植物中的有關天然產物功能閑子預防 或治療糖尿病的研究

專喜墨鏡i京食品事業Vol.33,.No.12,20 12程素嬌1 ，張英2 ，王立1 ，錢海峰1 ，張暉1(1.江南大學食品學院，食品科學與技術國家重點實驗室，江蘇無錫2140元;2. 中國食品發酵工業研究院國家食品質量監督檢驗中心，北京100027)摘要:糖尿病是一種代謝紊亂疾病，目前還不能徹底治癒，只能通過控制飲食、輔以藥物來進行控制。由於糖尿病藥物具有一定的副作用，很多研究人員對天然產物中功能因子預防或治療糖尿病進行了研究。本文綜述了近年來有關食品中使用的天然產物功能因子預防或治療糖尿病的研究，闡述了其作用機理以及提取方法。關鍵詞:天然產物，糖尿病，作用機制，提取方法Review of the natural functional ingredientsfor decreasing blood glucose levelCHENG Su-jiao" ,ZHANG Ying2 ，磯TANG Li"" ,QIAN Hai-feng" ,ZHANG Hui"( I.State Key Laboratory of Food Science and Technology , Jiangnan University; 似， hool of Food Scienceand 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)Abstract: Diabetes mellitus is defi 門ed as a metabolic disorder disease , which couldn" t be cured completely atpresent.The only way we can control this disease is having a severely restricted diet , supplemented with medicaltreatment. Because the drugs for diabetes have side effect to some extent ,many researchers have studied on theeffect of functional factors in the natural products to prevent or treat diabetes .This article summarized someresearches on natural products used i 門food to prevent or treat of diabetes in recent years.Key words: natural functional ingredients; diabetes; mechanism; extraction中圖分類號: TS20 1.l 文獻標識碼:A 文章編號: 1002-0306 (2012) 12-0387-05糖尿病是一種以慢性高血糖為特徵的代謝紊亂性疾病。血糖升高的原因是由於體內月夷島素分泌不足或膜島素受體之間的作用存在缺陷，也可能兩者同時並存所致。這種因血糖紊亂造成的疾病死了丁，已經成為繼心血管和腫瘤之後的第氣位"健康殺子"。新版《糖尿病圖集》的數據表明，到2010 年，全世界將有2.85 億糖尿病患者l l ，楊文英教授等2010年3 月25 日發表於《新英格筆醫學雜誌》一一〈巾同人的糖尿病患病率》一文指出:在中同， 9420 萬20 歲以I 二的成年人(9.7% 的成年人口)患有糖尿病l2| ，並且糖尿病患病率正快速升高，呈現發病年輕化的趨勢。JCj 前，糖尿病還不能根泊，但可以通過控制飲食、輔助以運動或藥物等相關措施而得到控制，進而減少各種併發症的發生。用於輔助治療糖尿病的藥物主宏-有以FJL 類:促進H夷島素分泌劑(磺腺類、非磺腳類、膜高Iúl糖素樣膚-1 類似物及二膚基膚酶NJ印製劑)、嘆服類、糖背酶抑製劑、月夷島素增敏劑和膜島東等。1"(1.種藥物的治療效果往往不是很好I3l ，岡此收稿日期:20l l07…08 *通訊聯繫人作者簡介:程素嬌( 1988 - ) ，女，碩士研究生，主要從事健康食品開發方面的研究}基金項目:江蘇省自然科學基金(B K2010146) ;江南大學自主科研青年基金項目(j USRPII016) è同時使用幾種藥物，但這會導致藥物副作用加重。中醫藥在防治糖尿病方面有著悠久的歷史，從實驗研究和臨床應用來看，巾葯作用溫和持久、沒有或僅有較小的副作用[4j o 因此，近年來很多研究學者致力於從植物資源中尋求治療糖尿病的藥物。本文綜述了近年來用於植物中的有關天然產物功能閑子預防或治療糖尿病的研究，闡述了其主要活性成分、作用機理以及提取方法。1 降血糖功能因子的種類1.1 多糖類據Franz5 報道，已有近百種植物多糖被分離提取並迸行r 結構鑒定，來源廣泛且沒有細胞毒性。Chen 等[6 [研究了茶多糖對於自身免疫性糖尿病NOD小鼠的降血糖作用，發現水溶性茶多糖含量與I缸糖、胸腺指數及抗爺氨酸脫殷酶抗體水平呈正相關，同時發現水恪性茶多糖比鹼恪性茶多糖用於延緩糖尿病的發病率效果更好。x-iJ樹興等[7 J 研究表明，每天給四氧喃臟致糖尿病小鼠餵食不同劑量的仙人掌多糖，可以跟著緩解糖尿病小鼠的多飲、多食、消瘦癥狀，並有效降低小鼠的國1糖。嚴奉偉等[ 81 研究表明每天攝入400mg/ kg 菜籽多糖在糖尿病小鼠體內會起到降低血糖、增進免疫與抗氧化作用。羅成等尚]研究發現，灌胃3 種雞油菌多糖的低、中、高劑量組的小鼠血糖值均披著降低(p < 0.01 ) ，降糖率分別達到(囚12年第12期揮重4主品..11鍾或Science and 1專chnology qf Food lndus句15.99毛、23.9% 、29.2% 0 蟲草菌絲的熱水提取液巾分離出兩種雜多糖CS-FIO 和CS-F30 ，腹腔注射能跟著降低正常小鼠和鏈腮佐菌素、腎上腺素所致的糖尿病小鼠的血糖水平: iO J 。劉霞[ 1 1 J 研究表明湖北麥冬不同提取物對四氧唔院致糖尿病大鼠具有顯著的降血糖作用，其降糖效果為湖北麥冬總多糖〉湖北麥冬總皂背〉湖北麥冬總提取物。1.2 皂苦類皂背是很多重要的中草藥如人蔘、黃民、氣七、甘草、知母等主要的有效成分，具有多種生物活性，被認為是傳統中藥發揮療效的重要成分l12l o Cho等L 13 J 研究發現，對於鏈腮佐菌素所致的糖尿病大鼠每天服用5-20mg/ kg 人蔘皂背，第8 周空腹血糖比對照組降低239毛。奕海艷等[14 1 研究表明連續9 周每天給鏈腮佐菌素致糖尿病大鼠一次灌胃200mg/ kg的桔梗總皂背水情液能很好的降血糖、血脂和改善肝功水平O 鄭傑等[15 ]研究了桔梗醇提取物對鏈腮佐菌素致糖尿病ICR 小鼠的血糖影響作用，發現桔梗醇提取物能緩解病鼠體重下降，多飲多食等癥狀，同時可抑制其血糖的升高。Choi 等[ 16 ~分別給予膜腺切除90% 的大鼠灌胃從玉竹巾分離得到的3 個簡體皂昔( SG-100 , SG-280 , SG-460) , 13 周后，發現每天給食30mg/ kg SG- 100 組比未給葯對照組的總糖清除率提高了399毛。張繼曼等l 17 1 研究表明，黑豆皮花色昔具有降低糖尿病小鼠高血糖的作用，並且通過促進膜島素分泌和清除自由基及抗氧化過程實現。1.3 黃嗣類黃因同類化合物是高等植物中一類重要的次生代謝產物，在植物體內大部分與糖結合成昔類或碳糖基的形式存在，部分以遊離形式存在。研究表明，黃國同類化合物對糖尿病及其併發症具有顯著的防治作用，已成為糖尿病防治和植物資源利用研究的熱點。俞靈鶯等]18 ]研究發現桑葉總黃酣能夠延緩並減少餐後血糖升高，推測其作用機理是通過抑制大鼠小腸近腔上皮刷狀緣膜的雙糖酶活"性來延緩碳水化合物的消化。高蔭榆等[陽]研究表明薯蔓黃酬4∞mg/ kg" bw 能跟著降低四氧唔昵致糖尿病小鼠的血糖水平，而對正常小鼠的血糖元顯著影響。張典等[201 研究發現，連續用香椿葉總黃酬每天800mg/ kg 和400mg/ kg 劑量灌胃鏈眼佐菌素致糖尿病小鼠後，其血糖恩著降低(p < 0.01 , p < 0.05 ) 0 周達等[21 1 研究以每夭300mg/ kg 的劑量給四氧唔院致糖尿病小鼠灌胃黃自同含量為329毛的玫瑰花黃酬，降糖率可達到26.0% 。1.4 生物耐類生物鹼具有抗菌、抗腫瘤、抗心律失常、降血糖和保護胃帶膜等等生理活性。徐穎]22 1 研究發現黃連總生物鹼可以降低糖尿病腎病模型SD 大鼠的血糖、血脂，並推測其能夠促進膜島β- 細胞再生。王睿等[231 比較了黃連降血糖膠囊同傳統的降糖藥物二甲雙肌的降糖效果，黃連降血糖膠囊每粒重0.36笆， 34粒/次， 1~2 次/d; 二甲雙肌50mg - 1∞mg/次， l~2次/d ，發現黃連降血糖膠囊的降糖作用優於二甲雙眼。趙婷等[24 J 研究表明，去氫駱駝蓬鹼通過對過氧理喻戶2012年第12期4號黯鏡i京化酶體增殖物激活受體(PPARγ) 表達的細胞特異性調節而達到降血糖的效果O1.5 膳食纖維類膳食纖維是一般不易被消化的食物營養素，具有重要的生理作用，在預防人體胃腸道疾病平11 維護胃腸道健康方面功能突出[川O 李麗等[16 研究表明小麥膳食纖維具有降低四氧I騎院致糖尿桶小鼠的空腹血糖和其耐糖量的作用，並且每日食用5.句小麥敖膳食纖維(摺合膳食纖維2.8g) 具有輔助降1(11 糖功能。對於糖尿病患者，每天飲食巾添加20g 左右膳食纖維，可很好降低體內的血糖水平，使悄悄好轉l270研究表明，低血糖指數的膳食纖維比r f"咋或高監1 糖指數的膳食纖維會更有效地控制和l 預防2 型糖尿病28 。2 天然資源功能因子降血糖作用機制2.1 多糖類植物多糖治療糖尿病的藥用作用及機理主要包括改善機體免疫功能，減少H夷島β 細胞調亡，保護再生月夷島β 細胞免受損傷N Ml; 增力UR夷島素受體數目或提高其親和力，改善膜島素抵抗，增強對膜島素的敏感性[31321: 促注膜島素的分泌，改善月夷島β 細胞功能[到;抗氧化作用|M|; 促進糖原的合戚或抑製糖原分解及增加外周組織對l缸糖的利用lm; 拮抗膜|高血糖素[361 等等。同時，能治療糖尿病患者器官的損害。目前關於植物多糖的報道大多是動物實驗研究的結果，有些研究的具體機理尚不清楚，因此，將植物多糖用於降血糖的臨床報道較少lMl o2.2 皂昔類皂背是巾葯巾的一類苦味成分，存在於益氣、清熱、活血等巾葯中的J皂背除了具有一定的降血糖作用外，其抗糖尿病作用還與皂音抗氧化、調節血脂、抗非酶糖基化、改善血液流變性、保護心腦血管系統等藥理作用有關，從而對於糖尿病及併發症的防治具有重要的價恆[381 。人蔘皂昔的抗糖尿病機制包括:抑制食慾、減緩腸道對葡萄糖和脂肪的吸收lM40l;影響糖脂代謝通路，增加葡萄糖的攝取及消耗，增強葡萄糖剌激的膜島素分泌和抗膜島β 細胞的調了丁等[ 41ι 。2.3 黃嗣類近年來的研究表明，植物黃因同類化合物IIT 以從多個環節、多途徑有效防止糖尿病及其併發症ηI Ii子黃西同類化合物在體內的作用具有複雜性，衛:作用機制多處於研究階段，可能包括:保護膜島β 細胞免受損傷並促進β 細胞再生1 43-451 、仰制α- 葡甜糖背酶活性及延緩腸道對葡萄糖的吸收、提高? fJ L體對H夷島素的敏感性L咽471 、促進外周組織對糖的平IJ 川I 4H-49 I 、激活過氧化物酶體增殖物激活受體150 ! 。2.4 生物鹼類安小平等歸1 J 研究表明，生物鹼泊療糖尿病的作用概括起來主要體現在:a. 改善葡萄糖代謝，黃連生物鹼對於影響細胞糖消耗有著類似膜島素的直接作用; b. 對炎症因子的影響，炎症|大l 子對月夷島素抵抗起著重要作用;c. 抗氧化，清除自由基; d. 改善脂質代專題練球謝，小果鹼有助於改善糖尿病大鼠模型或病人的脂質代謝紊亂，降低的1 清膽同醇、甘油氣醋的含量，並預測可能對於防止心血管的併發症有幫助ω 殷峻吁:52 觀察了小壤鹼)(.J HepG2 細胞作用，結果提示小璧鹼的降糖作用部分是通過增加肝細胞的葡萄糖1肖挺過來實現的，與二甲雙肌類似，是不依賴於膜島素獨立作用的結果。冷氣華等1 53 :研究發現黃連解毒湯具有降糖、降脂等作用，其作用機理}可能與增強膜島素敏感性及促進膜島素釋放等環節密切相關。2.5 膳食纖維類膳食纖維的降血糖機制可能為:a. 膳食纖維減慢胃排空速度，推遲食!褒進入十二指腸的過程而延緩糖類背養物質的消化吸收; b.膳食纖維增加食靡形成大膠閉l而限制食物營養成分與消化酶接觸，並稀釋消化酶使其幣性降低，消化過程減慢;ι膳食纖維可使肝巾與糖分代謝有關的酶活性升高，肝細胞上脫島素受體數口增多，對月亮島素有親和}J" 此外，小麥款中一些人體相對缺少且對血糖調節有重要作用的微量元素含量較高，如銘、曬、怦、鎮、鐵等，補充這些微量元素對恢復膜島京功能、控制j血糖卜分重要lm o3 具有降血糖作用功能因子的提取、分離與純化3.1 多糖類植物多糖的提取方法有:a. 前劑提取法[561 ，該法是從植物巾提取多糖的常用方法，一般用水作為南卉IJ 來提取，然後川高濃度乙醇沉澱提純多糖; b. 酸鹼提取法|凹，有些多糖適合用稀酸或鹼榕t1~ 提取，才能得到更高的提取率;c. 生物酶提取法5 該法可在比較溫和的條件巾分解植物組織，力n 速多糖的釋放或提取，常用的酶有蛋白陶、纖維素酶和果膠酶等;還有超濾t.t、超聲波強化法、做波法等。張彬"利用超盧波提取，幣性炭吸附法脫色，硫酸鍍沉澱純化的方法製備茶多糖， :]j".以茶多糖和同樣具有降血糖、抗腫瘤能力的青錢柳多糖為基本原料，以木糖醇、擰穰酸辛內、V，為配料進行茶多糖保健飲料的研製。李需刷)運用離子交換樹脂Sepharose Fast Flow 和Sephadex G一100 純化得到茶多糖純品。3.2 皂苦類皂背的提取方法很多，包括:浸漬法、滲波:法、同流法、正丁醇萃取法、甲醇或乙醇提取-乙醇或丙酬沉澱法、異丙醇情角"T 重結晶法、超聲提取法、氧化鋁柱法、大孔吸附樹脂法、超11古i 界CO21嚴取法、做波輔助提取技術、膜技術以及水提取技術610 局發歡等|的|採用s問:-COz 從黃山糾巾萃取薯苗皂背，與傳統的汽油法比較，收率提高1.5 倍，生產周期大大縮短。黎海豐杉等舊在微波輻射條件下，以水為榕劑提取羅漢果總汗，考察f 做波功率、微波輻射時間、罔液比、浸提H.j IHJ 、提取次數等|大l 素對提取率的影響，優化並確定f 最佳T 藝條件υ3.3 黃酬類黃酬的提取方法有做波提取法、有機榕劑提取法、超11伍界採取法、肉每輔助提取法、超J1 f t皮輔助提取法等。原愛紅等l 制以大孔樹脂柱對桑葉水提物按不食品叫價拭Vol.33，月"0 .12， 2012同極性榕劑進行分離，以蘆丁和制皮素為對照物檢測總黃酬含量。田世龍等l 盯利用微波提取法研究苦莽巾黃自同提取最佳工藝條件為:微設時間270s +60% 乙醇+ 1 : 20 ( W: V) 固液比+振蕩提取溫度80 "C。陳叢瑾i 66 J 對香椿葉中總黃西同的幾種不同提取方法進行了比較，結果表明，酶法提取反應溫和，提取率I菌，提取效果僅次於微波提取法，超臨界co，萃取法不適合提取脊椿ut. 中的總黃酬。3.4 生物鹼類生物鹼提取方法較多，絕大多數生物鹼是利用濟劑提取法進行提取。傳統方法有:水或酸水提取法、醇類榕劑提取法、親脂性有機洛劑提取法、浸漬法、咨漉法、煎煮法、四流法。生物鹼提取新技術有:微波輔助萃取技術、超聲輔助提取技術、超臨界流體京取技術、雙水相萃取技術、色譜法、樹脂吸附法、膜分離法、分子印跡法及分子蒸錮技術mo 朱曉月等168 J 通過冷浸、濃縮、索"氏提取、萃取、鹼析的方法，對荷葉總生物鹼進行提取和純化。李軍等169 比較冷浸提取、超聲提取、迴流提取和微波提取4 種方法從背豆草巾提取生物鹼，超盧提取法的提取效率高O3.5 膳食纖維類膳食纖維提取的方法主要有70: 化學提取法，其巾主要有直接水提法、酸法、鹼法和絮凝開IJ 法等;酶提取法，所用的酶包括澱粉酶、蛋白酶、半纖維素酶、阿拉伯聚糖酶等;化學一酶結合提取法，在使用化學試劑處理的同時，用各種酶去降解膳食纖維中的雜質，再用有在fL溶劑處理;膜分離法，利用膜分離技術，將分子量不同的膳食纖維分離提取;發酵法，採用如保加利亞乳桿菌和l 嗜熱鏈球菌對原料進行發酵，然後水洗至巾性，「燥即可得膳食纖維。Prakongpand等71 用乙醇提取獲得的程蘿水溶性膳食纖維的純度為99.8% 。張雪等172 !用酸水解和乙醇沉澱的方法從柑怕皮中提取果膠，得率約為21% 。4 植物提取物治療糖尿病的前景展望植物提取物巾的降血糖成分主要包括黃西同類、生物鹼、多糖、皂音、膳食纖維、幣百類、不飽和脂肪酸等等。植物巾降血糖活性成分分布廣泛，種類繁多，作用機制也各不相間，因此成為研究開發治療糖尿病藥物的新方向，從分子水平上更深入地探討其作用機制和代謝特點將成為今後該領域的重要研究內容。由於天然產物有效成分的研究發展迅猛，在崇尚凹歸自然的理念下，從天然產物中提取有效成分應用於糖尿病的治療中，深受消費者的青睞，怵i 而具有廣闊的發展前景υ 因此，應加強對植物提取物活性物質的分析和研究，進一步明確其功效及作用機制，開發出有效的巾葯及I 護成藥來頂防並泊療糖尿病。參考文獻[ 1川]楊菊紅糖尿擴灼丙的全王球求古流完行現狀和未來2卻O 年發展趨勢2卻00陰9 年IDF 第4 版《糖尿病困集》最新數據[川JJ 國際內分J泌:冶止代t謝射雜誌， 200陰9 ， 29引(6創) ;附錄6 l ,6-[山2H張長軍2 型糖尿病前期病機淺識[ J川J .中醫藥l臨降床雜誌，2010 ,22( 8) ;682-683.食品鵬總Science and Technolog;y if Food Industry[3 J Turner RC , Cull CA , Frighi V, et al. 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