《Food Bioscience》：Innovative strategies for producing diabetes-friendly cereal-based products: Mechanism, Application, and Challenges
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本文系统评估多酚、生物肽、膳食纤维和糖替代品在功能性谷物产品中改善2型糖尿病的作用机制，包括抑制消化酶、调节肠道菌群、增强胰岛素敏感性及减少氧化应激，为开发新型功能性谷物产品提供科学依据。
埃拉赫·阿马尼（Elahe Amani）|阿米尔·普亚·格纳达哈里·亚兹迪（Amir Pouya Ghnadehari Yazdi）|努辛·巴兹塞菲德帕尔（Nooshin Bazsefidpar）|穆罕默德·拉赫马蒂（Mohammad Rahmati）|阿明·卡里米（Amin Karimi）|埃尔哈姆·阿萨德普尔（Elham Assadpour）|莫赫森·巴尔泽加尔（Mohsen Barzegar）|赛义德·马赫迪·贾法里（Seid Mahdi Jafari）
伊朗阿尔博兹（Alborz）扎尔工业与研究集团（Zar Industrial and Research Group）扎马卡龙公司（Zarmacaron Company）研发部门
摘要
2型糖尿病（T2DM）在全球范围内的发病率不断上升，这迫切需要创新的饮食干预措施，以超越传统的药物疗法，因为传统药物疗法往往伴随着不良副作用和局限性。以谷物为基础的产品（CBPs）是全球主要的饮食来源，但它们通常由精制面粉和高血糖指数的糖制成，从而导致餐后高血糖和代谢紊乱。本文提出将这些主要产品重新配方为功能性食品，作为T2DM管理的补充策略。我们系统地评估了支持添加四类关键功能性成分的科学证据：酚类化合物、生物活性肽、膳食纤维和糖替代品。这些成分通过多种机制发挥抗糖尿病作用：（i）抑制消化酶（如α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶和二肽基肽酶-IV，DPP-IV）；（ii）调节肠道微生物群和短链脂肪酸的产生；（iii）通过关键信号通路（如PI3K/Akt、AMPK）增强胰岛素敏感性；（iv）减少氧化应激和炎症。在面包、意大利面、饼干和松饼等主要食品中应用这些成分，显著改善了最终产品的血糖指数、营养密度和生物活性。本文为开发下一代功能性谷物产品建立了坚实的科学框架，认为将其整合到日常饮食中对于改善血糖控制、减轻糖尿病并发症以及作为全面T2DM预防和管理策略的有效组成部分具有巨大潜力。
引言
糖尿病是一种复杂的慢性代谢疾病，其特征是持续的高血糖，已成为前所未有的全球公共卫生危机。据估计，2024年全球有5.89亿20至79岁的成年人患有糖尿病，约占成年人口的九分之一。预测显示，到2050年这一数字将显著增加到8.53亿，影响近八分之一的成年人。该疾病还造成了巨大的死亡负担，导致约340万人死亡（国际糖尿病联合会等，2022年）。2型糖尿病（T2DM）占大多数病例，其根本特征是双重病理：胰岛素抵抗（外周组织对胰岛素的反应减弱）和进行性的胰腺β细胞功能障碍，导致相对胰岛素缺乏（Nolan & Prentki，2019年）。目前的药物治疗是T2DM管理的基石，但它们常常伴随不良副作用，包括胃肠道问题、心血管并发症和感染易感性增加（Xia等，2021年）。这些局限性凸显了迫切需要创新、可及且微创的治疗策略。
在这种情况下，饮食干预再次成为糖尿病管理的重要组成部分——不仅仅是辅助手段，而且是强有力的前线方法。饮食与T2DM之间的关系已经得到充分证实，现代饮食模式——特别是那些高血糖指数（GI）的食物，如精制谷物、糕点和糖果——与肥胖和糖尿病的病因密切相关（Khemka等，2023年）。生活方式的改变，包括饮食调整，不仅在预防T2DM的发生方面显示出显著效果，而且在逆转疾病早期阶段和代谢综合征成分方面也有效，突显了营养策略的深远影响（Cloete，2023年）。在全球饮食格局中，以谷物为基础的产品（CBPs）——包括面包、饼干、曲奇和松饼——因其便利性、美味和文化意义而无处不在。烘焙行业是一个价值数十亿美元的产业，反映了它们在各种人群中的广泛消费（Bauer等，2022年）。然而，它们的普遍性引发了重大的营养问题。传统的CBPs主要由精制小麦面粉、高糖分和固体脂肪制成，导致食物热量密度高、血糖指数（GI）高，但膳食纤维（DFs）、微量营养素和生物活性成分（bioactives）含量低。
血糖指数（GI）是一个从0到100的尺度，用于衡量相对于参考食物的血糖反应。高GI（≥70）的食物会引起快速的餐后血糖和胰岛素激增，加剧T2DM的代谢紊乱（Anh等，2021年）。CBPs的GI受加工方法的影响很大。精制小麦面粉的过程去除了富含DFs、维生素、矿物质和酚类化合物（phenolics）的麸皮和胚芽，只留下富含淀粉的胚乳。这一过程减少了自然减缓酶消化和葡萄糖吸收的物理纤维屏障，从而提高了GI（Lal等，2021年）。此外，添加高量的蔗糖会进一步加剧餐后血糖和胰岛素反应。长期食用高GI食物与更大的血糖波动有关，包括血红蛋白A1c（HbA1c）的波动，这与T2DM患者的不良心血管结果有关（Sheng等，2024年）。
"功能性食品"的概念——定义为提供超出基本营养的健康益处的食品——为应对这些挑战提供了有希望的途径。这一概念起源于20世纪80年代的日本，推动了全球向设计既能滋养又能促进健康并减轻疾病进程的食品的转变（Garud等，2023年）。与传统的主要满足基本饮食需求的营养食品不同，功能性食品（FFs）旨在发挥特定的生理作用，与在医疗监督下用于疾病管理的医疗食品不同（Granato等，2023年）。
功能性食品的全球市场正在扩大，目前超过1800亿美元，年增长率达8%，反映了消费者对更健康饮食选择的需求不断增加（Ali & Rahut，2019年）。CBPs（面包、意大利面、饼干等）是主要的饮食来源，提供必要的能量、纤维和营养素。然而，它们主要由精制碳水化合物组成，这些碳水化合物会迅速分解为葡萄糖，导致餐后血糖急剧升高（高GI）。这对于糖尿病前期患者、糖尿病患者或胰岛素抵抗者来说是一个主要问题。直接在这些食品中添加生物活性化合物可以在不要求人们放弃熟悉食物的情况下改变其基本的代谢影响。重新配方CBPs以包含功能性成分是T2DM饮食管理的关键进展。通过将生物活性成分与特定的代谢益处相结合，这些产品可以从单纯的饮食来源转变为治疗工具。科学依据涵盖了多种机制，旨在针对糖尿病的病理生理缺陷：提高胰岛素敏感性、β细胞功能、减少系统性炎症和减轻氧化应激。这涉及修改核心成分以降低GI、提高营养密度，并加入具有抗糖尿病特性的生物活性成分，例如DFs、多酚、植物甾醇和其他植物化学物质（AdPr）。
CBPs的消费量不断增加（图1A），同时抗糖尿病食品的研究也显著增加（图1B），这反映了随着糖尿病在全球范围内的增加，人们转向更健康的饮食方式。自2000年以来，关于功能性谷物等抗糖尿病产品的科学研究也显著增长（图1B）。本文将深入探讨功能性成分如何通过多种机制发挥其作用，例如抑制消化酶（如α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶）、调节肠道微生物群（GMB）组成、增强胰岛素敏感性和减少氧化应激。本文旨在阐明如何将这些生物活性成分战略性地纳入CBPs中，以降低GI并改善代谢健康结果。通过整合现有证据，本文旨在为开发下一代功能性CBPs提供坚实的框架，以便有效地将其纳入全面的T2DM预防和管理策略中。
机制
根据所提供的文本，酚类化合物是一类广泛且化学多样化的植物次级代谢物，通过多种互补机制发挥显著的抗糖尿病作用。这些机制针对T2DM的发展和进展涉及的各种生理途径，包括血糖调节（GLr）、胰岛素敏感性和胰腺β细胞的保护（Ghandahari Yazdi等，2019年）。酚类化合物发挥抗糖尿病作用的主要机制之一是抑制关键
机制
生物活性肽（BPs）和蛋白质水解物（PHs）越来越被认为是管理糖尿病的有希望的天然生物活性物质。这些短氨基酸序列（通常含有2-20个残基）存在于乳制品、豆类、鱼类和谷物等食物中的膳食蛋白质中，通过生理消化、酶解或微生物发酵释放出来（Daliri等，2017年）。与合成药物相比，BPs和PHs具有显著优势，包括低机制
膳食纤维（DFs）通过多种作用机制发挥显著的抗糖尿病作用，影响消化、吸收、激素调节和代谢途径。这些机制共同促进了血糖调节（GLr）的改善，使纤维成为T2DM饮食管理和预防的关键组成部分（Liu等，2021年）。调节胃排空和肠道运动：膳食纤维影响血糖水平的主要方式之一是调节胃排空和肠道运动。
糖替代品；策略与挑战
过量摄入糖是一个重大的公共卫生问题，与肥胖、2型糖尿病和心血管疾病有关（Agnihotri等，2025年；Owens等，2025年）。因此，减少食品中的添加糖分，特别是CBPs中的糖分，是一个优先事项。糖不仅提供甜味，还赋予CBPs结构、质地和颜色特性。它影响面团流变学、淀粉糊化以及蛋白质变性，并参与Millard褐变和焦糖化反应，从而影响结论
开发用于管理T2DM的功能性CBPs代表了一种有希望的策略，可以弥合治疗营养和日常饮食习惯之间的差距。通过用协同组合的生物活性成分（如DFs、酚类化合物、BPs和低血糖指数甜味剂）强化文化上熟悉的主要食品，这种方法通过多种互补的生理途径针对血糖调节（GLr）。因此，功能性CBPs提供了一种可持续和综合的饮食
作者贡献声明
穆罕默德·拉赫马蒂（Mohammad Rahmati）：撰写——原始草稿，研究，数据管理。阿明·卡里米（Amin Karimi）：撰写——原始草稿，研究，数据管理。阿米尔·普亚·格纳达哈里·亚兹迪（Amir Pouya Ghnadehari Yazdi）：撰写——原始草稿，方法学，研究，数据管理。努辛·巴兹塞菲德帕尔（Nooshin Bazsefidpar）：撰写——原始草稿，方法学，研究，数据管理。埃拉赫·阿马尼（Elahe Amani）：撰写——原始草稿，方法学，研究，数据管理。赛义德·贾法里（Seid Jafari）：撰写——审阅与编辑，验证，监督，方法学，格式化
未引用的参考文献
Chukwuma和Islam，2017；Hu等，2023；Hu?u和Amariei，2021；International等，2022；International等，2025；Jan等，2021；Li等，2025；Shalaby和El-Shourbagy，2014；Wang等，2022；Wolever等，2002。
