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太欣新材料科技《食品科学》:东南大学孙桂菊教授等:低血糖生成指数饮食在2型糖尿病营养管理中的研究进展及应用现状

2024-10-20 22:43:09
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  2型糖尿病(T2DM)是一种以高血糖为特征的慢性代谢性疾病。随着现代生活方式和饮食结构的改变,人们长时间久坐不动、能量消耗减少,导致超重、肥胖患病率的增加,这些是糖尿病患病率攀升的重要因素。

  近年来,关于食物血糖生成指数(GI)值的研究不断深入。作为评估人体摄入食物后血糖变化的有效指标,GI值反映了不同食物对机体餐后血糖的影响情况。低GI饮食有助于糖尿病患者改善餐后血糖和胰岛素反应,降低餐后血糖峰值,并且能够延长饱腹感,可降低T2DM和其他心脏代谢性疾病的风险。

  东南大学公共卫生学院的李蔼琪、夏惠、孙桂菊*综述T2DM营养管理模式、低GI饮食模式的影响因素,以期为开发符合糖尿病人群的低GI食品方案和进一步预防糖尿病的发生发展提供理论基础。

  营养科学是研究食物与营养素、生命、健康、疾病的相互作用,以及机体消化、吸收、运输、利用、排出食物物质过程的科学;而营养管理包括确立营养类型、营养输注通路和膳食营养教育,治疗营养相关性状况。糖尿病的营养管理是营养师在了解医学营养治疗流程后,协助医务团队开展的工作,经评估后为患者制定符合指南和循证证据的营养治疗方案,立足于对糖尿病患者进行营养评估、营养诊断的基础上,通过改善患者的饮食方式,达到管控血糖的效果。这对于降低糖尿病并发症的风险,并提高患者的预期寿命和生活质量具有重要意义。

  对糖尿病患者做好饮食管理,可以帮助患者平稳地维持血糖水平,减少血糖波动对机体的危害。血糖平稳能够减少炎症和氧化应激,防止T2DM患者的动脉粥样硬化进一步发展。实验证明,血糖急剧波动比持续高血糖更容易引起氧化应激、血管病变,是促进神经元凋亡和诱导海马区发炎反应的关键因素。急性葡萄糖波动会形成一种应激反应,改变脑微胶质活性,这可能与阿尔茨海默病和认知能力下降的风险增加相关。细胞实验证明,急性血糖波动促进甲基乙二醛-闭合蛋白的形成并加剧脑微血管内皮功能障碍。

  因此,对糖尿病高危人群以及糖尿病患者及早进行营养教育及营养管理,建立科学的饮食计划和饮食习惯,通过饮食结构的调整改善血糖的波动,维持血糖的稳定,能预防糖尿病及其并发症的发生发展。

  国内外已有相关的指南阐述糖尿病营养管理模式。美国糖尿病学会强调了糖尿病营养治疗的目标是建立能够促进健康的饮食模式。这些模式的核心是关注非淀粉类蔬菜的摄入,尽量减少添加糖和精制谷物,尽可能选择天然食品而非深加工的食品。这需要考虑个性化饮食管理模式,为患者提供养成健康饮食模式的工具。个性化的饮食模式需综合考虑个人的健康状况、食物偏好、食物获取、学习能力和健康目标等。欧洲糖尿病研究协会推荐糖尿病患者应食用加工程度较低的植物食品,如全谷物、蔬菜、全果、豆类、坚果、种子和非氢化非热带植物油,减少红肉和加工肉类、钠、含糖饮料和精制谷物的消费。

  我国颁布的《成人糖尿病食养指南(2023年版)》提出食物多样、能量适宜、主食定量、合理选择应用食药两用物质等8 条原则和建议。此外,亦有专家共同推荐强化生活方式干预作为T2DM缓解的基本方案,提出限能量平衡膳食法和短期特殊饮食模式有助于体质量管理和缓解T2DM,可使用辅助控糖食品或功能食品以降低饮食管理难度。在老年T2DM防治指南的饮食管理中建议根据患者健康状态设计个体化饮食处方,保证患者生理需求及降低代谢负担,对于有吞咽障碍患者可采用“菜肉饭混合匀浆膳”。

  根据2015-2017年全国流行病学调查结果报告,我国成人糖尿病患病率已达11.2%。对于成人的糖尿病管理,需要对患者进行个性化营养教育与制定管理目标与计划,并结合运动、戒烟作为防治的基础,以降低糖尿病前期发展为糖尿病的风险,并减少糖尿病患者慢性并发症的发生。

  随着儿童肥胖的增多,T2DM患病率表现出明显的上升趋势。儿童T2DM的发生与胰岛素抵抗及胰岛β细胞功能衰减相关,因此,对儿童进行营养管理能维持标准体质量、减轻体内胰岛β细胞负荷。此外,随着年龄的增长,人体基础代谢率逐渐降低,老年人可能存在日常生活能力及运动能力下降,更容易出现体质量减轻及肌肉组织流失的问题。营养管理能帮助老年人群维持合理体质量,避免体质量丢失过快或者体质量过轻导致的肌肉萎缩、营养不良。

  近年来,妊娠期T2DM的患病率正在上升,对孕妇和胎儿均有一定的风险。孕期的碳水化合物摄入不足,可能会生成酮体影响胎儿神经系统早期发育,而碳水化合物摄入过多会增加妊娠糖尿病的风险,建议怀孕期间每天至少摄入175 g碳水化合物,碳水化合物的摄入量应限制在总能量的35%~45%。

  对于糖尿病患者而言,营养干预的目标是实现良好的血糖控制、预防并发症的发生发展、优化患者饮食摄入结构并改善相关生化代谢指标。研究表明,对消化内分泌科住院的糖尿病患者进行营养管理可以提高患者的疗效并且改善患者营养状况,节约医疗费用。

  低GI的定义源于1981年,Jenkins首次发表了51 种食物中碳水化合物升糖效应的指数并提出GI概念,选择低GI食物可以帮助患者控制血糖水平。根据测试者在摄入食物后2 h内血糖水平变化的曲线 g纯葡萄糖时血糖响应曲线下面积的百分比进行比较,可以计算出所测试食物的GI值。可将食物分为3 类:GI>70为高GI食物,55<GI≤70为中GI食物,GI≤55为低GI食物,高GI食物会使血糖迅速上升,而低GI食物则会使血糖缓慢上升。在保证营养摄入均衡的情况下,摄入低GI食物的饮食模式称为低GI饮食。

  糖尿病管理中使用低GI饮食模式将更有利于血糖管控。Nisak等对两组T2DM患者分别进行低GI饮食建议和常规碳水化合物交换饮食建议,结果表明,采取低GI饮食模式的患者在第12周时糖化血红蛋白水平更低。

  因此,根据患者的血糖情况,考虑个体差异和血糖波动性,结合食物的GI值制定符合患者需求的个性化饮食计划,将有助于提高患者的依从性。因为即使食用相同食物,T2DM患者间的餐后血糖反应存在差异,传统的“碳水化合物计数”方法无法解释这种差异,但是个性化饮食调整能够改善血糖指标,特别是在长期干预后效果更加显著。另一项对比高GI值和低GI值地中海饮食模式的研究表明,低GI值干预组的24 h血糖波动指数降低,说明低GI值饮食可持续、稳定地控制血糖。Chekima等使用连续葡萄糖监测(CGM)法确定3 种基于大米混合餐的GI值发现,实验前参与者更喜欢白米饭餐,但是该偏好在终点时发生了显著变化(64.3% vs 0.0%,P<0.05),表明CGM可能作为一种教育工具,鼓励志愿者结合食物GI值改变饮食行为太欣新材料科技。

  低GI饮食能够提高饱腹感,便于控制能量摄入。人体产生的饱腹感主要由胃肠调控,与人体内的激素有关,胰高血糖素样肽能刺激胰岛素分泌,抑制胰高血糖素分泌和胃排空,增加饱腹感,而胆囊收缩素可以通过抑制胃排空刺激饱腹感信号的产生。周威等的研究证实,干豆和大米混合烹调粥的血糖反应显著低于粳米粥,但是其饱腹感指数却显著高于粳米粥,这可能与进食时间长、咀嚼次数增加能够刺激消化道内相关的感受器有关。摄入低GI值餐食后的胰岛素反应可能会影响受试者短期的食欲,因此会减少下次饮食的摄入。

  低GI饮食模式是以替换普通饮食中高GI值食物为基础,在健康餐盘中提供低GI食物基质,包括均衡的大量营养素,并提高营养素密度和膳食纤维。除了选择GI值较低的食物,调整食物的搭配、食物的加工及烹饪方式也可以达到降低膳食中GI值的作用。

  常见的低GI食物有全谷物、豆类、蔬菜、水果。全谷物在加工过程中仅去除了外壳,保留了胚乳和子芯,淀粉颗粒包裹在纤维素和其他多糖物质中,消化酶难以进入淀粉颗粒内部,因此消化速度较慢。此外,全谷物中富含膳食纤维,可以增加肠道容积,减缓胃肠道食物的运动速度,并促进饱腹感的产生。豆类的GI值相对较低,可能与豆类中的蛋白质、膳食纤维含量更高有关,在主食中增加豆类的摄入量也有利于控制血糖。

  由于低GI值的食物相比高GI值的食物存在不易消化的情况,因此对于消化不良的T2DM患者,可以通过食物的搭配,降低膳食GI值。白面包的GI值为60,但是用15 g杏仁酱和4 g菊粉搭配的面包对应的GI值为44,能够显著降低餐后血糖和胰岛素水平。豆浆和白面包一起食用,前30 min内食用者体内的葡萄糖/胰岛素水平比均低于单独食用白面包。将豇豆添加到大米中可以增加米饭中的抗性淀粉,用全燕麦或去皮燕麦与大米混合,均能起到降低GI值的作用。

  食物成分不同会影响食物本身的GI值。高直链淀粉、抗性淀粉可以降低淀粉水解速度,膳食纤维能够直接或间接减少肠道葡萄糖的吸收,降低食品中的GI值。因此,早餐中加入蛋白质和膳食纤维进行搭配,可以增强饱腹感、降低早餐餐后血糖反应和控制随后的食物摄入量,而加餐时选择高蛋白坚果类零食替代高碳水化合物零食也是不错的选择。植酸含量较高的食物,显示出较低的α-淀粉酶活性和GI值,植酸可能对淀粉消化产生不良影响,在人体肠道中导致淀粉消化速度变慢。

  此外,用餐的时间和用餐的顺序也会对餐后血糖造成影响。以米饭为主食时,以先食用蔬菜,后吃肉类,最后吃米饭的用餐顺序,有助于降低餐后血糖水平。由于夜间的胰岛素敏感性降低,血糖波动可能会更大,夜间进食会导致更高的血糖波动和更高的胰岛素水平。

  GI的变化与食物中的碳水化合物性质以及所经历的加工处理有关,加工方式的不同会改变食物中的成分。糙米的GI值比白米低,与糙米的深加工降低生物活性成分含量相关。不同的制备方法、加工和热处理会影响豆类的GI,豆类的粒径减小而表面积增加,使淀粉颗粒暴露在淀粉酶中,从而促进豆类中碳水化合物的消化吸收。此外,对豆类进行高温或加热也会导致淀粉明胶化,进而形成更高的GI值。

  高抗性淀粉小麦具有低GI的特性,能够增加小鼠的葡萄糖耐受性及促进肠道菌群的平衡。绿香蕉粉面条的GI值低于普通面条,是因为绿色香蕉粉中抗性淀粉和膳食纤维含量高,因此可以降低体内消化率。周帅的研究证明,对玉米淀粉和瓜尔胶的复配物进行湿热处理,可以使抗性淀粉相对含量增加28.63%,且快消化淀粉含量降低程度高于普通玉米淀粉,热湿处理后淀粉的结构被破坏并形成更致密的结晶结构,因此增强了热稳定性及抗酶解能力,推迟了糊化开始温度,改变了淀粉的消化吸收速度。

  即使是同一个种类的食物,也有可能存在不同的GI值。水果在成熟过程中,淀粉类物质转化为单糖或者双糖,因此成熟水果甜度越高,GI值越高。同一种类食物,不同品种的GI值也会存在差异,不同品种的糙米中其抗性淀粉的含量会存在差异。

  烹饪方式与加工程度能够影响食物的淀粉结构,并改变食物的GI值。Gorecka等对不同种类的果蔬进行加工并测定其GI值,研究表明果蔬加工后的GI值会增高且水煮的增幅比蒸煮高,并建议糖尿病患者选择蒸煮的方式进行果蔬加工。同样的,在Kumari等的研究中发现,小米经过烘焙后制成的小米粥具有更高的GI值,而将小米经过蒸煮晾干后再制成的小米粥则比用生小米制成的小米粥GI值更低,这可能是蒸煮和冷却会改变小米淀粉的结晶结构、增加抗性淀粉含量所致。

  米饭的蒸煮时间不同,烹饪方式不同,会影响其GI值和消化特性。此外,如果在米饭煮熟后加入食用油进行翻炒,可使慢消化淀粉含量更高,控制餐后血糖和胰岛素浓度。另一研究表明,在大米的烹饪过程中加入黄油会比植物油有更好的降GI和增加抗性淀粉的效果。直链淀粉含量与生糖指数和生糖负荷呈负相关,有色米的直链淀粉含量高且GI值较低。

  研究表明,预先浸泡食材可以提高快速可消化淀粉含量,同时降低抗性淀粉的含量。预浸泡会增加淀粉的消化速度,在较高温度或低含水量烹饪后,即食米粒的微观结构显示出更大的空隙和更不致密的表面,淀粉的消化率加快。因此,最小化浸泡时间、选择全谷物材料以及适度烹饪等关键因素对于血糖管理至关重要。

  美国糖尿病协会已于2001年确定餐后血糖是糖化血红蛋白和糖尿病并发症的独立因素。一项纳入137 851 名年龄在35~70 岁成人的研究表明,高GI饮食与心血管疾病和死亡风险增加相关,这与血糖波动过高所导致的氧化应激有关。因此,有研究经过成本效益分析,建议在食品和营养指导中选择低GI或低升糖负荷的食物,将能节约国家医疗保健预算中潜在成本。然而,国内目前尚缺乏验证低GI膳食模式对糖尿病患者生存率的研究,以及关于糖尿病患者对低GI饮食实际应用情况的研究。

  我国对低GI食品的研究尚处于起步阶段,低GI食品专利申报从1998年开始出现,且呈逐年增加的趋势。在国家卫生健康委员会于2019年发布卫生行业标准《食物血糖生成指数测定方法》后,我国低GI食品的检测、认证和标识等方面取得了一定的发展,随后中国营养学会于2023年6月发布的团体标准T/CNSS8—2023《预包装食品血糖生成指数标示规范》引起了广泛关注,但目前仍缺少统一规范的低GI食品认证机构管理标准。

  随着人们对健康饮食重视度和关注度的提高,低GI食品市场的发展空间也在持续扩大。越来越多的食品企业和研发机构将致力于开发低GI食品,以满足消费者对健康、血糖控制和体质量管理的需求,对低GI食品与疾病之间关联的科学研究也在不断深入,新的证据和认识将进一步推动低GI食品在糖尿病和肥胖管理中的应用。低GI食品应用在糖尿病和肥胖的营养管理中有助于改善胰岛素抵抗、提高胰岛素敏感性。这类食品通常富含膳食纤维,因此也可以增强饱腹感,减少食欲,减少对高GI食品和零食的摄入,从而控制总体的能量摄入。

  预制菜作为一种便捷快速的食物,尤其适合因忙碌、外出等而烹饪条件有限的糖尿病患者。在预制菜的研发过程中太欣新材料科技,需要考虑患者的营养需求,同时建议搭配低GI食物,均衡菜品蛋白质、脂肪及膳食纤维含量,降低餐后血糖峰值。Nattira等测定了5 款即食预制菜的GI值,与猪肉炒饭(57.2±8.7)和酱爆鸡丁米饭(57.6±6.8)相比,含有较多膳食纤维的预制菜具有更低的GI值,包括鸡肉罗勒炒饭(46.9±13.8)、鸡肉炒全麦意面(53.1±8.7)以及香菇蒸鸡肉米饭(37.6±6.3)。

  低GI预制菜作为一种新兴的食品类型,将会受到越来越多的关注。在研发低GI预制菜过程中,结合T2DM患者的代谢情况,应改进一般预制菜存在的脂肪、盐、糖含量过高,膳食纤维不足等问题,以满足消费群体对健康和营养的需求。

  米饭和面条是我国居民常用的主食,可以通过特殊的制作方法改变大米、面条、蒸馍的淀粉结构,或添加其他成分降低它们的GI值。

  水稻的品种、加工方式会影响GI值。与花糯米相比,糙米和发芽糙米的淀粉含量和纤维含量更高,且血糖指数较低,用糙米和发芽糙米喂养小鼠显著减轻了肥胖和脂肪肝的症状。通过诱变育种、杂交育种、基因编辑技术对水稻进行改良,可培育低GI水稻品种。由于糙米在加工过程中保留了米糠层,因此膳食纤维含量更丰富,比白米具有更好的α-淀粉酶抑制能力。

  Ademosun等的研究表明,在面条中加入35%香蕉粉和10%橙皮粉,面条的GI值从58降至35,食用该低GI面条的糖尿病大鼠α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶活性最低,并且表现出最强的抗氧化状态。Biyikli等在面条中加入抗性淀粉,面条的GI值从54.8降低至49.1。

  蒸馍是我国北方地区常见的主食之一。通过添加功能性食品配料或者改善加工条件,可以降低蒸馍的GI值,并保持或改善质地和感官品质,以及提高附加营养价值,如抗氧化活性和抑制高级糖基化产物的形成等。

  低GI代餐粉通常包括蛋白质、碳水化合物、膳食纤维、维生素和矿物质等多种营养成分,是通过混合、压缩、干燥等工艺制成的一种粉末。张园园使用杂粮燕麦、苦荞、藜麦、黄豆、绿豆、黑豆、枸杞等原料研制出低GI的枸杞杂粮代餐粉,可降低小鼠餐后血糖值,改善血清胰岛素水平和炎症因子。

  低GI代餐粉通常富含蛋白质、膳食纤维和其他营养素,是一种快捷又健康的食品选择。糖尿病患者可以选择低GI代餐粉作为忙碌或无法按时用餐的替代餐食,避免不吃所引发的低血糖或者吃多所造成的血糖波动过大。

  烘焙食品种类丰富,常见的有面包、糕点、饼干等,是人们日常选择食品类型。对于糖尿病患者而言,低GI烘焙食品可以作为正餐的主食替代品或作为加餐用的零食。

  采用低GI原材料,通过调整配方等方式,可开发出符合低GI标准的烘焙食品。李美妮等开发出一款适合家庭使用的低GI面包粉,其成分为49.68%谷朊粉、16.93%鹰嘴豆粉、7.90%燕麦纤维、7.00%小麦纤维、5.98%豌豆蛋白粉、3.39%亚麻籽粉,用其制作的面包经消化模型得到估计血糖生成指数(eGI)为47.590±0.031。

  低GI食物的特点是纤维含量高,能够提高饱腹感。在糖尿病管理中,根据患者的需求选择不同形式的低GI饮食建议有助于提高其依从性。若患者在家用餐或烹饪,医护人员或营养师可以通过结合食物选择、烹饪方式和用餐时间指导患者搭配饮食;如果患者更倾向于在外就餐,选择低GI的代餐食品可减少摄入高GI主食。针对不同进食场景可开发不同的低GI食品,如开发果冻、坚果棒、果酥等作为加餐补充的零食。

  低GI食品市场潜力巨大,但国内低GI食品鱼龙混杂。虽然国内已有测定食品中GI值的方法,但GI的相关法律法规仍不完善,缺乏统一规范的食品标识,对企业生产低GI食品缺乏科学规范的指导。随着我国消费者对减糖措施的重视,对健康饮食认知不断深入,低GI食品将得到更加深入的研究。

  本文《低血糖生成指数饮食在2型糖尿病营养管理中的研究进展及应用现状》来源于《食品科学》2024年45卷11期343-350页. 作者:李蔼琪, 夏惠, 孙桂菊. DOI:10.7506/spkx0707-065.点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

  实习编辑:李雄;责任编辑:张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

  为加强企业主导的产学研深度融合,促进食品科研成果转化和服务地方经济产业,由全国糖酒会主办,北京食品科学研究院、中国食品杂志社和中粮会展(北京)有限公司承办的“食品科技成果交流会”将于2024年10月29-31日糖酒会期间在深圳国际会展中心举办,以当前食品科技发展趋势和食品产业发展的重点科技需求为导向,针对食品产业发展面临的重大科技问题,交流和借鉴国外经验,为广大食品科研工作者和生产者提供新的思路,指明发展方向。

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