《食品科学》：中国农业科学院范蓓研究员、刘佳萌副研究员等：药食同源植物中干预糖尿病的活性物质研究进展

糖尿病是一种由遗传和环境引起的严重的慢性终身性疾病，其表现为胰岛素不敏感、胰岛素缺乏和生物功能受损，其典型特征是“三多一少”，即多饮、多食、多尿和体质量减轻。T2DM的主要发病机制包括胰岛β细胞功能障碍，胰岛素分泌不足和对胰岛素的系统需求增加。目前主要依靠饮食疗法（控制日常摄入热量）与药物疗法相结合治疗T2DM。天然药食同源物质中的降血糖活性物质是待挖掘的重要绿色资源。

迄今为止，国家卫生健康委员会、国家市场监督管理总局联合发布，将丁香、当归、党参、地黄等106种物质纳入按照传统既是食品又是中药材的物质目录（表1）。中国农业科学院农产品加工研究所的周怡霞、刘佳萌*、范蓓*等就近年来药食同源植物（MFP）中降血糖活性成分分析鉴定、活性研究及其在食品中的应用进行总结与分析（概要图见图1），为推动新的降血糖活性化合物挖掘鉴定并开发具有降血糖活性的功能食品提供理论依据。

01

MFP中的降血糖活性成分及其降糖机制

铁皮石斛、黄芪、黄精、党参等MFP中富含多种降血糖活性物质，包括多糖、多酚、皂苷、生物碱等非挥发性活性物质与精油等挥发性活性物质，其降血糖作用机制包括促进胰岛素分泌和受损胰腺的修复、调节葡萄糖代谢（促进糖酵解和外周葡萄糖的利用、抑制糖异生和促进糖原合成、抑制糖苷酶活性）、缓解氧化应激损伤、抑制炎症反应和调节肠道菌群等方面。

1.1 多糖

多糖广泛存在于MFP中，安全系数较高，不良反应小，是降血糖的重要活性成分。已报道的多糖提取工艺大多采用热水浸提法、超声辅助提取法、微波辅助提取法、酶提取法等方法进行初步提取，再加以柱层析法纯化。对MFP中多糖的化学结构多集中在初级结构解析，缺乏高级结构的分析，使得多糖的结构表征具有一定的局限性。但是，多糖作为聚合物混合物，其生物活性受多糖的相对分子质量、分子骨架组成和化学修饰等影响，因此，结构-功能的关系研究对于了解多糖的生物活性至关重要，但是，目前对多糖结构-功能关系的研究仍有限且缺乏深度。

多项研究表明，不同MFP中的多糖主要通过以下方式发挥降血糖活性（表2）：百合多糖、灵芝多糖、马齿苋多糖、山药多糖、麦冬多糖等通过修复胰岛细胞增加胰岛素分泌和葡萄糖激酶活性，有效控制血糖水平升高；蜂花粉多糖（RBPP-P）能通过AMPK/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）介导的信号通路促进自噬，增强人肝癌细胞（HepG2）对胰岛素的敏感性，改善胰岛素抵抗和葡萄糖耐受不良；黄参多糖能够提高胰岛β细胞自由基清除能力和抗氧化能力，增强胰岛β细胞存活率，刺激受损胰岛β细胞更多地分泌胰岛素量；蒲公英多糖、薏苡仁多糖能抑制糖苷酶活性，减少血糖中葡萄糖含量，从而降低血糖；桑葚多糖、百合多糖通过直接或间接地提高己糖激酶、琥珀酸脱氢酶的活性，促进组织细胞对葡萄糖的摄取和利用，阻碍肝糖异生及糖原分解为葡萄糖，抑制肝糖输出，调节葡萄糖的吸收和利用。

1.2 多酚

多酚主要存在于植物的皮、根、叶、果中等，是一类含有多个羟基的芳香族化合物，可分为黄酮类和非黄酮类。黄酮类化合物包括黄酮醇、黄酮、黄烷酮、异黄酮和类黄酮，主要的非类黄酮为酚酸（羟基苯甲酸和羟基肉桂酸）、黄芪类、木脂素和鞣质，具有较强的生物活性。通常以单宁、花青素和糖苷的形式存在。传统提取方法包括溶剂（甲醇、丙酮等）提取、挤压或冷压以及蒸汽蒸馏，但存在耗时耗能、重现性低、且溶剂用量大等的缺点。新兴提取技术基于细胞裂解可分成超声辅助提取、微波辅助提取、加压液体提取（提取率高，但选择率低于超声辅助提取）、脉冲电场处理、欧姆加热处理和冷等离子体处理，可显著提高多酚提取率，但易受到温度、时间等因素影响。目前报道的植物酚类化合物的研究多集中在水或水-有机提取的可提取部分，但实际上，高分子质量聚合多酚或与大分子相关的单独的低分子质量酚类（单宁、没食子酸和鞣花酸等）被保留在相应的提取残留物中，相关研究及报道极少。

多项研究表明，不同MFP中的多酚主要通过以下方式发挥降血糖活性（表3）：沙棘原花青素通过降低血清中TG、TC和LDL-C水平，提高HDL-C水平，改善糖脂代谢紊乱，缓解高血糖；肉桂多酚通过增加胰岛素受体的水平来改善靶细胞对胰岛素的敏感性；丁香酚、沙棘多酚、姜黄素刺激GLUT4表达增加葡萄糖从血液转运到其他组织细胞（如肌肉组织等）；覆盆子酮、白藜芦醇可通过抑制细胞氧化应激的水平，增加抗氧化分子谷胱甘肽（GSH）释放，提高GSHPx、过氧化氢酶及SOD等抗氧化酶类的活性；葛根素通过下调血液和脂肪细胞中的白细胞介素IL-6、瘦素（Leptin）及肿瘤坏死因子-α（TNF-α）水平从而缓解炎症反应，改善其胰岛素抵抗；龙竹竹叶总黄酮和多酚、山药多酚、蒲公英总酚、铁皮石斛酚等可抑制α-葡萄糖苷酶及α-淀粉酶活性，减少小肠中葡萄糖的释放和吸收，抑制餐后高血糖；槲皮素能够降低肠道菌群中的厚壁菌门/拟杆菌门，抑制韦荣球菌、芽孢杆菌和真杆菌的生长，降低血清胰岛素水平，有效减轻高脂饮食诱导的肠道微生物群生态失调。

1.3 生物碱

生物碱是中草药中一类含氮的有机化合物，大多呈碱性，如有机胺类、异喹啉类、吡咯烷类、吡啶类等（图2），具有显著的降血糖活性。传统的提取工艺以水提取、有机溶剂提取（酸提最常用）为主，其操作简单、重复性好，但提取率低、纯度低、杂质难以分离，所需提取剂量大，危险系数较高。新提取技术包括超声提取法、离子液提取法、聚焦留技术法等，大大缩短了提取时间，提高了提取效率，但对设备条件和时间的要求更高。

多项研究表明，不同MFP中的生物碱主要通过以下方式发挥降血糖活性。黄芪的小檗碱在肠道中几乎不被吸收，其发挥降血糖作用的机制通路丰富，包括：抑制去乙酰化酶（SIRT3）使AMP积累，激活AMPK信号通路，促进细胞对葡萄糖的摄取，抑制糖异生；显著降低肠道糖基化酶和GLUT的活性，减少葡萄糖的吸收，降低血糖；调节肠道菌群的生长，调控肠道中糖脂成分的吸收以及糖脂代谢。胡椒碱通过疏水相互作用、氢键和电荷相互作用与氨基酸残基，再与α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶结合，减少碳水化合物的水解和葡萄糖的吸收，降低餐后血糖水平。黄连碱通过抑制内质网应激和氧化应激改善糖尿病的血管功能。桑叶1-DNJ是一种良好的α-葡萄糖苷酶抑制剂，它能减缓糖原分解的速度，延缓其吸收，并能显著抑制餐后血糖水平的急剧升高。铁皮石斛生物碱抑制肝脏或脂肪组织中AMP激活的p-AMPK磷酸化，并增加PPARα和GLUT4的表达。10 μmol/L枸杞生物碱能够显著增加胰岛素抵抗HepG2细胞的葡萄糖消耗量，具有潜在的降血糖活性。

1.4 皂苷

皂苷是一类由类固醇、多环三萜、寡糖构成的糖苷（图3），广泛存在于甘草、黄芪、党参等MFP中，具有广泛的降血糖作用靶点和途径，具有良好的应用前景。皂苷提取工艺包括浸提法、微波提取法、超临界流体提取、加压液体提取、酶辅助提取等，最常见的是采用乙醇提取，辅以超声、加热等手段。醇提法提取工艺简单、使用溶剂量少、提取率较高，有效节约了成本，但选择率低、纯度低，存在着耗时长、安全性低等缺陷。微波提取法提取效率高、耗时短、温度低，但对设备、环境要求高，不适合大规模生产。

多项研究表明，不同MFP中的皂苷主要通过以下方式发挥降血糖活性：山茱萸皂苷可有效调节INSR、GLUT4、PI3K和PKB/AKT相关信号通路，显著改善糖脂代谢、炎症反应和氧化应激以及胰腺和肝脏损伤。玉竹总皂苷、西洋参皂苷、罗汉果苷V等通过保护和修复受损的胰腺β细胞，提高胰岛素水平，改善胰岛素抵抗。

1.5 其他类化合物

除了上述几种具有降血糖活性的成分外，MFP中的活性肽类、不饱和脂肪酸等也被发现具有较好的降血糖活性（表4）。由萜类化合物（包含单萜、倍半萜和萜烯类）组成的精油类化合物，如肉桂叶精油能抑制α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶活性，改善糖脂代谢紊乱。薄荷精油和肉桂醛可通过下调MDA水平、增加抗氧化酶GSH能力，显著降低糖尿病小鼠血糖，发挥降血糖作用。传统的精油提取方法如水蒸气蒸馏、水蒸气蒸馏、超声、欧姆和微波辅助水蒸气蒸馏和超临界流体萃取，存在着提取时间长、效率低、溶剂毒性大等缺点。

活性肽在体内易吸收，不良反应小，且对α-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶或二肽基肽酶-IV（DPP-IV）具有显著的抑制作用，现逐渐成为天然降血糖活性成分的重要来源。火麻仁肽等富含亮氨酸、脯氨酸、蛋氨酸和精氨酸等氨基酸的肽类是优异的α-葡萄糖苷酶抑制剂，其中亮氨酸和脯氨酸两种疏水氨基酸对α-葡萄糖苷酶有潜在的贡献。肽的分离采用化学水解、酶解和微生物（以乳酸菌、真菌为主）发酵制得，以酶解蛋白为主，化学水解简单、成本低，但存在着水解过程不可控、营养质量下降和功能性弱等问题，酶解方法重复性高、安全性高、耗能低、更易控制反应，但存在耗时长、效率低和纯度低的问题；微生物发酵具有低成本优势，但因产率低和缺乏特异性阻碍了其开发。

02

MFP在临床上的应用

迄今为止，已发表的研究MFP中活性成分对胰岛素敏感性和T2DM影响的临床试验数量有限。通过文献检索（Pubmed、Science Direct、Google Scholar）和ClinicalTrials.gov数据库检索近10 年（2014—2024年）MFP临床试验报道，姜黄素、槲皮素、白藜芦醇、盐酸小檗碱以及桑枝总生物碱片在多个国家及地区已经或者正在进行预防和治疗T2DM的临床试验（表5）。新活性成分的临床试验主要以口服胶囊或者片剂、手臂注射等方式，单独或者组合（活性成分+胰岛素等常见糖尿病治疗药物）服用活性成分进行干预试验。药物测试过程中副作用不明显，仅报道出现个别便秘、腹痛等轻微症状，在临床试验中具有较高的有效性和安全性。由此可见，MFP活性化合物在开发干预T2DM药物方面有着极为良好的前景。鉴于口服药物生物利用度低、血药浓度低，未来对活性成分进行临床试验时，应对药物的剂型进行深入研究，通过选择合适的剂型、优化制剂工艺、设计控释和缓释剂型等方法提高药物在体内的稳定性和生物利用度。同时，为了缓解糖尿病肾病、视网膜病变等并发症，应对药物的剂量效应进行深入研究，通过实时动态检测、综合评估指标（选择更敏感和特异性的指标如新型生物标志物、影像学检查结果等）、简化治疗方案、药物相互作用监测、长期安全性评估等方式，全面评估药物对糖尿病并发症的治疗效果。

03

MFP在食品中的应用

在养生理念极速“年轻化”的背景下，“大健康”产业热度不断升温，消费者对产品的关注度由品牌、价格等关键词转变为安全有效、新原料、健康养生等关键词，主打营养补充、健康养生的食品拥有广阔的市场前景。目前，已开发出多款具有降血糖功效的药食同源食品（表6）。市场上的降血糖食品主要分成3 类（图4）：一是风味良好的MFP，保留其原有的营养成分和风味物质，制成果汁、脆片等食品。如无蔗糖空心山楂、蓝莓干、铁皮枫斗等；二是与其他食品（如水果、同药性MFP等）组合配伍，制成茶饮、轻酒等多种食品。如桑叶双瓜茶、青钱柳玉米须桑叶茶等；三是将MFP或者其多糖等活性成分作为功能性物质的形式加入到饼干、面食、酸奶等方便食品。如山楂荷叶燕麦酥、五黑面包（含黑芝麻、黑桑葚、黑枸杞）等。目前市售的降血糖食品原料来源较为单一，多为含黄酮或皂苷类的MFP或者桑叶、黄精、黄芪等研究较为成熟的原料。不过，随着研究的深入，山茱萸、黄芪、铁皮石斛等具有降血糖活性的原料也逐渐加入到新型降血糖类食品的开发中。为满足多样化的市场需求，以MFP为主原料，科学搭配其他原料丰富其营养成分和口感，开发兼具药用价值、营养价值与良好风味的食品已成为新的研发方向。未来，药食同源食品产业将以科技进步为支撑，强化技术研究，加快发展药食同源产业，为人类的健康做出应有贡献。

04

结 语

MFP富含多种降血糖活性成分，可通过抑制胰岛素分泌和受损胰腺的修复、葡萄糖代谢、缓解氧化应激损伤、抑制炎症反应和调节肠道菌群等相关通路实现降血糖活性，具有开发成新的降血糖药物的潜力。此外，这些活性成分还可以复配到食品中，作为预防和治疗糖尿病的日常膳食补充剂，在一定程度上缓解高血糖症状。加强对MFP安全性的评价研究，探讨其在食品中的安全添加量和最大限量，并建立符合国际标准的检验评价标准，是推动我国MFP走向世界的必然条件。

在进一步开发MFP作为降血糖食品时，应重点考虑以下4 个方面的研究内容：1）研发更加高效绿色的活性成分提取工艺，要兼顾提取率、重复性、选择性高、成本效益、环境友好性等多方面因素；2）从胰岛素分泌、胰岛素抵抗、淀粉水解酶（α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶）、葡萄糖转运、糖脂代谢等多个角度深入研究MFP的降血糖活性机制，特别是活性成分化学结构与降糖活性之间的量效关系，为进一步推动临床试验奠定理论基础；3）新的MFP降血糖活性成分挖掘，利用原位杂交、免疫组织化学和基因芯片等现代技术，多靶点、定向筛选新的活性成分；4）结合精准营养理论，构建药食同源降血糖活性成分数据库，明确活性成分安全使用限量，根据个人病因、症状和日常膳食偏好，提供个性化MFP功能食品膳食补充方案。总之，对药食同源物质中降血糖活性成分进行深入的挖掘和活性研究，为开发更加安全、降血糖效果更好的MFP功能食品奠定了坚实的理论基础，也可为糖尿病前期和糖尿病患者提供更加多元化的饮食选择。

作者介绍

通信作者：

刘佳萌副研究员

中国农业科学院农产品加工研究所

博士毕业于北京协和医学院，微生物与生化药学专业，荷兰瓦赫宁根大学食品安全研究所访问学者，2015年至今就职于中国农业科学院农产品加工研究所。主要研究方向包括：食药同源植物中共生微生物资源挖掘；功能因子的生物合成；降血糖功效评价及其作用机制阐释、产品开发。主持国家自然科学基金青年基金、国家重点研发计划子课题、新疆自治区重点研发专项子课题、农业农村部农产品质量安全风险评估专项、甘肃省“特别特”甘味农产品营养品质指标深度挖掘项目等10 项；参与国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目、国家重大新药创制等国家及省部级项目10余项。研究成果发表论文30余篇，其中SCI 论文16 篇；或省部级奖励3 项；授权国家发明专利10 项；软件著作权1 项；主编编著2 部，副主编2 部；参与制定行业标准1 项，国际大会特邀报告1 次。

第一作者：

周怡霞 硕士研究生

中国农业科学院农产品加工研究所

周怡霞，女，中国农业科学院农产品加工研究所生物与医药专业硕士研究生。主要研究方向：食药同源功能因子挖掘及利用。

本文《药食同源植物中干预糖尿病的活性物质研究进展》来源于《食品科学》2025年46卷第11期333-342页，作者：周怡霞，覃璐琪，刁 娆，郑佳欢，刘佳萌，范蓓。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20241121-161。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑：李雄；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

为了帮助食品及生物学科科技人员掌握英文科技论文的撰写技巧、提高SCI期刊收录的命中率，综合提升我国食品及生物学科科技人员的高质量科技论文写作能力。《食品科学》编辑部拟定于2025年8月7-8日在 中国 湖南 长沙 举办“第12届食品与生物学科高水平SCI论文撰写与投稿技巧研修班”，为期两天。

长按或微信扫码了解详情

为贯彻落实《中共中央国务院关于全面推进美丽中国建设的意见》《关于建设美丽中国先行区的实施意见》和“健康中国2030”国家战略，全面加强农业农村生态环境保护，推进美丽乡村建设，加快农产品加工与储运产业发展，实现食品产业在生产方式、技术创新、环境保护等方面的全面升级。由 中国工程院主办， 中国工程院环境与轻纺工程学部、北京食品科学研究院、湖南省农业科学院、岳麓山工业创新中心承办， 国际食品科技联盟（IUFoST）、国际谷物科技协会（ICC）、湖南省食品科学技术学会、洞庭实验室、湖南省农产品加工与质量安全研究所、中国食品杂志社、中国工程院Engineering编辑部、湖南大学、湖南农业大学、中南林业科技大学、长沙理工大学、湘潭大学、湖南中医药大学协办的“ 2025年中国工程院工程科技学术研讨会—推进美丽乡村建设-加快农产品加工与储运产业发展暨第十二届食品科学国际年会”，将于2025年8月8-10日在中国 湖南 长沙召开。

长按或微信扫码进行注册