全谷物對代謝綜合征調控效應的研究進展

梁潤平，翟小童，張文青，田曉紅，譚 斌

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

全谷物對代謝綜合征調控效應的研究進展

梁潤平1，2，翟小童2，張文青1，田曉紅2，譚 斌2

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

本文通過對近年來國內外有關全谷物對代謝綜合征調控作用的研究進行綜述，為全谷物營養價值的研究以及合理消費提供科學依據。

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疾病及2型糖尿病的風險，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，為機體提供各種必需的營養元素。已有流行病學調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性。

1 全谷物的定義及其功能成分

美國谷物化學家協會(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素和微量營養素外，還富含非營養素生物活性成分，如纖維素、葉酸、維生素E、酚類化合物、木質素和植物固醇等。這些物質被認為是在疾病預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，并可在腸道內發酵，減少膽固醇以及葡萄糖的吸收，調節餐后血糖。不溶性膳食纖維具有較強的膨脹力，可以促進腸道蠕動，促進膽固醇的排泄[6-7]。研究顯示，膳食纖維還可以通過清除體內的自由基，發揮其抗氧化作用[8]。膳食纖維通過延緩葡萄糖吸收速率來調節體內的葡萄糖代謝。此外，膳食纖維還能增強人體對胰島素的敏感性，從而降低胰島素抵抗。慢性病的發病率不斷上漲的主要原因之一是膳食纖維的攝入量不足，適當滿足機體對膳食纖維需要量可增強其對胰島素的反應敏感性，從而減少機體對胰島素的要求，協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、可溶共軛態和不可溶結合態等形式存在，以結合態多酚為主[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。結合形式的阿魏酸在小腸內難以被吸收，但它可以在結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。黃酮類物質是植物的次級代謝產物，可作為供氫體，并阻止或減少脂質過氧化[12]。全谷物的抗氧化活性與總酚含量呈顯著正相關[13]。

1.3 植物甾醇

植物甾醇和膽固醇有相似的化學結構，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節作用，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、減少胃酸分泌、抑癌、降血糖以及抗氧化等作用。谷維素可增強人體抗氧化酶的活性、清除體內多余的自由基、防止脂質過氧化來發揮其抗氧化以及防衰老的生物學效應[16]。谷維素可直接作用于胰島-β細胞，并能增強葡萄糖刺激胰島素分泌的效應，調控機體血糖變化。動物實驗發現，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，使心肌的興奮性減弱，改善其血液供應，減少罹患心腦血管疾病的風險[18]。

2 全谷物對代謝綜合征的調控作用

大量流行病學調查顯示，全谷物及其制品可以降低慢性病的發病率以及病死率，試驗性干預研究用于進一步明確其因果關系并確定其生物有效性以及計量反應關系。通過動物實驗可從分子生物學角度尋找全谷物對于慢性病調控的效應靶點，探討其可能的作用機制。

2.1 流行病學研究

弗雷明漢子代調查研究，采用126項食品評估2 834名受試者的膳食攝入量，并收集其血液標本進行統計學分析，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。調查結果顯示，谷物纖維的攝入量與代謝綜合征的發病風險降低有關，谷物攝入最高組(>6.8g/d)發生代謝綜合征的風險低于最低組(<3.1g/d)。這種反向關系的意義在于全谷物纖維是代謝綜合征的保護因素，全谷物纖維可以降低代謝綜合征的發病風險。此外，通過內穩態模型評估得出，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險[19]。一項有關827名德黑蘭成人的橫斷面研究中，采用食物頻率問卷進行調查研究，結果表明，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病風險呈負相關。然而，精細谷物的攝入量與高血壓、高甘油三酯以及代謝綜合征的發病分險呈正相關[20]。另一項有關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，發現攝入全谷物可以降低人群總死亡率以及慢病的死亡風險，增加全谷物的攝入量可以預防慢性疾病[21]。

2.2 臨床試驗

Giacco等[22]在一項有關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對照試驗中，將61名代謝綜合征患者隨機分為干預組和對照組，干預組給予全谷物飲食，對照組給予精制谷物飲食，干預12w后比較兩組生化指標，結果顯示，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。另一項干預試驗中，將50名代謝綜合征患者隨機分為全谷物膳食干預組和精細谷物對照組并進行為期12w的臨床試驗，分別于干預前、干預6w、干預12w時對受試者的體成分、生化指標等進行測定并比較。結果顯示，與對照組相比，全谷物膳食干預組的體重、體質指數、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都較精制谷物組低；全谷物膳食干預組血漿樣本中烷基間苯二酚(全谷物生物標記物)的含量有所升高，而精制谷物組的并未發生變化，表明用全谷物代替精細谷物可以改善代謝綜合征患者的癥狀，全谷物可以預防代謝綜合征的發生[23]。

2.3 動物實驗

馬斯塔夫等[24]研究了發芽糙米對高膽固醇大鼠肝膽固醇以及慢性病的發病風險的影響，該項研究中評估了精白米、糙米和發芽糙米對慢性病的飲食調節狀況，以喂飼精白米、糙米、發芽糙米的高膽固醇大鼠作為干預組，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、脂質分布、低密度氧化脂蛋白、F2前列腺素等生化指標。與對照組相比，發芽糙米組和糙米組大鼠體重得到了控制，脂質代謝過程被改善，脂質過氧化狀況得以防治，表明發芽糙米和糙米能夠通過調控脂代謝、減少氧化應激的發生來調控慢性病。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生代謝綜合征，并研究了青稞谷物在代謝綜合征中的調控機制。結果表明，與精制小麥粉相比，青稞全谷物粉可控制大鼠體重的增長，并能有效地調節大鼠的糖脂代謝，提高胰島素反應敏感性。總之，流行病學、臨床研究以及動物實驗的結果都提供了證據，表明全谷物可以延緩代謝綜合征的進展并能夠預防代謝綜合征的發生。

3 全谷物對代謝綜合征的調控機制

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節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、膽囊收縮素等來發揮其生物學效應，這些激素具有調節機體的飽腹感以及維持機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節可增加腸腔粘度、減緩胃排空速度、減少宏量營養素(產能營養素)的吸收，從而降低餐后血糖，減少胰島素分泌[26-27]。此外，結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化為短鏈脂肪酸，從而增加體內游離脂肪酸的含量，間接地抑制肝糖原分解，減少血葡萄糖的產生，提高外周胰島素的反應敏感性，加快血糖的降解速度。可溶性纖維通過促進膽汁和膽固醇排泄從而降低血液總膽固醇濃度，其降解產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揮協同的生理學作用來維持機體代謝平衡，通過改變谷胱甘肽合成酶的活性并調節谷胱甘肽自由基清除系統來改善血液的抗氧化能力，同時通過降低C-反應蛋白和白細胞介素-6來發揮抗炎作用，此外，它也能夠對多數的脂質中間體進行調控，增強血管反應性和血管內皮功能[30]。改善脂質代謝的重要機制之一是酚類物質可降低脂質合成相關的酶類，并抑制轉錄因子的表達、阻斷脂質合成的途徑來減少脂肪的合成。另一方面，植物中的酚類物質也能調節脂質代謝，改變相關基因的表達，促進脂質氧化、分解和轉化，從而改善脂質代謝[ 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，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構，但側鏈基團的不同。植物甾醇會同酯化酶結合從而抑制膽固醇與酯化酶的結合，降低機體對膽固醇的吸收，也可以增強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，從而預防動脈粥樣硬化的發生。同時，全谷物食品的生物活性分子還可調節人體血壓并可下調機體血漿同型半胱氨酸含量，從而降低罹患代謝綜合征的風險[33]。

4 展望

全谷物含有大量對人體健康有益的功能性營養因子，以全谷物為原料的產品的研發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品的研發起步較晚，還是存在一些影響全谷物食品發展的要素，如全谷物及其制品定義不明確，相應的標準和營養標簽不夠完善，有關全谷物的營養宣傳力度不大等，產品的研發還處于起步階段。基于此提出以下看法：第一，強化全谷物食品的基礎理論研究，在完成全谷物營養基礎數據庫及食物成分表的基礎之上完善全谷物及其制品的定義，制定其合理攝入量，完善其營養標簽并建立相應的標準體系[34]；第二，探索體內全谷物的生物標記物，如生物標記物、效應標記物和易感標志物等，以進一步闡明全谷物在體內的營養和代謝，從分子生物學角度探討全谷物及其制品對慢性非傳染性疾病的調控機制；第三，通過改良加工方式保全全谷物及其制品的有益成分，減少其抗營養成分，并改善其感官、食用品質，增加消費者的接受度和認可度；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加以研究并界定，明確其劑量反應關系；第五，加大宣傳力度，定期組織相關的食品學專家、營養學專家宣傳全谷物與健康的關系，指導人們均衡飲食、合理搭配，正確引導群眾選擇全谷物及其制品。◇

[1]Lorenzo C，Williams K，Hunt K J，et al.The national cholesterol education program-adult treatment panel III，international diabetes federation，and world health organization definitions of the metabolic syndrome as predictors of incident cardiovascular disease and diabetes[J].Diabetes Care，2007，30(1)：8-13.

[2]Rao DP，Dai S，Lagacé C，et al.Metabolic syndrome and chronic disease[J].Chronic Diseases & Injuries in Canada，2014，34(34)：36-45.

[3]Jarrett O D，Wanke C A，Ruthazer R，et al.Metabolic syndrome predicts all-cause mortality in persons with human immunodeficiency virus[J].Aids Patient Care & Stds，2013，27(5)：266-71.

[4]Willem V D K J，Kaisa P，Seal C J，et al.The Healthgrain definition of ‘whole grain’[J].Food & Nutrition Research，2014(58)：1-8.

[5]譚斌，譚洪卓，劉明，等.全谷物食品的國內外發展現狀與趨勢[C].中國糧油學會發酵面食分會產業發展大會，2013.

[6]Otles S，Ozgoz S.Health effects of dietary fiber[J].Acta Scientiarum Polonorum Technologia raiAlimentaria，2014，13(2)：191-202.

[7]Fuller S，Beck E，Salman H，et al.New horizons for the study of dietary fiber and health：a review[J].Plant Foods for Human Nutrition，2016，71(1)：1-12.

[8]Guo W.Antioxidant properties of alkaline extracts from insoluble and soluble dietary fibre derived from selected whole-grain cereals[D].2012.

[9]程音.單一谷物與谷豆組合膳食纖維的物理特性及其對胰島素抵抗的影響[D].揚州大學，2015.

[10]Julio BD，Vanessada SF，Alejandro P，et al.Antiatherogaiic and anti-angiogenic activities of polyphenols from propolis[J].Journal of Nutritional Biochemistry，2012(23)：557-566.

[11]Williamson G.Possible effects of dietary polyphenols on sugar absorption and digestion[J].Molecular Nutrition & Food Research，2013，57(1)：48-57.

[12]Taylor J R N，Belton P S，Beta T，et al.Increasing the utilisation of sorghum，millets and pseudocereals：developments in the science of their phenolic phytochemicals，biofortification and protein functionality[J].Journal of Cereal Science，2014，59(3)：257-275.

[13]Victor，Enujiugha，Justina，et al.Dpph radical scavenging capacity of phenolic extracts from african yam bean (sphenostylis stenocarpa)[J].Food & Nutrition Sciences，2012，3(3)：56-56.

[14]常翠青.植物甾醇與心血管疾病的研究進展和應用現狀[J].中國食物與營養，2016，22(6)：76-80.

[15]Gylling H，Plat J，Turley S，et al.Plant sterols and plant stanols in the management of dyslipidaemia and prevention of cardiovascular disease[J].Atherosclerosis，2014，232(2)：346-360.

[16]蔣維維，易金娥，譚柱良.谷維素的生物活性研究進展[J].食品與發酵工業，2015，41(6)：253-258.

[17]Kozuka C，Yabiku K，Takayama C，et al.Natural food science based novel approach toward prevention and treatment of obesity and type 2 diabetes：recent studies on brown rice and γ-oryzanol[J].Obesity Research & Clinical Practice，2013，7(3)：e165-e172.

[18]Mn N P N P，Sanjay K R，Shravya K M.Health benefits of rice bran-a review[J].Journal of Nutrition & Food Sciences，2011，1(3)：1-7.

[19]Mckeown N M，Meigs J B，Liu S，et al.Carbohydrate nutrition，insulin resistance and the prevalence of the metabolic syndrome in the framingham offspring Cohort[J].Diabetes Care，2004，27(2)：538-46.

[20]Esmaillzadeh A，Mirmiran P，Azizi F.Whole-grain consumption and the metabolic syndrome：a favorable association in tehranian adults[J].European Journal of Clinical Nutrition，2005，59(59)：353-62.

[21]Wu H，Flint A J，Qi Q，et al.Association between dietary whole grain intake and risk of mortality：two large prospective studies in US men and women[J].Jama Internal Medicine，2015，175(3)：373-384.

[22]Giacco R，Costabile G，Della P G，et al.A whole-grain cereal-based diet lowers postprandial plasma insulin and triglyceride levels in individuals with metabolic syndrome[J].Nutrition Metabolism & Cardiovascular Diseases，2014，24(8)：837-844.

[23]Harris J K，West S G，Vanden Heuvel J P，et al.Effects of whole and refined grains in a weight-loss diet on markers of metabolic syndrome in individuals with increased waist circumference：a randomized controlled-feeding trial[J].American Journal of Clinical Nutrition，2014，100(2)：577-86.

[24]Imam M U，Ishaka A，Ooi D J，et al.Germinated brown rice regulates hepatic cholesterol metabolism and cardiovascular disease risk in hypercholesterolaemic rats[J].Journal of Functional Foods，2014，8(1)：193-203.

[25]龔凌霄.青稞全谷物及其防治代謝綜合征的作用研究[D].浙江大學，2013.

[26]De S A，Bloom S R.Gut hormones and appetite control：a focus on PYY and GLP-1 as therapeutic targets in obesity[J].Gut & Liver，2012，6(1)：10-20.

[27]Seal C J.Whole Grains[M].Encyclopedia of Human Nutrition，2013.

[28]Samir Develaraja，Anup Reddy，Mukesh Yadav，et al.Whole grains in amelioration of metabolic Derangements[J].Journal of Nutrition & Food Science，2016，4(4)：1-11.

[29]Zhong Y，Marungruang N，FK F，et al.Effects of two whole-grain barley varieties on caecal SCFA，gut microbiota and plasma inflammatory markers in rats consuming low- and high-fat diets[J].British Journal of Nutrition，2015，113(10)：1-13.

[30]Lefevre M，Jonnalagadda S.Effect of whole grains on markers of subclinical inflammation[J].Nutrition Reviews，2012，70(7)：387-396.

[31]童鑫.全谷物糙米酚類物質調節脂質代謝作用及其機制[D].華南農業大學，2016.

[32]Kim Y，Keogh J B，Clifton P M.Polyphenols and glycemic control[J].Nutrients，2016，8(1)：1-27.

[33]姚軼俊，姚惠源.全谷物食品及其健康因子的現代營養學研究現狀與展望[J].糧食與食品工業，2015，22(2)：3-8.

[34]譚斌.我國全谷物定義、標簽標識及標準體系構建的思考[J].食品工業科技，2013(4)：14-16.

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

梁潤平(1990— )，女，碩士，研究方向：營養與疾病防治。

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

(責任編輯 李婷婷)