糖尿病與抗性淀粉………癸卯兔年立春……作者：張念祖

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糖尿病與抗性淀粉 癸卯兔年立春 作者：張念祖 淀粉系人類膳食中三大營養素之一，包括直鏈和支鏈淀粉，據其在小腸內的生物利用可分三類，快速消化淀粉(RDS)、緩慢消化淀粉(SDS)和抗性淀粉(RS)，抗性淀粉不同于快速和緩慢消耗淀粉，其本身或其降解產物，不被小腸中淀粉酶所水解，但可被大腸中的微生物菌群發酵，并發揮有益的生理作用，諸如降血糖，降血脂、降膽固醇、降體重及降低罹患結直腸癌風險的作用。 一. 定義： 抗性淀粉是攝食后，不被小腸淀粉酶分解消化，而能被大腸微生物菌群作用的那部分淀粉。世衛組織定義為：“不被健康人體小腸所吸收的淀粉及其降解物的總稱”。研究證實，抗性淀粉以發酵后再吸收的途徑代謝，具有吸收緩慢但代謝完全的特點。?二. 分類： 抗性淀粉抗消化的影響因素眾多，目前據其淀粉來源和抗酶解性的差異，將之分為5類型。1. 物理包埋淀粉（physically trapped starch，RS1）: 主要存在不完整或部分研磨的谷粒、豆粒之中。淀粉顆粒仍保持天然淀粉結構，因細胞壁的屏障作用或蛋白質的隔離作用，淀粉顆粒難以同酶接觸，故不易被消化。但在加工或咀嚼后，因屏障或隔離作用的喪失，變成可消化淀粉。 2. 天然抗性淀粉（resistant starch granules，RS2）： 指具有天然致密結構和部分結晶結構的淀粉，故具有抗消化性，主要存在于生馬鈴薯、香蕉和高直鏈玉米淀粉中，然而RS2的抗性，常隨著加工作用糊化完成而消失，即RS1和RS2經過適當加工后，仍可被淀粉酶消化吸收。3. 化學結構改變的回生淀粉（retrograded starch，RS3）： 指變性淀粉或老化淀粉，亦指糊化后的淀粉，在冷卻或儲存過程中，部分重結晶產生的凝沉聚合物，常存在于冷米飯、冷面包、炸土豆片和玉米片等食品中。RS3主要成分是回生的直鏈淀粉、支鏈淀粉和少量脂類。回生抗性淀粉分為RS3a和RS3b兩部分，RS3a系凝沉的支鏈淀粉，RS3b是凝沉的直鏈淀粉。RS3a可經再加熱而被淀粉酶降解，RS3b的抗酶解性最強。 關于RS3的抗酶解機理有2種解釋：一種認為鑒于直鏈淀粉晶體的形成，阻止淀粉酶靠近結晶區域的葡萄糖苷鍵，使RS3產生抗酶解特性；第二種觀點認為，RS3之抗酶之水解能力，系直鏈淀粉晶體的雙螺旋間，具有較強的氫鍵及范德華力，致使RS3的分子結構異常牢固，熱穩定性強，故在人體胃腸道內不能被消化吸收。 這類淀粉即使經加熱、油炸等方法處理，依然保持其較好的抗消化性特征。4. 化學改性淀粉（chemically modified starch，RS4）： 指由基因改造或化學方法，導致淀粉分子結構變化，及一些化學官能團的引入而產生的抗酶解淀粉部分，如羧甲基淀粉、交聯淀粉等，此類抗性淀粉穩定性較好。5. 直鏈淀粉-脂肪復合淀粉（amylose-lipid complexed starch，RS5）： 指一種以高直鏈淀粉為原料制備的淀粉，其需要更高的糊化溫度，且更易于回生。淀粉-脂肪顆粒在烹調過程中耐膨脹，缺少膨脹，可減少淀粉酶進入的能力，減少淀粉水解。Frohberg和Quanz將RS5定義為一種含有水溶性的、線型的聚α-1，4-D-葡聚糖的多糖，其具有促進游離脂肪酸，特別是丁酸鹽的形成作用。 三. 抗性淀粉在糖尿病控制中的效用： 糖尿病是一種以糖代謝紊亂伴隨脂肪和蛋白質代謝紊亂的代謝性疾病，其表現為多吃、多喝、多尿、體重減輕三多一少為主要臨床癥狀，同時伴有高血糖、高血脂等。抗性淀粉可明顯降低空腹和餐后血糖、促進人體分泌高濃度胰高血糖素樣肽-1和多肽YY控制及降低血糖、促進鋅再吸收以維持胰島素穩定性而降低血糖、減低糖尿病患者總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇和高密度脂蛋白膽固醇等，對糖尿病血糖控制具有積極作用。1. 抗性淀粉可降低空腹和餐后血糖： 抗性淀粉對體內淀粉酶的分解均有較高抵抗性，故其被機體吸收緩慢，有明顯降低空腹和餐后血糖、胰島素反應，且可提高胰島素敏感性，起到控制糖尿病病情，降低血糖的作用。 王竹等采用天然同位素技術【1】，研究抗性淀粉的代謝及對血糖的調節作用，結果發現食用抗性淀粉組的血糖和C13-血糖水平，明顯低于食用葡萄糖和可消化淀粉組。餐后2小時血糖，抗性淀粉組的升糖指數和C13升糖指數，分別是食用葡萄糖組的23.58%和55.56%，抗性淀粉組餐后胰島素升高幅度和胰島素葡萄糖比值，明顯低于葡萄糖和可消化淀粉組。以上結果顯示，抗性淀粉具有吸收緩慢而完全的特點，可維持餐后血糖穩定，提高肌體胰島素敏感性【2】。 yamada等研究認為，進食一餐含6克抗性淀粉的面包后，能降低未接受治療的糖尿病前期患者餐后的血糖水平。Robertson等報道，每天食用抗性淀粉30克，2-4周，即能提高健康人的胰島素敏感性【3】。 張文清等對進食含碳水化合物50克的葡萄糖粉、富強粉、燕麥纖維和抗性淀粉饅頭的志愿者，餐后2小時血糖和血漿胰島素水平分析后發現，食用抗性淀粉饅頭后，受試者的血糖峰值（45分鐘）、胰島素峰值（60分鐘）及胰島素和血糖應答曲線下面積比，顯著低于食用葡萄糖粉和富強粉饅頭的受試者【4】，但與食用燕麥纖維饅頭的熟食者，無顯著差異。 抗性淀粉不能被淀粉酶水解，在小腸中基本不吸收，直接進入大腸。其次，抗性淀粉達結腸后，在結腸細菌作用下，發酵釋放出有代謝活性的短鏈脂肪酸(Short-chain fatty acids SCFAs主要是乙酸、丙酸、丁酸等)，其可被結腸上皮細胞利用，或通過肝腸循環、肝門靜脈被吸收入血，影響脂肪分解、肝臟糖原異生和胰島素分泌。門脈中的短鏈脂肪酸濃度可增加，影響肝臟代謝，如增加肝細胞和胰島素結合。再者，丙酸具有胰島素樣作用，可刺激糖原合成，減少糖異生，從而降低血糖。 通過對一些激素基因轉錄的研究發現，抗性淀粉可能通過腸 - 胰島軸。主要是以高血糖素樣肽-1和葡萄糖依賴的胰島素樣多肽，影響動物的能量吸收利用和能量支出。2. 抗性淀粉可維持體內高濃度GLP-1-和PYY，控制及降低血糖: 抗性淀粉可促進人體分泌高濃度胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）和胰島素樣多肽（PYY），GLP-1-和PYY具有葡萄糖濃度依賴降糖作用，是由腸道在餐后分泌的激素，其缺點是這兩種降糖激素，無論是腸道自身分泌后，或體外注射后，會在短時間內降解并失活。而抗性淀粉則可影響體內維持高濃度GLP-1-和PYY的分泌，從而達到降血糖之目的。 Bodinham等報道【5】，通過增加抗性淀粉的攝入，對17例病情穩定的2型糖尿病患者的降血糖作用的觀察研究，表明增加抗性淀粉的攝入，可顯著降低餐后血糖濃度，并促進上臂肌肉對血糖的吸收利用。雖然攝入抗性淀粉，不能改善糖尿病患者的胰島素敏感性，但是能促進分泌更多的餐后GLP-1，從而達到控制和降低血糖的效果。3. 抗性淀粉促進鋅的在吸收，維持胰島素穩定性，降低血糖： 抗性淀粉在結腸中的發酵產物，主要是短鏈脂肪酸及氣體，可增加糞便體積，降低腸道和糞便pH值。腸道pH值的降低，還可通過促進腸道上皮細胞增殖，促使鋅變成可溶性鋅，進而促進腎小管對尿鋅的重吸收，降低尿鋅的排出，保持體內鋅的丟失。 胰島素分子結構中有 4 個原子鋅，結晶的胰島素約含 0.5%鋅，鋅影響胰島素的合成、貯存、分泌以及結構的完整性，缺鋅可導致胰島素穩定性下降，導致血糖升高。鋅是糖分解代謝中 3-磷酸甘油脫氫酶、乳酸脫氫酶、蘋果酸脫氫酶的輔助因子，直接參于葡萄糖氧化供能。故缺鋅會造成血清胰島素水平下降，糖代謝失衡，血糖水平上升。而且糖尿病患者普遍缺鋅，糖尿病視網膜病變、周圍神經病變也與細胞鋅或鋅依賴抗氧化物酶的降低有關。 抗性淀粉促進鋅傳化為可溶性鋅，促進機體對鋅的重吸收，有利維持胰島素的合成及穩定性，有利保持血糖維持在正常水平，對糖尿病患者控制血糖穩定、減少并發癥發生至關重要。 動物實驗表明，抗性淀粉有助于維持大鼠鋅營養狀態，改善鋅代謝紊亂，而鋅與機體免疫系統密切相關。鋅缺乏可致免疫缺陷，具體表現為T淋巴細胞功能不全，而T細胞是殺傷癌細胞的主力。地區分布調查顯示，食物中缺鋅與消化道腫瘤增多間，具一定相關性。4. 抗性淀粉有助減低糖尿病患者總膽固醇、LDL及HDL： 糖尿病患者不僅糖代謝失衡，而且脂肪代謝紊亂亦較嚴重，故罹患心梗、腦梗等心血管疾病的危險性遠遠高于其他人群。對糖尿病患者而言，不但要控制好血糖，更要控制好血脂，方能事半功倍，防患於未然。 抗性淀粉作為一種新型膳食纖維，通過阻礙消化道內脂肪微粒體的形成，減少脂肪吸收率。促進短鏈脂肪酸生成，打斷膽固醇循環，減少膽固醇吸收，達到降低膽固醇的效果。對糖尿病患者減少及減緩糖尿病并發癥的發生，具有良好效能。 Liu等報道【6】，給實驗小鼠喂食主要為抗性淀粉的不同膳食纖維含量的玉米淀粉，21 天后發現，隨膳食纖維含量增加，實驗小鼠血總膽固醇濃度降低，而小腸中的膽汁酸、盲腸中的游離受試者的血糖峰值（45分鐘）、胰島素峰值（60分鐘）及胰島素和血糖應答曲線下面積比，顯著低于食用葡萄糖粉和富強粉饅頭的受試者【4】，但與食用燕麥纖維饅頭的熟食者，無顯著差異。 抗性淀粉不能被淀粉酶水解，在小腸中基本不吸收，直接進入大腸。其次，抗性淀粉達結腸后，在結腸細菌作用下，發酵釋放出有代謝活性的短鏈脂肪酸(Short-chain fatty acids SCFAs主要是乙酸、丙酸、丁酸等)，其可被結腸上皮細胞利用，或通過肝腸循環、肝門靜脈被吸收入血，影響脂肪分解、肝臟糖原異生和胰島素分泌。門脈中的短鏈脂肪酸濃度可增加，影響肝臟代謝，如增加肝細胞和胰島素結合。再者，丙酸具有胰島素樣作用，可刺激糖原合成，減少糖異生，從而降低血糖。通過對一些激素基因轉錄的研究發現，抗性淀粉可能通過腸 - 胰島軸。主要是以高血糖素樣肽-1和葡萄糖依賴的胰島素樣多肽，影響動物的能量吸收利用和能量支出。 ? 5. 抗性淀粉的其它作用：5.1. 抗性淀粉的減肥作用： 首先，抗性淀粉幾乎不含熱量，故可降低食物的能量密度，減少能量的攝取。其次，它增強飽腹感，減少熱量攝取。從而達到減肥效果。 Belobrajdic 報道，給實驗小鼠分別喂食含量為4%，8%或16%抗性淀粉的飼料，結果表明，飼料抗性淀粉含量超過8%，小鼠體重減輕，實驗組明顯優于對照組【8】。5.2. 抗性淀粉的抗腸癌作用： 抗性淀粉在預防結腸、直腸癌和腸道炎癥方面，具有潛在的優勢。Le Leu等【9】【10】【11】以氧化偶氮甲烷（azoxymethane）誘導結腸癌，或通過喂食高蛋白食物，誘發直腸上皮損傷的大鼠為研究對象，開展了系列的抗性淀粉對直腸癌功效的研究。結果發現，喂食抗性淀粉對直腸癌有明顯的防治作用。 抗性淀粉不易被消化，進入結腸，作為結腸菌群的營養源，經微生物發酵，將碳水化合物代謝后生成丁酸等短鏈脂肪。抗性淀粉經回腸內微生物發酵而降低pH，促進礦物質等微量元素的吸收，促進鈣、鎂等溶解，形成可溶性鈣、鎂，經擴散易被人體上皮細胞吸收。丁酸具有促進結腸健康，減少胺類致癌物的產生，抑制腫癌細胞，減少腸黏膜細胞增生，進而降低患結腸癌鳳險。腸道的大腸桿菌還能合成泛酸、尼克酸、核黃素等人體不可缺少的物質，增加人體所需營養。未降解的抗性淀粉尚可增加糞便量，加速有毒物質排出，防治便秘、痔瘡及直腸肛門疾病。 四. 富含抗性淀粉的食品：1. 主食：1.1. 燕麥： 燕麥是很好的抗性淀粉食品，100克燕麥約含3.6克的抗性淀粉。 1.2. 玉米： 高抗性淀粉又稱高纖維玉米。它是用玉米做的。與馬鈴薯淀粉一樣，高玉米抗性淀粉是一種非常濃縮的抗性淀粉。它可很容易地添加到酸奶或燕麥片中。該產品的大多數商業品種，由40-60%的抗性淀粉組成，其余剩下的大部為可消化的淀粉。 玉米抗性淀粉含量約占60%左右，糯玉米淀粉含量高達70%-75%，以支鏈淀粉為主，支鏈淀粉可較好地同消化酶接觸，消化速度更快，糯玉米的能量高達 165 千卡/100 克，是甜玉米 1.7 倍，熱量及升糖指數都比甜玉米要高。甜玉米的能量是 97 千卡/100 克. GI值（升糖指數）55 (46)。糯玉米的淀粉含量最高，升糖速度最快，對血糖影響最大。甜玉米的淀粉含量較高，升糖速度較快，對血糖的影響亦較大。老玉米的淀粉含量較低，升糖速度較慢，對血糖的影響較小。老玉米相對適合糖尿病患者食用。1.3. 高粱和大麥： 高粱和大麥，提供了大量的抗性淀粉，天然的全谷類食物，可作為合理補充。它們不僅為纖維的重要來源，而且還含有重要的維生素和礦物質，如維生素B6和硒。1.4. 冷白米飯： 大米所含淀粉結構為直鏈淀粉，蒸煮米飯時，直鏈淀粉會吸水膨脹并糊化，米飯中的淀粉屬于快消化淀粉，淀粉酶可分解它們，變成葡萄糖被人體利用。有實驗表明：普通做好的粳米飯放入冰箱保存24小時后，抗性淀粉含量從4%上升到了14%，增加了10%。米飯在低溫下“老化回生”，這時候米飯中抗性淀粉增加了，它不能被分解為葡萄糖利用，故有利于控制血糖升高。 冷米飯抗性淀粉增高，有利控制血糖的觀點。有人表示反對。他們實驗結果認為，吃富含抗性淀粉的冷米飯，無助於血糖控制。其實驗結果如下:食用100克熱米飯0.5、1、1.5、2小時后，血糖分別為4.7、5.5、7.2及4.8mmol/L；食用100克冷米飯0.5、1、1.5、2小時后，血糖分別為5.7、8.1、6.8及5.5mmol/L。該結果尚有待進一步驗證和資料的支持。2，豆類： 黑豆、大豆、豌豆、花豆、扁豆及蠶豆均含較多的抗性淀粉。如豌豆，能提供大量的纖維和抗性淀粉，不同種類豆子煮后，每100克約能提供1~4克不等的抗性淀粉。其中黑豆、豌豆、扁豆可分別提供27%、25%、25%的抗性淀粉，蠶豆是抗性淀粉的較佳來源，油炸或烤制時，每100 克蠶豆可提供 7.72–12.7 克抗性淀粉。建議豆類均應先浸泡，完全加熱后再食用，這樣才能去除凝集素（Lectins）及其他抗營養因子。3. 土豆和薯類： 生土豆含抗性淀粉含量相當高，約含75%RS，而新煮熟的土豆僅含3%，但冷卻后又增加到12%；又如薯類，生薯含抗性淀粉50%～60%，而熟薯類則降至7%。 煮熟的土豆，放置幾小時冷卻后，其抗性淀粉會大幅增加，食用時最好不再加熱，最好做成土豆泥或沙拉等食物，才能保障食用到較多抗性淀粉，起到降血糖及其它效果。此外，土豆富含維生素C和鉀等，是相當健康的食物。4. 香蕉和木瓜： 無論熟香蕉和木瓜，或是未熟的青香蕉，均含較高的抗性澱淀粉。而在后熟過程中，抗性淀 抗性淀粉是一種獨特的淀粉，具有較好的促進健康作用。通常每天攝入 10-60 克。每天攝入至少 20 克可觀察到健康效果，但攝入高達 45 克/日，也被認為比較安全。美國人每天攝入約 5 克抗性淀粉，歐洲一些人攝入約 3-6 克，澳大利亞人每日攝入量約為3-9 克，中國人平均每日攝入量接近 15 克，抗性淀粉的攝入量遠高于歐美和澳洲。 圖片源自網絡 作者：張念祖 2024年1月20日癸卯兔年大寒十二月初七 2024年2月4日癸卯兔年立春十二月二十五 參考文獻1. 王竹、楊月欣、周瑞華等。抗性淀粉的代謝及對血糖的調節作用[J]營養學報，2003，25(2):190~195。2. 王紅偉，韓軍花、張文清等。抗性淀粉對大鼠胰島素抵抗的影響[J]營養學報，2007，29(2):131-133，137。3. 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