杨月欣 崔红梅 王 岩1 向仕学2 周水英3 于连达4(中国疾病预防控制中心营养与食品安全所,北京 100050) 摘 要:目的 测定我国常见谷类和薯类食物血糖生成指数值,探讨碳水化合物种类、加工方法与食物消化吸收和血糖应答的关系。方法 根据食物碳水化合物的含量计算含有50g碳水化合物的食物量,用50g葡萄糖为对照物。每组8~12人空腹服用实验物,测定两个小时内不同时间的血糖水平。根据Wolever方法计算食物的血糖生成指数值。结果 测定了9个糖类和62个食物的血糖生成指数值。 结论 相同量的碳水化合物的食物有不同的血糖生成指数值;血糖生成指数值的高低与食物中碳水化合物的利用有关。食物的加工方式和碳水化合物的种类对血糖生成指数水平有显著影响。 关键词:正常成人;食物;碳水化合物;血糖生成指数 Abstract:Objective The purpose of this study was to determine the glycemic index of common cereals and tubers products in China,and to examine the relationship among the response of blood glucose and the type of carbohydrate,food processing,and food digestion and absorption. Methods Subjects fasted overnight at the experimental unit before each study day. 8~12 subjects in each group were assigned in random order. The test meal was evaluated by measured blood glucose during 2 hours in the group subjects. The carbohydrate content,equivalent to 50g glucose for each meal, was provided in the tables of Food Composition(1991). 50g glucose was the control food in this study. GI of test meal was calculated by Wolever method. Results The study showed the glycemic index of common foods,including 9 sugars, 62 cereals and tubers products. Conclusion The different food with same amount carbohydrate have different GI. The characteristics of starch and food processing are more important in predicting GI value, and GI varies also with the rate of starch digestion and hydrolysis in human. Keywords:healthy adult; food; carbohydrate; glycemic index
血糖生成指数(glycemic index,GI)是反映一个食物引起人体血糖升高程度的指标,是食物经过消化吸收引起血液葡萄糖变化的真实反映。 尤其是对含有高碳水化合物的食物而言,能较好地说明食物对人体血糖的影响。GI的概念在 1981年第一次由加拿大科学家Jenkins等1提出,并报道了60个食物的血糖生成指数值。澳大利亚的Miller等2相继报道了各自当地的食物GI研究结果,目前全世界已完成了大约2000余种食物血糖生成指数的研究。 GI的应用研究最早只限于临床研究,如对糖尿病人的营养教育和膳食控制等。自20世纪90年代后期,食物GI在控制体重、预防慢性病如高血脂症、心脏病和糖尿病等的多重益处受到越来越多的预防医学研究者的重视,尤其是美国哈佛医学院学者的研究把食物GI的应用推到一个更加扩大的领域。研究表明,如果用GI的观点分析相同区域的人群膳食调查的资料可以发现,长期食用较高GI食物的人群,与长期食用中等以下GI膳食的人群相比,两个人群的慢性病发生率有显著的差异,特别是肥胖、糖尿病和高血脂等3。 本研究应用国际认可的标准化食物血糖生成指数测定法,完成了对中国150余种食物的GI的测定,本文报道的为谷类和薯类食物的血糖生成指数。
1 对象和方法 1.1 研究对象 选择北京、成都、辽阳和银川的在职健康人员,研究对象符合下列条件:(1)身体健康,无任何代谢性疾病,无糖尿病家族史和其他代谢病史;(2)年龄在20~45岁之间;(3)体重正常,BMI在18.5~25之间;(3)无碳水化合物不耐受症。排除血糖耐量不正常者、超重或肥胖者、乳糖或碳水化合物不耐受者、绝经期妇女。 1.2 研究食物 所有食品购自超市,生的食物用家庭常规方法制作。食物中50g碳水化合物(CHO)食物的计算依照食物成分表(中国代表值)。公式为:实验食物重量=100×50食物CHO含量。当食物碳水化合物的含量少于10%的时候,受试食物减少到25g碳水化合物的重量。每10~12人试验一种食物。 1.3 实验方法 1.3.1 葡萄糖耐量实验 实验对象每10~12人为一组,实验前禁食10h。第2天清晨抽空腹肘静脉血2ml,口服50g葡萄糖水溶液200ml,记时并分别在15、30、45、60、90、120min采取静脉血,并用氟化钠抗凝。然后分离血清测定葡萄糖的含量。 1.3.2 食物血糖应答实验 葡萄糖耐量合格者,两天后继续进行食物实验。受试者清晨空腹抽取静脉血,然后食用与50g碳水化合物相当的食物,分别在15、30、45、60、90、120min采取静脉血,重复以上实验。每隔两天测定一个食物,每组最多测定3个食物。 1.3.3 葡萄糖的测定 葡萄糖氧化酶法。Backman700自动生化仪,中生公司试剂盒。 1.3.4 食物血糖生成指数计算4 各组试验数据,以葡萄糖为参照物(GI=100),食物GI的计算采用Wolever的方法,GI的计算软件由加拿大医学院临床实验室提供。
1.4 质量控制 负责血糖测定人员,按照统一方法培训,并分5次绘制血糖质控图。根据靶值,设定统一的最大允许线和警告界限值。每次血糖结果,在警告线之内表示结果良好;警告线之外而最大允许线之内,表示结果误差大,应检查试剂和仪器等实验条件;在最大允许值之外,表示本批结果无效,须重新测定。 1.5 统计学处理 同组数据中血糖观测值的离群值判断用Dixon检验方法,显著性水平检验采用α=0.05剔除原则。各组GI数据以X±s表示。
2 结果 2.1 常见糖类的血糖生成指数 膳食中常见的糖有蔗糖、绵白糖、麦芽糖、葡萄糖、果糖、蜂蜜和奶中的乳糖。有些糖也常作为食品添加剂。试验选取9种代表性的糖为实验食物,发现如果以葡萄糖的食物血糖生成指数为100,其顺序为麦芽糖、绵白糖、蜂蜜、蔗糖、乳糖和果糖。结果中两个来源的麦芽糖有不同的GI,可能与加工和纯度有关。市售绵白糖的主要成分是<0.35mm的蔗糖颗粒与转化糖浆混合体,绵白糖GI值高于蔗糖的原因猜测与葡萄糖或者麦芽糖的含量有关。
2.2 谷类食物的GI值 谷类是富含碳水化合物的一大类食物,在当前人类膳食中谷类食物多种多样,包括传统的淀粉类食物如馒头、面条等,也包括现代技术制造的谷类食品如早餐谷物、速食食品等。表2列出了49个食物包括大米、面粉、玉米、荞麦等食物的血糖生成指数。从表2可看出,谷类食物的GI在一个相对变化较大的范围,说明食物种类和加工方式对GI都有显著的影响。
2.3 部分薯类食物的血糖生成指数 薯类也是富含碳水化合物的一大类食物, 本研究主要对土豆、红薯、山芋、芋头和藕及产品共13个食物进行了试验,结果见表3。
2.4 水果瓜菜类血糖生成指数 24个水果和蔬菜(包括制品)的血糖生成指数见表4除了西瓜和葡萄干外,水果的血糖生成指数均较低。胡萝卜、南瓜、香瓜都有中等的GI值。魔芋的GI是17,可能与富含寡糖类有关。
2.5 食物加工方式和碳水化合物类型对GI的影响 研究发现,在同样量的碳水化合物和同样加工方式的前提下,不同的淀粉类食物有不同的GI值(见图1)。食物中碳水化合物的结构和种类是影响GI的数值一个重要原因;不同的加工方法,同一食物的血糖生成指数有着显著的不同。如图2所示常规的家庭和工业加工方式,可使产品有不同的GI值(见图2)。如玉米产品:煮甜玉米(conventionally)、爆米花(processed1)、玉米粥(processed2)、玉米片(processed3);大米产品:米饭(conventionally)、即食米饭(processed1)、稻麸(processed2)、米饼(processed3);土豆:煮(conventionally)、粉条(processed1)、薯泥(processed2)、炸薯片(processed3);面粉产品:馒头(conventionally)、挂面(processed1)、营养饼(processed2)、梳打饼干(processed3)。
3 讨 论 碳水化合物是人类能量的主要来源。国内营养学调查显示,成人碳水化合物的摄入量大约是 360gd,提供总能量的60%~70%,其中谷类或基于谷类的产品占膳食总碳水化合物的90%。可见科学利用谷类是人类健康的一个重要问题。 当人类认识到脂肪和蛋白质的摄入过多会引发各种慢性病的发生和发展后,在各国的膳食指南中,营养学家均把提高碳水化合物的摄入量放在首要的位置。但是如何提高和提高什么样的碳水化合物的摄入量,却一直是悬而未决的问题。 食物与血糖应答 食物的GI是一个量化数值,表示该食物的血糖生成效应与标准的对照食物(葡萄糖或面包=100)相比的高低,是评价碳水化合物的一个生理学参数5。在人体内,所有碳水化合物消化都被降解成为单糖,导致血糖升高并诱导人体产生饱腹感。胰岛素的分泌使血糖转运至细胞以恢复正常的血糖浓度,降低过快产生饥饿感则越快。因此,无论对健康人还是糖尿病人来说,保持一个稳定的血糖浓度、没有大的波动才是理想状态。低GI食物,葡萄糖进入血液后的峰值低、下降速度慢。而高GI的食物,进入胃肠后消化快、吸收率高,葡萄糖进入血液后峰值高、释放快。化学上食物碳水化合物的含量不能反映该食物被利用的程度,GI给出了富含碳水化合物食物的一个新的营养学评价方法。最近的文献报道按照血糖生成指数可以将食物分为3类6,低GI的食物是指GI<55,基于一天的膳食血糖生成情况,食用这样的食物不易产生饥饿感,因此不容易食用过量或引起血糖大的波动。 高GI的食物是指GI>75,这些食物不适合糖尿病人,也不适合任何糖耐量异常的个体。而GI在55~75之间的食物为中等GI的食物。这样的分类可能更加方便记忆和应用。 糖与血糖生成 通过研究发现,蔗糖并没有想象中那么高的血糖生成指数;而淀粉也并非有较低的GI。这是因为蔗糖是由葡萄糖和果糖组成的双糖,果糖直接吸收到肝脏,然后慢慢转化为葡萄糖,所以纯果糖的应答是较低的(GI=23)。当我们食用蔗糖的时候,实际重量是摄入了12多点的葡萄糖,和大约12的果糖。而果糖的分子都是葡萄糖,所以GI值与葡萄糖接近。许多的加工食品含有大量的精制糖,它们的GI值也多在60左右。这是葡萄糖(GI=100)和果糖(GI=23)的均数。而淀粉类食物的GI高低取决于经消化在血液中形成单糖的水平快慢和高低,消化吸收快的食物通常有较高的GI值。与国际食物血糖生成指数表比较,本研究的相同食物大多在一个近似的范围,但两种来源的麦芽糖的值结果不一致(105,75);而蜂蜜(67)和绵白糖(83)的值略高于报道值(58和70)。可能与市售产品加工方法、来源等有关,如蜂蜜和绵白糖中是否添加了葡萄糖浆等原因。 食物加工与GI 食物的GI综合了食物组分和含量、碳水化合物的类型和结构、食物的物理状况和加工制作过程等因素,反映了食物整体的消化利用状况。反之,这些因素对食物的GI也产生显著的影响7,8。从我们的结果可以看出不同种类的碳水化合物对血糖的生成是不同的,其一富含支链淀粉的大米,由于其结构容易被消化酶接触和降解,因此吸收率和血糖生成较高,而含直链淀粉比例高的大米则相反。富含膳食纤维、抗性淀粉或其他不消化的碳水化合物食物,淀粉酶的抗性增强,胃肠的消化吸收率变小而且缓慢,血糖生成低。其二是食物物理状态如粒度的大小、生熟程度都可对GI产生影响,如带皮的粒状玉米、青的香蕉和稻麸等。三是食物加工时的温度和时间对GI影响更大,马铃薯和粉条也说明加工方式对GI的影响,这里主要的原因是食物糊化的程度,糊化程度高食物GI就高。如速食大米浸泡2min和煮6min的GI是显著不同的,淀粉糊化显著提高了米饭的GI值。 GI与实际应用 低GI的食物通常实际的能量值较低,在实际应用中,控制总的能量的摄入仍然是糖尿病患者和预防肥胖者的饮食基础。应用血糖生成指数的概念选择食物,可能尽可能多选择中低GI的食物,注意食物加工、总量和血糖的关系。利用高血糖生成指数的食物时,要搭配低的GI食物,合理安排膳食控制血糖。已有学者提出用胰岛素指数(Ⅱ),血糖负荷(GL)来指导膳食。虽然各有长处,但无论如何,食物血糖生成指数是这些应用的基础。1998年,2002年WHOFAO对此有许多肯定的评价,证明世界范围内科学界的认可。美国的科学界流行病学研究认为,一个群体膳食的血糖生成指数适宜,对预防糖尿病、高血压和肥胖的发生有着显著的健康意义,提示不但有短期效应而且有长期的健康意义9。
参考文献:
1. Jenkins DJ,Wolever TM,Taylor RH,et al. Glycemic index of foods:A physiological basis for carbohydrate exchange. Am J Clin Nutr,1981,34(3)∶ 362-366. 2. Foster-Powell K,Holt SH,Brand-Miller JC. International table of glycemic index and glycemic load values. Am J Clin Nutr,2002,76(1)∶ 5-56. 3. Liu S,Willett W,Stampfer MJ,et al. A prospective study of dietary-glycemic load,carbohydrate intake and risk of coronary heart disease in US women, Am J Clin Nutr 2002,71∶1455-1461. 4. Wolever TMS David JA. Alexandra LJ. The glycemic index:Methodology and clinical implication. Am J Clin Nutr,1991,54∶864-8653. 5. Miller J,Wolever TM,Colagiuri S,Kaye FP. glucose Revolution-The Glycemic Index. New YorkMarlowe Company 1999∶34-39. 6. 崔红梅,杨月欣,边丽华等,混合膳食中食物成分对血糖生成指数的影响。卫生研究,1999,28(6)∶ 256-264. 7. Bilidaeris CG. The structure and interactions of starch with food constituents. Can J Physiol Pharmacol 2000 69∶60-78. 8. 杨月欣,R. Vonk. F stellaard,三种类型淀粉在小肠中消化吸收的研究,营养学报,1999,21(3)∶284-287. 9. Jenkins DJ,Kendall CW,Augustin LS,et al.Glycemic index:Overview of implications in health and disease. Am J Clin Nutr 2002 76(1)∶ 266s-273s. |