The effect of fiber complexes on serum triglyceride and blood glucose of healthy volunteers
李宁 江骥 胡蓓
(中国医学科学院中国协和医科大学北京协和医院,北京100730)
摘要:目的观察复合膳食纤维对健康受试者血脂及碳水化合物代谢的影响。方法12例健康志愿者,男性3例,女性9例,年龄18~38岁,平均年龄(25.8±5.3)岁。分为无纤维试餐组及高纤维试餐组,每组6人。采用双周期、cross-over设计。按代谢动力学方法采集受试者摄入试餐后不同时间点的血样及呼气样本,进行血糖、血甘油三酯及13CO2的测定。受试者完成第I周期实验后,中间经过1周的洗脱期,两组受试者交叉,重复上述实验。结果两组血糖峰值、达峰时间、及餐后1h内曲线下面积均有统计学差异,高纤维试餐组明显低于无纤维试餐组;血糖的总曲线下面积,两组间无显著性差异。两组试餐餐后血甘油三酯峰高、餐后2~5h内血脂曲线下面及总曲线下面积有统计学差异,两组的达峰时间无统计学意义。两组呼气样本的DOB值在0.5、1.5、2.0、2.5、3.5、 4.0h有显著性差异; 6h内13CO2的累积回收率有显著差异,8h的13CO2的累积回收率两组无差异。结论本实验所用复合膳食纤维能够延迟膳食中碳水化合物的吸收并减少膳食中脂肪的吸收。
关键词:膳食纤维;血糖;血脂
Abstract: ObjectiveTo investigate the effect of fiber complexes on blood glucose and Serum Triglyceride of healthy volunteers.
MethodsThis is a open, randomized, cross-over trial. 12 healthy volunteers aged 21.7(2.27y was randomly divided into two groups (each group have 6 persons).The two groups received fiber-free diet and fiber-supplemented diet respectively. Blood samples of subjects were drawn before as well as 0.25, 0.5, 0.75, 1.0, 1.5, 2.0, 2.25, 2.5, 2.75, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0h after the test meal. 13CO2and CO2 excretion rate in breath were analyzed every 30 minutes during 0-4h and 60 minutes during 4-8h. ResultThe peak(Cmax), peak time(Tmax) and area under curve within 1 hour(AUC0-1h) of postprandial serum glucose between the two groups have statistical difference, but the total area under curve(AUC0-8h) have no significant difference. In the same way, The peak time(Tmax) and area under curve within 2~5 hours(AUC2-5h) of serum triglyceride after meal have significant difference, The total area under curve(AUC0-8h)have significant difference too. But the peak(Cmax) of serum triglyceride have no significant difference. Tmax and Cmax of 13C carbohydrate breath test have no significant difference in two groups. DOB of 0.5; 1.5; 2.0; 2.5; 3.5; 4.0 hour after test meal have distinct differences. 13CO2 cumulative % dose recovered(CUMPCD) of 0-6h shown statistical difference. ConclusionsThis fiber complexes could delay the absorption of carbohydrate and reduce the absorption of lipid.
Keywords:fiber,serum glucose,serum triglyceride
膳食纤维目前被认为是人体7大营养素之一,虽然不能为人体所直接吸收利用,但与胃肠道功能及营养素的吸收利用有着千丝万缕的联系,对人体有非常重要的营养生理学意义。
随着糖尿病和高脂血症发病率的增加,目前膳食纤维对血糖和血脂的影响是纤维研究领域的热点之一。
1 对象和方法
1.1 对象
健康志愿者12例,通过查体及询问病史证实无心、肝、肾、消化道疾病的病史,无食物过敏史,在研究前1个月和整个研究期间不服用任何影响营养素吸收及代谢的药物、不服用任何营养补充剂。在完全了解研究目的、内容、过程、益处和风险后,签署书面知情同意书,自愿参加本研究。受试者中男性3例,女性9例,年龄18-38岁,平均年龄(25.8(5.3)岁,体质指数(BMI):19-26 kg/m2,平均(21.7(2.27)。
1.2 试餐的制备
本研究试餐分无纤维试餐和高纤维试餐两种。?苊馓烊皇澄镏写嬖诘纳攀诚宋允笛榈挠跋欤圆椭?大营养物质(蛋白质、脂肪、碳水化合物)分别由乳清蛋白粉、大豆油及玉米淀粉组成。为观察纤维对血脂的影响,两种试餐均为高脂膳食。高纤维试餐所用膳食纤维为混合物,主要成分为魔芋纤维、燕麦纤维及玉米纤维。将上述各种营养素按各自所需的比例混合均匀,压制成面条供受试者摄入。
1.3 实验餐构成
表1无纤维膳食配方, 表2高纤维膳食配方
1.4 方法
受试者被随机分为2组,每组6人。分别食用高纤维膳食及无纤维膳食。本研究为双周期,采用cross-over设计,两组受试者随机接受高纤维及无纤维膳食。按代谢动力学方法采集受试者摄入试餐后不同时间点的血样,进行血糖、血甘油三酯的测定。受试者完成第I周期实验后,中间经过1周的洗脱期,两组受试者交叉,重复上述实验。
1.5 观察指标
血糖(Glu)、血甘油三酯(TG)、呼气中13CO2。
1.6 统计学处理
实验所得数据用SPSS 11.5软件进行统计学分析。所有计量资料结果均采用均值±标准差(Mean±SD)来描述。对其中符合正态分布的使用配对t检验,不符合正态分布的用Wiloxon检验。血糖和甘油三酯的结果分析包括各采血点的血糖血脂浓度曲线以及血糖血脂的峰值(Cmax)、达峰时间(Tmax)、曲线下面积(AUC)。呼气分析结果包括高于本底的(值(DOB)变化曲线、曲线的峰值(DOBmax),达峰时间(Tmax)及13CO2累计回收率(CUMPCD)。
2结果
2.1 血糖
两组受试者餐后0.25~1.0h之间的血糖曲线有统计学差异,无纤维组显著高于高纤维组。
图1两组受试者各点血糖曲线
血糖峰值、达峰时间均值两组之间有统计学差异,高纤维膳食组明显低于无纤维膳食组。
两组受试者餐后0~1.0h血糖的曲线下面积有统计学差异,但血糖的总曲线下面积,两组间无显著性差异。
图2两组受试者血糖峰值(Cmax)及达峰时间(Tmax)比较
表3两组受试者各时段血糖曲线下面积(AUC)(h×mmol/dL)
2.2 血脂
高纤维试餐组及无纤维试餐组试餐后血甘油三酯曲线在2~4.5小时内有统计学差异。
* P<0.05**P<0.01
图3两组受试者血脂曲线
两组试餐血脂峰值有非常显著性差异;达峰时间无统计学意义。
图4两组受试者血脂峰值(Cmax)及达峰时间(Tmax)比较
餐后2~5h内曲线下面积有统计学差异,两者的总曲线下面积也有统计学差异。
表4两组受试者各时段血脂曲线下面积(AUC)(h × mmol/dL)
2.3 呼气
受试者摄入不同试餐后,0.5; 1.5; 2.0; 2.5; 3.5; 4.0h的DOB值有显著性差异,高纤维膳食低于无纤维膳食。
图5两组受试者的DOB曲线比较
本实验所用膳食纤维对受试者BOB峰值及达峰时间无显著性影响。
图6两组受试者DOB峰值(DOBmax)及达峰时间(Tmax)比较
高纤维膳食组与无纤维膳食组各点前6h的13CO2的累积回收率(CUMPCD)有显著性差异,无纤维膳食组的CUMPCD明显高于高纤维膳食组。7h和8h的13CO2的累积回收率无明显差异。
图7两组受试者的CUMPCD曲线比较
3 讨论
近年来,随着生活水平的提高,中国居民的高血压、肥胖、糖尿病、血脂异常等慢性非传染性疾病发生率上升迅速。而膳食营养和体力活动均与这些慢性病的发生有密切的关联[1]。如果能够通过调整膳食中的某种营养成分(如膳食纤维)来减少或延缓脂肪及糖类的吸收,从而起到对上述疾病的预防及控制作用,是一个值得探讨的方向。
本实验试餐中三大营养素占热比分别为:Pr10%左右;Fat40%左右;CHO50%左右。采用高脂膳食是为了探讨纤维对脂肪吸收的影响。膳食纤维添加量:试餐2所用膳食纤维量以中国营养学会的每日膳食推荐量(RDA)为基本依据。RDA推荐,中等能量膳食的纤维添加量为25g/d[2],相当于8g/餐,本实验试餐中纤维添加量为16g,为高纤维试验餐。
一直以来,有关膳食纤维对血糖和血脂吸收的影响的研究较多。不同的实验各有特点。本研究的特点是采用代谢动力学方法来探讨膳食纤维对血糖和血脂吸收的影响。采血时间长(8h)采血点较多(18个点),血脂及血糖都呈现了完整的吸收及代谢曲线。
很多研究表明,添加水溶性膳食纤维的食物可降低餐后血糖和血清胰岛素升高等一系列反应[3]。关于血糖指数的研究也表明,大多数含高粘性纤维的天然食物,都有较低的血糖指数,作者认为是由于纤维降低碳水化合物的吸收率所致[4]。从本实验结果来看,添加膳食纤维的试餐降低了受试者血糖的峰值,延迟了达峰时间,并使餐后1h内血糖曲线下面积减少,但总的曲线下面积两组之间无明显差异。说明膳食纤维只是延迟糖的吸收,使餐后血糖峰值后移且更加平缓,但不影响糖的总吸收。这对于糖尿病患者血糖的控制是有积极意义的。
膳食纤维影响脂类消化吸收的机制包括增加粪胆汁酸和胆固醇排出[5];阻断胆汁酸的肠肝循环和改变肝脏脂蛋白和胆固醇的代谢等方面[6]。本实验结果表明,高纤维膳食后,受试者血脂峰值下降,但达峰时间无明显改变。餐后2-5h曲线下面积比无纤维试餐组显著减少,同时总曲线面积减少。表明,实验所用膳食纤维减少受试者膳食中脂肪的吸收,但不推迟脂肪吸收的时间。对欲控制体重者会有所帮助。
13C是一种稳定同位素,稳定同位素目前已广泛用于人体代谢研究,具有灵敏、准确、无放射性、采样方便、稳定性好等优点[7]。玉米淀粉是一种富含富含13C的天然食物,而且是一种纯碳水化合物食物,是研究碳水化合物代谢的理想食物。富含13C的玉米淀粉在人体内将被氧化代谢为13CO2和水,通过测定一定时间内呼气中13CO2/12CO2比值的变化,可以评价摄入的碳水化合物在体内吸收、代谢的情况,与血糖值相比较,可以为研究者提供更多的糖类消化吸收的动力学参数。亦可用其来研究蛋白质及脂肪的消化、吸收及代谢,或探讨肝功能及胃肠排空时间[8]。从本研究结果来看,受试者摄入试餐后0~6h的13CO2的累积回收率两组试餐有统计学差异,无纤维膳食显著高于高纤维膳食,7h以后两组膳食的13CO2累积回收率无显著性差异,与血糖所得的结果类似。说明本实验所用膳食纤维可以延缓碳水化合物的吸收和代谢,但不影响最终碳水化合物的吸收和代谢。
参考文献:
1.中华人民共和国卫生部, 中华人民共和国科学技术部, 中华人民共和国国家统计局. 中国居民营养与健康现状. 2004. 10. 12. Xinhuanet.com.
2.中国营养学会编.中国居民膳食营养素参考摄入量.北京:中国轻工业出版社,2000.
3.Katri S Juntunen, Leo K Niskanen, Kirsi H Liukkonen, et al. Postprandial glucose, insulin, and incretin responses to grain products in healthy subjects[J]. Am J Clin Nutr, 2002, 75( 2):254-262.
4.Angela D. Liese, Mandy Schulz, Fang Fang etc. Dietary Glycemic Index and Glycemic Load, Carbohydrate and Fiber Intake, and Measures of Insulin Sensitivity, Secretion, and Adiposity in the Insulin Resistance Atherosclerosis Study[J]. Diabetes Care ,2005,28:2832-2838.
5.Bennekum AM, Nguyen DV, Schulthess B etc. Mechanisms of cholesterol-lowering effects of dietary insoluble fibres: relationships with intestinal and hepatic cholesterol parameters[J]. Br J Nutr,2005,S94(3):331-337.
6.Ana Lourdes Romero2, Kristy L. West Tosca Zern etc. The Seeds from Plantago ovata Lower Plasma Lipids by Altering Hepatic and Bile Acid Metabolism in Guinea Pigs[J]. J Nutr, 2002,132:1194-1198.
7.Stellaard F.,Geypens B. European interlaboratory comparison of breath 13CO2 analysis GUT,1998,43(suppl 3):s2-6.
8.Vonk RJ., Stellaarld F., Hoekstra H., Koetse HA., 13C carbohydrate breath tests GUT,1998,43(suppl 3):s20-22.