《食品科学》：哈尔滨商业大学徐悦讲师等：添加大豆分离蛋白的膨化米饼对糖尿病小鼠血糖的影响

在现代饮食结构中，高糖、高脂食物的摄入愈发普遍，这类饮食习惯已成为诱发多种慢性疾病的主要原因，其中糖尿病的发病率逐年攀升，已成为影响公众健康的重大问题。糖尿病是一种慢性疾病，不仅会导致患者血糖代谢紊乱并降低其生活质量，还可能引发肾脏损伤、心血管疾病、神经病变、抑郁症等一系列严重并发症，甚至威胁生命安全。鉴于糖尿病患者对饮食有着严格的特殊需求，普通食品往往难以满足其健康管理要求，因此，开发一款兼顾安全性、营养性与适口性的糖尿病人友好型食品，对帮助患者稳定血糖水平、改善生活品质具有重要的现实意义。

近年来，膨化米饼已从区域性传统零食发展为全球化的健康零食，具有良好的发展前景。目前食品膨化技术包括油炸膨化、微波膨化、焙烤膨化和挤压膨化。相比于其他3 种技术，挤压膨化技术具有能源效率高、生产效率高、操作简便等独特优势，展现出良好的应用价值，且挤压膨化处理已被证明能够显著降低淀粉水解程度。挤压过程中，淀粉在机筒内经高温和高剪切力的作用，导致糖苷键断裂、部分酶切位点被破坏，从而使淀粉酶与淀粉分子无法有效结合。此外，大豆分离蛋白（SPI）的添加也逐渐被学界认可，其不仅能避免引入化学试剂带来的食用风险，还能降低产品的体外消化率，增加抗性淀粉（RS）含量，从而改善消费者餐后血糖水平。这可能是由于SPI氨基酸组成均衡，具备多种生理功能，同时可以包裹淀粉颗粒使其不易被消化酶侵袭。虽然目前利用蛋白质改性淀粉的研究非常普遍，但关于SPI在挤压膨化体系中对米饼消化特性及糖尿病小鼠血糖调控机制的研究鲜有报道。鉴于此，哈尔滨商业大学食品工程学院的张帅惠、杨杨和徐悦*等人探究不同SPI添加量对米饼体外消化率的调控作用，以及不同剂量SPI-大米复合膨化米饼对糖尿病小鼠饮食干预后的摄食量、摄水量、体质量、血糖值、口服葡萄糖耐量、脏器指数、甘油三酯含量、总胆固醇含量、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）含量、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）含量、胰岛素水平和肝脏、肾脏病理形态的影响，旨在提升膨化米饼的营养价值和功能特性，为降糖食品开发提供一定参考。

1 挤压膨化米饼体外消化速率分析

淀粉的消化程度是食物基质和胃肠道条件相互作用的综合结果，其消化速率可显著影响人体的血糖水平。依据淀粉在人体内消化的速率与程度，将其划分为3 类：快消化淀粉（RDS）、慢消化淀粉（SDS）和RS。因此，本研究采用体外法测定SPI添加量对米饼消化速率的影响，结果如图1所示。未添加SPI的米饼RS、SDS、RDS的相对含量分别为14%、13%、73%。当SPI添加量为15%～20%时，米饼中的RS和SDS含量增加，RDS含量减少。除低添加量组外，其余SPI添加组的RS含量均高于对照组，而RDS含量均低于对照组。且当SPI添加量逐渐增加时，米饼的RS含量逐渐上升，SDS含量先上升后下降，而RDS含量呈现显著下降趋势。这可能是因为挤压膨化导致淀粉结晶和层状结构被破坏，但SPI可在淀粉颗粒外形成物理屏障，阻碍消化酶侵袭淀粉分子，同时其与淀粉相互作用形成的网络结构能够限制淀粉颗粒膨胀，促进高密度结构形成，从而降低淀粉消化率。综合体外消化率的降低效果和米饼成本因素考量，选择15%添加量进行后续实验。

2 小鼠体质量、摄食量、摄水量分析

小鼠的生命体征能够间接反映饮食干预对其消化吸收功能所产生的影响。如图2A所示，各剂量实验组小鼠的摄食量和摄水量相比于模型组小鼠均呈显著降低趋势（P＜0.05）。由于“多食多饮”是糖尿病的典型症状，因此这一变化表明糖尿病小鼠病情的改善。此外，与正常组小鼠相比，糖尿病小鼠的体质量增加受到明显抑制（图2B）。经过4 周的饮食干预，小鼠的体质量增加量显著改善，这与Luo Zhonghua等对糖尿病小鼠干预4 周时观察到的结果相似。与模型组相比，低剂量、中剂量和高剂量实验组小鼠的体质量分别增长了41.14%、44.09%和52.75%，呈现出明显的剂量依赖性且逐渐趋近于正常组。

如图3所示，模型组小鼠的腰围及体长均处于各组最低水平，表明该组小鼠体型较为瘦弱，反映出糖尿病引起的营养代谢紊乱。而与模型组相比，其他各剂量实验组小鼠的腰围明显变宽，体长有所增加，这表明饮食干预对改善小鼠的形态和体质量具有积极作用，显著缓解了糖尿病所引起的减重现象。

3 小鼠空腹血糖水平分析

空腹血糖水平能够直接、快速地反映饮食干预的基础降糖效果。因此，本研究测定了6 组小鼠空腹血糖水平的变化，结果如图4所示。在4 周的饮食干预中，正常组小鼠的空腹血糖水平一直保持在正常生理范围内（6.4～7.3 mmol/L），未出现异常波动。而模型组小鼠在高糖高脂饮食和STZ诱导下，空腹血糖水平明显高于正常组，这表明通过高糖高脂饮食联合STZ诱导的方法成功建立了糖尿病模型，符合糖尿病的特征性变化。各实验组在不同剂量的米饼饮食干预过程中，空腹血糖水平普遍呈现显著下降趋势，这与Liao Wang等采用豌豆分离蛋白水解物降低小鼠血糖的结果类似。干预4 周后，与模型组小鼠相比，低剂量、中剂量和高剂量实验组的小鼠空腹血糖水平分别下降16.62%、21.09%和22.73%，其中高剂量实验组降血糖效果最佳，血糖水平达到9.89 mmol/L，表明高剂量复合米饼干预对血糖水平有显著改善作用。

4 小鼠口服葡萄糖耐量分析

口服葡萄糖耐量实验能够测定机体的葡萄糖负荷能力，从而反映机体对血糖的调节能力，表征机体对于葡萄糖的耐受程度。当机体处于健康状态，葡萄糖的摄入不会引起血糖大幅度波动，即机体对葡萄糖的耐受性良好。如图5A所示，所有组的小鼠血糖浓度均在30 min时达到峰值，随后开始下降。与正常组相比，模型组小鼠的血糖浓度显著升高（P＜0.05），说明模型组小鼠的葡萄糖耐受性受损。与模型组相比，中剂量实验组和高剂量实验组的血糖浓度明显降低。这与AUC结果相印证（图5B）。经过4 周米饼饮食干预后，低剂量实验组与中剂量实验组的AUC较模型组分别下降了24.14%、26.69%，这表明低剂量与中剂量的饮食干预能够在一定程度上改善糖尿病小鼠的葡萄糖代谢，但效果较为温和。而高剂量实验组的AUC相比于模型组下降了28.78%，表明高剂量米饼饮食能够显著改善糖尿病小鼠的葡萄糖耐受量，这可能是由于复合米饼影响小鼠的肠道葡萄糖吸收，减缓血糖升高的速率，从而改善葡萄糖耐受性。

5 小鼠脏器指数分析

脏器指数作为衡量小鼠健康状况的指标，通常情况下应保持在相对稳定的水平。脏器指数过高，可能是炎症反应使得脏器增生或肿大，进而使脏器指数升高。如图6所示，各实验组小鼠的肾脏指数和肝脏指数均低于模型组，表明挤压膨化复合米饼的饮食干预对糖尿病小鼠的脏器起到保护作用。在3 个剂量的实验组中，高剂量组表现出最为显著的改善效果（P＜0.05），与模型组相比，高剂量组的小鼠肾脏指数和肝脏指数分别降低了29.07%和22.99%。这一现象说明复合米饼能适当缓解缓解糖尿病小鼠肝脏和肾脏的组织肿大，推测其机制可能与改善代谢紊乱、抑制脂肪沉积及减轻炎症反应有关。

各组小鼠肝脏与肾脏的表型变化如图7所示。与正常组相比，糖尿病模型组小鼠的肝脏和肾脏均呈现出明显的病理性变化，即肝脏充血性肿大，色泽暗红；肾脏出现弥漫性黄白色脂质沉积。这些异常变化表明，糖尿病小鼠的脏器已经出现损伤。经过4 周的饮食干预后，各剂量实验组小鼠的脏器组织损伤普遍改善，特别是高剂量实验组。摄入SPI复合米饼后，这些小鼠的肝脏和肾脏组织的色泽从暗红色恢复至接近正常组的暗褐色，且肝肾的体积明显缩小，进一步证明饮食干预对糖尿病小鼠脏器损伤具有缓解作用。

6 小鼠甘油三酯含量分析

研究表明，甘油三酯水平与糖尿病患者心血管死亡风险呈正相关。甘油三酯含量过高通常与脂肪积累、胰岛素抵抗或肝脏功能受损密切相关。因此，本研究测定了各组小鼠甘油三酯水平的变化，结果如图8所示。模型组小鼠的肝脏甘油三酯水平显著高于正常组（P＜0.05），是正常组的2.76 倍。这可能是脂质代谢紊乱所致。饮食干预组的小鼠肝脏甘油三酯水平显著低于模型组（P＜0.05），表明SPI复合米饼能够有效抑制脂质过度合成，且各剂量实验组处理后呈现剂量依赖性。高剂量实验组的小鼠肝脏甘油三酯水平相较于模型组下降了55%，下降最为显著，表明高剂量米饼的干预对甘油三酯的抑制效果最佳。这可能是因为SPI中含有许多活性成分（如大豆异黄酮等），能够下调肝脏中关键脂肪生成酶的基因表达和活性；此外，高胰岛素血症会促进肝脏脂肪合成，米饼中的SPI有助于改善小鼠胰岛素敏感性，使得胰岛素水平趋于稳定。

7 小鼠总胆固醇含量分析

总胆固醇含量是评估机体脂质水平的关键生化指标之一，胆固醇的过度积累是代谢异常的重要表现。如图9 所示，与正常组小鼠相比，模型组小鼠的总胆固醇水平显著升高，表明糖尿病不仅导致糖代谢紊乱，还会影响脂质代谢。在经过不同剂量的饮食干预后，低剂量实验组的小鼠肝脏总胆固醇水平较模型组降低了13.4%。这一变化相对较小，表明低剂量组对调节糖尿病小鼠的脂质代谢的作用效果温和；中剂量实验组的小鼠肝脏总胆固醇水平比模型组下降了21.56%，表明中剂量挤压膨化米饼能够有效地改善糖尿病小鼠的脂质代谢失衡；而高剂量组的小鼠肝脏总胆固醇水平较模型组下降了35.78%，表明高剂量挤压膨化米饼能够有效降低糖尿病小鼠的总胆固醇水平，调节脂质代谢失衡。这可能归因于复合米饼中的SPI在肝细胞中发挥了脂质调节和降胆固醇的作用。Song Bo等也报道了SPI具有降低大鼠总胆固醇的作用，其效果类似于非诺贝特。

8 小鼠HDL-C水平分析

HDL-C为高密度脂蛋白颗粒所携带的胆固醇，可直接反映体内高密度脂蛋白的水平与功能状态。糖尿病会对肝脏造成一定程度的损伤，最终导致高密度脂蛋白合成降低，进而使血清HDL-C水平下降。因此，本研究测定了各组小鼠的HDL-C水平，结果如图10所示。与正常组相比，模型组小鼠HDL-C水平显著降低，表明糖尿病抑制HDL-C在肝脏的合成。低剂量实验组的干预能够有效提升糖尿病小鼠的HDL-C水平，HDL-C水平较模型组提高15.71%，这表明低剂量米饼具有一定改善肝脏功能的作用。高剂量组的干预效果最为显著，HDL-C水平较模型组提高49.15%，这表明摄入SPI复合米饼可以抑制糖尿病，提升机体健康水平。

9 小鼠LDL-C水平分析

在糖尿病高血糖状态下，机体内的脂质代谢异常会导致LDL-C过度积累，从而对心血管健康产生不利影响。因此，本实验测定了各组小鼠LDL-C含量变化，结果如图11所示。在高糖高脂饮食联合STZ诱导的模型中，小鼠的LDL-C水平显著升高，表明糖尿病可引发脂质代谢紊乱。经过饲喂米饼干预后，各组小鼠的LDL-C水平较模型组均显著下降，且呈现出明显的剂量依赖性。与模型组相比，低剂量、中剂量和高剂量挤压膨化米饼的干预使小鼠的LDL-C水平分别降低了34.24%、35.86%和39.91%，其中高剂量组的效果最为显著，这与总胆固醇水平的测定结果相印证。尽管该组小鼠的LDL-C水平仍高于正常小鼠，但接近正常水平，表明高剂量挤压膨化米饼的饮食干预对糖尿病小鼠的脂质代谢有较为显著的改善作用。

10 小鼠血清胰岛素水平分析

糖尿病小鼠的胰岛素水平变化可反映胰岛素抵抗和胰岛素分泌的动态变化，进一步揭示糖尿病的代谢紊乱机制，同时也是用于评估消化代谢异常的间接性指标。如图12所示，模型组小鼠的血清胰岛素水平显著升高，相比正常组升高了34.53%（P＜0.05）。这是由于糖尿病小鼠处于高血糖状态时，细胞对机体的胰岛素敏感性会显著下降，在此情况下，胰腺为应对高血糖状态，会分泌更多的胰岛素以维持血糖的相对平衡。但胰岛素长期处于过量分泌的状态，就会进一步加重糖尿病所引发的代谢紊乱状况。经饮食干预后，小鼠的血清胰岛素含量较模型组显著降低（P＜0.05），且呈现出明显的剂量依赖性，这与甘油三酯含量的测定结果相互印证。随着挤压膨化米饼剂量增加，血清胰岛素含量逐渐下降，特别是在高剂量组的血清胰岛素含量相较于模型组下降了20.05%（P＜0.05），这表明复合米饼干预处理能够有效改善糖尿病小鼠的胰岛素敏感性。这可能是因为挤压膨化的高温条件使SPI和米粉发生美拉德反应，所生成的反应终产物不仅具有酶难以降解的结构，还能抑制消化酶活性，从而降低小鼠血糖水平并减少胰岛素分泌。

11 小鼠组织形态学分析

各组小鼠的肝脏HE病理染色结果如图13所示。在正常组小鼠的肝脏组织中，肝小叶的结构清晰，肝细胞紧密地围绕着中央静脉以放射状的形式整齐排列，未发现诸如脂肪变性或者气球样变性等异常现象，表明正常组小鼠的肝脏功能处于良好状态，其组织形态也处于正常水平。相比之下，模型组和对照组小鼠的肝脏切片可以明显看到肝细胞普遍胀大，部分细胞内部存在脂肪变性，由于脂肪滴的积聚使得细胞核被推向一侧，甚至存在部分细胞核完全消失不见的情况，表明小鼠出现一定程度的肝损伤。而低剂量和中剂量实验组小鼠肝脏组织的病理变化得到一定程度的改善，脂肪滴体积显著减小、数量减少，脂肪积聚的程度减轻，但脂肪积累的现象依旧存在。这可能是因为SPI中的成分（如大豆异黄酮等）能够激活腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK），抑制脂肪合成，同时促进脂肪酸氧化，缓解肝脂肪变性。在高剂量实验组中，肝脏组织的结构显著改善，肝细胞排列更加规整，肝小叶结构较为紧密，几乎没有可见的脂肪沉积。高剂量组肝脏组织整体恢复较为理想，其原因可能是SPI改善了肝脏的胰岛素敏感性，当胰岛素信号通路正常化后，肝脏中由胰岛素异常驱动的大量脂肪合成就会受到抑制。

各组小鼠的肾脏病理HE染色结果如图14所示。与正常组相比，模型组小鼠肾小球明显肥大，毛细血管充血严重，肾小囊变窄，肾间质充血肿胀，血管管腔狭窄，这反映出模型组小鼠出现由糖尿病或者其他代谢紊乱所引发的肾脏病变。与模型组相比，低剂量、中剂量实验组肾脏组织的病理变化得到一定程度的改善，小鼠肾小球肥大减轻，肾小囊变宽，表明挤压膨化米饼的饮食干预可以改善高血糖所导致的肾组织损伤。在高剂量实验组中，肾脏组织的结构显著改善，肾小球大小较为均匀、炎症细胞浸润或纤维化现象减轻，这与肾脏指数的结果相印证。高剂量实验组干预效果最为显著，这可能是因为SPI水解产生的一些生物活性肽具有调控基因表达水平和刺激胰岛素分泌的作用。此外，蛋白质摄入本身可以延长饱腹感，减缓胃排空速度，从而平缓餐后血糖波动。平稳的血糖水平能够抑制肾脏细胞异常增生和肥大。

结 论

本实验探究了SPI添加量对挤压膨化米饼体外消化率的影响，并系统研究了SPI-大米复合米饼对糖尿病小鼠血糖水平的改善作用。结果表明，添加SPI可以降低米饼消化率，这可能是由于SPI在淀粉颗粒表面形成物理屏障，阻碍其与淀粉酶接触，从而增强其抗消化性。挤压膨化复合米饼的饮食干预能够缓解小鼠“多食多饮”和体质量减轻的现象，降低空腹血糖水平，修复脏器病理形态异变并调节血糖平衡。本研究为挤压膨化加工和降糖食品开发提供了一定参考，有助于推动功能性食品加工技术进步。

引文格式：

张帅惠, 杨杨, 马春敏, 等. 添加大豆分离蛋白的膨化米饼对糖尿病小鼠血糖的影响[J]. 食品科学, 2026, 47(10): 180-189. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251014-069.

ZHANG Shuaihui, YANG Yang, MA Chunmin, et al. Effect of extruded rice crackers fortified with soy protein isolate on blood glucose in diabetic mice[J]. Food Science, 2026, 47(10): 180-189. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251014-069.

实习编辑：杨瑞蕾；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

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