼠的空腹血糖值(P< 0.05)。饲养 1 周后,与模型组相比,二甲双胍组和 C-MGP 组小鼠空腹血糖值略有下降。饲养第 4 周时,与模型组相比,二甲双胍组、10% C-MGP 和 30% C-MGP 组处理均可以显著降低 STZ 诱导糖尿病小鼠的 FBG 水平,其中 10% C-MGP10 组 FBG 水平显著下降了 59.25%(P<0.05),30% C-MGP 组 FBG 水平极显著下降了 65%(P<0.01)。以上结果表明 10% C-MGP 和 30% C-MGP 能抑制 STZ 诱导糖尿病小鼠 FBG 水平的升高。

如图 4 所示,为 C-MGP 对 STZ 诱导糖尿病小鼠糖化血红蛋白(GHb)浓度的影响,模型组与正常对照组相比,小鼠的 GHb 浓度极显著升高(P<0.01),为正常对照组的 2.03 倍。二甲双胍组、10% C-MGP 和30% C-MGP 组与模型组相比,小鼠 GHb 浓度极显著降低(P<0.01),10% C-MGP 组和 30% C-MGP 组分别降低了 31.15%、42.40%,而 5% C-MGP 组小鼠 GHb 浓度降低效果不显著(P>0.05)。表明一定剂量的 C-MGP 处理可以降低 STZ 诱导糖尿病小鼠 GHb 浓度。


4 C-MGP 对 STZ 诱导糖尿病小鼠葡萄糖耐受性的影响


图 5 为 C-MGP 对 STZ 诱导糖尿病小鼠耐受性的影响,与正常对照组相比,模型组小鼠在给予葡萄糖后血糖值极显著升高(P<0.01),由此可见 STZ 诱导糖尿病小鼠的葡萄糖耐量(GT)严重受损(图 5A)。二甲双胍组和 C-MGP(5%、10% 和 30%)组与模型组相比,均能极显著降低 STZ 诱导糖尿病小鼠血糖值的升高(P<0.01);血糖曲线下面积(AUC)能在某种意义上反映出葡萄糖代谢能力,结果如图 5B 所示,模型组小鼠 AUC 水平显著高于正常对照组(P< 0.05),为正常对照组的 3.10 倍。与模型组相比,二甲双胍和 C-MGP(5%、10% 和 30%)处理均能极显著降低(P<0.01)STZ 诱导糖尿病小鼠 AUC,C-MGP (5%、10% 和30%)组的AUC 降低了20.63%、34.49%、 53.13%。上述研究表明 C-MGP 对 STZ 诱导糖尿病小鼠的 GT 有改善作用。


5 C-MGP 对 STZ 诱导糖尿病小鼠空腹胰岛素水平 (FINS)及胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)的影响


C-MGP 对 STZ 诱导糖尿病小鼠血清 FINS 的影响如图 6 所示。模型组小鼠的 FINS 含量极显著高于正常对照组小鼠,为其 1.95 倍(P<0.01),其血液中高的胰岛素水平和高的葡萄糖,说明模型组小鼠存在胰岛素抵抗。经一段时间喂养后,二甲双胍组和 C-MGP(5%、10% 和 30%)组的 FINS 得到降低。与模型组相比,二甲双胍组和 30% C-MGP 组能够极显著降低 FINS,分别降低了 39.97%、37.94%(P<0.01), 10% C-GMP 显著降低 FINS 16.03%(P<0.05),5% C-MGP 组小鼠的 FINS 水平降低效果不显著(P>0.05)。以上结果表明 C-MGP 可以有效刺激 STZ 诱导糖尿病小鼠胰岛素的分泌,且 30% C-MGP 作用效果与二甲双胍相当。

C-MGP 对 STZ 诱导糖尿病小鼠 HOMA-IR 的影响如图 7 所示。与正常对照组小鼠相比,模型组小鼠的 HOMA-IR 极高,是正常对照组小鼠的 5.77 倍。经 4 周干预后,与模型组小鼠相比,除 5% C-MGP 组,二甲双胍组和 30% C-MGP 组的 HOMA-IR 水平极显著降低(P<0.01),分别降低了 42.43%、36.93%;10% C-MGP 组 HOMA-IR 水平显著降低了 19.23% (P<0.05)。说明 C-MGP 有改善 STZ 诱导糖尿病小鼠胰岛素抵抗状态的作用。 


6 C-MGP 对 STZ 诱导糖尿病小鼠血清胰高血糖素样肽-1(GLP-1)的影响 


GLP-1 是Ⅱ型糖尿病药物治疗的主要目标物质。如图 8 所示,为 C-MGP 对 STZ 诱导糖尿病小鼠血清 GLP-1 水平的影响,与模型组相比,二甲双胍组、10% C-MGP 和 30% C-MGP 组均能极显著提高 STZ 诱导糖尿病小鼠血清 GLP-1 水平(P<0.01),其中 10% C-MGP 组和 30% C-MGP 组分别提高了 30.76%、51.40%。5% C-MGP 组差异不显著 (P> 0.05),以上结果表明,10% C-MGP 和 30% C-MGP 可以改善 STZ 诱导糖尿病小鼠 GLP-1 的分泌水平,从而改善血糖水平的作用。 


7 C-MGP 对小鼠血脂水平的影响 


由图 9 可知,经过 4 周饲养后,模型组小鼠的血清 TG(甘油三酯)与正常对照组小鼠差异极显著(P< 0.01)。与模型组相比,C-MGP(5%、10% 和 30%)喂养后,STZ 诱导糖尿病小鼠血清 TG 值分别减少 14.61%、31.31%、41.27%。

由图 10 可知,经过 9 周饲养后,与正常对照组小鼠相比,模型组小鼠的血清 TC(总胆固醇)值极显著升高(P<0.01)。与模型组相比,C-MGP(5%、10% 和 30%)喂养后,T2DM 小鼠血清 TC 值分别减少10.09%、33.13%、56.11%,并且二甲双胍组、10% CMGP、30% C-MGP 组与模型组差异极显著(P<0.01)。TG 和 TC 的研究结果显示 10% C-MGP和 30% CMGP 对 STZ 诱导糖尿病小鼠血脂水平有显著地改善作用。

由图 11 和图 12 可知,经过 4 周饲养后,模型组小鼠的 LDL-c(低密度脂蛋白胆固醇)与 HDL-c(高密度脂蛋白胆固醇)含量与正常对照组小鼠差异极显著(P<0.01)。与模型组相比,C-MGP(5%、10% 和 30%)喂养后,血清 LDL-c 分别减少了 10.81%、25.81%、 54.81%;血清 HDL-c 分别增加了 41.38、83.19%、 177.15%。二甲双胍组、10% C-MGP 和 30% C-MGP 组喂养后,LDL-c 与 HDL-c 水平均有改善,虽距恢复正常水平仍有一定差距,但均与模型组小鼠有显著差异(P<0.01,P<0.05)。

FFA(游离脂肪酸)是监测机体脂代谢异常诱发炎症反应的重要指标,由图 13 可知,模型组与正常对照组相比,小鼠 FFA 水平极显著升高(P<0.01),为正常对照组的 3.53 倍,表明 STZ 诱导糖尿病小鼠出现炎症反应。与模型组相比,二甲双胍、10% C-MGP 和 30% C-MGP 均可以极显著降低 STZ 诱导糖尿病小鼠血清FFA 水平(P<0.01),其中10% C-MGP 和30% C-MGP 组分别降低了 38.81% 和 49.92%。以上结果表明,C-MGP 可以减轻 STZ 诱导糖尿病小鼠血脂代谢异常引发的炎症反应。


8 C-MGP 对 STZ 诱导糖尿病小鼠肝糖原(HG)的影响


C-MGP 对 STZ 诱导糖尿病小鼠 HG 含量的影响如图 14 所示,与正常对照组相比,模型组小鼠 HG 含量显著性降低了 51.10%(P<0.01),表明小鼠肝脏内糖原合成功能受损。与模型组相比,二甲双胍组、10% C-MGP 组和 30% C-MGP 组小鼠 HG 含量极显著提高了 84.85%、56.18%、75.80%(P<0.01), 5% C-MGP 组作用不显著(P>0.05)。以上结果表明,10% C-MGP 和 30% C-MGP 可以促进 STZ 诱导糖尿病小鼠 HG 的合成。 


9 C-MGP 对STZ 诱导糖尿病小鼠血清脂多糖(LPS) 的影响


C-MGP 对 STZ 诱导糖尿病小鼠 LPS(脂多糖)含量的影响如图 15 所示。从图 15 中可以看出,模型组与正常对照组相比,小鼠血清 LPS 含量极显著升高(P<0.01)。与模型组相比,二甲双胍组、10% CMGP 组和 30% C-MGP 组均可以极显著降低 STZ 诱导糖尿病小鼠血清 LPS 含量,分别降低了 43.70%、 25.98%、41.30%(P<0.01)。以上结果显示 10% CMGP 和 30% C-MGP 可以极显著降低 STZ 诱导糖尿病小鼠血清 LPS 水平(P<0.01)。血液中脂多糖的减少会降低炎症反应,减轻胰岛素抵抗水平,降低 Ⅱ型糖尿病的发病率。 

讨论与结论

目前已有许多研究表明,单一杂粮对于改善糖代谢具有积极影响,但杂粮复配后对血糖干预的研究较少。Perez-Ramirez 等研究发现,燕麦-豆粉饼干比普通燕麦-小麦饼干更好地提高高糖高脂喂养大鼠的胰岛素水平,但两种饼干对血糖均无明显影响。尹雪倩等研究发现荞麦、燕麦、豌豆复配复合膳食能显著地减少大鼠的血糖,改善糖耐量及胰岛素抵抗,减轻糖尿病症状。傅樱花等研究表明,鹰嘴豆酸奶和鹰嘴豆粗黄酮对 STZ 糖尿病小鼠进行灌胃,能够降低小鼠血糖水平。本研究在前期的实验基础上进行,采用饮食干预的方法研究可可豆、豌豆、白芸豆、红芸豆、燕麦、荞麦、大麦仁复配后对 STZ 诱导糖尿病小鼠的影响,发现 10% C-MGP 和 30% CMGP 干预均能明显改善 STZ 诱导糖尿病小鼠的精神行为状态,改善血脂异常,降低糖化血红蛋白水平、空腹血糖水平、血清空腹胰岛素水平及胰岛素抵抗,提高葡萄糖耐量,促进肝糖原合成,改善肝脏脂肪堆积。30% C-MGP 可以显著提高 STZ 诱导糖尿病小鼠的血清胰高血糖素样肽含量,极显著降低血清脂多糖水平(P<0.01)。具有辅助降血糖作用。综上所述,低 GI 杂粮可可冲调粉可以降低糖尿病小鼠的空腹血糖,改善糖耐量及胰岛素抵抗,减轻糖尿病症状,具有进一步开发利用的价值。

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编辑:曹一凡
主编:冯媛媛

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