血糖生成指數及它在糖尿病飲食治療中的作用

王向向，丁長河，韓小存，周林秀，胡玉琪

（河南工業大學糧油食品學院，河南鄭州450001）

隨著人們生活節奏的加快，糖尿病的發病率成日益上升的趨勢，目前已成為社會一大難題。引起糖尿病的因素很多，除遺傳因素外，人們的生活方式和飲食習慣占有很大的分量[1]。據有關文獻報道：Ⅱ型糖尿病在富裕的工業國家越來越常見[2]。在目前醫療條件下，還沒有徹底根治糖尿病的好方法，僅有飲食治療、運動治療、藥物以及代謝監測和糖尿病宣傳教育等措施[3]。飲食治療是所有糖尿病治療措施的基礎，是糖尿病人有效控制血糖進而減少并發癥的關鍵之一。

19世紀70年代，越來越多的事實證明：當實驗者食用來自不同食品的等量的可利用碳水化合物時，會產生不同的餐后血糖反應[4]，所以人們根據食物中的可利用碳水化合物含量來規劃糖尿病人的飲食存在很大的缺陷性。后來Jenkins引進了血糖生成指數這一概念，它表示當食用含50 g可利用碳水化合物的食物后，在一定時間內體內血糖水平應答與食用相當量的葡萄糖或白面包引起的血糖水平應答的比值。餐后血糖應答一般用曲線下的面積來表示，它是衡量食物引起人體餐后血糖反應的一項有效指標。

1 血糖生成指數的影響因素

影響血糖生成指數的因素主要有以下幾種，食品的化學組成成分：直鏈淀粉與支鏈淀粉的比例、抗性淀粉、蛋白質、脂肪、膳食纖維、非淀粉多糖、抗營養素以及食品中的微量元素（鎘、鋅）等；加工條件：蒸煮時間、蒸煮壓力等；物理狀態：顆粒大小、胚乳硬度等。

1.1 食品的化學組成成分

1.1.1 直鏈/支鏈淀粉的比例

Granfeldt[5]等曾經得出：含直連淀粉為25%的玉米的氫化指數（HI）為85，而含直鏈淀粉為70%～75%的玉米的HI為49。其中谷物的氫化指數與其血糖生成指數成正相關：GI=0.862HI+8.198 1。由此可見，食品中直鏈淀粉比例高時，其血糖生成指數相對較低。Riley[6]等通過對含不同比例直鏈淀粉的山藥進行研究得出：園葉黃山藥中直鏈淀粉的含量是中國山藥的兩倍多，而對各品種的血糖生成指數的研究結果顯示，中國山藥的血糖生成指數最高，為（97.42±0.62）%。

這是由于與支鏈淀粉相比，直鏈淀粉分子以線性結構排列的很緊密，在水中預熱時不容易發生凝膠化，冷卻時又容易老化[7]，所以，直鏈淀粉含量高的食品，其餐后血糖反應相對較低，即血糖生成指數較小。與谷類淀粉相比，豆類中含有更高比例的直連淀粉，這可能是豆類食品的血糖生成指數相對較低的原因之一。

1.1.2 抗性淀粉

抗性淀粉是指不能在健康人體小腸中消化吸收的淀粉及其降解物的總稱。尚曉婭[8]等得出：與對照組原淀粉相比，抗性淀粉在人工胃液（pH3、pH4、pH5）和人工腸液（pH6.8）中變化很小，從而得出抗性淀粉基本上不能被胃和小腸吸收。

繆銘[9]等曾對谷物淀粉的消化特性與血糖生成指數的關系進行過研究，通過在健康人身上進行實驗得出：土豆中抗性淀粉的含量約是大米的三倍，但血糖生成指數卻是大米的二分之一，分別為49.42%和94.29%。由此可見，抗性淀粉可降低食品的血糖生成指數。Shih[10]等曾經對含有不同量抗性淀粉的大米進行過研究，通過在糖尿病大白鼠體內進行長達四周的實驗得出：與對照組相比，具有高含量抗性淀粉的日本大米的血糖生成曲線下面積以及血液中膽固醇含量均顯著降低。這可能是由于抗性淀粉不能被胃蛋白酶胰蛋白酶分解，所以不宜被消化吸收，故對血糖的影響也較小。

1.1.3 蛋白質和脂肪

1986年Wolever[11]等對60余種食品進行分析，得出血糖生成指數與蛋白質含量（r=－0.532），脂肪含量（r=0.386）成微弱的負相關。1994年又在糖尿病人身上對102種食品進行的實驗研究得出：血糖生成指數與蛋白質含量（r=－0.407；p＜0.001）成微弱的負相關，與脂肪含量的相關性不顯著（r=－0.054；p＜0.001）[12]。2005 年Henry[13]等對140余種食品進行研究得出：食品的血糖生成指數與蛋白質含量呈微弱的負相關（r=－0.441；p＜0.001），與脂肪含量相關性不顯著 （r=－0.005；p＜0.005）。

由此可見：蛋白質能夠降低其血糖生成指數，可能是由于食品中的蛋白質能刺激其體內胰島素分泌，血糖應答下降，因此富含蛋白質的食物的血糖生成指數相對較低[14]。食品中的脂肪可以降低食品的血糖生成指數，這可能是由于推遲了胃的排空以及降低了淀粉凝膠化等[14]。但是，最新研究指出食品中的脂肪并不影響體內血糖反應[13]，這可能是由于食品中的脂肪含量一般較低，不同食品間脂肪含量沒有顯著的差異性。不管怎樣，食用脂肪含量較高的食品會導致肥胖，高膽固醇癥等一系列病，所以糖尿病人在選擇食品時首先要考慮脂肪含量，其次考慮食品的血糖生成指數。

1.1.4 膳食纖維

膳食纖維被稱為人類第七營養素，對人體的健康起著非常重要的作用，所以一直是營養學家以及食品科學家研究的熱點。目前，很多研究得出膳食纖維對糖尿病有明顯治療作用。可溶性膳食纖維使血糖和胰島素反應平緩，是由于它能夠延長胃排空的時間，減少腸道內容物粘度，使食物不易被酶靠近；同時能夠稀釋酶或限制酶與底物的反應，并最終降低碳水化合物消化率，減少單糖的吸收。

20世紀70年代Kiehm等首次報道膳食纖維對糖尿病病人糖代謝的作用，他們發現糖尿病人同時使用高碳水化合物和高膳食纖維時，血糖得到明顯改善。Trinidad[15]等對椰子粉中的膳食纖維進行的研究得出：血糖生成指數與膳食纖維含量成高度的負相關（r=－0.85，n=11，P＜0.005）。有學者通過建立Ⅱ型大白鼠模型，得出長期食用含高膳食纖維的食品，對糖尿病白鼠的血糖控制、葡萄糖耐性以及脂肪代謝有很大的好處[16]。因此，糖尿病人應多食用高膳食纖維含量的食品，如非精煉的谷物食品。

1.1.5 非淀粉多糖、抗營養素

在含有高碳水化合物的食品中，非淀粉多糖在淀粉消化期間通過抑制淀粉降解來調節糖的釋放量，進而降低食品的血糖生成指數。可能的機理在于：非淀粉多糖在淀粉顆粒周圍形成一個屏蔽，阻止了酶對淀粉顆粒的降解；與此同時，水的移動受到限制，進而干涉酶與淀粉顆粒的接觸[17]。

汪海波[18]等人通過糖尿病大鼠試驗得出：β－葡聚糖對四氧嘧啶致糖尿病大鼠的血糖有顯著的調節作用，同時可降低血清中的血脂含量。尤行宏[19]等通過長達六周的糖尿病大白鼠實驗得出：與藥物對照組相比，藥物治療組的大白鼠血糖顯著降低，胰島素水平顯著增加，由此可見，低分子殼聚糖對糖尿病有明顯的治療效果。食品中特別是豆類作物中含有豐富的抗營養素，如植酸，凝集素，單寧等，這些物質能夠降低人體對蛋白質以及礦物質的吸收，甚至抑制小腸對葡萄糖的吸收，因而會推遲淀粉的消化[20]。

1.1.6 微量元素

糖尿病的發病機理主要是由于胰島素分泌絕對或相對不足所致，而微量元素與胰島素的合成、分泌及其在體內的含量密切相關，特別是鉻、鋅等。鎘是一種多價態的元素，它是一種能夠增強胰島素作用的微量元素。當血液中的鉻減少時，其糖耐量受損，肌體組織對胰島素的敏感性降低，嚴重時便會出現尿糖；當補充鉻后，上述現象可以得到逆轉[21]，由此可見鉻在糖尿病治療中的重要性。

孟晉宏等通過在糖尿病人身上進行實驗得出：當實驗者連續12周服用100 mg硫酸鋅后，可以顯著的降低血液中的膽固醇以及甘油三脂的含量[22]。鋅可以與胰島素發生特殊的結合，影響葡萄糖在體內的平衡過程。同時，鋅能夠提高胰島素的穩定性，并通過激活一種酶促進胰島素元轉化為胰島素，所以，缺鋅表現為血糖水平的升高。

1.2 加工條件

由于不同的加工方式影響食品的結構，導致不同的淀粉消化率，進而影響其血糖生成指數。劉芳[23]等曾經研究過烹調壓力對豆谷混合膳食碳水化合物消化速度的影響，常壓和高壓處理混合食物的碳水化合物水解率在反應 2、5、10、20、30、60 min 時呈極顯著差異（p＜0.01），而在 120 min和 180 min時呈顯著差異（p＜0.05）。即：高壓烹調可顯著增加快速消化淀粉的比例，進而使人體的血糖升高。

有研究表明，蒸煮時間影響淀粉的消化率：不管增加還是減少蒸煮時間，淀粉消化率都會顯著的降低[1]。當蒸煮時間較短時，淀粉粒子不容易被破壞，因此酶不宜對其進行完全消化，所以食品的血糖生成指數較低。當蒸煮時間很長時，尤其是攪拌次數也不斷增加時，食品中大量的淀粉粒子很容易被破環，最終淀粉分子釋放，導致蒸煮期間形成了大量的破損直鏈淀粉，因此也會降低該食品的血糖生成指數。

1.3 物理狀態

粉碎的谷物食品其細胞壁已經被破環，酶很容易對食品中的淀粉分子進行消化，所以，與全粒谷物相比，其血糖生成指數相對較高[3]。而最新的一些報道得出：粉碎成不同粒度的食品的淀粉消化率沒有顯著的差異性[1]。有研究發現：谷物的胚乳硬度與淀粉消化率成正相關，相關系數r=0.866。這是由于對于粒度較硬的食品，在加工的過程中，淀粉分子不容易被破壞，而一些粒度較軟的食品，由于具有松散的淀粉離子結構，很容易發生分子凝膠化，產生損傷淀粉[1]。而大量的研究得出損傷淀粉含量與血糖生成指數成負相關[10]，所以粒度較軟的食品的血糖生成指數相對降低。

總之，食品中直鏈淀粉、纖維素、蛋白質以及抗性淀粉含量對血糖生成指數的影響較大；其次，非淀粉多糖、抗營養素、食品中的微量元素（鎘、鋅）、胚乳硬度以及蒸煮時間、蒸煮壓力對血糖生成指數的影響也比較明顯。食品中脂肪與血糖生成指數的關系取決于它在食品中所占的比例，只有當它在食品中含量較多時，對血糖生成指數的影響才會明顯。

2 血糖生成指數在糖尿病人飲食治療中的重要作用

飲食治療是糖尿病患者最基本的治療措施，對于輕型患者，通過飲食治療，一般不需要服藥或者少量服藥，血糖即可得到控制；對于重型患者，經飲食治療可減少藥物用量，并可減少或預防其并發癥的發生。所有的食物對于糖尿病人來說，可以劃分為三類：高血糖生成指數食品，中血糖生成指數食品以及低血糖生成指數食品，而低血糖生成指數食品對指導糖尿病人飲食具有很大的指導意義。

2.1 低血糖生成指數食品對糖尿病血糖血脂的影響

Janette[24]得出：食用低血糖生成指數食品可以降低血糖水平16%，膽固醇水平6%，甘油三酯水平9%。陶靜[25]等對72例Ⅱ型糖尿病病人進行分組并進行血糖生成指數教育得出：指導前糖尿病觀察組餐后2 h血糖為（11.2±1.6）mmol/L，飲食指導后為（7.2±1.2）mmol/L。由此可見血糖生成指數教育在糖尿病飲食治療中的效果很明顯。簡榮漢[26]等對56例Ⅱ型糖尿病進行長達四周的研究得到：低血糖生成指數飲食組與高血糖生成指數飲食組比較，空腹血糖改善不明顯（P＞0.05），餐后血糖改善差異性顯著（P＜0.05）；果糖胺降低，差異性有顯著（P＜0.01）；餐后2 h甘油三酯（TG）和膽固醇（TC）降低，差異性有顯著（P＜0.05）；空腹高密度脂蛋白（HDL）升高，差異性亦有顯著（P＜0.05）。總之，低血糖生成指數的食物，在胃腸道中停留時間長，引起的餐后血糖反應較小，從而避免了血糖的劇烈波動，有利于血糖的控制[27]。

2.2 根據食品的血糖生成指數進行合理的食物搭配

在糖尿病人的飲食治療中，能量的總攝入量仍是飲食的基礎。低血糖生成指數的食品通常所含的能量也較低，所以糖尿病人在選擇高血糖生成指數食品的同時，要搭配一些低血糖生成指數的食品，進行合理膳食，控制血糖值，使飲食更加科學合理。這樣不僅可以保證患者營養平衡，同時也保證了治療效果，進而防止并發癥[4]。研究發現長期攝入高血糖生成指數的食物與肥胖、糖尿病、心血管疾病的發生有關。

對于糖尿病患者來說，根據食物血糖生成指數選擇食物有助于血糖代謝的改善，能更有效地降低患者餐后血糖水平。低血糖生成指數飲食可以增加飽腹感，減少血糖波動，減輕因調節餐后血糖所引起的代謝負擔。此外，其食物選擇應兼顧食物的營養成分和血糖生成指數值。如在選擇淀粉類食物時，應著重于那些含脂肪較低、血糖生成指數值較低、未經精制的天然食物。如豆制品和含膳食纖維豐富的食物，通過簡單處理、合理搭配飲食，延緩食物的消化，使血糖升高緩慢，以達到降低血糖及其波動幅度的目的[20]。

總之，低血糖生成指數食物在體內消化緩慢，血糖升高的速度和幅度也較少，從而降低了一日三餐的胰島素分泌量。由于這種教育方式更直觀更方便，且容易接受，所以可較好地控制病人血糖。當然，在利用食物血糖生成指數來指導糖尿病人的飲食治療時還要注意到它的局限性，如有些低血糖生成指數值食物中的脂肪、蛋白質含量很高，但是對糖尿病人來說，高脂肪、高蛋白食物很容易引起糖尿病并發癥，所以，糖尿病人應該少食用或者不食用這類食品。

3 前景與展望

飲食治療是糖尿病治療的基礎，而食品的血糖生成指數可以更有效地指導這類人群合理安排膳食，以達到促進和改善人們健康的目的。目前來看，飲食治療一直是國外研究的重點，但是由于國內外飲食文化的差異，其實驗成果對國內糖尿病人的參考價值不大；國內在飲食治療方面研究的不多，況且市場上陸續出現的一些糖尿病人食品大多以商業性為目的，缺乏科學的定量和深入的研究，可信度不大。針對這一實際情況，研究糖尿病人食品具有很大的潛在價值。

根據中國人的飲食習慣，對常見的谷物原料進行研究，篩選出適合糖尿病人食用的谷物食品具有很大的意義，它使得飲食與治療達到最佳的組合，況且具有方便，無毒，實用，以及容易普及的優點，因此很大的研究和推廣價值。

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