粟米功能組分改善糖脂代謝研究進(jìn)展

王 晗，陳博睿，侯殿志，趙卿宇，薛 勇，沈 群

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院 植物蛋白谷物加工北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室國家果蔬加工工程技術(shù)研究中心 北京 100083）

糖代謝異常一般包括糖耐量減低、空腹血糖受損和糖尿病。糖尿病是較為嚴(yán)重的一種糖代謝異常引起的慢性代謝疾病，由血液中血糖濃度過高所致，是多種疾病的主要表現(xiàn)。脂代謝異常指血液中脂質(zhì)成分代謝水平異常。我國目前約有1.1億糖尿病患者，其中95%以上為2 型糖尿病患者（Type 2 diabetes，T2D）[1]。此外，我國成年男性的總膽固醇（Total cholesterol，TC）濃度和甘油三酯（Triglyceride，TG）濃度分別不低于6.22 mmol/L 和2.26 mmol/L 的占比分別為3.4%和13.8%，成年女性的TC 濃度和TG 濃度不低于6.22 mmol/L 和2.26 mmol/L 的占比分別為3.2%和8.6%[2]。

血糖和血脂的代謝異常密切相關(guān)，持續(xù)高血糖可能會引發(fā)糖尿病，血脂異常則可能是糖尿病代謝狀態(tài)失衡的起因[3]。研究表明高血糖患者中有95%表現(xiàn)為血脂水平異常[4]。血脂水平和肥胖息息相關(guān)，運(yùn)動量減小和肥胖已成為近年來T2D 的主要誘發(fā)因素之一[5-6]。肥胖癥和T2D 與人們的日常飲食、生活習(xí)慣關(guān)系密切[7]?，F(xiàn)在流行的藥物（二甲雙胍，注射的胰島素藥物等）治療都有一定的副作用，如導(dǎo)致低血糖和腸胃疾病等，因此人們希望通過膳食干預(yù)和運(yùn)動來達(dá)到改善糖脂代謝[8]。

粟米是世界上古老的作物之一，其種植的相關(guān)記錄可以追溯到公元前5500年[9]，它也是世界傳統(tǒng)膳食的主要組成部分[10-11]。目前世界上常見的粟米主要有珍珠粟 （Pearl millet）、谷子（Foxtail millet）、龍爪稷（Finger millet）、圓果雀稗（Kodo millet）、糜子（Proso millet）以及細(xì)柄黍（Little millet）、稗子（Barnyard millet）等（表1）[12]。其中，谷子脫殼后的產(chǎn)物為小米，在我國較為常見。粟米還具有良好的抗旱能力，是世界第六大糧食作物，被世界上超過三分之一的人食用，許多非洲和亞洲國家將其作為主食的一種[13]。粟米不僅富含膳食纖維、酚類物質(zhì)，還富含礦物質(zhì)、維生素等微量元素，是多種必需氨基酸的豐富來源，這些豐富的植物化學(xué)物質(zhì)使其成為有益健康的營養(yǎng)源[14]。

表1 常見粟米及主要分布地Table 1 Common millet and main distribution areas

隨著人們對膳食健康的關(guān)注，粟米在抗炎癥、抗肥胖、預(yù)防心臟病以及改善糖脂代謝異常等方面的功效成為研究熱點(diǎn)。本文重點(diǎn)介紹不同種類的粟米在改善糖脂代謝方面的研究進(jìn)展。

1 粟米改善糖脂代謝異常

1.1 粟米改善糖代謝異常

動物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)表明，攝入粟類全谷物有改善血糖代謝的效果。李慕男[15]用不同小米或大米含量的基礎(chǔ)飼料飼喂高血糖小白鼠30 d，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，基礎(chǔ)飼料組小鼠空腹血糖值升高5.2%，而小米組僅升高2.7%；此外，基礎(chǔ)飼料組小鼠40%死亡，加入80%大米的飼料組小鼠50%死亡，而所有小米組均無小鼠死亡。這說明與普通飼料和大米混合飼料相比，含80%小米的飼料對血糖升高趨勢的抑制效果最佳。

Ren 等[16]以64 名糖耐量減低患者為研究對象，在每天攝入50 g 小米加工品持續(xù)12 周后，受試者平均空腹血糖由（5.7±0.9）mmol/L 降至（5.3±0.7）mmol/L，2 h 餐后血糖值由（10.2±2.6）mmol/L降至（9.4±2.3） mmol/L；此外，受試者平均血清瘦素水平顯著升高，胰島素抵抗明顯降低，炎癥反應(yīng)輕微減輕。Vedamanickam 等[17]的橫斷面調(diào)查，隨機(jī)選取150 名40～60 歲T2D 患者，將他們分為70人非小米飲食組和80 人小米飲食組。1年后發(fā)現(xiàn)，小米飲食組患者的BMI 指數(shù)、血清脂蛋白含量、空腹血糖以及餐后血糖水平與非小米飲食組患者相比都得到顯著改善，TG 升高指數(shù)明顯降低。Abdelgadir 等[18]招募10 名成人T2D 患者進(jìn)行為期6 d 的交叉試驗(yàn)，每名參與者在不同場合攝入60 g 由不同谷物制作的主食，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與玉米粥、高粱面包、高粱粥相比，糜子粥受試者的餐后血糖和胰島素較低。Nambiar 等[19]對6 名平均年齡為20 歲的健康女性進(jìn)行類似的試驗(yàn)，分別在不同地點(diǎn)給予她們6 餐50 g 不同谷物基主食并搭配凝乳，9 d 后試驗(yàn)結(jié)束，結(jié)果發(fā)現(xiàn)攝入珍珠粟面餅的受試者血糖反應(yīng)最低。Thilakavathy 等[20]進(jìn)行為期2 d 的人群試驗(yàn)，200 名T2D 患者在不同地點(diǎn)分別攝入全麥沙帕提、100 g 白面包、75 g 粟米沙帕提和75 g 粟米+30 片葫蘆巴葉制作的沙帕提（分別為1～4 組），結(jié)果發(fā)現(xiàn)第3、4 組受試者的餐后血糖反應(yīng)比第1、2 組低。Itagi 等[21]招募18 名T2D 患者和健康受試者，在受試者每天飲食中加入87 g 含80%小米的混合谷物，干預(yù)4 周后發(fā)現(xiàn)，受試者空腹血糖下降16%～19%，血清脂質(zhì)水平得到改善。此外，F(xiàn)atimata 等[22]發(fā)現(xiàn)珍珠粟產(chǎn)品的胃排空速度明顯慢于米飯、土豆或面食。與精米相比，粟米在人體內(nèi)釋放的葡萄糖比例更低，持續(xù)時間更長，降低了餐后高血糖的風(fēng)險[23-25]。

1.2 粟米改善脂代謝異常

糖代謝異常和脂代謝異常聯(lián)系緊密，如糖尿病患者往往會出現(xiàn)肥胖癥、高血脂等癥狀。

Murtaza 等[26]對5～6 周齡LACA 小鼠分別喂養(yǎng)普通飼料、高脂飼料（能量攝取脂肪占比45%）、10%龍爪稷+90%高脂飼料以及10%龍爪稷麩皮+90%高脂飼料，12 周后發(fā)現(xiàn)龍爪稷麩皮組小鼠體重增長減緩，血脂水平、炎癥因子和氧化應(yīng)激水平得到顯著改善，并且肥胖基因的表達(dá)和盲腸內(nèi)容物中腸桿菌的豐度都受到顯著抑制，說明龍爪稷麩皮對肥胖和相關(guān)代謝并發(fā)癥有一定改善作用。Lee 等[27]將AIN-93M日糧中的玉米淀粉分別由白米粉、小米粉、高粱粉和糜子粉替代，對高脂飲食（High-fat diet，HFD） 誘導(dǎo)的高血脂癥SD 大鼠進(jìn)行為期5 周的喂養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與白米組相比，小米粉和糜子粉組的大鼠血清TG 濃度和低密度脂蛋白膽固醇 （Low-density lipoprotein cholesterol，LDL-c）濃度顯著降低。張佳麗等[28]將不同劑量（30%，60%，100%）的發(fā)芽小米粉添加到飼料中，5周后發(fā)現(xiàn)各劑量組高血脂癥小鼠的TC、TG、LDLc 水平顯著降低，高密度脂蛋白膽固醇（High-density lipoprotein cholesterol，HDL-c） 水平顯著升高。其中，高劑量組（100%發(fā)芽小米粉）小鼠血清中脂質(zhì)含量變化最明顯，中劑量組（60%發(fā)芽小米粉）小鼠的肝臟中脂質(zhì)指標(biāo)變化最明顯。

目前關(guān)于粟類全谷物降低血脂的人群膳食干預(yù)研究較少。Jali 等[23]進(jìn)行的一項(xiàng)隨機(jī)交叉研究中，給300 名T2D 患者每天補(bǔ)充80 g 以小米為基礎(chǔ)的糖尿病飲食持續(xù)90 d，結(jié)果發(fā)現(xiàn)參與者的TC、TG 和LDL-c 濃度分別降低13.25%，13.51%和4.5%。全谷物粟類攝入對人體糖脂代謝改善效果的人群試驗(yàn)見表2。

表2 粟米調(diào)節(jié)糖脂代謝人群試驗(yàn)Table 2 Population experiment of millet regulating glucose and lipid metabolism

總之，目前研究均顯示，粟米可改善肥胖、高脂血癥、空腹血糖受損、糖尿病，還有利于保持機(jī)體健康、維持穩(wěn)態(tài)，這對糖代謝和脂代謝異常及相關(guān)代謝疾病的防治具有重要意義。

2 粟米調(diào)節(jié)糖脂代謝異常的功能組分

2.1 膳食纖維

粟米中的膳食纖維通過影響相關(guān)酶的活性，減少脂質(zhì)含量，調(diào)節(jié)腸道菌群豐度，改善葡萄糖耐量等途徑調(diào)節(jié)糖脂代謝。粟米膳食纖維中研究較多的主要有可溶性膳食纖維阿拉伯木聚糖（Arabinoxylan，AX） 和不溶性膳食纖維抗性淀粉（Resistant starch，RS）。

AX 主要集中在谷物麩皮中，具有改善糖尿病、結(jié)腸癌等疾病的癥狀和促進(jìn)腸道中有益菌群繁殖的作用[29]，并能通過減少膽汁酸的再吸收來降低LDL 和TC 的含量[30]。如：龍爪稷中的AX 通過與酚酸結(jié)合顯示出高抗氧化性[31]，還可作為控制體重的功能成分[32]。Saram 等[32]連續(xù)10 周，每隔1 d 對小鼠灌胃0.5 g/kg 和1.0 g/kg 龍爪稷AX，結(jié)果發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充AX 組的小鼠內(nèi)臟白色脂肪組織、血清TAGs、TC 和LDL-c 的含量與高脂飲食HFD小鼠相比顯著減少，脂質(zhì)代謝基因FASN/PPAR-α得到抑制，HFD 小鼠的胰島素、瘦素和血清脂質(zhì)水平也得到改善。

機(jī)體對RS 的生物降解主要依靠消化球菌科的瘤胃球菌屬，糖尿病大鼠腸道內(nèi)的瘤胃球菌屬相對豐度明顯低于正常大鼠[33]。研究表明RS 可通過增加大鼠腸道中雙歧桿菌和瘤胃球菌屬的相對豐 度[34-35]來降低血糖和TG 含量。Kumari 等[36]發(fā)現(xiàn)，與進(jìn)食大米RS 相比，進(jìn)食小米、糜子、細(xì)柄黍中RS 的大鼠血清TC 含量顯著降低。雖然粟米淀粉含量與常見谷物，如大米、小麥相比并無顯著優(yōu)勢，但是其抗性淀粉含量較高，可成為糖代謝疾病患者的理想主食[37]。

2.2 蛋白質(zhì)

粟米蛋白氨基酸含量豐富，且過敏性低，是蛋白質(zhì)、多肽的良好來源[11]。研究表明粟米的生物活性肽對炎癥和氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的疾病具有重要的防治作用[38]，還是二肽基肽酶-4 抑制肽的潛在來源[39-40]。Agrawal 等[41]從粟米中分離得到的14 肽（SDRLLGPNNQYLPK），羥基自由基、ABTS、Fe2+螯合和DPPH 活性測定表明其具有良好的抗氧化性能。Kará 等[42]體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)熱處理后的糜子蛋白水解物表現(xiàn)出對α-葡萄糖苷酶的抑制作用。進(jìn)一步研究表明粟米醇溶蛋白經(jīng)高溫處理后對內(nèi)皮細(xì)胞代謝有益，內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙與代謝綜合征（肥胖、糖尿?。┯嘘P(guān)[43]。修復(fù)內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙是目前人體代謝綜合征治療的新方向[44]。

Fu等[45]用熟小米醇溶蛋白（Prolamin from cooked foxtail millet，PCFM） 喂養(yǎng)HFD 結(jié)合鏈脲佐菌素（Streptozotocin，STZ）誘導(dǎo)的糖尿病小鼠后發(fā)現(xiàn)，在PCFM 組匹配的269 種代謝物中，有143種代謝物水平發(fā)生顯著變化，并且PCFM 組的血清代謝譜與正常飼料組相近，提示口服PCFM 可改善糖尿病所致血糖代謝紊亂；此外，腸道微生物區(qū)系組成和血清代謝紊亂也因PCFM 的降血糖作用得到改善。Choi 等[46]發(fā)現(xiàn)添加小米蛋白的飼料比添加酪蛋白的飼料更能改善遺傳型T2D 的KK-Ay 小鼠的膽固醇代謝，在顯著提高小鼠HDL-c 濃度的同時，使LDL-c 水平趨于穩(wěn)定，提示小米蛋白通過增加脂聯(lián)素濃度改善膽固醇代謝。

也有人認(rèn)為粟米對血糖和膽固醇的調(diào)節(jié)作用不僅是因氨基酸含量高，還可能是因粟米蛋白質(zhì)被部分消化而產(chǎn)生能被直接吸收的短鏈肽，進(jìn)而在調(diào)節(jié)代謝方面起作用[38，47]。研究發(fā)現(xiàn)小米蛋白經(jīng)消化酶等水解后，具有如抗氧化、抗菌、降壓、抗炎癥等生理作用[48-51]，主要通過調(diào)節(jié)相關(guān)激素濃度，減少氧化應(yīng)激，修復(fù)內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙，抑制血管緊張素轉(zhuǎn)化酶 （Angiotensin converting enzyme，ACE）活性等實(shí)現(xiàn)。

2.3 酚類化合物

粟米的酚類化合物主要集中在種皮或種皮層[52]，主要以游離組分和結(jié)合組分存在，酚酸主要存在于結(jié)合組分，而黃酮類物質(zhì)是游離組分的主要類別[53]。

酚類化合物可作為抗氧化劑直接增強(qiáng)粟米抗氧化能力，使粟米具有良好的抗氧化性，在抵抗機(jī)體的氧化應(yīng)激方面發(fā)揮作用[54-55]。Li 等[56]發(fā)現(xiàn)谷子多酚不僅使大鼠體內(nèi)炎癥因子水平顯著下降，還使H2O2誘導(dǎo)的SH-SY5Y 細(xì)胞死亡率顯著降低，降低了細(xì)胞的氧化應(yīng)激水平，對HFD 大鼠機(jī)體的氧化應(yīng)激起到神經(jīng)保護(hù)作用，推測小米多酚可能在上調(diào)抗氧化酶的表達(dá)中起主要作用。Khare 等[57]將HFD 誘導(dǎo)2 周后的瑞士白化小鼠分為4 組，8周后發(fā)現(xiàn)圓果雀稗多酚提取物組和龍爪稷多酚提取物組小鼠肝臟脂質(zhì)和TG 以及腫瘤壞死因子-α（Tumor necrosis factor，TNF-α） 的水平都顯著下降；此外，圓果雀稗和龍爪稷多酚提取物均顯著阻止胰島素抵抗標(biāo)志物HOMA-IR 的增加。同時，圓果雀稗多酚提取物顯著提高胰島素敏感指數(shù)（Quicki），而圓果雀稗和龍爪稷多酚同時補(bǔ)充可阻止HFD 小鼠肝臟中糖異生基因的表達(dá)。

粟米中以結(jié)合狀態(tài)存在的酚酸主要包括阿魏酸、原兒茶酸、咖啡因酸等。阿魏酸是酚酸的主要成分之一，是粟米中含量豐富的植物化學(xué)素，具有抗氧化和抗炎癥等功效，對糖尿病、肥胖癥、癲癇等多種疾病具有預(yù)防和治療的作用[58]。Hedge 等[59]研究發(fā)現(xiàn)，與合成抗氧化劑相比，龍爪稷的甲醇提取物（主要為阿魏酸）對糖基化反應(yīng)具有更強(qiáng)的抑制作用。

粟米中的黃酮類化合物主要包括槲皮素、兒茶素、沒食子兒茶素和芹菜素衍生物等[53]。黃酮類物質(zhì)可同時對α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶和晚期糖基化終產(chǎn)物 （Advanced glycation end products，AGEs）的形成起抑制作用，與治療T2D 的常用藥物阿卡波糖類似，抑制形式主要包括通過與底物競爭結(jié)合位點(diǎn)和不可逆的破壞酶的催化過程等[60]，并且屬于天然抑制劑，對人體的危害性相對較小[61]。Ofosu 等[62]通過體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)龍爪稷的乙醇提取物（含可溶性酚類物質(zhì)）對α-葡萄糖苷酶具有明顯的抑制作用【IC50值為（18.07±3.27）μg/mL】且效果好于阿卡波糖【IC50值（59.34±3.07）μg/mL】。

綜上，粟米中的酚類物質(zhì)主要具有抗氧化劑的功效，能夠減少機(jī)體氧化應(yīng)激反應(yīng)所帶來的不良影響，如餐后高血糖、血糖血脂水平異常和炎癥因子水平升高等，對于機(jī)體糖脂代謝失調(diào)的改善、維持穩(wěn)態(tài)等方面具有重要作用。

3 粟米調(diào)節(jié)糖脂代謝的主要機(jī)制

3.1 粟米調(diào)節(jié)糖代謝的主要機(jī)制

3.1.1 抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶活性 α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶對消化日常飲食中的碳水化合物和體內(nèi)葡萄糖釋放起關(guān)鍵作用，在人體的消化系統(tǒng)和糖代謝過程中扮演重要角色。

胰腺來源的α-淀粉酶在小腸中將淀粉水解為較小的寡糖，如麥芽糖、鼠李糖、α-（1-6）極限糊精等，這些寡糖隨后在α-葡萄糖苷酶的作用下降解為葡萄糖，引起人體餐后血糖升高[63]。α-葡萄糖苷酶位于小腸刷狀緣上，是多糖水解的關(guān)鍵酶之一[64]。抑制這兩種糖代謝相關(guān)酶的活性可降低碳水化合物在體內(nèi)的消化速率，調(diào)節(jié)餐后的血糖水平，進(jìn)而改善血糖代謝[65]。研究發(fā)現(xiàn)，糜子的熱處理蛋白水解產(chǎn)物對α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶有較強(qiáng)的抑制作用[42]。從龍爪稷蛋白中提取的抑制劑RBI （一種由122 個氨基酸殘基和5 個二硫鍵構(gòu)成的雙功能抑制劑），能夠抑制α-淀粉酶的活性[66]。粟米中酚類物質(zhì)也能作為天然抑制劑抑制這兩種酶的活性[52]。從發(fā)芽的谷子和糜子中提取的酚類物質(zhì)具有較強(qiáng)的α-淀粉酶和α-淀粉葡萄糖苷酶抑制活性[67]。

3.1.2 調(diào)節(jié)胰島素作用通路 胰島素信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)在整個胰島素信號通路中起核心作用，胰島素信號先經(jīng)過胰島素受體和胰島素受體底物，然后將磷脂酰肌醇-3-激酶 （Phosphoinositide-3-kinase，PI3K）/絲、蘇氨酸激酶 （Serine threonine kinase，Akt）系統(tǒng)激活，最終使葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體-4 遷移到細(xì)胞膜中，加快葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞的進(jìn)程[68]。PI3K/AKt系統(tǒng)是胰島素控制血糖水平的主要信號通路，將其激活后，可以促進(jìn)胰島素敏感性，轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖，促進(jìn)葡萄糖合成和抑制糖異生等途徑改善糖代謝[16]。研究發(fā)現(xiàn)給STZ 誘導(dǎo)的糖尿病小鼠灌胃煮熟的小米分離蛋白5 周后，小鼠體內(nèi)磷酸肌醇蛋白激酶B （Phosphoinositide-protein kinase B，p-AKT）/AKt、PI3K和胰高血糖素樣肽-1R（Glucagon-like peptide-1 receptor，GLP-1R）水平顯著增加，表明GLP-1R/PI3K 和AKt 通路被激活，同時小鼠的糖耐量和胰島素抵抗得到改善，說明熟小米分離蛋白發(fā)揮出降糖作用[69]。

3.1.3 抗炎、抗氧化、抗糖化 糖尿病以高血糖為特征，同時伴有慢性低度炎癥反應(yīng)，在持續(xù)高血糖狀態(tài)下，非酶葡萄糖-蛋白質(zhì)縮合反應(yīng)產(chǎn)生的活性物質(zhì)，或脂質(zhì)和核酸暴露在還原糖環(huán)境中形成糖基化終產(chǎn)物 （Advanced glycation end products，AGEs），AGEs 在機(jī)體內(nèi)的循環(huán)能在各種組織中誘導(dǎo)炎性細(xì)胞因子，炎癥細(xì)胞因子反過來會刺激氧化應(yīng)激和更高水平的炎癥反應(yīng)[70]。鑒于此，降低體內(nèi)氧化應(yīng)激水平，抑制炎癥因子表達(dá)和AGEs 的形成對糖尿病及其并發(fā)癥的產(chǎn)生和發(fā)展具有重要作用。Anis 等[71]通過體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)稗子的酚類化合物對蛋白質(zhì)聚集體的形成有一定抑制作用，對蛋白質(zhì)糖基化的抑制率達(dá)68.3%。熒光測量結(jié)果顯示，100 μg/mL 稗子酚類物質(zhì)能顯著降低晚期糖基化終產(chǎn)物的含量，并防止糖氧化誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)構(gòu)象改變。Hu 等[72]模擬發(fā)芽和加熱的小米在腸胃中的消化過程，通過液相色譜-質(zhì)譜鑒定，發(fā)現(xiàn)7種不同長度的新肽段，這些肽分別具有7～13 個氨基酸。在RAW-264.7 細(xì)胞模型中，這7 種肽使Caco-2 細(xì)胞活性氧的產(chǎn)生受到顯著抑制，同時使谷胱甘肽含量和超氧化物歧化酶活性明顯升高，其中EDDQMDPMAK （谷氨酸-天冬氨酸-天冬氨酸-谷氨酰胺-蛋氨酸-天冬氨酸-脯氨酸-蛋氨酸-丙氨酸-賴氨酸）和QNWDFCEAWEPCF（谷氨酰胺-天冬酰胺-色氨酸-天冬氨酸-苯丙氨酸-半胱氨酸-谷氨酸-丙氨酸-色氨酸-谷氨酸-脯氨酸-半胱氨酸-苯丙氨酸）兩種肽使NO、TNF-α 和IL-6 的抑制作用更明顯，TNF-α 和IL-6 水平均降至50%左右。此外，通過研究谷子對四氧嘧啶誘導(dǎo)的大鼠的氧化應(yīng)激和血糖反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)谷子飼料組大鼠血清中谷胱甘肽和非酶抗氧化劑水平均顯著降低，推測這與谷子中的酚類物質(zhì)、植酸活性物質(zhì)等有關(guān)[73]。

3.2 粟米調(diào)節(jié)脂代謝的主要機(jī)制

3.2.1 抗氧化、抗炎 高脂飲食不僅使機(jī)體的脂肪積累增加，還導(dǎo)致機(jī)體氧化應(yīng)激增強(qiáng)以及促炎細(xì)胞因子的過度表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)小米麩皮中的結(jié)合多酚 （Bound polyphenols of inner shell，BPIS）使脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）誘導(dǎo)的裸鼠產(chǎn)生明顯的抗炎作用，BPIS 通過阻止炎癥因子-κB（NF-κB）-p65 的核轉(zhuǎn)位抑制白介素IL-6 和IL-8的表達(dá)，增強(qiáng)白介素IL-10 的表達(dá)水平；此外，BPIS 促進(jìn)HT-29 細(xì)胞中ROS 的積累，導(dǎo)致miR-149 表達(dá)增強(qiáng)，miR-149 直接作用于Akt 的3’段非編碼區(qū)，阻斷NF-κB 核轉(zhuǎn)位，最終使IL-6、IL-8表達(dá)受到抑制，使機(jī)體的炎癥反應(yīng)受阻[74]。給HFD大鼠飼喂小米飼料后，大腦海馬區(qū)TNF-α、IL-1β等炎癥因子的表達(dá)水平受到顯著抑制，這為BPIS通過改善ROS/miR-149/Akt/NF-κB 軸信號，并以此為基礎(chǔ)發(fā)展抗炎藥物提供了新的見解。

3.2.2 調(diào)節(jié)進(jìn)脂肪代謝相關(guān)基因的表達(dá) 過氧化物酶體增殖物激活受體（Peroxisome proliferatorsactivated receptors，PPARs）是一種敏感蛋白，它是核激素受體家族中的配體激活受體，包括PPARα、PPARβ/δ 和PPARγ 3 種亞型[63]。PPARγ 與代謝綜合征的發(fā)生有關(guān)，在炎性反應(yīng)和脂肪代謝中發(fā)揮重要的信使作用，它與核受體類視黃酮形成異二聚體，并與基因調(diào)控區(qū)的特異性反映原件結(jié)合，進(jìn)而調(diào)節(jié)相應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄。固醇調(diào)節(jié)元件合成蛋白 （Sterol regulatory element binding proteins，SREBPs）對脂質(zhì)，特別是膽固醇和脂肪酸的合成起關(guān)鍵作用，是脂質(zhì)合成的轉(zhuǎn)錄因子[63]。SREBP-1α、SREBP-1c、SREBP-2 是目前已知的3 種同型SREBP，其中，SREBP-1c 能調(diào)節(jié)脂肪合成相關(guān)基因的表達(dá)[75]。活化的SREBP-1c 誘導(dǎo)TG 和游離脂肪酸（Free fatty acid，F(xiàn)FA）合成途徑中的多種酶表達(dá)，進(jìn)而使FFA、TG 含量增加，SREBP-1c 對膽汁酸合成途徑中的關(guān)鍵酶膽固醇7α-羥化酶（Cholesterol 7α-hydroxylase，CYP7A1） 的表達(dá)有抑制作用，進(jìn)而提高TC 水平[76-77]。在高脂飼料中添加小米后發(fā)現(xiàn)，大鼠體內(nèi)SREBP-1c、脂肪酸合成酶（Fatty acid synthase，F(xiàn)AS）和3-羥基3-甲基戊二酰輔酶A 還原酶 （3-Hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A reductase，HMGCR） 的mRNA水平相較HFD 大鼠顯著降低，TC 和TG 的合成也受到抑制[78]。高脂飼料中添加圓果雀稗和龍爪稷多酚提取物的小鼠與HFD 小鼠相比，體內(nèi)PPARγ和SREBP-1c 的表達(dá)水平顯著降低[57]。粟米可能通過下調(diào)機(jī)體內(nèi)控制脂質(zhì)生物合成途徑和轉(zhuǎn)運(yùn)通路的相關(guān)基因的表達(dá)來改善脂代謝。

3.2.3 影響腸道菌群豐度 腸道菌群的豐富度和組成對肝臟膽固醇和脂質(zhì)代謝有重要作用[79]。在飲食誘發(fā)或遺傳型的肥胖動物中，厚壁菌門與擬桿菌門的比值較高，兩者比例的升高，將大大促進(jìn)宿主對能量的吸收，禁食誘導(dǎo)脂肪細(xì)胞因子的產(chǎn)生受到抑制，使TG 的儲存增加，飽腹激素的釋放降低[80]。圓果雀稗多酚提取物的加入可使HFD 小鼠的厚壁菌門/擬桿菌門比值顯著降低[57]，表明圓果雀稗的多酚提取物能改善宿主腸道菌群的豐度，改善TG、飽腹激素的水平，進(jìn)而調(diào)節(jié)脂代謝。此外，盲腸中富含醋酸、丁酸、丙酸等短鏈脂肪酸（Short chain fatty acids，SCFA），SCFA 通過激活GPR41 通路來影響脂肪合成，其中丙酸通過抑制肝臟中3-羥基-3-甲基戊二酸單酰輔酶A 還原酶的活性來阻止膽固醇的生成，用含50%小米的高脂飼料喂養(yǎng)小鼠體內(nèi)的血清脂肪酸、醋酸、丙酸濃度顯著高于HFD 小鼠[78]，表明高劑量小米的補(bǔ)充攝入有助于增加盲腸中總SCFA 含量，這可能與小米具有豐富的膳食纖維有關(guān)。粟米功能組分改善糖脂代謝分子機(jī)制如圖1所示。

圖1 粟米功能組分改善糖脂代謝的分子機(jī)制Fig.1 Molecular mechanism of improving glucose and lipid metabolism by functional components of millet

4 結(jié)語

粟米是一類潛在的功能性食品，具有一定的控制血糖、血脂的功效，主要通過其所含膳食纖維、蛋白質(zhì)及酚類物質(zhì)等起作用。目前，珍珠粟的研究成果較多且主要集中在原料品質(zhì)、產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域，龍爪稷、谷子次之，而對稗子的探究較少。從功能特性研究角度看，以糖脂代謝的研究較多，尤其小米是近年研究的熱點(diǎn)。我國是小米的主產(chǎn)國及主要消費(fèi)國之一，應(yīng)進(jìn)一步加大對其功能特性的研究，促進(jìn)小米消費(fèi)升級。今后對粟類的研究還需在以下方面做改進(jìn)：

1）粟類的營養(yǎng)特性研究 根據(jù)《神農(nóng)本草》《本草綱目》中關(guān)于小米的記載，小米的營養(yǎng)功能較多，包括養(yǎng)胃、消渴、利小便等，這些傳統(tǒng)認(rèn)知尚缺乏現(xiàn)代食品科學(xué)的支持。盡管大量的動物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)對粟米中不同組分調(diào)節(jié)糖脂代謝的能力給予了肯定，其它功能特性的研究還欠缺。此外，隨著精準(zhǔn)營養(yǎng)研究的發(fā)展，粟米適用人群和適宜攝入量等尚需明確。

2）粟類改善糖脂代謝的機(jī)制還不明確 粟米中的酚類物質(zhì)改善脂代謝的具體機(jī)制，如腸道激素調(diào)節(jié)、免疫調(diào)節(jié)、具體的腸道菌群分析等還不清晰；除酚類物質(zhì)外，粟米中其它成分對細(xì)胞中脂質(zhì)積累的影響機(jī)制不明確。熱水解蛋白產(chǎn)物對糖脂代謝的調(diào)節(jié)作用應(yīng)通過更多的動物模型和臨床試驗(yàn)來驗(yàn)證；粟米中多肽的結(jié)構(gòu)與生物活性之間關(guān)系研究不充分，如肽鏈長度不同會導(dǎo)致相關(guān)抑制活性受影響等[81]。

3）加工方式與粟米功能的關(guān)系尚處于起步階段 目前一些加工方式，如擠壓、發(fā)酵可以提高小米制品的風(fēng)味、口感和質(zhì)量，并減少直鏈淀粉含量，增加亞油酸、亞麻酸含量[82]。此外，有試驗(yàn)表明擠壓和發(fā)酵可以顯著增加小米多肽的ACE 抑制活性和抗氧化能力[83]。加工方式對同類粟米的營養(yǎng)特性和功能的影響還有較大的研究空間。市場上粟米基的功能性產(chǎn)品較少，研究成果投入生產(chǎn)的比率不足。在保證消費(fèi)者健康的前提下，應(yīng)開發(fā)多元化粟米產(chǎn)品。此外，粟米基產(chǎn)品和其它天然食品如何復(fù)配，以獲得更全面的營養(yǎng)和更好的功效，都值得深入研究。