发芽青稞辅助降血糖和降血脂功效研究

李婷玉，杜 艳，陈正行，周文菊，涂兆鑫，李 娟*

（1 粮食发酵与食品生物制造国家工程研究中心 江南大学 江苏无锡 214122 2 青海华实科技投资管理有限公司 西宁810016）3 江苏省生物活性制品加工工程技术研究中心 江南大学 江苏无锡 214122）

青稞营养丰富，蛋白质含量适中，脂肪含量较低，含有丰富的矿质元素、维生素、膳食纤维、β-葡聚糖、γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）、多酚、黄酮和α-生育三烯醇等多种功效成分。青稞中的β-葡聚糖平均含量为5.5%，在麦类作物中含量最高[1]。大量文献报道谷物β-葡聚糖有降血糖功效[2-4]。美国食品药品安全局（Food & Drug Administration，FDA）建议每日至少保证摄取0.75 g 的β-葡聚糖，而摄入3 g 的β-葡聚糖可改善胆固醇健康水平，同时维持心脏健康。目前关于青稞降血糖作用研究主要集中于β-葡聚糖，主要通过降低淀粉消化率[5-7]，提高代谢[8]，改善肠道菌群[9]等，辅助降低血糖水平；而关于青稞降血脂方面的研究主要集中在β-葡聚糖等多糖类物质，通过直接影响脂类代谢[10-12]或促进肠道有益菌群的增殖[13-14]，帮助降低机体胆固醇水平。目前关于发芽青稞辅助降血糖、降血脂鲜有研究报道。

本文以自发性Ⅱ型糖尿病小鼠为受试对象，通过给予添加了青稞和发芽青稞的高热能饲料，评价青稞和发芽青稞的辅助降血糖、降血脂作用，为发芽青稞后续的产品开发和应用提供理论依据。

1 材料与试剂

1.1 材料

青稞（瓦蓝，2019年9月收获），由青海华实科技投资管理有限公司提供。

SPF 级雄性5 周龄自发性Ⅱ型糖尿病模型小鼠（共50 只）和SPF 级雄性11 周龄原发性高血压模型大鼠（共60 只），江苏集萃药康生物科技有限公司（许可证号SCXK（京）2018-0008）；血清总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇、载脂蛋白A、载脂蛋白B、卵磷脂胆固醇酰基转移酶，南京森贝伽生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

稳豪倍优型血糖仪，美国强生公司；ME3002E电子天平，梅特勒-托利多国际贸易（上海）有限公司；BS420 全自动生化分析仪，深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司；Thermo1510 酶标仪，赛默飞世尔科技（中国）有限公司；KENT scientific CODA 无创血压仪，美国Kent 公司。

动物饲养管理条件： 实验动物在温度为20～26 ℃、相对湿度为40%～70%、压差≥10 Pa、换气条件为≥15 次/h、噪声≤60 dB、工作照度≥150 lx、动物照度为15～20 lx、氨浓度≤14 mg/m3、空气洁净度为7 级的江南大学实验动物中心屏障设施SYXK（苏）2016-0045 饲养。辐照灭菌饲料和垫料均由江苏省协同医药生物工程有限责任公司提供，苏饲证（2014）01008。

1.3 试验方法

1.3.1 发芽青稞的制备 选取饱满的青稞籽粒，用0.2%～1.0%（体积分数）的次氯酸钠溶液浸泡消毒5 min，再用去离子水清洗干净。然后用去离子水（料液比1∶1.25）浸泡10 h，在不锈钢托盘（25 cm×38 cm）底部铺4 层纱布，然后在上面均匀放入洗净后的青稞籽粒100 g，再在上面盖2 层纱布。在15 ℃恒温恒湿培养箱中发芽48 h。期间每隔2 h 洒50 mL 左右去离子水以保持青稞籽粒湿润。接着90 ℃灭酶10 min，平铺于托盘40 ℃热风干燥12 h，取出，粉碎，过50 目筛。青稞发芽前后的基本营养成分含量见表1。

表1 青稞发芽前后基本营养成分含量Table 1 The content of basic nutrition of highland barley before and germination

1.3.2 辅助降血糖和降血脂

1.3.2.1 试验分组 根据样品中β-葡聚糖含量及推荐人体摄入量，发芽青稞的低、中、高剂量设为人体推荐食用量的5 倍、10 倍、20 倍，青稞组设为人体推荐食用量的10 倍，同时设高糖高脂饲料为对照组。

将青稞和发芽青稞添加到高糖高脂饲料中饲喂小鼠，小鼠自由采食，每2～3 d 对饲料进行称重。试验周期为30 d。饲料添加量如表2。

表2 试验分组信息Table 2 Experimental grouping information

1.3.2.2 观察指标

1） 空腹血糖、糖耐量 各组动物禁食3～4 h，测定空腹血糖即给葡萄糖前（0 h）血糖值，剂量组给予不同浓度受试样品，模型对照组给予同体积生理盐水，空白对照组不做处理，15～20 min 后各组经口给予葡萄糖2.5 g/kg BW，测定给葡萄糖后各组0.5，2 h 的血糖值，若对照组0.5 h 血糖值≥10 mmol/L，或对照组0.5，2 h 任一时间点血糖升高或血糖曲线下面积升高，与空白对照组比较，差异有显著性，判定模型糖代谢紊乱成立，血糖下降率的计算方法见公式（1）。在此基础上，观察模型对照组与受试样品组空腹血糖、给葡萄糖后（0.5，2 h）血糖及0，0.5，2 h 血糖曲线下面积的变化，血糖曲线下面积的计算方法见公式（2）。

2） 稳态模型评估-胰岛素抵抗指数（Homeostasis model assessment of insulin resistance，HOMA-IR） 各组动物禁食3～4 h，检测血清胰岛素（Insulin，Ins），模型对照组与空白对照组比较胰岛素抵抗指数无明显下降，且动物糖/脂代谢紊乱成立，判定胰岛素抵抗糖/脂代谢紊乱模型成功。观察模型对照组与受试样品组胰岛素抵抗情况，稳态模型评估-胰岛素抵抗指数的计算方法见公式（3）。

3） 血清总胆固醇 （Total cholesterol，TC）、甘油三酯（Triglyceride，TG）、低密度脂蛋白胆固醇（Low density lipoprotein cholesterol，LDL-C）和高密度脂蛋白胆固醇 （High density lipoprotein cholesterol，HDL-C） 末次给药禁食不禁水8 h后，对小鼠进行称重，眼球取血，脱颈处死，测血清TC、TG、LDL-C 和HDL-C。血清TC、TG、LDL-C 和HDL-C 浓度按照试剂盒上的说明进行检测。

4） 载脂蛋白A（Apolipoprotein A，ApoA）和载脂蛋白B（Apolipoprotein B，ApoB）采用比浊免疫法在全自动生化分析仪上测ApoA 和ApoB含量。由商用酶试剂盒按照试剂盒上的说明进行检测。

5） 卵磷脂胆固醇酰基转移酶 （Lecithincholesterol acyltransferase，LCAT） 用内源性法测定新鲜血清的LCAT 活性。用比色酶法（kit CHOD-PAP）测定2 次（4 h）未酯化胆固醇的消失情况。LCAT 的活性表示为：1 mL 血清中1 h 生成的酯化胆固醇的含量（nmol）。

1.4 数据分析

所有数据均表示为“平均值±标准差”，采用SPSS 22.0 统计软件采用单因素方差分析方法进行统计处理。

2 结果与讨论

2.1 发芽青稞对T2DM 体重的影响

由表3可见，在试验期间，给予青稞和发芽青稞前后，T2DM 的体重相比均无显著差异 （P＞0.05），表明该青稞和发芽青稞对T2DM 体重无不良影响。

表3 发芽青稞对T2DM 体重的影响Table 3 Effects of germinated highland barley on the body weight of T2DM

2.2 发芽青稞对T2DM 空腹血糖的影响

由表4可见，试验前期，对照组与青稞组、发芽青稞3 个剂量组的T2DM 初始空腹血糖值均无显著差异（P＞0.05）。饲养30 d 后，对照组终末血糖显著下降，经测定，对照组饲料中含有0.33% β-葡聚糖，这可能是2 型糖尿病小鼠末期血糖下降的原因。青稞组的T2DM 终末空腹血糖值降低11.76%，但不显著（P＞0.05），血糖下降百分率显著提高（P＜0.05），提高50.51%。研究发现摄入全麦燕麦[9]能显著改善T2DM 的血糖水平，食用以青稞为基础的产品[15-16]能显著改善Ⅱ型糖尿病患者的血糖水平。本文青稞组对终末血糖的降低效果并不显著，可能是由于青稞的干预时间较短、实验动物较少。与对照组相比，发芽青稞低、中、高剂量组的T2DM 终末空腹血糖值极显著降低（P ＜0.01），而血糖下降百分率显著提高（P＜0.05），分别提高39.93%，51.88%，49.49%，表明发芽青稞对T2DM 的空腹血糖指标结果呈阳性。据报道，青稞中降血糖的成分主要是β-葡聚糖。β-葡聚糖可以降低正常人体和Ⅱ型糖尿病患者的餐后血糖和胰岛素水平[17-21]。每日膳食中加入5 g β-葡聚糖，可使糖尿病患者的血糖水平降低约50%[22]。另外，口服2 mg/mL GABA 20 周可使高脂饮食的C57BL/6 小鼠体重增加量减少，空腹血糖降低，糖耐量得到改善[23]。阿魏酸等多酚类化合物能有效降低小鼠血糖[24]。发芽青稞对终末血糖的显著降低作用可能与发芽后青稞中GABA、多酚、黄酮等活性物质显著增加有关。虽然不同剂量发芽青稞对终末血糖的作用有所差异，但这些差异不具有统计学意义，其原因可能是饲养时间不足、动物数量较少造成的，仍需要进一步的研究。

表4 发芽青稞对T2DM 空腹血糖的影响Table 4 Effects of germinated highland barley on fasting blood glucose in T2DM

2.3 发芽青稞对T2DM 糖耐量的影响

由表5可见，试验结束时，经口给予葡萄糖后，小鼠血糖均极速升高后缓慢下降，此过程体现了葡萄糖在体内代谢吸收的过程。与对照组相比，发芽青稞低、中、高剂量组T2DM 的糖耐量均显著低于对照组（P＜0.05），分别下降15.20%，11.32%，9.59%，表明发芽青稞对T2DM 的糖耐量指标结果呈阳性。这与仝海英等[16]的研究结果一致。另外，β-葡聚糖作为青稞的主要活性物质，能显著降低T2DM 和糖尿病患者的糖耐量[5，25-27]。

表5 发芽青稞对T2DM 糖耐量的影响Table 5 Effects of germinated highland barley on glucose tolerance in T2DM

2.4 发芽青稞对T2DM 血清Ins 和HOMA-IR的影响

机体内葡萄糖的利用主要受胰岛素调控。胰岛素（Ins）分泌受血糖升高刺激而增加，作用于各组织细胞上，促使葡萄糖携带受体由细胞内小体微泡转移至细胞膜上，将葡萄糖带入体内，进而降低血糖浓度。因此，血糖浓度的高低根本上是受胰岛素分泌量和利用效率的影响。Ⅱ型糖尿病的发病与胰岛素抵抗和β 细胞对胰岛素的分泌缺陷有关[28]。由表6可知，经过30 d 饲养后，发芽青稞高剂量组小鼠的血清Ins 含量显著低于对照组 （P＜0.05），降低了17.95%，表明一定剂量的发芽青稞能够较好的改善高胰岛素血症。

胰岛素抵抗（Insulin resistance，IR）是糖尿病的主要发病机制。稳态模型评估-胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）描述胰岛素抵抗的程度[28]。由表6可知，经过30 d 饲养后，发芽青稞低、中、高各剂量组小鼠HOMA-IR 极显著低于对照组（P＜0.01），分别降低了35.47%，25.70%，33.38%，表明发芽青稞可缓解胰岛素抵抗程度。龚凌霄[29]的研究也得到类似结果。研究表明，T2DM 是由于血糖值过高，刺激胰岛细胞一直处在超负荷的状态中。β-葡聚糖是青稞的主要活性成分，它可以减少胰岛素的释放量，减轻胰岛的负担，使受损胰岛细胞在一定程度上有所恢复，进而达到降血糖的效果[30]。此外，青稞提供的不仅仅是β-葡聚糖，其还含有其它大量的生物活性物质，如酚酸[23]、GABA[22]、黄酮类[31]等，均能改善T2DM 的胰岛素抵抗，从而起到降血糖的作用，预防糖尿病的发生。虽然不同剂量发芽青稞对血糖的作用有所差异，但这些差异不具有统计学意义，其原因可能是饲养时间不足、试验数量较少造成的，仍需要进一步的研究。

表6 青稞和发芽青稞对T2DM 血清Ins 含量和HOMA-IR 的影响Table 6 Effects of highland barley and germinated highland barley on the content of Ins and HOMA-IR in serum of T2DM

2.5 发芽青稞对T2DM 血清中血脂水平的影响

研究表明高血脂患者的血浆TC 和LDL-C 水平低于健康人体。血清中过量的TC 和LDL-C 会导致心血管疾病风险升高[32]。血清中TC 水平每降低1%，心脏病的风险将会降低2%；LDL-C 水平每降低1%，心脏病的风险会降低1%[32]。由表7可知，经过30 d 饲养后，萌发青稞低、中、高剂量组的T2DM 的TC 含量显著低于对照组，分别减少18.66%，23.38%，22.53%；萌发青稞中、高剂量组的T2DM 的TG 含量分别下降9.45%，15.92%，但与对照组相比差异不显著（P＞0.05）；萌发青稞低、中、高剂量组的T2DM 的LDL-C 含量显著低于对照组，分别减少27.97%，26.27%，28.39%；各剂量组HDL-C 含量不显著低于对照组（P＞0.05），表明萌发青稞对T2DM 血清中血脂生化指标结果呈阳性。萌发青稞的降脂作用与之前报道的青稞[11]、大麦[33-35]、燕麦[36]的降脂作用相一致。然而萌发青稞对TG 和HDL-C 水平无显著性影响，该作用与以往对大麦[33-35]和燕麦[37]的研究结果相一致，但其机制尚不清楚。另有研究报道β-葡聚糖能够影响胆固醇代谢，能够有效地减少T2DM 和人体血清和肝脏的TC、TG 含量[24，38]。

表7 发芽青稞对T2DM 血清中TC、TG、LDL-C 和HDL-C 含量的影响Table 7 Effects of germinated highland barley on the content of TC，TG，LDL-C and HDL-C in serum of T2DM

2.6 发芽青稞对T2DM 血清中ApoA、ApoB 含量和LCAT 活性的影响

载脂蛋白（Apolipoprotein，Apo）在脂蛋白代谢中起核心作用。载脂蛋白A（ApoA）是HDL-C 的主要载脂蛋白，代谢及作用具有一致性，即ApoA和HDL-C 是抗动脉硬化因子[39]。ApoA 主要在肝脏和肠道合成，它可以催化小鼠LCAT，具有清除血液、组织中脂质的作用[40]。研究表明心血管疾病患者血浆中ApoA 水平显著降低，表明循环的低密度脂蛋白颗粒数量减少。载脂蛋白B（ApoB）是极低密度脂蛋白 （Very low density lipoprotein，VLDL）和低密度脂蛋白（Low density lipoprotein，LDL） 的主要载脂蛋白，ApoB 和LDL-C 是致动脉硬化因子，ApoB 具有调节肝脏内外细胞表面LDL受体与血浆LDL 之间的平衡作用，是动脉粥样硬化的危险因素之一[41]。由表8可知，与对照组相比，青稞组和发芽青稞低、中、高剂量的T2DM 血清ApoA 含量均极显著提高（P＜0.01），分别提高6.85%，11.83%，11.24%，12.86%；ApoB 含量显著下降（P＜0.05），分别下降6.59%，9.66%，8.13%，7.17%，说明青稞和发芽青稞可以提高T2DM 的ApoA 水平，降低ApoB 水平，进而降低T2DM 的血脂。

卵磷脂胆固醇酰基转移酶（LCAT）是一种416个氨基酸组成的蛋白质，是参与高密度脂蛋白（High density lipoprotein，HDL） 代谢的关键酶之一，负责将血浆中游离胆固醇酯化，再由HDL-C运载酯化胆固醇至肝脏代谢并排出体外[41]。LCAT活性降低影响了胆固醇的消除，从而使HDL-C 水平降低，血脂代谢紊乱。由表8可知，青稞组和发芽青稞低、中、高剂量的T2DM 血清LCAT 活性均显著高于对照组（P＜0.05），分别提高6.91%，11.24%，11.35%，11.89%，表明发芽青稞可以提高LCAT 的活性。这与燕麦[40]增加T2DM 血清LCAT 活性的作用相一致。

表8 发芽青稞对T2DM 血清中ApoA、ApoB 含量和LCAT 活性的影响Table 8 Effects of germinated highland barley on the content of ApoA，ApoB and the activity of LCAT in serum of T2DM

3 结论

本文评价了青稞和发芽青稞的降血糖、降血脂活性。发芽青稞对自发性Ⅱ型糖尿病小鼠的辅助降血糖、降血脂结果呈阳性，因此青稞和发芽青稞可作为预防和治疗Ⅱ型糖尿病和与胰岛素抵抗相关疾病、高血脂等心血管疾病的潜在功能性食品。食用青稞可以有效改善代谢综合征的发生，主要营养因子为β-葡聚糖、GABA，可以有效降低血糖、血脂、血压等指标，国内外对发芽青稞的研究主要以发芽工艺的优化和GABA 的富集程度最高为主。通过动物实验和社区干预实验可以初步说明发芽青稞具有降低糖、降血脂等作用，且作用效果良好。同时也具有局限性，如试验数据量较小、试验时间较短、临床实验较少，同时对发芽青稞所含的各个功效成分是如何发挥生理作用的，其机理如何相关报道较少，因此得到的结果可以作为一个借鉴，希望以后相关试验数据可以得到完善。