白米饭餐前负荷3 种水果的餐后血糖和饱腹感反应

卢雪娇，卢家灿，范志红，2*，刘岸书，赵文祺，武艺雪

（1 中国农业大学食品科学与营养工程学院 北京100083 2 北京食品营养与人类健康高精尖创新中心 北京 100083）

大米是我国居民第1 位的主食食材，然而，其血糖指数（glycemic index,GI）较高[1]，在非糖尿病人群中可能导致餐后血糖的较大波动[2]。已知餐后高血糖是心血管疾病的重要危险因素[3]，平缓餐后血糖波动有助于预防糖尿病的发生[4]。研究表明在正餐前30 min 先摄入少量食物，即餐前负荷（preload），能够帮助平稳餐后血糖反应[5]。有少数研究证实，用猕猴桃[6]或苹果[7]作为餐前负荷，在替代部分米饭，维持碳水化合物摄入量不变时，能有效平缓正常体重受试者的餐后血糖波动。水果是高营养素密度食物，是多种维生素、矿物质、植物化学物和膳食纤维的重要来源[8-9]。流行病学研究表明，适量摄入水果与降低糖尿病风险相关[10]。我国膳食指南推荐每天摄入200～350 g 水果[11]。然而，水果餐前负荷的降血糖效果是否具有普适性，能否在超重肥胖人群中发挥作用，尚未有研究探讨。同时，如果保持主食的数量不变，额外添加水果作为餐前负荷，对餐后血糖是否仍存在有益影响，也值得研究。

本研究以超重肥胖人群为研究对象，以含15 g 可利用碳水化合物的苹果、甜橙和梨分别作为餐前负荷食物，以含50 g 可利用碳水化合物的白米饭为正餐食物，以白米饭餐前饮水作为对照，探究白米饭正餐前负荷不同新鲜水果对10 名年轻超重受试者餐后血糖及饱腹感的影响。此外，对水果的质构和化学成分进行测定，分析产生差异的原因。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

富士苹果（Malus pumila Mill.）产自山东省烟台市，丰水梨（Pyrus pyrifolia Nakai.cv.Hosui）产自山东省聊城市，均购于淘宝网；南非甜橙【Citrus sinensis（Linn.）Osbeck】产自南非，购于中国农业大学家属区市场。福临门长粒香米，黑龙江省佳木斯市；乌江涪陵榨菜，重庆市涪陵榨菜集团服份有限公司。

阿颖葡萄糖粉（C6H6O6·H2O），均利博试剂公司。单宁酸标准品、芦丁标准品、没食子酸标准品、碳酸钠、36%浓盐酸、三氯化铝、半乳糖醛酸、甲醇、无水葡萄糖、氯化钙、无水乙酸钠、苯甲酸、浓硫酸、硫酸钾、无水乙醚、无水乙醇、三水合乙酸钠、钨酸钠、磷钼酸、磷酸、无水碳酸钠、丙酮、亚硝酸钠，均为国产分析纯试剂，北京化学试剂厂。

1.2 仪器与设备

Synergy HT 多功能酶标仪，美国BioTek 有限公司；FE20 Five Easy pH 计，瑞士梅特勒公司；FA2004 电子天平（精度0.0001 g），德国Sartoius 公司；YP2002 电子天平，（精度0.01 g），上海越平科学仪器；质构仪，TA.XT.Plus，英国Stable Micro System公司；ONE TOUCH UltraEasy稳豪倍易型血糖分析系统，强生（中国）医疗器材有限公司；HBF-370 身体脂肪测量仪器，欧姆龙健康医疗（中国）有限公司；TGL18M 台式高速冷冻离心机，盐城市凯特实验仪器有限公司；SHAB10 恒温水浴振荡器，江苏金坛容华仪器制造有限公司；DHG-9070A 电热恒温鼓风干燥箱，北京联合科仪科技有限公司；WBL1031S 打浆机，美的集团有限公司；MY-HT5093 型电压力锅,美的生活电器制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 测试餐的分组及制备 测试餐共4 组，分别为：1）水+白米饭（W+50R）；2）苹果+白米饭（A+50R）；3）甜橙+白米饭（O+50R）；4）梨+白米饭（P+50R）。各测试餐总质量恒定，且均为餐前负荷食物+正餐的形式，餐前负荷和正餐的时间间隔为30 min。其中，作为餐前负荷的苹果、甜橙、梨各含有15.0 g 可利用碳水化合物，正餐白米饭含有50.0 g可利用碳水化合物。各测试餐的组成见表1。

表1 测试餐的组成Table 1 The component of test meals

白米饭的烹调方法：称取含50.0 g 可利用碳水化合物的大米66.1 g，加入1.5 倍去离子水，在电饭煲“蒸煮”模式下蒸煮30 min。

1.3.2 样品中营养素含量的测定 脂肪含量测定参考GB 5009.6-2016 《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》[12]；蛋白质含量测定参考GB 5009.5-2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》[13]；粗纤维含量的测定参考GB/T 5009.10-2003《植物类食品中粗纤维的测定》[14]；糖类含量测定采用非标高效液相方法（SXA03-FB-015）；总多酚含量测定采用福林-酚法[15]；总黄酮含量测定采用三氯化铝显色法[16]；单宁含量测定参照侯曼玲[17]，略作修改；果胶含量测定参考NY/T 2016-2011《水果及其制品中果胶含量的测定分光光度法》[18]。

1.3.3 不同水果质构测试方法 3 种水果的质构测试均采用质地剖面分析法（texture profile analysis，TPA），均使用P/50 探头（直径50 mm 的不锈钢圆柱形探头），HDP/90 平台测试。甜橙与苹果、梨属不同果实类型，使用不同测试模式[19]。

苹果和梨的TPA 测试参考潘秀娟等[20]的方法并加以改进。制样方法：沿果梗将果实纵向均匀分成两瓣，使用内径14 mm 的打孔器取样4 次，然后用切分宽度4.5 mm 的双刀切取居中部位小圆柱体试样。测试模式：Compression；测前速率1.00 mm/s；测试速率0.5 mm/s；测后速率1.00 mm/s；两次压缩中间停顿5 s；压缩距离2.7 mm；触发力值10 g；触发类型：自动；数据采集速率200 pps。

甜橙制样方法：剥去果皮，分离瓤瓣，取1 块瓤瓣置于探头下进行测试。测试模式：Compression；测前速率40 mm/s；测试速率30 mm/s；测后速率40 mm/s；压缩距离10 mm；数据采集速率200 pps；触发类型：自动；触发值15 g。

定义第1 次压缩时的最大峰值为样品的硬度（hardness），单位为N；第2 次压缩所做正功与第1次压缩所做正功之比为样品的凝聚性（cohesiveness）；硬度、凝聚性和弹性的乘积为咀嚼度（chewiness），单位为N；第1 次压缩循环过程中返回样品所释放的弹性能与压缩时探头的耗能之比为回复性（resilience）。

1.3.4 血糖反应试验

1.3.4.1 受试者 根据Brouns 等[21]的分析，受试者人数为10 的餐后血糖反应试验结果具有80%的把握度。网上招募18～27 岁的超重肥胖受试者，纳入条件：BMI≥24 kg/m2或女性体脂率≥30%，男性体脂率≥20%；近6 个月内未节食减肥；近6个月未经常性服用维生素或矿物质补充剂；生活作息规律不熬夜；女性月经周期规律；无代谢性疾病；无糖尿病家族史；无进食障碍，如神经性厌食症、暴食症等；无消化系统疾病或肠胃不适；无抽烟、饮酒习惯；对测试餐无过敏现象；非竞技类运动员。本试验经中国农业大学人体研究伦理委员会批准（伦理号：CAUHR-2019006），与11 名受试者签订书面协议。要求受试者在试验期间避免剧烈运动、抽烟饮酒、暴饮暴食和熬夜等行为，保证在试验前1 d 按照日常饮食方式规律进食。为保证研究质量，于两次不同时间点对受试者进行50 g 口服葡萄糖耐量试验（50 g oral glucose tolerance test，50 g-OGTT），数据稳定、无显著差异者方可将数据纳入研究。试验期间1 位受试者因时间问题中途退出，最终10 人的数据被纳入研究。

1.3.4.2 血糖反应试验流程及指标测定 受试者于试验前1d 晚上20：00 点开始禁食，经12 h 禁食后于早上8：20 到达实验室，静坐约5 min 后测定空腹血糖。于8：30 开始进食餐前负荷食物（开始进食时间记为0 时刻），要求在5 min 内进食完毕。30 min 时给予正餐（白米饭），要求在10 min内完成进食。分别于进食开始（0 min）及进食开始后15，30，45，60，90，120，150，180 min 采集指尖血，用血糖仪测定。每位受试者均参加4 次试验，根据随机数生成器确定测试餐顺序，两次试验中间至少间隔3d。

参考Wolever 等[22]的梯形法计算各测试餐在0～60，60～120，120～180，0～180 min 内血糖反应曲线下正面积（iAUC0-60，iAUC60-120，iAUC120-180和iAUC0-180），以及血糖变化峰值，餐后180 min 内最大血糖波动幅度（maximum amplitudes of glycemic excursion，MAGE180）。

为排除测试餐碳水化合物含量对血糖特征值的影响，定义每克可利用碳水化合物引起的餐后180 min 血糖反应曲线下面积（area contributed by per gram of available carbohydrate，AAC）来反映各测试餐血糖的变化情况，计算方法为：

1.3.5 饱腹感反应试验 饱腹感反应试验与血糖反应试验为同一批受试者，采用视觉模拟评分法（visual analogue scale,VAS）评估受试者0～180 min 的饱腹感水平。100 mmVAS 量表的左端（0）表示“我非常非常饿”，右端（100）表示“我非常非常饱”。受试者于开始进食（0 min）、结束进食餐前负荷食物的时刻（E1）、15、30 min、结束进食正餐食物的时刻（E2）、45、60、90、120、150、180 min 根据自身饱腹感情况量表上划线。以0 刻度到受试者划线距离（mm）作为受试者各时刻的饱腹感。每位受试者均参加4 次试验，两次试验中间至少间隔3 d。采用梯形法计算各测试餐在0～60，60～120，120～180，0～180 min 内饱腹感反应曲线下正面积（iAUC0-60，iAUC60-120，iAUC120-180和iAUC0-180），以及饱腹感变化峰值、谷值。

180 min 试验结束后，要求受试者在指定食堂购买固定馅料的饺子，任意摄食，并记录各自吃到感觉舒适饱感时所进食的饺子数，用于评估测试餐对第2 餐进食量的影响。

1.3.6 数据统计分析 用SPSS 23.0 和Excel 2016 软件分析处理试验数据。组间差异分析采用单因素重复测量方差分析，相关分析采用Pearson相关分析，P＜0.05 为差异显著。

2 结果与分析

2.1 测试餐营养素含量

各测试餐的营养素含量及能量见表2。

表2 测试餐的营养素含量及能量（每份）Table 2 Nutritional composition and energy of test meals（per serving）

2.2 3 种水果的质构特性

由表3 可见，3 种水果的硬度、凝聚性和咀嚼度排序均为甜橙>苹果>梨，且梨的各指标数值均显著低于另外两种水果。回复性排序为甜橙>苹果>梨，3 者间均存在显著性差异。

表3 水果的质构指标（平均值±标准差）Table 3 Texture parameters of fruits（）

表3 水果的质构指标（平均值±标准差）Table 3 Texture parameters of fruits（）

注：同一列中的不同小写字母表示结果存在显著性差异，P＜0.05。

2.3 受试者基本信息

本试验共纳入10 位年轻超重受试者的血糖及饱腹感数据，其中7 位男性，3 位女性。受试者基本信息见表4。

表4 受试者基本信息（平均值±标准差）Table 4 The basic information of subjects（）

表4 受试者基本信息（平均值±标准差）Table 4 The basic information of subjects（）

受试者各测试餐前空腹血糖水平曲线如图1所示。除个别点外，空腹血糖浓度（4.4～6.0 mmol/L）均处于正常范围内。各测试餐的空腹血糖平均值为5.2 mmol/L 或5.3 mmol/L，各餐间无显著性差异。在50 g-OGTT 试验中，每位受试者空腹血糖均在6.1 mmol/L 以下；有4 位受试者2 h 血糖浓度超过7.8 mmol/L，而低于11.1 mmol/L。

受试者各测试餐前空腹血糖水平曲线如图1所示。除个别点外，空腹血糖浓度（4.4～6.0 mmol/L）均处于正常范围内。各测试餐的空腹血糖平均值为5.2 mmol/L 或5.3 mmol/L，各餐间无显著性差异。在50 g-OGTT 试验中，每位受试者空腹血糖均在6.1 mmol/L 以下；有4 位受试者2 h 血糖浓度超过7.8 mmol/L，而低于11.1 mmol/L。

寒光暴闪，武成龙剑舞回龙护住全身。只听“嘭！嘭！嘭！”掌剑相触的声音震耳欲聋，人影消失了，看到的只有剑影、掌影，掌影、剑影。“嘭！”一声巨响，掌影消失了，剑影也消失了。

图1 受试者各测试餐的空腹血糖浓度（平均值±标准误）（n=10）Fig.1 Fasting blood sugar in test meals of all subjects（）（n=10）

2.4 各测试餐餐后血糖反应

将餐后各时间点血糖浓度减去空腹血糖浓度得到血糖变化值，各测试餐的餐后血糖反应曲线如图2 所示。进食餐前负荷后的15 min 和30 min，餐前负荷水果组血糖有所上升；进食米饭30 min 后，即60 min 时，3 个餐前负荷水果组的血糖浓度均显著低于W+50R 组。除120 min 时O+50R组与P+50R 组血糖浓度有显著差异，其它各时间点3 个餐前负荷水果组之间均无显著差异。

图2 测试餐的餐后血糖反应曲线（平均值±标准误）（n=10）Fig.2 Postprandial blood glucose concentration changes of test meals（）（n=10）

由表5 可见，白米饭餐前负荷水果后MAGE180 较对照组显著降低21%～36%，其中A+50R 和O+50R 组分别使餐后血糖峰值显著降低35.5%和32.3%。O+50R 组的iAUC60-120 显著低于W+50R 组。比较单位碳水化合物含量引起的血糖上升，结果发现与W+50R 组相比，A+50R 和O+50R 分别使AAC 显著降低27.3%和34.1%。

表5 测试餐的餐后血糖反应特征值（平均值±标准误）（n=10）Table 5 The postprandial glycemic response characteristics of test meals（）（n=10）

表5 测试餐的餐后血糖反应特征值（平均值±标准误）（n=10）Table 5 The postprandial glycemic response characteristics of test meals（）（n=10）

注：同一列中的不同小写字母表示结果存在显著性差异，P＜0.05。

2.5 各测试餐餐后饱腹感反应

如图3 所示，15 min 时A+50R 和P+50R 组饱腹感变化值显著大于W+50R，30 min 时3 个餐前负荷水果组的饱腹感变化值均显著大于W+50R。而进食正餐白米饭后，仅120 min 时P+50R 组饱腹感显著高于W+50R 组，其它时间点未发现显著性差异。

图3 测试餐的饱腹感反应曲线（平均值±标准误）（n=10）Fig.3 Satiety changes of test meals（）（n=10）

由表6 饱腹感反应特征值可知，3 个餐前负荷水果组的饱腹感谷值较W+50R 组显著升高，而饱腹感峰值无显著性差异。对比不同时间段饱腹感反应曲线下面积iAUC，仅0～60 min 时A+50R 组显著高于W+50R 组。

表6 测试餐的饱腹感反应特征值（平均值±标准误）（n=10）Table 6 The satiety response characteristics of test meals（）（n=10）

表6 测试餐的饱腹感反应特征值（平均值±标准误）（n=10）Table 6 The satiety response characteristics of test meals（）（n=10）

注：同一列中的不同小写字母表示结果存在显著性差异，P＜0.05。

受试者第2 餐实际进食的饺子数在各测试餐和对照组间均无显著性差异，如图4 所示。

图4 第2 餐摄入饺子的数量（平均值±标准误）（n=10）Fig.4 The number of dumplings at second meal（）（n=10）

2.6 相关性分析

各测试餐成分与血糖反应特征值的相关性分析结果见表7。总可利用碳水化合物及葡萄糖含量与血糖iAUC0-60呈显著正相关关系，果胶含量与血糖iAUC60-120及AAC 呈显著负相关关系，总黄酮含量与血糖iAUC60-120呈显著负相关关系。

表7 测试餐营养成分与血糖反应特征值相关性分析（n=10）Table 7 The correlation analysis between nutritional composition and glycemic characteristics of test meals（n=10）

3 种水果的质构指标与血糖反应特征值的相关性分析结果见表8。硬度与血糖iAUC120-180呈显著负相关关系，凝聚性与血糖iAUC120-180、iAUC0-180及AAC 均呈极显著负相关关系，回复性与血糖i-AUC60-120呈显著负相关关系。

表8 水果质构指标与血糖反应特征值相关性分析（n=10）Table 8 The correlation analysis between texture parameters of fruits and glycemic characteristics of test meals（n=10）

血糖反应特征值与饱腹感反应特征值的相关性分析结果见表9。血糖iAUC0-60与饱腹感谷值呈显著正相关，血糖iAUC120-180与饱腹感iAUC60-120以及iAUC120-180显著正相关。

表9 血糖反应特征值与饱腹感反应特征值相关性分析（n=10）Table 9 The correlation analysis between glycemic characteristics and satiety characteristics of test meals（n=10）

3 讨论

本研究证实，餐前30 min 额外摄入含15 g 可利用碳水化合物的3 种水果，均能在一定程度上平缓年轻超重受试者白米饭餐的餐后血糖反应，其中，苹果和甜橙的效果优于梨。这提示水果餐前负荷的平缓血糖作用可能是一个普遍现象，不仅限于苹果和猕猴桃，甚至吃水果额外增加了碳水化合物摄入量的情况下，仍有平缓餐后血糖的效应。不同水果的作用差异可能与水果的营养成分及质构特性有关。相关性分析表明，水果中的总黄酮含量和果胶含量与60～120 min 的血糖曲线下面积负相关。流行病学及动物研究表明，某些膳食多酚能够改善血糖反应[23]。另有体外试验发现，水果中酚类物质具有α-葡萄糖苷酶抑制活性[24-25]，进而可以降低消化速率，压制餐后血糖快速上升。其中苹果多酚提取物还被发现能够降低健康成年人进食含淀粉或蔗糖食物后的血糖反应[26]。果胶属于可溶性膳食纤维，富含果胶的食物基质有利于延缓细胞内容物释放和胃排空[27-28]，因此有益于改善餐后血糖反应。本研究中，餐前负荷甜橙组的酚类化合物及果胶含量显著高于餐前负荷苹果和梨组（表2），可能是白米饭餐前负荷甜橙降低餐后血糖反应的原因之一。

本研究中，苹果和甜橙的硬度、凝聚性、咀嚼度及回复性均显著高于梨，降低餐后血糖峰值及AAC 的作用也较梨明显。此前研究表明，食物质地越坚硬，咀嚼性越强，食物消化速率越慢[29]，有利于避免餐后血糖的快速上升。和完整水果相比，无需咀嚼的果泥果汁的血糖上升速度更快[30]。本研究中凝聚性与血糖iAUC0-180及AAC 均呈极显著负相关，提示质构特性可能是影响不同水果餐前负荷效果的重要因素之一。

苹果的多酚和果胶含量虽不及甜橙，但这两种水果在降低餐后血糖峰值、MAGE180及AAC 的幅度上是相似的。此前研究发现餐前负荷和苹果糖组分一致的糖水，可在一定程度上起到平缓餐后血糖的作用[7]。也有研究指出土豆餐前负荷10 g 果糖能够显著减小餐后血糖曲线下面积[31]，其原理可能是小剂量果糖通过增强肝脏葡萄糖代谢，降低高GI 膳食的血糖反应[32-33]。本研究中苹果的果糖含量约为甜橙的2 倍（如表2），解释了苹果餐前负荷效果较好的部分原因。

本研究中受试者进食水果后30 min 内的饱腹感增加，餐前负荷水果组的饱腹感iAUC0-180均高于或相当于对照组，各组间第2 餐摄入食物无显著差异，表明餐前摄入水果不会显著影响食欲和下一餐的食物摄入量。不同水果在0～180 min的饱腹感曲线下面积无显著差异，而餐前负荷梨120 min 的饱腹感分值显著高于米饭对照，可能是因为餐前负荷梨120 min 的血糖值较高。相关性分析也表明，血糖iAUC120-180与饱腹感iAUC120-180显著正相关，即120 min 后的血糖水平相对较高，有利于维持下一餐之前的良好饱腹感，这对预防因餐前饥饿而导致摄入过多热量有所帮助[34]。

本研究中餐前食用的水果质量在134～240 g之间，均低于或介于膳食指南中200～350 g 的推荐摄入量，具有良好的实操性。流行病学研究提示长期摄入苹果和梨有利于预防糖尿病[35]，而糖尿病患者适量摄入水果有利于预防心血管疾病等并发症[10]，说明以餐前负荷水果作为平缓餐后血糖的方法既简单又安全。然而，由于本研究的受试者均为年轻健康超重人群，且仅是1 餐后的研究。此研究的结果是否适用于糖尿病患者，长时间水果餐前负荷是否能持续起到平缓餐后血糖的效果，还需大量的人体试验验证。

总之，本研究结果证实，即便餐前负荷水果是额外摄入，增加了1 餐的总碳水化合物数量，仍有利于平缓餐后血糖波动，这种作用可能与水果质构和成分有关。餐前30 min 摄入水果时通过何种机制引起餐后血糖峰值的下降，仍有待于进一步的研究。