杂粮中改善心脑血管疾病功效成分研究进展

2022-02-21孙海文余永建康文斌

现代面粉工业 2022年1期

吴聪杨铁杨铭孙海文徐静于振余永建康文斌

（1. 江苏科技大学粮食学院，江苏镇江 212100）

（2. 镇江恒顺米业有限责任公司，江苏镇江 212100）

随着我国经济的稳步发展，国民生活水平得到了显著改善，但心脑血管疾病的患病率却在急剧增加，这给个人、社会及国家带来较大的负担。统计数据表明，我国心脑血管疾病消耗了全国医保基金和治疗资源分别高达18 %和17 %[1]。目前，心脑血管疾病致死率已在全球位居首位，因此预防和治疗心脑血管疾病刻不容缓。

膳食在心脑血管疾病的防治中起着非常重要的作用，而且没有任何毒副作用。杂粮中含有多种能防治心脑血管疾病的生物活性成分，如多酚类、植物甾醇、芦丁等[2]。研究杂粮中有效调节和预防心脑血管疾病的功效成分，可配制出能调节和预防心脑血管疾病的功能性杂粮复配食品，改善心脑血管疾病患者的膳食结构。

本文综述近年来有关杂粮膳食调节心脑血管疾病的最新研究成果，详细阐述杂粮中具有防治心脑血管疾病功能的活性成分及其相应作用机理，可为进一步研究和开发辅助调节心脑血管疾病的杂粮食品提供理论依据，同时增加杂粮的利用价值。

1 心脑血管疾病

心血管疾病以及脑血管疾病合称作心脑血管疾病[3]。心脑血管疾病的病因主要来自以下4 个方面。

（1）高血压。高血压会使血管壁增厚变硬，这就导致在血压突然升高时易出现脑溢血。此外，高血压会加快动脉硬化过程，动脉内皮细胞壁受损伤，血小板在此处聚集形成血栓，从而引发心脑血管疾病[4]。

（2）情绪。由于生活节奏的加快，人们事业、家庭压力明显增加，情绪变得越来越不稳定，同时，高脂质、高卡路里食物的摄入以及过度饮酒、环境污染等因素都会导致人体新陈代谢减慢、血液流速降低，从而导致脑供血不足，诱发心脑血管疾病[5]。

（3）生活习惯。香烟中的烟碱会使人精神兴奋、心跳加快、呼吸急促，增加心肺负担，同时使血小板聚集、内皮细胞收缩，从而导致血液黏度增加，所以吸烟会增加心脑血管疾病出现的几率[6，7]。

（4）血管壁细胞代谢异常。血管壁细胞和人体其他组织细胞一样，旧细胞的凋亡和新细胞的生成一直处于动态平衡之中，若平衡被打破，就会直接导致血液流动异常，容易形成炎症，同时伴随着堵塞和破裂的可能，从而引起心脑血管疾病[8]。

预防和调节心脑血管疾病可从生活中各个方面入手，如膳食调控、保持良好的心态、做有氧运动等。而心脑血管疾病与高血压、高血脂、高血糖等食源性疾病密切相关，膳食调控在改善心脑血管疾病过程中具有非常重要的作用。

2 杂粮中具有防治心脑血管疾病功能的生物活性成分分析

杂粮通常是指水稻、小麦、玉米、大豆和薯类五大作物以外的粮豆作物，它们生长和种植周期短，含有多种对心脑血管疾病具有改善作用的功效成分。主要分为三类。

（1）谷物类，如青稞、大麦、高粱、藜麦、荞麦、燕麦、薏苡仁等。

（2）豆类，如绿豆、豇豆、鹰嘴豆等。

（3）薯类，如紫薯、魔芋、甘薯等。

2.1 谷物类

2.1.1 燕麦

燕麦中可以预防心脑血管疾病的功效成分主要包括膳食纤维（β- 葡聚糖）、燕麦多肽、不饱和脂肪酸等。刘根平等[9]采用抽样调查的方法，以40 位居民作为研究对象，服用燕麦制品三个月，然后对运动指标检测。研究发现，长期食用燕麦制品可以降低中等强度运动引起心脑血管疾病的风险。

燕麦对心脑血管疾病的调节可能和其中的膳食纤维有关，研究表明，燕麦中的水溶性膳食纤维可通过改变小肠对胆固醇的吸收而起到降脂的作用[10]。安鸣等[11]研究证实，燕麦膳食纤维β- 葡聚糖具有降脂作用，且降脂功效与其摄入量相关，当摄入量较低时，β- 葡聚糖的降脂效果还会受其他因素影响。此外，研究表明，燕麦多肽具有降血脂和控制血压的作用[12]，燕麦中亚油酸和油酸的脂溶物也具有降低血清总胆固醇（TC）的功能[13]，燕麦亚油酸还具有软化毛细血管，防止血管硬化的功效[14]。郭丽娜[15]研究发现，燕麦蛋白、β- 葡聚糖、油脂均能影响动物血清TC 水平，其中葡聚糖、油脂对肝脏胆固醇水平影响大，燕麦蛋白对低密度脂蛋白胆固醇（LDL- C）的降低效果明显，实验证明燕麦减少胆固醇的作用机理是促进胆固醇7α- 羟化酶的合成来促进胆固醇转化为胆汁酸。

2.1.2 荞麦

荞麦因多种成分具有“降三高” 作用而被喻为“五谷之王”。荞麦中具有预防心脑血管疾病的功效成分有荞麦黄酮、荞麦多糖、荞麦蛋白和D- 手性肌醇等。研究证明荞麦黄酮中有效预防心脑血管疾病的成分主要是芸香甙、桑色素、槲皮素、莰菲醇[16]。周小理等[17]通过建立高脂诱发血脂代谢紊乱小白鼠模型，证明荞麦中的蛋白质、淀粉和黄酮类均可降低总胆固醇含量、增加血浆总抗氧化能力、提高超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活力，降低肝脏中脂质代谢产生的丙二醛含量。诸盼盼等[18]通过研究证明，荞麦多糖对胰脂肪酶起到抑制作用。Zhang C 等[19]发现苦荞蛋白也是降低血浆总胆固醇的有效成分之一。何伟俊等[20]研究发现，荞麦中的赖氨酸、精氨酸、微量元素和矿物质等可改善膳食酸平衡，有效降低胆固醇和血压。Sun X 等[21]进行了小鼠投喂荞麦和燕麦的实验，发现荞麦组可有效降低低密度脂蛋白胆固醇含量、降低血浆总胆固醇含量以及胆固醇脂和甘油三脂浓度。汪雪睿等[22]通过研究荞麦摄入对高血压小鼠的实验发现，15 %荞麦饮食可有效地预防高盐饮食导致的高血压。有研究发现，苦荞中D- 手性肌醇具有一定的还原性，对DPPH 自由基、羟基自由基和超氧阴离子自由基均具有一定的清除作用[23]，且对于舒张血管[24]有良好功效。

2.1.3 大麦

大麦中具有预防和调节心脑血管疾病的成分主要是β- 葡聚糖、生育三烯和生育酚等。陈键澍等[25]通过高脂质小鼠模型实验发现，大麦β- 葡聚糖显著降低了小鼠血液TC 和低密度脂蛋白（LDL）水平，而对高密度脂蛋白、三酰甘油（TG）水平没有影响，说明其具有一定的降低胆固醇作用。FDA 指出大麦具有很好的食品保健作用，定期食用大麦可以有效控制和预防心脑血管疾病，生育三烯和生育酚可以消除肚胀，降低心脏病发病率，此外，存在于大麦嫩叶中的矿物质、氨基酸等物质对心脑血管疾病也有辅助调节功效[26]。

2.1.4 藜麦

藜麦中具有防治心脑血管疾病的有效成分主要是藜麦蛋白及多肽、不饱和脂肪酸、植物甾醇和黄酮等。藜麦蛋白质与多肽均具有抑制脂质过氧化和降低胆固醇含量的作用，有学者研究发现藜麦蛋白可以调节胆固醇的合成和分解代谢，抑制小肠胆汁酸的吸收，降低胆固醇的含量，从而证明藜麦蛋白的确具有降低胆固醇的作用[27]。有研究发现，ω- 3 多不饱和脂肪酸可通过调节血浆瘦素和肠道菌群来调控脂类代谢和血糖水平，从而预防心脑血管疾病发生[28]。植物甾醇作为一种亲脂性化合物，在肠道中与胆固醇的吸收存在竞争作用，同时减少肝脏内动脉粥样硬化脂蛋白的产生。皂甙作为藜麦中最主要的抗营养分子，在降低脂质生成方面具有功效[29]。此外，藜麦中花青素可拮抗氧化应激，对心脑血管有保护作用[30]。Yu 等[31]采用糖尿病小鼠模型研究证明，藜麦中的黄酮类物质芦丁可以改变小鼠血管的通透性、扩张血管，并使血细胞不发生凝集，从而促进血液的流通。

2.1.5 薏苡仁

薏苡仁为薏苡的干燥成熟种仁，又名薏米、药玉米、水玉米（东北）、晚念珠（福建）、六谷米（广西）、珍珠米（贵州），薏苡仁中能辅助调节心脑血管疾病的功效成分有脂肪酸、薏苡仁蛋白、多酚等，其脂肪酸中亚油酸和油酸含量可达75 %以上。研究表明亚油酸可以和胆固醇结合，促进胆固醇运转和代谢，从而起到预防心脑血管疾病的作用[32]。李玲玲等[33]通过灌胃实验观察到，薏苡仁蛋白被胃蛋白酶等相关酶分解成小分子肽后，小分子肽的血管紧张素转化酶抑制活性相比分解前明显增强，可以显著降低自发性高血压大鼠的血压。Wang 等[34]通过高胆固醇小鼠模型证明，薏苡仁多酚提取物可以有效降低血清中总胆固醇、丙二醛和低密度脂蛋白胆固醇水平。Kim SO 等[35]研究发现，薏苡仁水提取物可以影响小鼠神经内分泌活动，降低小鼠下丘脑神经肽水平，进而减少其进食欲望。还有研究表明，薏苡仁也具有清除自由基的作用[36]。

2.1.6 青稞

青稞对心脑血管疾病防治的有效的成分有β-葡聚糖和青稞油。有研究者通过观察227 名高血脂患者在食用青稞炒面粉后的体重、血脂重量发现，93名患者血脂下降明显[37]。β- 葡聚糖可以通过促进胆固醇转化为胆汁酸来降低血清中血脂的水平。李悦等[38]建立动脉硬化模型，对50 只小鼠用不同饲料喂养，最后观察小鼠脂代谢水平，发现青稞麸皮油可以有效缓解小鼠动脉硬化症状。

2.1.7 谷子

谷子去皮后俗称小米，其纤维含量降低，相对于其他杂粮具有较好的口感。谷子对心脑血管疾病防治的有效成分是维生素、矿物质和色氨酸等。有研究显示，谷子中钾和镁的含量是精白米的五倍，钾和镁对预防孕期高血压有好处，色氨酸可以促进神经细胞分泌，能调节情绪和改善睡眠质量的血清素，从而对心脑血管疾病起到改善作用[39]。谷子中的部分蛋白质具有软化血管、增强机体抵抗力的作用[40]。

2.2 豆类

2.2.1 鹰嘴豆

鹰嘴豆富含蛋白质、膳食纤维、维生素及钙、镁、铁等成分，被誉为“豆中之王”[41]。流行病学研究表明，鹰嘴豆可降低饮食中的脂肪酸摄入量，而起到调控血脂的作用[42]。鹰嘴豆中具有心脑血管疾病调控作用有关的主要物质是抗性淀粉[43]、膳食纤维[44]及黄酮类化合物[45]。鹰嘴豆膳食纤维可能是通过抗氧化能力，降低氧化应激损伤等方式起到对血脂的调节作用[44]。

2.2.2 黑豆

黑豆富含蛋白质、膳食纤维等多种营养素以及花青素、黄酮及皂苷等多种生物活性成分。最新研究表明，喂食黑豆可显著改善自发性高血压大鼠小动脉顺应性[46]。将黑豆磨粉喂食后，自发性高血压大鼠空腹总胆固醇显著降低[47]。流行病学调查表明，膳食中补充黑豆可增加血管弹性[48]。黑豆中对心脑血管疾病有调节作用的成分主要有黑豆多肽、花青素、黄酮及皂苷等。黑豆肽和花青素均具有较强的抗氧化性，黑豆肽可减轻体内脂质过氧化及高脂诱导的炎症因子[49]，黑豆花青素具有抗动脉粥样硬化的效果[50]。此外，从黑豆种皮中提取的黄酮类和皂苷均具有调节脂质代谢和胆固醇分泌的特性[51]。

2.3 薯类

2.3.1 紫色马铃薯、紫甘薯

相对于普通马铃薯和甘薯，紫色马铃薯、紫甘薯富含生物活性成分花青素。花青素是强抗氧化剂，可有效清除体内自由基。研究表明，紫色马铃薯、紫甘薯中具有调节心血管疾病的功效成分即为花青素。采用紫甘薯花青素提取物喂食小鼠，可显著降低血清中TC、TG 和LDL- C 水平，减少动脉的斑块面积，抑制炎症细胞因子表达，从而控制动脉粥样硬化的发展，并减轻高脂血症引发的肝组织脂肪变性[52]。此外，紫甘薯花青素可通过调节下丘脑中leptin/AMPKα 信号通路显著抑制高脂摄入导致的肥胖[53]，进而预防心脑血管的发生。动物实验表明，紫色马铃薯花青素提取物可显著降低大鼠血清胆固醇含量，提高体内抗氧化酶活性，降低大鼠体重，并具有调节血脂的作用[54]。

表1 杂粮中具有防治心脑血管疾病作用的生物成分汇总

2.3.2 魔芋

魔芋中对心脑血管疾病有调节作用的成分主要是魔芋膳食纤维、魔芋葡甘低聚糖。最新研究表明，魔芋膳食纤维结合有氧运动能够显著降低大鼠血清中TC、TG、LDL- C 水平，提高HDL- C 水平，对高脂血症的大鼠起到良好的干预作用[55]。魔芋葡甘低聚糖具有降血脂作用。采用魔芋葡甘低聚糖干预高脂饮食小鼠，发现魔芋葡甘低聚糖可促使肉碱棕榈酰转移酶编码基因表达上调，加快脂肪分解代谢，并上调低密度脂蛋白受体编码基因表达，进而降低血浆低密度脂蛋白胆固醇水平[56]。李浩霞等[57]也同样证实魔芋葡甘低聚糖摄入可减轻体重和高脂血症症状，并有效改善脂质代谢紊乱。此外，魔芋葡甘低聚糖具有降血糖作用。膳食补充魔芋葡甘聚糖可通过调节PI3K/FoxO1 通路有效预防高脂膳食大鼠肝脏胰岛素抵抗的形成，维持空腹血糖的稳定[58]。

3 杂粮改善心脑血管疾病的作用机制分析

3.1 清除自由基

人体自由基与疾病有着很密切的联系，氧自由基清除过慢或者过多会损伤正常组织和细胞，从而导致心脑血管疾病[63]。存在于人体中的自由基共分为两类，一类是来源于细胞代谢和线粒体“电子漏”的内源性自由基，还有一类是外源性自由基，是由细菌感染和电离辐射等外在原因导致的[64]。通常情况下，自由基一直在人体可以承受的很低的范围内，不断地消除与产生，少量自由基的存在对人体并不能构成威胁，但是大量的自由基的出现就会导致细胞结构破坏，干涉到人体正常代谢活动。通过体外抗氧化能力实验发现薏苡仁[36]、荞麦中存在的D- 手性肌醇[23]和黑豆等杂粮中含有的花青素[65]具有一定的还原性，有清除自由基的作用，从而起到预防心脑血管疾病的作用。

3.2 降低总胆固醇含量

杂粮中能降低胆固醇的成分有β- 葡聚糖、黄酮、不饱和脂肪酸、燕麦蛋白等。降低胆固醇的机理可以从3 个方面来叙述。

（1）减少胆固醇的摄入和抑制胆固醇的吸收。膳食纤维在肠道内形成凝胶，阻止对脂类和胆固醇的有效吸收[11]，藜麦蛋白及多肽阻碍人体吸收胆固醇，促进胆固醇向胆汁酸转化同时又抑制胆汁酸的肝肠循环，促进胆固醇从体内排除[27]。植物甾醇与胆固醇存在竞争关系，进而抑制肠道对胆固醇的吸收，降低血清胆固醇水平[29]。

（2）通过抑制胆固醇代谢相关酶活性的方式来阻止胆固醇的合成。HMG- CoA 还原酶（3- 羟基- 3-甲基戊二酸单酰辅酶A 还原酶）是胆固醇在合成过程中的重要限速酶，医疗中一部分药物就是与HMG- CoA 还原酶的活性位点相结合，使HMG- CoA无法接近活性位点而无法转化为甲基二醛戊酸，从而降低总胆固醇含量[66]。杂粮中黄酮类物质就是通过抑制相关酶活性来防治心脑血管疾病的[67]。

（3）影响胆固醇的逆转运。近年来研究发现血浆胆固醇脂转移蛋白、ATP 结合盒转运子与SR- B1 在胆固醇逆转运过程中承担重要角色，杂粮中的物质如皂苷通过影响它们的活性来降低胆固醇[66]。

3.3 软化血管、降低血管脆性

杂粮中软化血管的成分有亚油酸、D- 手性肌醇等。这些作用是很多因素造成的结果，和杂粮有关的一些因素可能有以下几种。

（1）D- 手性肌醇可以抑制血管内膜NADPH 氧化酶（NOX4）的表达，改善血管内皮依赖性舒张受损，从而使血管舒张[24]。

（2）维持血浆胶体渗透压的平衡与维持血浆白蛋白的运输[40]。

（3）影响细胞间IP3/Ca2+途径来调节细胞的生理活动。植酸盐是谷物麸皮中的重要提取物，三磷酸肌醇（IP3）是植酸盐降解过程中的产物，IP3动员细胞中的Ca2+流入细胞质，导致细胞质中的Ca2+浓度增加，细胞质中的Ca2+调节细胞膜上的第二信使来操作Ca2+通道来调节细胞代谢、繁殖等生命活动，这在一定程度上促进了平滑肌细胞的繁殖，有利于增加血管壁的张力，对维护血管的正常状态很有好处[68]。