《TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY》：Low glycemic index foods: A comprehensive review of health implications, influencing factors, and innovative design strategies
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全球代谢性疾病高发催生低GI饮食需求，研究系统梳理GI概念发展、测量方法局限及影响因素，揭示食物基质与个体肠道菌群、代谢表型对GI的调控作用，提出AI驱动体外模型预测技术突破传统测量瓶颈，推动个性化营养与功能性食品创新，为公共卫生策略制定提供科学支撑。
袁天翼|余文文|陈一涛
浙江中医药大学，中国杭州市滨江区滨江路548号
摘要
背景
全球代谢性疾病的普遍存在需要有效的饮食干预措施。血糖指数（GI）是一种重要的营养工具，用于根据食物摄入后的血糖反应（PPGR）对富含碳水化合物的食物进行分类，但其应用在变异性和预测准确性方面面临挑战。
范围和方法
本综述全面而批判性地评估了GI概念。系统地探讨了影响GI值的因素，从食物微观结构和加工过程到个体生理差异，并探讨了传统测量方法的局限性。文章进一步综合了开发低GI食物的策略，并评估了新兴数字技术在推动该领域发展中的作用。
主要发现和结论
证据充分支持低GI饮食对代谢健康的益处。然而，血糖反应并非食物的固有属性，而是受到食物基质和显著个体差异的深刻影响，这些差异主要由肠道微生物群和代谢表型驱动。为克服这些复杂性，将人工智能与先进的体外模型相结合为准确预测GI提供了有希望的途径。GI应用的未来在于个性化营养，利用持续葡萄糖监测和数据驱动框架将这一生理概念转化为有效的公共卫生策略和功能性食品创新。因此，本综述为从基础食品科学到实际应用提供了重要的桥梁，将GI视为个性化营养和下一代功能性食品设计的动态工具。
引言
慢性非传染性疾病（NCDs）的发病率不断上升，如2型糖尿病（T2DM）、心血管疾病和代谢紊乱，已成为全球主要的公共卫生挑战。特别是，饮食模式和食品加工被认为是这些疾病发生的关键因素。例如，过度消费高度加工的食物，包括精制大米和含糖零食，与不良的代谢健康结果密切相关（Huang等人，2023年；Preston等人，2025年）。2021年，糖尿病导致的全球医疗费用估计为9660亿美元，比过去15年增加了316%（Pan等人，2025年）。2024年，估计有6.35亿人患有糖耐量受损，4.88亿人患有空腹血糖受损。据估计，2024年有超过340万人死于与糖尿病相关的原因（Duncan、Magliano和Boyko，2025年）。这一令人担忧的趋势强调了采取有效饮食干预措施预防和管理NCDs的紧迫性。
餐后血糖波动受餐食组成、时间和个体代谢差异的影响，已成为长期血糖状况和糖尿病相关并发症的强有力独立预测因素（Berry等人，2020年；Mannucci等人，2012年；Soares等人，2019年；Ruijgrok等人，2021年）。"餐后"一词指的是餐后，因此餐后血糖反应（PPGR）指的是进食后的血浆葡萄糖浓度（Heredia等人，2023年）。这一概念基于一个公认的观察结果：餐后大约10-15分钟内血糖浓度开始上升，尽管这种早期反应的确切时间和幅度在个体间存在很大差异（Zeevi等人，2015年）。到目前为止，餐后高血糖被认为是糖尿病前期、T2DM、心血管疾病和肝硬化发展的独立风险因素，并与肥胖有关（Association，2020年；Blaak等人，2012年；Gallwitz，2009年），以及T2DM和癌症的整体死亡率增加（Cavalot等人，2011年；Lamkin等人，2009年）。
饮食摄入是血糖反应的核心决定因素，因此选择能够引发正常PPGR的食物至关重要。碳水化合物提供了人类所需能量的一半，是PPGR的主要决定因素。为了定量比较不同食物中相同量可利用碳水化合物（例如可消化淀粉、糊精、葡萄糖）摄入后的血糖反应，Jenkins等人（1981年）引入了血糖指数（GI）的概念。2010年，ISO（国际标准化组织）在标准26642:2010中定义了GI和血糖负荷（GL）（Organization，2010年）。GL是GI与给定食物中总可利用碳水化合物含量的乘积，因此GL更准确地反映了特定食物对餐后血糖的真实影响。
根据GI值，碳水化合物食物可以分为高GI（GI ≥ 70）、中GI（GI 56-69）和低GI（GI ≤ 55）。GI现在是一个重要的指标，用于按每克碳水化合物的血糖潜力进行排名，其重要性前所未有（Atkinson等人，2021年）。尽管GI在营养科学和饮食指南中被广泛采用，但其实用性和可靠性仍存在激烈争议，批评者质疑其方法学的稳健性和生理相关性。主要批评包括：
(1)由于遗传背景、代谢状态和餐食时间等因素，PPGR存在显著的个体内和个体间差异（Berry等人，2020年；Zeevi等人，2015年）。
(2)标准体内测量协议的复杂性、成本高且通量低，需要在人类受试者身上进行测试。
(3)GI是单一食物的属性，将其应用于混合餐食时往往无法准确预测实际的血糖反应，因为食物基质相互作用和营养素之间的相互作用很复杂（Aston等人，2010年；Augustin等人，2015年）。
(4)也许最重要的是，过分关注GI可能会忽视食物的整体营养价值。一些高GI食物可能富含必需营养素，而一些低GI食物可能含有不健康的脂肪或添加剂（Larsen等人，2010年；Li、Yu和Yang，2025年）。
这些局限性引发了关键问题：较低的GI值是否一定意味着更健康的选择？GI概念能否顺利转化为有效的公共卫生策略？
鉴于此，对GI概念进行全面而批判性的重新评估不仅及时而且必要。本综述旨在综合现有证据，提供关于GI在人类健康和现代食品创新中作用的平衡视角。我们首先将追溯GI方法的发展及其标准化过程。随后，我们将系统地阐述影响GI的主要食物和消费者相关因素。此外，我们将探讨体外预测模型和数字健康技术（如持续葡萄糖监测（CGM）这一蓬勃发展的领域，这些技术可能为克服传统GI测试的局限性并实现个性化营养铺平道路。最后，我们将讨论开发美味低GI食物的实际策略，并提出结论，概述未来的研究方向和GI在公共卫生政策中的整合。
部分摘录
GI概念的发展
GI不仅仅被视为一项生理指标，而且是一种用于革新NCDs饮食管理的实用工具。其发展标志着从基于化学分类（简单或复杂）到基于实际PPGR的生理分类的重大范式转变。
GI概念最初由Jenkins等人（1981年）提出。在他们开创性的研究中，他们试图系统地比较62种常见食物的血糖反应（例如谷物、豆类）
低GI食物的健康影响
开发GI概念的主要动力在于其在改善人类健康方面的潜在应用，特别是在预防和管理代谢疾病方面。数十年的研究产生了大量的证据，并已得到彻底的审查和研究（Augustin等人，2015年；Jayedi等人，2022年；Jenkins等人，2024年）。因此，本综述没有详细讨论低饮食GI、GL之间的关联
调节GI的结构和组成因素
对食物的血糖反应并非其化学成分的固有属性；它更多是由食物相关因素和消费者相关特征复杂相互作用的结果。
GI值的体外和体内测量
准确确定食物的GI值对其在研究和公共卫生中的应用至关重要。这些方法大致可以分为两类：标准化的体内人体研究，这是权威的参考方法，以及快速发展的体外模拟试验，旨在高效和大规模地预测血糖反应。
实际挑战
除了缺乏快速、高效且低成本的GI值测量方法外，低GI食品的大规模生产还面临许多挑战。从产品设计的角度来看，低GI创新必须解决健康效果和感官吸引力之间的持续矛盾。许多天然低GI成分，如全谷物、高直链淀粉谷物、豆类和高纤维面粉，会产生粗糙的质地、较深的颜色或苦味，从而降低消费者的接受度。
结论
本综述系统地追踪了GI从生理概念发展为标准化工具的过程，这一工具为饮食指南和功能性食品开发提供了基础。这里汇总的证据强烈证实了低GI饮食在促进代谢健康方面的价值，特别是在通过调节餐后血糖来管理和预防T2DM和心血管疾病方面。然而，我们的分析强调，血糖反应并非简单的
未引用的参考文献
Di Pede等人，2021年；Li等人，2025年；Mansouri等人，2025年；国际标准化组织（I. S.），2010年；Zhu等人，2022年。CRediT作者贡献声明
袁天翼：撰写——原始草稿、可视化、验证、调查、正式分析、数据管理。余文文：撰写——审阅与编辑、监督、项目管理、资金获取、概念化。陈一涛：撰写——审阅与编辑、监督、概念化。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
我们衷心感谢国家自然科学基金（32101867）和广东省基础与应用基础研究基金（2023A1515010842）的财政支持。
