天然资源功能因子降血糖研究进展

程素娇，张 英，王 立，*，钱海峰，张 晖

(1.江南大学食品学院，食品科学与技术国家重点实验室，江苏无锡214036;2.中国食品发酵工业研究院国家食品质量监督检验中心，北京100027)

天然资源功能因子降血糖研究进展

程素娇1，张 英2，王 立1，*，钱海峰1，张 晖1

(1.江南大学食品学院，食品科学与技术国家重点实验室，江苏无锡214036;2.中国食品发酵工业研究院国家食品质量监督检验中心，北京100027)

糖尿病是一种代谢紊乱疾病，目前还不能彻底治愈，只能通过控制饮食、辅以药物来进行控制。由于糖尿病药物具有一定的副作用，很多研究人员对天然产物中功能因子预防或治疗糖尿病进行了研究。本文综述了近年来有关食品中使用的天然产物功能因子预防或治疗糖尿病的研究，阐述了其作用机理以及提取方法。

天然产物，糖尿病，作用机制，提取方法

Abstract:Diabetes mellitus is defined as a metabolic disorder disease，which couldn’t be cured completely at present.The only way we can control this disease is having a severely restricted diet，supplemented with medical treatment.Because the drugs for diabetes have side effect to some extent，many researchers have studied on the effect of functional factors in the natural products to prevent or treat diabetes.This article summarized some researches on natural products used in food to prevent or treat of diabetes in recent years.

Key words:natural functional ingredients;diabetes;mechanism;extraction

糖尿病是一种以慢性高血糖为特征的代谢紊乱性疾病。血糖升高的原因是由于体内胰岛素分泌不足或胰岛素受体之间的作用存在缺陷，也可能两者同时并存所致。这种因血糖紊乱造成的疾病死亡，已经成为继心血管和肿瘤之后的第三位“健康杀手”。新版《糖尿病图集》的数据表明，到2010年，全世界将有2.85亿糖尿病患者［1］，杨文英教授等2010年3月25日发表于《新英格兰医学杂志》——《中国人的糖尿病患病率》一文指出:在中国，9420万20岁以上的成年人(9.7%的成年人口)患有糖尿病［2］，并且糖尿病患病率正快速升高，呈现发病年轻化的趋势。目前，糖尿病还不能根治，但可以通过控制饮食、辅助以运动或药物等相关措施而得到控制，进而减少各种并发症的发生。用于辅助治疗糖尿病的药物主要有以下几类:促进胰岛素分泌剂(磺脲类、非磺脲类、胰高血糖素样肽-1类似物及二肽基肽酶Ⅳ抑制剂)、双胍类、糖苷酶抑制剂、胰岛素增敏剂和胰岛素等。单种药物的治疗效果往往不是很好［3］，因此同时使用几种药物，但这会导致药物副作用加重。中医药在防治糖尿病方面有着悠久的历史，从实验研究和临床应用来看，中药作用温和持久、没有或仅有较小的副作用［4］。因此，近年来很多研究学者致力于从植物资源中寻求治疗糖尿病的药物。本文综述了近年来用于植物中的有关天然产物功能因子预防或治疗糖尿病的研究，阐述了其主要活性成分、作用机理以及提取方法。

1 降血糖功能因子的种类

1.1 多糖类

据Franz［5］报道，已有近百种植物多糖被分离提取并进行了结构鉴定，来源广泛且没有细胞毒性。Chen等［6］研究了茶多糖对于自身免疫性糖尿病NOD小鼠的降血糖作用，发现水溶性茶多糖含量与血糖、胸腺指数及抗谷氨酸脱羧酶抗体水平呈正相关，同时发现水溶性茶多糖比碱溶性茶多糖用于延缓糖尿病的发病率效果更好。刘树兴等［7］研究表明，每天给四氧嘧啶致糖尿病小鼠喂食不同剂量的仙人掌多糖，可以显著缓解糖尿病小鼠的多饮、多食、消瘦症状，并有效降低小鼠的血糖。严奉伟等［8］研究表明每天摄入400mg/kg菜籽多糖在糖尿病小鼠体内会起到降低血糖、增进免疫与抗氧化作用。罗成等［9］研究发现，灌胃3种鸡油菌多糖的低、中、高剂量组的小鼠血糖值均显著降低(p＜0.01)，降糖率分别达到15.9%、23.9%、29.2%。虫草菌丝的热水提取液中分离出两种杂多糖CS-F10和CS-F30，腹腔注射能显著降低正常小鼠和链脲佐菌素、肾上腺素所致的糖尿病小鼠的血糖水平［10］。刘霞［11］研究表明湖北麦冬不同提取物对四氧嘧啶致糖尿病大鼠具有显著的降血糖作用，其降糖效果为湖北麦冬总多糖＞湖北麦冬总皂苷＞湖北麦冬总提取物。

1.2 皂苷类

皂苷是很多重要的中草药如人参、黄芪、三七、甘草、知母等主要的有效成分，具有多种生物活性，被认为是传统中药发挥疗效的重要成分［12］。Cho等［13］研究发现，对于链脲佐菌素所致的糖尿病大鼠每天服用5～20mg/kg人参皂苷，第8周空腹血糖比对照组降低23%。栾海艳等［14］研究表明连续9周每天给链脲佐菌素致糖尿病大鼠一次灌胃200mg/kg的桔梗总皂苷水溶液能很好的降血糖、血脂和改善肝功水平。郑杰等［15］研究了桔梗醇提取物对链脲佐菌素致糖尿病ICR小鼠的血糖影响作用，发现桔梗醇提取物能缓解病鼠体重下降，多饮多食等症状，同时可抑制其血糖的升高。Choi等［16］分别给予胰腺切除90%的大鼠灌胃从玉竹中分离得到的3个甾体皂苷(SG-100，SG-280，SG-460)，13 周后，发现每天给食30mg/kg SG-100组比未给药对照组的总糖清除率提高了39%。张继曼等［17］研究表明，黑豆皮花色苷具有降低糖尿病小鼠高血糖的作用，并且通过促进胰岛素分泌和清除自由基及抗氧化过程实现。

1.3 黄酮类

黄酮类化合物是高等植物中一类重要的次生代谢产物，在植物体内大部分与糖结合成苷类或碳糖基的形式存在，部分以游离形式存在。研究表明，黄酮类化合物对糖尿病及其并发症具有显著的防治作用，已成为糖尿病防治和植物资源利用研究的热点。俞灵莺等［18］研究发现桑叶总黄酮能够延缓并减少餐后血糖升高，推测其作用机理是通过抑制大鼠小肠近腔上皮刷状缘膜的双糖酶活性来延缓碳水化合物的消化。高荫榆等［19］研究表明薯蔓黄酮400mg/kg·bw能显著降低四氧嘧啶致糖尿病小鼠的血糖水平，而对正常小鼠的血糖无显著影响。张典等［20］研究发现，连续用香椿叶总黄酮每天800mg/kg和400mg/kg剂量灌胃链脲佐菌素致糖尿病小鼠后，其血糖显著降低(p ＜ 0.01，p＜0.05)。周达等［21］研究以每天300mg/kg的剂量给四氧嘧啶致糖尿病小鼠灌胃黄酮含量为32%的玫瑰花黄酮，降糖率可达到26.0%。

1.4 生物碱类

生物碱具有抗菌、抗肿瘤、抗心律失常、降血糖和保护胃黏膜等等生理活性。徐颖［22］研究发现黄连总生物碱可以降低糖尿病肾病模型SD大鼠的血糖、血脂，并推测其能够促进胰岛β-细胞再生。王睿等［23］比较了黄连降血糖胶囊同传统的降糖药物二甲双胍的降糖效果，黄连降血糖胶囊每粒重0.36g，3～6粒/次，1～2 次/d;二甲双胍 50mg～100mg/次，1～2次/d，发现黄连降血糖胶囊的降糖作用优于二甲双胍。赵婷等［24］研究表明，去氢骆驼蓬碱通过对过氧化酶体增殖物激活受体(PPARγ)表达的细胞特异性调节而达到降血糖的效果。

1.5 膳食纤维类

膳食纤维是一般不易被消化的食物营养素，具有重要的生理作用，在预防人体胃肠道疾病和维护胃肠道健康方面功能突出［25］。李丽等［26］研究表明小麦膳食纤维具有降低四氧嘧啶致糖尿病小鼠的空腹血糖和其耐糖量的作用，并且每日食用5.6g小麦麸膳食纤维(折合膳食纤维2.8g)具有辅助降血糖功能。对于糖尿病患者，每天饮食中添加20g左右膳食纤维，可很好降低体内的血糖水平，使病情好转［27］。研究表明，低血糖指数的膳食纤维比中等或高血糖指数的膳食纤维会更有效地控制和预防2型糖尿病［28］。

2 天然资源功能因子降血糖作用机制

2.1 多糖类

植物多糖治疗糖尿病的药理作用及机理主要包括改善机体免疫功能，减少胰岛β细胞凋亡，保护再生胰岛β细胞免受损伤［29-30］;增加胰岛素受体数目或提高其亲和力，改善胰岛素抵抗，增强对胰岛素的敏感性［31-32］;促进胰岛素的分泌，改善胰岛β细胞功能［33］;抗氧化作用［34］;促进糖原的合成或抑制糖原分解及增加外周组织对血糖的利用［35］;拮抗胰高血糖素［36］等等。同时，能治疗糖尿病患者器官的损害。目前关于植物多糖的报道大多是动物实验研究的结果，有些研究的具体机理尚不清楚，因此，将植物多糖用于降血糖的临床报道较少［37］。

2.2 皂苷类

皂苷是中药中的一类苦味成分，存在于益气、清热、活血等中药中的皂苷除了具有一定的降血糖作用外，其抗糖尿病作用还与皂苷抗氧化、调节血脂、抗非酶糖基化、改善血液流变性、保护心脑血管系统等药理作用有关，从而对于糖尿病及并发症的防治具有重要的价值［38］。人参皂苷的抗糖尿病机制包括:抑制食欲、减缓肠道对葡萄糖和脂肪的吸收［39-40］;影响糖脂代谢通路，增加葡萄糖的摄取及消耗，增强葡萄糖刺激的胰岛素分泌和抗胰岛β细胞的凋亡等［41-42］。

2.3 黄酮类

近年来的研究表明，植物黄酮类化合物可以从多个环节、多途径有效防止糖尿病及其并发症。由于黄酮类化合物在体内的作用具有复杂性，其作用机制多处于研究阶段，可能包括:保护胰岛β细胞免受损伤并促进β细胞再生［43-45］、抑制α-葡萄糖苷酶活性及延缓肠道对葡萄糖的吸收、提高机体对胰岛素的敏感性［46-47］、促进外周组织对糖的利用［48-49］、激活过氧化物酶体增殖物激活受体［50］。

2.4 生物碱类

安小平等［51］研究表明，生物碱治疗糖尿病的作用概括起来主要体现在:a.改善葡萄糖代谢，黄连生物碱对于影响细胞糖消耗有着类似胰岛素的直接作用;b.对炎症因子的影响，炎症因子对胰岛素抵抗起着重要作用;c.抗氧化，清除自由基;d.改善脂质代谢，小檗碱有助于改善糖尿病大鼠模型或病人的脂质代谢紊乱，降低血清胆固醇、甘油三酯的含量，并预测可能对于防止心血管的并发症有帮助。殷峻等［52］观察了小檗碱对HepG2细胞作用，结果提示小檗碱的降糖作用部分是通过增加肝细胞的葡萄糖消耗量来实现的，与二甲双胍类似，是不依赖于胰岛素独立作用的结果。冷三华等［53］研究发现黄连解毒汤具有降糖、降脂等作用，其作用机理可能与增强胰岛素敏感性及促进胰岛素释放等环节密切相关。

2.5 膳食纤维类

膳食纤维的降血糖机制可能为:a.膳食纤维减慢胃排空速度，推迟食糜进入十二指肠的过程而延缓糖类营养物质的消化吸收;b.膳食纤维增加食糜形成大胶团而限制食物营养成分与消化酶接触，并稀释消化酶使其活性降低，消化过程减慢;c.膳食纤维可使肝中与糖分代谢有关的酶活性升高，肝细胞上胰岛素受体数目增多，对胰岛素有亲和力［54］。此外，小麦麸中一些人体相对缺少且对血糖调节有重要作用的微量元素含量较高，如铬、硒、锌、镁、铁等，补充这些微量元素对恢复胰岛素功能、控制血糖十分重要［55］。

3 具有降血糖作用功能因子的提取、分离与纯化

3.1 多糖类

植物多糖的提取方法有:a.溶剂提取法［56］，该法是从植物中提取多糖的常用方法，一般用水作为溶剂来提取，然后用高浓度乙醇沉淀提纯多糖;b.酸碱提取法［57］，有些多糖适合用稀酸或碱溶液提取，才能得到更高的提取率;c.生物酶提取法［58］，该法可在比较温和的条件中分解植物组织，加速多糖的释放或提取，常用的酶有蛋白酶、纤维素酶和果胶酶等;还有超滤法、超声波强化法、微波法等。张彬［59］利用超声波提取，活性炭吸附法脱色，硫酸铵沉淀纯化的方法制备茶多糖，并以茶多糖和同样具有降血糖、抗肿瘤能力的青钱柳多糖为基本原料，以木糖醇、柠檬酸钠、VC为配料进行茶多糖保健饮料的研制。李雷［60］运用离子交换树脂Sepharose Fast Flow和Sephadex G-100纯化得到茶多糖纯品。

3.2 皂苷类

皂苷的提取方法很多，包括:浸渍法、渗滤法、回流法、正丁醇萃取法、甲醇或乙醇提取-乙醇或丙酮沉淀法、异丙醇溶解重结晶法、超声提取法、氧化铝柱法、大孔吸附树脂法、超临界CO2萃取法、微波辅助提取技术、膜技术以及水提取技术［61］。葛发欢等［62］采用SFE-CO2从黄山药中萃取薯蓣皂苷，与传统的汽油法比较，收率提高1.5倍，生产周期大大缩短。黎海彬等［63］在微波辐射条件下，以水为溶剂提取罗汉果总苷，考察了微波功率、微波辐射时间、固液比、浸提时间、提取次数等因素对提取率的影响，优化并确定了最佳工艺条件。

3.3 黄酮类

黄酮的提取方法有微波提取法、有机溶剂提取法、超临界萃取法、酶辅助提取法、超声波辅助提取法等。原爱红等［64］以大孔树脂柱对桑叶水提物按不同极性溶剂进行分离，以芦丁和槲皮素为对照物检测总黄酮含量。田世龙等［65］利用微波提取法研究苦荞中黄酮提取最佳工艺条件为:微波时间270s+60%乙醇 +1∶20(W∶V)固液比 +振荡提取温度80℃。陈丛瑾［66］对香椿叶中总黄酮的几种不同提取方法进行了比较，结果表明，酶法提取反应温和，提取率高，提取效果仅次于微波提取法，超临界CO2萃取法不适合提取香椿叶中的总黄酮。

3.4 生物碱类

生物碱提取方法较多，绝大多数生物碱是利用溶剂提取法进行提取。传统方法有:水或酸水提取法、醇类溶剂提取法、亲脂性有机溶剂提取法、浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流法。生物碱提取新技术有:微波辅助萃取技术、超声辅助提取技术、超临界流体萃取技术、双水相萃取技术、色谱法、树脂吸附法、膜分离法、分子印迹法及分子蒸馏技术［67］。朱晓月等［68］通过冷浸、浓缩、索氏提取、萃取、碱析的方法，对荷叶总生物碱进行提取和纯化。李军等［69］比较冷浸提取、超声提取、回流提取和微波提取4种方法从苦豆草中提取生物碱，超声提取法的提取效率高。

3.5 膳食纤维类

膳食纤维提取的方法主要有［70］:化学提取法，其中主要有直接水提法、酸法、碱法和絮凝剂法等;酶提取法，所用的酶包括淀粉酶、蛋白酶、半纤维素酶、阿拉伯聚糖酶等;化学-酶结合提取法，在使用化学试剂处理的同时，用各种酶去降解膳食纤维中的杂质，再用有机溶剂处理;膜分离法，利用膜分离技术，将分子量不同的膳食纤维分离提取;发酵法，采用如保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌对原料进行发酵，然后水洗至中性，干燥即可得膳食纤维。Prakongpand等［71］用乙醇提取获得的菠萝水溶性膳食纤维的纯度为99.8%。张雪等［72］用酸水解和乙醇沉淀的方法从柑桔皮中提取果胶，得率约为21%。

4 植物提取物治疗糖尿病的前景展望

植物提取物中的降血糖成分主要包括黄酮类、生物碱、多糖、皂苷、膳食纤维、萜类、不饱和脂肪酸等等。植物中降血糖活性成分分布广泛，种类繁多，作用机制也各不相同，因此成为研究开发治疗糖尿病药物的新方向，从分子水平上更深入地探讨其作用机制和代谢特点将成为今后该领域的重要研究内容。由于天然产物有效成分的研究发展迅猛，在崇尚回归自然的理念下，从天然产物中提取有效成分应用于糖尿病的治疗中，深受消费者的青睐，因而具有广阔的发展前景。因此，应加强对植物提取物活性物质的分析和研究，进一步明确其功效及作用机制，开发出有效的中药及中成药来预防并治疗糖尿病。

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Review of the natural functional ingredients for decreasing blood glucose level

CHENG Su-jiao1，ZHANG Ying2，WANG Li1，*，QIAN Hai-feng1，ZHANG Hui1
(1.State Key Laboratory of Food Science and Technology，Jiangnan University;School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214036，China;2.National Food Quality Supervision and Inspection Center，China National Research Institute of Food ＆ Fermentation Industries，Beijing 100027，China)

TS201.1

A

1002-0306(2012)12-0387-05

2011-07-08 *通讯联系人

程素娇(1988-)，女，硕士研究生，主要从事健康食品开发方面的研究。

江苏省自然科学基金(BK2010146);江南大学自主科研青年基金项目(JUSRP11016)。