魔芋葡甘聚糖对糖脂代谢影响的国内外研究现状

阮 凌

（安康学院 体育系，陕西 安康 725000）

魔芋葡甘聚糖（Konjac glucomannan，KGM，又称魔芋多糖、魔芋葡萄甘露聚、葡甘聚糖）是魔芋块茎中所含的储备性多糖，是由葡萄糖和甘露糖以β-1,4糖苷键结合而形成的一种高分子化合物。它还是一种优质的膳食纤维，能阻止人体对糖、脂、胆固醇的过量吸收，具有清理肠道、改善葡萄糖耐受水平、防止肥胖、改善胆固醇代谢等功效。目前，魔芋葡甘聚糖已经在医学、食品工业等领域得到广泛应用。由于其具有独特的分子特性和优良的保健功能，因而将来也一定会成为运动医学领域重要的营养补剂和保健食品添加剂。

1 KGM的结构

魔芋葡甘聚糖为中性非离子型线性多糖；β-D-葡萄糖和β-D-甘露糖按1∶1.6或1∶1.69摩尔比通过β-1,4糖苷键结合而成的直链大分子物质。它的结构决定了其粘度较大，水溶液中粘度可达到10000～20000cp。魔芋葡甘聚糖独特的分子结构与其他多糖化合物相比，物理、化学性质特别，有很高的粘度，具有良好的增稠性、凝胶性、持水性、成膜性、生物相容性、易糊性等，这些性质使之具有很好的应用前景。

2 KGM对糖脂代谢的影响及可能机制

2.1 KGM对糖代谢的影响

魔芋葡甘聚糖这种膳食纤维不易被机体消化、吸收，不含热量，有饱腹感，且具有减少和延缓葡萄糖的吸收的特性，是改善糖尿病良好的辅助药物。文献[1]报道了魔芋精粉对四氧嘧啶诱导糖尿病大鼠的降糖作用。其研究发现，补充魔芋葡甘聚糖2周后，空腹血糖值显著下降；4周后糖耐量能力明显增强，但对血清胰岛素的影响不大。病理切片提示胰岛形态、结构明显修复。Mao CP等[2]研究发现，魔芋葡甘聚糖能降低动物的血糖，以及糖尿病动物的血糖[3-4]。

2.2 KGM对改善胰岛素抵抗的作用

胰岛素抵抗（IR）可能是导致2型糖尿病患者糖、脂质代谢异常的重要诱因。因此，IR在2型糖尿病发生和发展中起到了关键作用[5]。IR广泛存在于2型糖尿病患者中，是一个危险因素，会导致很多并发症。目前增加胰岛素敏感性的方法包括饮食、运动和药物（如二甲双胍等），已有的研究证明了这些方法均能有效改善IR、保护β-细胞和控制血糖[6]。据报道，魔芋多糖可降低总胆固醇（TC）、血糖，加快肠蠕动，促进排泄，达到减肥的效果[7-8]。另有研究表明，它还能显著改善实验大鼠和糖尿病患者的葡萄糖耐受水平[9]。

对于胰岛素释放多少，目前研究说法尚不一致。文献[4]首先发现了魔芋葡甘聚糖不仅能改善IR，还可降低空腹血糖、肝糖原和肌糖原含量，但对胰岛素的释放没有作用。其实验结果还表明，KGM可通过增加葡萄糖的非氧化途径，改善胰岛素敏感性，同时不依赖于胰岛素的释放。魔芋作为一种膳食纤维，近年来受到人们广泛关注，它具有减少糖尿病和糖尿病诱发心脏疾病风险的作用。有学者预计它有可能改善和治疗处于糖尿病前期患者的糖代谢水平。为了检验这一假设，研究人员通过补充高碳水化合物饮食与魔芋葡甘聚糖，发现其对机体代谢水平和胰岛素抵抗综合征有改善作用[10-11]。总的来说，魔芋葡甘聚糖在改善胰岛素水平、降血糖方面发挥着重要作用。

2.3 KGM对糖尿病的影响

KGM作为一种食物纤维，具有低热量、低脂肪和高纤维的特点，近年来应用在糖尿病的治疗及早期预防等方面。其机制可能是KGM分子量大、粘性大，能延缓葡萄糖吸收，从而减轻胰岛负担，使糖尿病人的糖代谢处于良性循环状态。

关于魔芋膳食纤维对减少患糖尿病和心脏疾病风险的研究得到认可，这意味着它可能在糖尿病等代谢疾病的早期有一定的治疗效果。为了检验这一假设，Vuksan V等人[10]在食物中补充魔芋甘露聚糖，对在加拿大筛选的45～65岁间的人群进行研究。受试者共11名（55岁±4岁，BMI 28±1.5kg/m2），被招募的受试者标准为：糖耐量受损，高密度脂蛋白降低，血清甘油三酯升高和中度高血压。受试者被随机分配到KGM纤维饼干组和麦麸纤维饼干组。结果表明，KGM纤维饼干组的血清总胆固醇（TG）降低12.4±3.1%，低密度脂蛋白降低22±3.9%；TG/HDL比值降低15.2±3.4%；LDL-c/HDL-c比值降低22.2±4.1%，载脂蛋白（APO）降低15.1±4.3%，载脂蛋白B/A-1的比率降低13.1±3.4%。说明了饮食中富含高粘度KGM可改善血糖和血脂水平，提示其具有治疗胰岛素抵抗综合征的潜力。当然，不同结构的魔芋葡甘聚糖也会有不同效果，李春美等人[12]对实验性糖尿病小鼠补充不同分子链魔芋葡甘聚糖，对糖尿病的改善效果进行对比研究。结果表明，KGM-Ⅰ，KGM-Ⅱ、KGM-Ⅲ和魔芋粉可以降低四氧嘧啶诱导的高血糖小鼠的血糖值。当补充剂量为1.5g/kg体重，血糖的下降率分别为55.37%，80.60%，33.44%和40.9%。提示KGM-II效果较其他各组更好，同时发现还能提高腹腔巨噬细胞的吞噬功能。

2.4 KGM对脂代谢的影响

魔芋食品热量低，魔芋吸水后体积膨涨系数很大，最高可达干品自身体积的100倍，魔芋在胃内吸水膨涨后使人产生饱胀感，此特性可能对改善脂代谢起到重要作用，成为近年来一种低热量减肥食品。美国研究人员[13]在利用KGM进行减肥的实验中发现，魔芋葡甘聚糖具有良好的耐受性，每天使用2～4克，对超重人群和肥胖者有显著减肥作用。KGM通过促进饱腹感提高其安全性，对减少粪便中能量的损失发挥有益作用。KGM已被证明可以改善血脂、脂蛋白和血糖水平，但需对它的安全性、有效性和作用机制进行进一步研究，以确定是否能将其应用在美国超重及肥胖患者中。

2.5 KGM对胆固醇和脂蛋白的影响

Arvill A等[14]对63名健康男性进行连续4周食用魔芋食品的实验，实验中不改变受试者的饮食和生活方式。第4周末进行的测试显示，甘油三酯降低23%，低密度脂蛋白（LDL-c）降低7.2%，总胆固醇含量降低，HDL-c和LDL-c的比例并没有显著改变。这项研究结果表明，可溶性纤维魔芋葡甘聚糖是一种能有效降低胆固醇的辅助手段。其机制可能是通过补充魔芋葡甘聚糖增强了胆固醇和胆汁酸的排泄，从而改善血脂水平，阻止血糖浓度升高。魔芋葡甘聚糖是一种降低高脂血症、治疗糖尿病的补剂[15]。

Venter CS等[16]将12只雄性狒狒随机分为两组，其中一组的饮食中补充魔芋，另一组正常饮食。9周后正常饮食组的血清胆固醇水平比实验前显著增高25%（p＜0.05），而魔芋组可阻止血清胆固醇升高。正常饮食组的TC/HDL-c显著高于补充魔芋组。补充魔芋组的甘油三酯和游离脂肪酸水平降低，且肝脏中的胆固醇浓度降低31%～34%。

Zhang MY等[17]将110名高脂血症老人随机分为两组。实验组使用普通饮食加魔芋食品，对照组使用普通饮食。实验进行45天。实验结束时，实验组甘油三酯（TG），总胆固醇（TC）和低密度脂蛋白（LDL-c）的水平显著下降（p＜0.01），而高密度脂蛋白（HDL-c）和载脂蛋白（AI）含量非常显著升高（p＜0.01）。另一项研究[18]在20名肥胖者中进行，进行8周实验。实验组饮食中添加魔芋精粉（由魔芋根茎中提取），每天三餐前服用，受试者不改变自己的饮食或运动模式。结果表明，受试者的平均体重减少5.5磅，血清胆固醇和低密度脂蛋白分别降低21.7mg/dl和15.0mg/dl。在实验过程中，补充魔芋的受试者没有不良反应。

Vasques CA等[19]用魔芋（含94.9%魔芋葡甘聚糖）标准化提取物对治疗肥胖的效果进行评估。将50名肥胖者（BMI 30.0～39.9kg/m2）分配到安慰剂组（N=26）或治疗组（N=32），实验中无饮食限制。用12周的时间进行实验，对每位受试者每日分别给予藤黄（剂量2.4g）和魔芋（剂量1.5g），实验结束时，测试显示，甘油三酯和葡萄糖水平没有显著变化，但观察到总胆固醇显著减少32.0mg/dl，LDL-c降低28.7mg/dl。另一项关于魔芋的结构和魔芋晶体大小对肥胖大鼠减肥作用的对比研究[20]表明，经4小时高频振荡型球磨处理后的魔芋粉与未经处理的魔芋粉相比，可以显著降低营养性肥胖大鼠的体重、脂肪含量、甘油三酯含量和葡萄糖含量（p＜0.05）；对营养性肥胖大鼠低密度脂蛋白降低效果显著（p＜0.05），这意味着魔芋粉显著提高了大鼠抗肥胖水平。从此项研究可见，魔芋颗粒的大小对于降体重和减脂的作用效果可能是不一样的。

Reichert RG等[21]将6个不经常参加运动的肥胖者（1名男性，5名女性，年龄在30～62岁之间）作为研究对象，减少其日常饮食中的热量并增加K GM代餐，12周后，平均体重减少9.2kg，LDL-c下降0.98mmol/L，脂肪减少4.1%，肌肉增加2.8%，另外，还显著减少了几个与心血管相关的危险因素。Wood RJ等[22]通过限制碳水化合物饮食促进体重减轻，降低血浆甘油三酯（TC）的水平，并增加高密度脂蛋白（HDL-c）水平，这项研究的目的是要确定添加的可溶性纤维对血浆LDL-c水平和心血管疾病测量标记物CRD的效果。试验中，30名超重和肥胖的人群（要求：BMI指数，25～35kg/m2）被随机分配为两组：补充可溶性纤维组（魔芋葡甘聚糖，3g/d）（N=15）或安慰剂组（N=15）。第6周，补充组的LDL-c较试验前下降17.6%，具有显著差异；12周后，补充组的HDL-c增加10%，而TC下降34%，说明补充KGM能显著改善肥胖人群脂代谢水平。

WU JIE等[23]在魔芋食品、果胶、藻胶和琼脂不同膳食纤维对高脂饮食雄性Wistar大鼠的血脂水平和大鼠肝组织病理变化的对比研究中发现，这几种膳食纤维对血清脂质清除具有同样的效果，其中包括防止空腹血清中总胆固醇增加，使甘油三酯的水平保持不变。魔芋补充组肝脏中的总胆固醇和甘油三酯较其他三组降低。肝组织病理学检查也表明了魔芋补充组抗脂肪肝作用最显著。试验中还发现粪便胆酸（CDCA+GDCA）增加，这可能是魔芋补充组胆固醇降低的作用机制之一。Arvill A等[14]进行了可溶性纤维的魔芋葡甘聚糖对血清胆固醇浓度的影响调查研究，将63名健康男性随机分为两组进行对比研究。对受试者连续4周分别给予KGM补剂或安慰剂。受试者被鼓励在调查过程中不改变自己原有的饮食习惯或一般的生活方式。试验发现，受试者总胆固醇（TC）含量由23%降低为10%，低密度脂蛋白（LDL-c）浓度降低7.2%，收缩压下降2.5%。高密度脂蛋白（HDL-c）和LDL-c与HDL-c的比值无显著性改变，未观察到对机体有不良的影响。研究结果表明，KGM是一种有效降低胆固醇的辅助营养剂，既可降低血胆固醇水平，降低LDL-c，降低甘油三酯，也可提高HDL-c水平。当血脂达正常水平时，还可起到调节脂质代谢、预防高脂血症的作用。

3 KGM在体育科学领域的研究进展及展望

3.1 KGM在体育科学领域的研究进展

现阶段国内外文献关于魔芋葡甘聚糖和运动关系的相关研究较少，但目前的研究已证实，魔芋葡甘聚糖在抗氧化、加快脂代谢、降体重以及作为运动处方中重要的营养补剂等方面都将发挥重要作用。

3.1.1 KGM在运动员减体重中的应用

焦颖等[24]提到，国家体育总局运动医学研究所已将魔芋应用在举重项目中。他们对如何在减重项目中让运动员达到快速减体重，减少饥饿感，增加饱腹感，并尽可能缩小减体重对机体和运动能力产生的负面影响进行研究，使用魔芋配制的减重食品，观察了其降体重效果以及对身体能力的影响。结果发现：（1）13名60～90kg重的男子举重运动员，不改变其正常饮食和生活方式，食用3天含魔芋16%的饼干，平均体重下降2.45kg；（2）运动员体脂百分比下降0.22%；（3）减体重对90%极限强度的卧推至力竭的能力没有明显影响。这些结果提示，以魔芋制作的减重食品可能成为运动员赛前快速减体重的重要营养补剂之一。

3.1.2 KGM在大众健身中的应用

目前的研究已经证实，KGM具有降糖、降脂的功效，大量的人体实验研究证实了其有效性和安全性，因此KGM在体育领域可能成为一种重要的营养补剂应用于大众健身人群中。

3.2 KGM在体育科学领域中的研究展望

KGM广泛的生物学特性，使其成为生命科学和医学领域研究的热点。其降脂、降糖、通便、抗氧化、减体重的特性，提示其在体育科学领域中也具有广阔的研究和应用前景。可以从以下几个方面进行研究：第一，KGM改善糖、脂代谢所带来的机体一系列反应的作用研究。通过KGM补剂观察其对糖、脂代谢的影响，探讨其在控制体重、降低脂肪含量、降糖中的作用及机理。第二，探讨其作为运动营养补剂改善慢性疾病（胰岛素抵抗、糖尿病、非酒精性脂肪肝、动脉粥样硬化和高血压）的作用及机理。第三，关注KGM在抗氧化、提高免疫力等方面的作用，探讨其应用对于运动训练和健身人群的效果。