乳制品与植物基替代品对健康年轻成年人餐后代谢反应的随机交叉对照研究

本随机交叉研究比较了乳制品及其植物基替代品对健康年轻人餐后血糖（PPG）、代谢激素及食欲的影响。研究发现，希腊酸奶和切达奶酪在降低餐后血糖方面显著优于其植物基替代品（p<0.01），且在调节胰岛素、C肽和GLP-1等关键代谢指标方面，植物基产品未能复制乳制品的生理功能。该研究为膳食指南制定和食品创新提供了重要代谢功能证据。

　　

引言

随着可持续性关注、动物相关过敏和不耐受问题增加，以及植物基饮食模式对健康的益处和慢性病风险的降低，植物基食品替代品的需求迅速增长。然而，这些替代品的营养等效性和生理功能仍不明确。乳制品是蛋白质、营养素和矿物质的均衡来源，适用于从新生儿到老年人的各个年龄组。此外，乳制品消费与2型糖尿病（T2D）发病率降低、体重指数（BMI）降低、餐后血糖（PPG）降低、胃饥饿素水平减少以及胃排空减慢相关，同时增加肠促胰岛素激素的释放，从而调节代谢和食物摄入。

2019年，加拿大健康部的加拿大食品指南取消了之前的食物分组，包括“牛奶及替代品”食物组，转而强调一个整体的蛋白质组，鼓励通过纳入更多植物基食物来源来满足膳食蛋白质需求。这一转变基于与植物基饮食相关的健康益处，这些饮食包含除烹饪外未加工的全食物。然而，近期证据对市场上一些植物基替代品的高度加工性质提出了担忧。这些替代品的健康益处尚不明确，评估其代谢功能的研究较少，且大多数科学文献通过分离蛋白质研究比较乳制品和非乳制品替代品。

材料与方法

研究设计

本研究采用两个独立的随机、单盲、重复测量交叉设计实验。参与者每周以随机顺序接受一份每种处理。实验1（n=16：8名男性和8名女性）的处理包括希腊酸奶、全脂切达奶酪、植物基酸奶和植物基奶酪。实验2（n=16：8名男性和8名女性）的处理包括2%牛奶、香草豆奶饮料、香草杏仁饮料、切达奶酪和植物基奶酪。处理顺序通过SAS版本9.4中的随机生成器脚本应用随机区组设计进行随机化。参与者禁食12小时，除水外，直至会话开始前1小时。在食用处理15分钟后，根据每位参与者体重的12 kcal/kg提供固定大小的面食餐。在接下来的两小时内，持续监测反应。两个实验的研究参数在基线、处理后15分钟、面食餐后立即以及固定面食餐后15-30分钟间隔2小时内测量。

参与者

招募18-30岁、体重指数（BMI）在18.5至24.9 kg/m²之间的健康男性和女性参与研究。参与者招募通过多伦多大学市中心校园周围的广告和各种在线平台进行。两个实验的排除标准包括不规律早餐消费者、试图增重或减肥者、精英运动员、吸烟者、空腹血糖≥5.5 mmol/L者以及对研究食物有乳糖不耐受或过敏者。此外，排除有 irregular 药物或蛋白质补充剂使用习惯、最近三个月内开始使用新药物或蛋白质补充剂、任何可能影响研究结果的药物使用或医疗条件（如糖尿病）、当前怀孕或计划怀孕、哺乳期以及月经周期不规律的个体。在实验1中，女性参与者的研究会话安排在月经周期的卵泡期，因为在黄体期观察到食欲和代谢反应的变化。然而，由于时间限制，两次会话未考虑卵泡期安排，而是将规律月经周期作为资格因素。此外，如果报告的限制性饮食得分≥11，则参与者被视为不合格。两个实验的样本量均为16名参与者（8名男性和8名女性），基于先前研究得出的血糖处理均值的主要结果。使用G^* Power v 3.1.9.7计算，需要10名样本量才能检测到PPG的10%差异，假设中等效应大小为0.5，α=0.05，功率水平为0.8。参与者在两个实验中均获得经济补偿。多伦多大学伦理审查办公室的主题审查委员会审查并批准了实验方案。所有参与者在参与研究前提供了知情书面同意。该试验在https://clinicaltrials.gov注册（NCT04600128和NCT05919667）。

处理

研究处理的选择基于多伦多商店的市场可用性。实验1中的处理包括：（1） plain 2% 乳脂（M.F）希腊酸奶（Danone, Boucherville, Quebec），（2）31% M.F 全脂切达奶酪（Armstrong, St-Laurent, Québec），（3） plain 植物基酸奶替代品（Daiya Foods Inc., Vancouver, British Columbia & Maison Riviera, Sorel-Tracy, Québec），和（4）植物基替代切达奶酪风味块（Daiya Foods Inc., Vancouver, British Columbia）。然而，由于COVID-19大流行相关中断，实验1的完成被延迟，原始的Daiya植物基酸奶替代品（n=12）停产。因此，为剩余四名参与者确定了替代品。选择Maison Riviera植物基酸奶基于两个考虑：（1）它是市场上可用蛋白质含量最高的植物基替代品，含有豌豆蛋白，（2）其椰子基础调味与原始植物酸奶处理相似。实验2中的处理包括：（1）2%牛奶（Neilson, St-Laurent, Quebec），（2）香草豆奶饮料（Silk, Broomfield, Colorado），（3）香草杏仁饮料（Earth’s Own, Vancouver, British Columbia），（4）31% M.F 全脂切达奶酪（Armstrong, St-Laurent, Québec），和（5）植物基切达奶酪风味替代品（President’s Choice, Brampton, Ontario）。

处理以其营养标签定义的一份份量提供：（1）酸奶175 g，（2）奶酪30 g，（3）等体积饮料250 mL。在两个实验中，参与者在处理消费15分钟后食用固定大小的面食餐（No Name, Brampton, Ontario）配番茄酱（Primo Foods, North York, Ontario）。为最小化与随意进食相关的个体内变异，固定大小的面食餐基于参与者体重，从而能够评估处理对第二餐代谢反应的影响。研究处理和额外提供的水的体积的能量和营养成分可在表1和表2中找到。面食餐的能量和营养成分显示在表3中。除营养素外，植物产品包含多达25种添加剂，包括宏量营养素、微量营养素、稳定剂、香料、乳化剂、纤维和益生菌（表S1）。在两个实验中，参与者在处理期间获得100 mL水，在面食餐消费期间获得350 mL水，作为 palate cleanser 并减轻任何残留 aftertaste。此外，为确保半流体酸奶处理和流体饮料之间的体积一致性，额外提供212.5-221.2 mL水。所有处理均以玻璃杯、碗或小盘 chilled 提供。参与者需要在每次会话中 consume 全部处理，包括额外水和固定大小的面食餐。

实验方案

两个实验遵循与先前报道相似的相同方案。在实验1中，完成了四次研究会话，在实验2中，完成了五次。每次会话之间有一周的洗脱期，要求参与者禁食 overnight 12小时，除水外，直至会话开始前1小时。参与者还被指示在每次研究访问前24小时避免饮酒和 rigorous 运动，并在前一晚食用相似份量的餐食。到达研究设施后，参与者完成一系列基线问卷，以识别任何与 usual 饮食 routine 的偏差、当前压力和 overnight 睡眠模式。然后通过“进食动机”视觉模拟量表（VAS）记录基线主观食欲反应；这些在实验1中纸质完成，在实验2中数字完成。收集基线指血毛细血管血样，如果空腹血糖高于5.5 mmol/L，则重新安排参与者。血糖仪在会话前校准。为保持所有研究访问的一致性，每位参与者被分配特定的血糖仪和血糖试纸批号。

参与者被指示在5分钟内均匀 pace 他们的处理消费，以最小化参与者之间代谢和摄入率的 variations。处理后，通过VAS评估身体舒适度和处理适口性。为评估餐内代谢反应，独立于随意进食时的餐大小 variations，在处理消费15分钟后提供固定大小的面食餐（12 kcal/kg体重）。参与者被分配20分钟 consume 整个面食餐，该餐根据制造商说明烹饪，每次会话新鲜制备，并 warm 供应。随后，参与者停留2小时进行 further VAS和血液收集。血糖和主观食欲在基线（0分钟）和20分钟（餐前）以及40、55、70、85、100、130和160分钟（餐后固定餐）测量。血液胰岛素水平在0、20、40、70、100、130和160分钟测量，类似于其他肠道激素相关研究。对于实验1，还收集血液以在0、20、40、70和100分钟使用静脉导管分析C肽、胰高血糖素样肽-1（GLP-1）和胃饥饿素。

血液生物标志物

在实验1中，使用血糖仪（Accu-Chek Aviva; Roche Diagnostics Canada）通过指血毛细血管收集测量葡萄糖和胰岛素。除55和85分钟时间点外，在所有其他时间点收集300 μL毛细血管血到微血管毛细血管管（Sarstedt, Nümbrecht, Germany）中。微血管毛细血管管在20 °C下以10 000 RCF离心5分钟。这些血清样本然后分配到 dry ice 上的Eppendorf管中，并在?80 °C下储存以供后续胰岛素分析。胰岛素样本使用ELISA试剂盒（胰岛素， intra-CV: <5%; inter-CV: 10%, ALPCO）测量。

在实验2中，全血收集到4 mL chilled 喷雾干燥BD Vacutainer EDTA抗凝管（BD Diagnostics）中，随后注入含有二肽基肽酶-4和AEBSF丝氨酸蛋白酶抑制剂的蛋白质抑制剂混合物溶液，以防止肠道激素如GLP-1的蛋白降解。此外，血浆胃饥饿素样本用盐酸酸化以防止蛋白质降解。然后将管在4 °C下以2600 RPM离心17分钟。剩余血浆在 dry ice 上分装到Eppendorf管中，并在?80 °C下储存以供后续分析。血浆胰岛素、活性C肽、活性GLP-1和活性胃饥饿素样本使用ELISA试剂盒（胰岛素， intra-CV: <5%; inter-CV: <10%, ALPCO; c-肽， intra-CV: <5%; inter-CV: <5%, Millipore; GLP-1 intra-CV: <5%; inter-CV:10%, Millipore; 胃饥饿素， intra-CV: <7%; inter-CV: <5%, Millipore）测量。

统计分析

使用SAS版本9.4（SAS Institute Inc.）进行统计分析。单因素方差分析（ANOVA）用于调查参与者性别之间基线特征的差异，并评估处理对适口性的影响。所有餐前研究结果测量报告为相对于基线的变化（0-20分钟）。餐内（20-40分钟）的变化报告从面食餐消费开始到结束。餐后固定餐（40-160分钟）的血糖、胰岛素和主观食欲测量值代表面食餐消费后随时间 average 测量值。对于C肽、GLP-1和胃饥饿素，餐后固定餐值报告为40-100分钟期间。血浆葡萄糖、胰岛素、C肽、GLP-1和胃饥饿素分别以mmol/L、μUI/mL、ng/mL、pM和pg/mL单位表示。主观食欲得分（mm）基于“进食动机”视觉模拟量表的响应计算，使用方程：（饥饿 + (100 – 饱腹感) + 进食欲望 + 预期食物消费)/4。较低的主观食欲得分表示 greater 食欲抑制和 reduced 饥饿。对 selected a priori 比较进行t检验。提供给参与者的固定面食餐基于每位参与者体重的12 kcal，类似于Akhavan等人（2014）。

测试所有数据集的残差正态性。对正态分布数据应用PROC MIXED过程，而对非正态分布数据使用PROC GLIMMIX。进行单因素重复ANOVA以确定处理对血糖、胰岛素、C肽、GLP-1和胃饥饿素浓度以及餐前（0-20分钟）和餐内（20-40分钟）研究间隔期间主观食欲的影响。应用带有基线作为协变量的双因素重复协方差分析（ANCOVA）以检查餐后固定餐间隔期间处理、时间以及处理-by-时间相互作用对研究结果的影响。在显著处理-by-时间相互作用的情况下，在每个时间点进行单因素ANOVA以确定差异。Tukey–Kramer事后检验用于确定所有统计分析的显著性。在所有分析中考虑性别的影响，如果未发现 effects，则数据 pooled。结果报告为最小二乘（LS）均值 ± 平均标准误（SEM）。统计显著性定义为p < 0.05。遵循CONSORT指南报告我们的发现。

结果

参与者特征

在实验1中，16名18-30岁成年人（8名男性和8名女性；22.8 ± 2.3岁；BMI：21.7 ± 2.2 kg/m²）完成了四次会话。退出者共八名参与者，原因是抽血和收集困难、无法 consume 整个面食餐以及安排挑战。报告参与者（n=16）的血糖水平、胰岛素水平和主观食欲得分的结果。基线血糖浓度在男性参与者中高于女性参与者（p=0.01），但胰岛素浓度相似。

在实验2中，16名18-30岁成年人（8名男性和8名女性；22.3 ± 2.4岁；BMI：20.9 ± 1.8 kg/m²）完成了五次会话。退出者共七名参与者，原因是无法 fully consume 所有研究食物、不合格BMI、抽血和收集困难、安排挑战以及意外健康状况。报告所有参与者（n=16）的血糖、胰岛素和主观食欲测量值。C肽测量值报告为n=12的子集，GLP-1和胃饥饿素测量值报告为n=15的子集。所有参与者的基线血糖、胰岛素、c肽、GLP-1和胃饥饿素相似。

适口性

处理在适口性得分上不同（p=0.001）。在实验1中，切达奶酪比希腊酸奶和植物基酸奶替代品更适口（p<0.04）。在实验2中，植物基奶酪风味替代品的适口性得分低于豆奶和杏仁基饮料（p<0.002），但与切达奶酪无差异。

实验1：半固体和固体食物

血糖

所有处理类似地增加平均血糖水平（mmol/L）至20分钟。餐内（20-40分钟），处理影响血糖浓度（p<0.001）。低蛋白高碳水化合物植物基奶酪风味替代品导致血糖水平增加多于切达奶酪和希腊酸奶（p<0.001）。植物基酸奶替代品后的血糖浓度高于希腊酸奶后（p=0.04）。

餐后固定餐（40-160分钟）平均血糖浓度随时间受处理（p<0.001）、时间（p<0.001）以及处理和时间之间的相互作用（p<0.001）影响。除希腊酸奶外，血糖在55分钟达到峰值，即固定面食餐后15分钟。在40、55和70分钟，餐前植物基奶酪风味替代品后的血糖最高， compared to 希腊酸奶和切达奶酪（p<0.04），且在40分钟高于植物基酸奶替代品（p=0.02）。55分钟时的血糖浓度在植物基酸奶后高于希腊酸奶后（p=0.03）。在整个餐后固定餐期间（40-160分钟），平均血糖在餐前希腊酸奶后最低， compared to 植物基酸奶和奶酪（p<0.003）。此外，它在切达奶酪后低于其植物基替代品（p=0.006）。未发现性别或性别与处理之间的相互作用 effects。

血清胰岛素

发现处理对餐前（0-20分钟）胰岛素浓度（μIU/mL）的主要影响（p<0.001）。胰岛素在希腊酸奶后最高， compared to 切达奶酪及其植物基替代品（p<0.02），但不在植物基酸奶替代品后。餐内（20-40分钟），胰岛素浓度在处理之间无差异。

餐后固定餐（40-160分钟）平均胰岛素浓度受处理（p=0.001）和时间（p<0.001）影响，但不受处理-by-时间相互作用影响。它在希腊酸奶后最高， compared to 所有其他（p<0.04）。在20和40分钟的探索性单因素ANOVA分析发现，希腊酸奶后的胰岛素浓度高于切达奶酪后（p<0.002）。此外，在20分钟，餐前希腊酸奶后高于植物基奶酪风味替代品后（p=0.01）。

处理与性别之间的相互作用（p=0.02）通过女性参与者中希腊酸奶后较高的平均餐后固定餐胰岛素浓度（67.9 μIU/mL ± 18.4） compared to 植物基酸奶（49.0 μIU/mL ± 18.4）（p=0.049）解释。

主观食欲

平均主观食欲得分（mm）在餐前或餐内时间间隔期间不受处理影响。餐后固定餐平均主观食欲得分受处理（p<0.01）和时间（p<0.001）影响，但不受处理-by-时间相互作用影响。餐后固定餐食欲在植物基酸奶后最低， than after 切达奶酪和植物基奶酪（p<0.02）。

处理与性别之间的相互作用（p<0.001）通过女性参与者中植物基酸奶后较低的餐后固定餐平均食欲得分（7.49 mm ± 5.94） than after 切达奶酪（17.44 mm ± 5.93）和植物基奶酪（16.43 mm ± 5.92）（p<0.001）解释。此外，在女性参与者中，餐后固定餐食欲在希腊酸奶后（10.75 mm ± 5.95）低于餐前切达奶酪后（17.44 mm ± 5.93）（p<0.001）。

实验2

血糖

发现处理对餐前（0-20分钟）血糖浓度（mmol/L）变化的影响（p<0.001）。杏仁饮料后的增加高于切达奶酪和植物基奶酪（p<0.01）。最低的 observed after 切达奶酪（p<0.01）。餐内（20-40分钟）葡萄糖变化不受处理影响。

餐后固定餐（40-160分钟）血糖受处理（p=0.03）和时间（p<0.001）影响，但不受处理-by-时间相互作用影响。峰值血糖在餐后固定餐55分钟 observed after 餐前牛奶、豆奶饮料和植物基奶酪替代品消费。血糖在70分钟 later peaked after 餐前切达奶酪。餐后固定餐平均血糖在餐前植物基奶酪后高于豆奶饮料后（p=0.02）。当按形式分层处理进行探索性分析时，牛奶、豆奶饮料和杏仁饮料之间的血糖浓度在40分钟无差异。然而，餐前植物基奶酪消费后，血糖水平在40分钟高于切达奶酪后（p=0.004）。

处理与性别之间的相互作用（p=0.0002）发现，女性参与者中餐前植物基奶酪风味替代品后的平均餐后固定餐血糖浓度最高（6.7 mmol/L ± 0.2） compared to 所有其他餐前处理（p<0.04）。

血浆胰岛素

处理影响餐前（0-20分钟）胰岛素浓度（μIU/mL）变化（p<0.0001）。它在杏仁饮料后最高， compared to 所有其他处理（p<0.004）。此外，在牛奶和豆奶饮料后，它高于切达奶酪及其植物基替代品后（p<0.047）。胰岛素浓度变化最低的 after 切达奶酪和植物基奶酪，它们相似。餐内（20-40分钟），胰岛素浓度受处理影响（p=0.005）。胰岛素浓度在植物基奶酪后高于豆奶饮料和杏仁饮料后（p<0.049）。探索性分析显示乳制品和非乳制品饮料之间的胰岛素浓度在40分钟无差异。

餐后固定餐（40-160分钟）平均胰岛素受处理（p=0.046）和时间（p<0.001）影响，但不受处理-by-时间相互作用影响。进行额外的探索性事后分析以分别评估乳制品和非乳制品替代品基于其形式：液体或固体。餐后固定餐平均胰岛素浓度在牛奶后高于豆奶饮料后（p=0.04），但与低蛋白高碳水化合物杏仁饮料无差异。切达奶酪及其无蛋白植物基替代品后的胰岛素浓度餐后固定餐无差异。

未发现性别或性别与处理之间的相互作用 effects。

血浆C肽

发现处理对餐前（0-20分钟）C肽浓度（ng/mL）变化的影响（p<0.001）。类似于胰岛素，它在杏仁饮料后最高， compared to 所有其他处理（p<0.03），在豆奶饮料后高于 both 切达奶酪及其无蛋白植物基替代品（p=0.002），且在牛奶后高于切达奶酪后（p=0.003）。餐前C肽浓度最低的 after 切达奶酪和植物基奶酪，它们无差异。餐内（20-40分钟），平均C肽浓度受处理影响（p=0.048），但通过Tukey检验未识别均值之间的差异。

餐后固定餐（40-100分钟）平均C肽受处理（p=0.04）和时间（p=0.001）影响，但不受处理-by-时间相互作用影响。它在餐前牛奶消费后最高， compared to 豆奶饮料后（p=0.02），但与杏仁饮料无差异。在40分钟的探索性单因素ANOVA发现处理影响（p=0.001），其中C肽浓度在杏仁饮料后 immediately post 固定面食餐消费后高于豆奶饮料和切达奶酪餐前处理（p<0.04）。它们在牛奶后 also higher compared to 切达奶酪在40分钟（p=0.02）。

处理与性别之间的相互作用（p=0.004）发生。女性参与者中发现餐前植物基奶酪后较高的餐后固定餐C肽浓度（6.1 ng/mL ± 0.7） compared to 餐前豆奶饮料（4.6 ng/mL ± 0.7）和切达奶酪（4.7 ng/mL ± 0.7）（p<0.01）。对于男性参与者，较高的餐后固定餐c肽浓度 observed after 牛奶（7.0 ng/mL ± 0.7）和切达奶酪（6.9 ng/mL ± 0.7） compared to 豆奶饮料（5.7 ng/mL ± 0.7）和植物基奶酪（5.6 ng/mL ± 0.7）（p<0.01）。它们在男性参与者中的牛奶（7.0 ng/mL ± 0.7）和切达奶酪（6.9 ng/mL ± 0.7）后 also higher compared to 女性参与者中的切达奶酪（4.7 ng/mL ± 0.7）和豆奶饮料（4.6 ng/mL ± 0.7）处理（p<0.04）。

血浆GLP-1

处理影响（p=0.04）餐前（0-20分钟）浓度。GLP-1浓度（pM）的增加在牛奶后高于切达奶酪后（p=0.01）。在20分钟，较高的GLP-1浓度发现于牛奶后 compared to 植物基奶酪替代品和切达奶酪（p=0.01）。餐内（20-40分钟）GLP-1浓度变化受处理影响（p=0.01），但通过Tukey检验未识别处理之间的差异。

餐后固定餐（40-100分钟）平均GLP-1浓度受处理（p=0.04）和时间（p=0.001）影响，但不受处理-by-时间影响。它们在牛奶后高于餐前杏仁饮料消费后（p=0.03）。

未发现性别或性别与处理之间的相互作用 effects。

血浆胃饥饿素浓度

未观察