控糖蛋糕對糖尿病患者血糖波動影響的臨床試驗

生慶海 - 閆 斌 賈艷菊 - 劉 晶 徐 麗 田婷婷 - 謝 穎 韓 旭 李增寧 -

(1.河北經貿大學生物科學與工程學院，河北 石家莊 050071；2.譜尼測試集團深圳有限公司，廣東 深圳 518054；3.河北醫大第一醫院，河北 石家莊 050031)

糖尿病(DM)是當前威脅全球人類健康最重要的非傳染性疾病之一，據國際糖尿病聯盟預計，2045年全球患糖尿病人數將達到6.286億人，其中中國為1.144億人，約占全球患病人群的27%[1-2]。中國2型糖尿病(T2DM)患者約占糖尿病總體人群的90%以上，常合并高血壓、心腦血管疾病、糖尿病神經病變、糖尿病腎病、糖尿病視網膜病變等[3]。因此，積極有效地控制血糖，預防并發癥的發生或延緩并發癥的進展，降低致殘率和病死率，是改善患者生活質量的關鍵。營養干預是糖尿病治療的主要方法之一，通過理論知識的教育和個性化飲食的指導進行糖尿病的管理治療。有研究[4]表明，3～6個月的營養干預可使T2DM患者的糖化血紅蛋白絕對值下降2.0%，該效果可能類似或優于現有的臨床藥物。

蛋糕是一種高糖、高脂的烘焙產品，具有較高的比容且質地柔軟，廣受消費者喜愛。但因升糖指數較高，不利于糖尿病患者血糖控制。有研究[5-6]顯示，將膳食纖維、甜味劑等添加至蛋糕配方中可改善蛋糕的營養結構，從而適合糖尿病人食用。Yang等[5]以大豆渣粉和甜菊糖粉代替低谷蛋白粉和蔗糖制備高纖維低糖蛋糕，結果表明，含有10%的大豆殘渣粉和0.10%的甜菊糖粉顯示出最佳的感官品質和營養價值。賀森等[6]結合南瓜和蕎麥的保健作用，研究出低糖南瓜蕎麥蛋糕的最佳配方和工藝，其產品含糖量低，營養豐富，適合糖尿病人及普通人食用。但該兩項研究僅基于理論進行探討，并未進行臨床試驗來驗證其效果。

苦杏仁含有豐富的不飽和脂肪酸、蛋白質、微量元素和VE等[7]，多項研究[8-10]認為其對血糖、血脂代謝具有積極意義。燕麥中含有β-聚葡萄糖，能夠降低人體的血清膽固醇和血糖水平，對糖尿病患者病情穩定具有健康益處[11]。羅漢果是一種天然甜味劑，動物研究[12-13]表明其具有降血糖、降血脂及抗氧化作用。研究擬采用苦杏仁粉、燕麥粉等按一定比例替代小麥粉，使用羅漢果粉替代蔗糖，并添加抗性淀粉、聚葡萄糖等膳食纖維，加工成系列控糖蛋糕，口感香醇、松軟可口，評估控糖蛋糕對2型糖尿病患者血糖波動的影響，旨在為今后該產品應用提供臨床依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

大豆粉：北大荒集團北京分公司；

燕麥粉、黑小麥粉：河北省農林科學院谷子所；

五得利面粉：京東商城；

膳食纖維營養粉：纖維含量15%，河北今憶士生物科技有限公司；

普通蛋糕：蛋白質5.4 g/100 g，脂肪21.0 g/100 g，碳水化合物56.0 g/100 g，總能量1 821 kJ/100 g，市售某品牌海綿蛋糕。

1.1.2 主要儀器設備

血糖血酮儀、血糖試紙：雅培輔理善越佳型至新，Abbott diabetes Care Ltd；

掃描式葡萄糖檢測系統：雅培輔理善瞬感，Abbott diabetes Care Ltd；

相關體檢設備：河北醫大一院。

1.2 方法

1.2.1 系列控糖蛋糕的制備 采用海綿蛋糕工藝，工藝路線為全蛋與糖攪打(體積為原來的3倍左右)，加入面粉用中速攪拌至奶油色，灌模，上下火190 ℃烘烤30 min。主要原料為苦杏仁粉、抗性淀粉、聚葡萄糖、羅漢果粉等，未添加任何防腐劑。其中S0蛋糕的營養成分為每100 g蛋糕中含蛋白質約14.9 g、脂肪約23.8 g、碳水化合物約39.6 g、總能量約1 891 kJ/100 g。其他蛋糕S1、S2、S3、S5、S6在S0基礎上分別加入10%的大豆粉、燕麥粉、黑小麥粉、五得利面粉、膳食纖維營養粉。

1.2.2 受試者選擇 受試者分為糖尿病患者和健康受試者。糖尿病患者為經飲食控制或口服降糖藥治療后病情較穩定，不需要更換藥物品種及劑量，僅服用維持劑量的成年2型糖尿病病人，具體納入標準見表1；健康受試者為血糖正常人群。

糖尿病患者排除標準：不符合表1標準者；1型糖尿病患者；年齡在18歲以下；妊娠或哺乳期婦女，對受試樣品過敏者；存在心、肝、腎等主要臟器并發癥，或合并有其他嚴重疾病，精神病患者，服用糖皮質激素或其他影響血糖藥物者；不能配合飲食控制而影響觀察結果者；近3個月內有糖尿病酮癥，酸中毒以及感染者；短期內服用與受試功能有關的藥品，影響到對結果的判定者；凡不符合納入標準，未按規定服用受試樣品，或資料不全影響觀察結果者。

表1 糖尿病患者納入標準?

? 3項標準中，只要有一項達到標準，并在隨后的1 d再選擇上述3項中的任一項重復檢查也符合標準者，即可確診為糖尿病。

1.2.3 試驗設計 試驗采用自身配對設計，在12周試驗周期內受試者穿插攝食對照早餐和試驗早餐。對照早餐分為普通蛋糕和受試者自家早餐，試驗早餐為系列控糖蛋糕。

試驗分為3個階段，如圖1所示：第1階段，受試者攝食普通蛋糕1周、S0控糖蛋糕3周；第2階段，受試者攝食普通蛋糕1周、S5、S2、S1、S3試驗蛋糕各1周；第3階段，受試者攝食S0蛋糕1周、自家早餐1周、S6蛋糕1周。

圖1 試驗設計示意圖

試驗僅對受試者早餐進行干預，攝食普通蛋糕和控糖蛋糕期間，根據受試者的標準體重確定蛋糕攝入量；攝食自家早餐期間，受試者根據自身情況自由攝入。設定早餐攝入能量確定為全天所需能量的2/7，根據式(1)計算受試者早餐所需能量，根據蛋糕所含能量推算蛋糕攝入量。試驗要求攝食控糖蛋糕期間，禁止服用或注射與降糖有關的藥物。

E=m×f×2/7，

(1)

式中：

E——早餐所需能量，kJ；

m——標準體重，kg；

f——能量系數，kJ/kg。

檢測受試者空腹血糖、餐后2 h血糖、糖化血紅蛋白變化情況，并在試驗前后進行兩次常規體檢，觀察血脂、肝腎功能、眼底情況、精神、睡眠、血壓、大小便指標。

通過比較對照早餐組和試驗早餐組的血糖及試食前后糖化血紅蛋白下降情況，評價試驗早餐的輔助降血糖效果；通過比較不同試驗早餐組血糖值來評價不同控糖蛋糕的降糖效果；通過分析試驗初和試驗末受試者的體檢指標，綜合評價試驗早餐對受試者健康狀況的影響。

1.2.4 結果判定指標

(1)血糖：采集指尖血和皮下組織間液測定空腹血糖及餐后2 h血糖，按式(2)計算血糖下降百分率。

X=(G1-G2)/G1×100%，

(2)

式中：

X——血糖下降百分率，%；

G1——對照早餐血糖，mmol/L；

G2——試驗早餐血糖，mmol/L。

(2)糖化血紅蛋白：采集靜脈血測定試食前、后糖化血紅蛋白數值，按式(3)計算糖化血紅蛋白下降百分率。

W=(H1-H2)/H1×100%，

(3)

式中：

W——糖化血紅蛋白下降百分率，%；

H1——試驗前糖化血紅蛋白，%；

H2——試驗后糖化血紅蛋白，%。

(3)安全性指標：在試驗初和試驗末分別進行一次體檢，檢測并觀察血脂、肝腎功能、眼底情況、精神、睡眠、血壓、大小便指標。

1.2.4 數據處理 對照早餐組和試驗早餐組血糖值的比較及試食前后糖化血紅蛋白值的比較，均采用配對t檢驗。不同試驗早餐組血糖值的比較方法為首先對數據進行方差齊性檢驗，再進行方差分析和多重比較。由于健康受試者只有2名，所以未對其數據進行配對t檢驗和方差分析。體檢指標要求受試者空腹進行，去除不符合要求的受試者數據。

2 結果與分析

2.1 受試者招募和參加試驗情況

試驗共招募試驗人員38名，其中糖尿病組 36名，健康組2名(女性)。根據體檢結果，4人不符合試驗的納入標準；另外，有1人因個人原因退出招募。最終，實際參加試食試驗的糖尿病患者31名，男性14名，女性17名；健康組2名。個別人群因不喜歡吃蛋糕、不能堅持測定血糖等原因在試驗過程中退出，第12周末4人未參加體檢。共計27名糖尿病患者，2名正常人完成全部測試。

2.2 對照早餐組和試驗早餐組血糖比較

2.2.1 指尖血葡萄糖值對比 糖尿病患者攝食對照早餐(普通蛋糕)和各組試驗早餐時指尖血葡萄糖情況見表2，健康受試者攝食對照早餐(普通蛋糕)和各組試驗早餐時指尖血葡萄糖值見表3。

表2 各組糖尿病患者空腹及餐后2 h指尖血葡萄糖值及血糖下降百分率?

Table 2 Fasting and 2 h postprandial fingertip blood glucose value and percentage drop in blood glucose of diabetic patients in each group

早餐類型 空腹 餐后2h 葡萄糖值/(mmol·L-1)血糖下降百分率/%n|t|P葡萄糖值/(mmol·L-1)血糖下降百分率/%n|t|P對照早餐(普通蛋糕)6.69±0.85-27--10.27±2.61-27--S0控糖蛋糕6.68±0.930.07±6.47270.080.947.02±0.9228.64±14.11277.910.00S1控糖蛋糕6.50±0.821.61±11.82260.980.347.14±1.4829.71±12.64258.680.00S2控糖蛋糕6.46±0.842.81±10.08271.610.127.61±1.3823.67±12.37278.190.00S3控糖蛋糕6.54±0.971.39±11.53260.780.447.31±2.2127.11±16.31267.050.00S5控糖蛋糕6.50±0.772.31±7.99271.720.107.62±1.4223.41±13.42277.700.00S6控糖蛋糕6.26±0.670.97±10.33130.540.608.55±1.3410.17±15.98133.210.01

?n代表樣本數(人數)，∣t∣和P值為各試驗早餐組與對照早餐(普通蛋糕)組進行配對t-test的結果。

表3 各組健康受試者空腹及餐后2 h指尖血葡萄糖值

Table 3 Fasting and 2 h postprandial fingertip blood glucose value of healthy subjects in each group

早餐類型 空腹 餐后2h 葡萄糖值/(mmol·L-1)樣本數葡萄糖值/(mmol·L-1)樣本數正常早餐(普通蛋糕)4.83±0.4524.89±0.482S0控糖蛋糕5.04±0.2824.62±0.222S1控糖蛋糕4.73±0.3324.53±0.682S2控糖蛋糕5.6015.101S3控糖蛋糕3.95±0.4923.90±0.142S5控糖蛋糕4.98±0.5025.23±1.052S6控糖蛋糕4.83±0.4524.89±0.482

由表2可知，糖尿病患者攝食各試驗早餐組時空腹血糖值與對照早餐(普通蛋糕)相比沒有顯著差異(P>0.05)，空腹血糖下降率<10%；但餐后2 h血糖都極顯著低于對照早餐(普通蛋糕)組(P≤0.01)，且餐后2 h血糖下降率均>10%。健康受試者在攝食各組早餐前后血糖值變化較小(表3)，因健康受試者只有2名，故未進行配對t檢驗和方差分析。

試驗蛋糕使用了苦杏仁粉，苦杏仁雖含較高脂肪，但研究表明其并不會增加體重或BMI[14]，反而其中大量的單不飽和脂肪酸可能發揮了控制血糖、改善血脂等功能[15-17]，且黃酮類物質可與淀粉酶的活性位點結合，發揮不同程度的抑制作用，杏仁中的槲皮素是淀粉酶作用最強的抑制劑之一[18]，這可能是杏仁表現抗血糖作用的另一原因。在一項隨機交叉試驗[19]中，使用杏仁對血糖控制良好的T2DM患者進行干預(共12周，每周5 d，28 g/d)，結果發現，進食杏仁2 h后餐后血糖降低30%，與試驗結果相似。另有中國臺灣學者Li等[20]對20例伴有輕度高脂血癥的T2DM患者進行4周的杏仁飲食干預試驗(60 g/d，替代20%的總熱量)，結果表明與對照組相比，干預組空腹血糖和胰島素水平顯著降低，與試驗空腹血糖下降不明顯的結果不完全一致，可能與杏仁攝入量及試驗樣本量不同有關。

羅漢果是一種藥用植物，研究[21]表明其主要有效成分是非糖類甜味物質三萜皂甙，可作為甜味劑用于糖尿病食品中。何偉平等[22]研究了鮮羅漢果皂甙對小鼠血糖的調節作用，發現羅漢果皂甙不僅可以通過抑制α-葡萄糖苷酶的活性來抑制葡萄糖的轉化，還可提高胰島素水平，降低血糖含量。戚向陽等[23]發現羅漢果提取物對四氧嘧啶誘發的糖尿病小鼠具有明顯的降血糖作用，推測羅漢果皂甙可能是通過免疫調節和抗氧化實現干預作用[24-25]。試驗中使用含有羅漢果粉的試驗蛋糕對糖尿病患者進行干預發現可顯著降低餐后血糖，與前述研究[22-23]結果一致。

2.2.2 皮下組織間液葡萄糖值對比 如表4所示，皮下組織間液葡萄糖數據與指尖血數據相似，對照早餐(自家)組與S0控糖蛋糕組相比，糖尿病患者空腹血糖沒有顯著差異(P>0.05)，血糖下降率為(0.95±7.37)%；餐后2 h S0控糖蛋糕組的血糖顯著低于對照早餐(自家)組(P=0.00)，血糖下降率為(21.57±15.98)%。與食用自家早餐相比，S0蛋糕中的苦杏仁及羅漢果可能是餐后2 h血糖下降的主要貢獻者[15-18]。

表4 各組糖尿病患者空腹及餐后2 h皮下組織間液葡萄糖值?

?n代表樣本數(人數)，∣t∣和P值為試驗早餐組與對照早餐(自家)組進行配對t-test的結果。

2.3 不同試驗早餐組降糖效果比較

對各組降糖效果進行方差分析結果如表5所示，糖尿病患者攝食系列控糖蛋糕(S0、S1、S2、S3、S5、S6)的空腹和餐后2 h血糖、血糖下降百分率均未見顯著差異(P>0.05)。

2.4 試食前后糖化血紅蛋白(HbA1c)比較

如表6所示，經過3個月的試食試驗，糖尿病患者的糖化血紅蛋白顯著降低(P=0.01)，由試驗初的7.10%降到試驗末的6.84%，降低了0.26%；健康受試者的糖化血紅蛋白均在正常范圍內。

表5 各組控糖蛋糕降糖效果比較的方差分析結果

Table 5 ANOVA results of effect comparison between sugar control cakes

組別 指尖血葡萄糖值 血糖下降百分率 F值P值F值P值空腹0.250.910.310.87餐后2h0.830.511.120.34

Cohen等[19]對血糖控制良好的T2DM患者進行12周杏仁進食試驗，結果發現糖化血紅蛋白降低了4%，另有試驗[26]表明，對T2DM患者進行24周杏仁飲食干預后，可降低T2DM患者的糖化血紅蛋白。周英等[27]進行的體外試驗發現羅漢果提取物和羅漢果苷V對胰島素分泌有顯著促進作用，這可能也是解釋試驗蛋糕降低糖尿病患者糖化血紅蛋白的原因之一。

表6 受試者糖化血紅蛋白(HbA1c)

2.5 安全性指標

試食前后，各受試者血脂、肝腎功能指標均在正常范圍(除1名健康受試者血脂稍高于正常參考值范圍，與春節期間飲食油脂類食物過多有關)；各受試者眼底情況、精神、睡眠、血壓、大小便情況均也未見異常。

3 結論

試驗結果表明，自主開發的控糖蛋糕可顯著降低T2DM患者餐后血糖和糖化血紅蛋白，不同試驗蛋糕間無明顯差異，且安全性良好。目前控糖食品開發過程中普遍存在缺乏臨床驗證效果的問題，導致消費者對品質難以辨別，研究開展的臨床試驗正是彌補了該項不足，為產品應用提供了有力依據。但同時也存在試驗樣本量小、干預時間不夠長的問題，有待進一步深入研究。