综述：天然酶抑制剂综述：控制2型糖尿病餐后高血糖的有效方法

《Natural Products and Bioprospecting》：A review on natural enzyme inhibitors: an effective approach to control postprandial hyperglycemia in type II diabetes

　　

2型糖尿病（T2D）是一种由高血糖、胰岛素抵抗和胰岛素分泌不足引起的慢性疾病。抑制α-淀粉酶（α-amylase）、α-葡萄糖苷酶（α-glucosidase）和二肽基肽酶-IV（DPP-IV）被认为是管理T2D的关键干预策略。因此，鉴定天然酶抑制剂至关重要。本研究旨在强调现有研究空白和未来需求，全面综述碳水化合物、脂类化合物、植物化学物质、益生菌菌株和生物活性肽等天然抑制剂在抑制T2D相关酶中的潜在应用及其抑制效果。大多数研究结果表明，酚类化合物和多糖在抑制酶方面具有显著的生物学潜力。本综述强调，经益生菌发酵的食品在糖尿病控制方面具有显著潜力。肽、脂溶性化合物和植物化学物质在糖尿病管理中发挥重要作用，酶抑制实验的积极结果提示它们可作为传统糖尿病治疗更安全的替代方案。然而，观察到若干局限性，如检测方法类型、酶来源、生物利用度以及研究资源的缺乏。因此，应开展更多研究以确定最佳剂量、生物利用度和验证方法。理解天然酶抑制剂的抑制机制并考察其构效关系是未来研究中必须关注的关键课题。此外，解决科研与天然产品商业化之间的差距亦十分重要。因此，未来努力应优先开展基于细胞的研究和临床试验，以评估这些产品的有效性和安全性。

1 引言
糖尿病是一种代谢紊乱疾病，以高血糖为特征，由胰岛素分泌不足、胰岛素作用受损或胰岛素抵抗引起。2型糖尿病（T2D）与高血糖和胰岛素抵抗相关。淀粉经胰腺α-淀粉酶水解以及随后肠道α-葡萄糖苷酶对葡萄糖的吸收，导致血糖水平快速升高；二肽基肽酶-IV（DPP-IV）也参与该过程。因此，糖尿病患者的血糖水平显著高于非糖尿病患者。目前，使用阿卡波糖、格列奈类、双胍类、噻唑烷二酮类和磺脲类药物进行糖尿病医学管理给患者带来沉重经济负担。这些药物作为控制餐后高血糖的主要药物，有效降低了血糖水平，但常导致消化问题、体重增加、腹胀、腹痛和腹泻等不良反应，且疗效随时间递减。近年来，寻找更有效和可持续的抗高血糖药物引起广泛关注。因此，开发天然方法用于糖尿病新疗法受到重视。目前，替代药物疗法以及功能性食品的使用吸引了消费者的注意。这种日益增长的需求强调探索源自食物基质、副作用最小的天然抑制剂。具有降血糖特性的天然抑制剂比降血糖药物的潜在不良反应更少，且疗效更高，因此可能是抗糖尿病药物的良好替代品。研究表明，一些碳水化合物可作为酶抑制剂影响糖尿病；油脂和脂溶性化合物也强烈抑制这些酶；许多研究表明植物化学物质具有降血糖作用；益生菌及其代谢物如生物活性肽具有抗糖尿病活性。此类化合物可能在糖尿病治疗中发挥作用，与其他降糖药物联用时可导致血糖更显著下降。然而，关于这些化合物抑制α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶和DPP-IV的综合研究有限。鉴于利用天然抑制剂作为功能性成分、补充剂或药物替代品以延缓或减少糖尿病患者葡萄糖吸收的重要性，本研究重点识别此类抑制剂用于糖尿病管理。因此，本综述的主要目的是关注天然抑制剂的进展，并介绍影响这些酶的天然产物。在此背景下，评估了碳水化合物、脂溶性化合物、植物化学物质、益生菌发酵食品和生物活性肽的酶抑制活性及其在糖尿病管理中的潜在应用。同时讨论了这些化合物对α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶和DPP-IV酶的抑制效率。

2 方法论
本研究采用系统文献检索，使用特定关键词如“糖尿病”、“生物活性肽”、“益生菌”、“碳水化合物”、“亲脂性成分”、“植物化学物质”、“多糖”和“功能性食品”，评估生物活性化合物的抗糖尿病特性及其对α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶和DPP-IV的抑制效果。从主要科学数据库中检索相关研究，包括PubMed、Springer、Science Direct、Scopus、Google Scholar和Web of Science核心合集。提取的数据合成至表1-5并进行比较分析以进行解释性评估。

3 通过酶抑制消化碳水化合物
身体不同器官（唾液腺、胰腺和小肠）及其分泌的酶和蛋白质使碳水化合物得以消化，从而影响血糖水平。图1展示了体内重要酶的作用机制。根据图1，α-淀粉酶由唾液腺和胰腺产生，促进淀粉和糖原等复杂碳水化合物水解为葡萄糖和麦芽糖等简单糖类，导致血糖升高。随后，小肠中的α-葡萄糖苷酶将双糖分解为葡萄糖，强调其在碳水化合物消化和代谢中的关键作用。在进食后的另一生理过程中，消化系统的特化内分泌神经元释放增强葡萄糖代谢和能量稳态的肽类。其中重要的肠促胰岛素包括胰高血糖素样肽-1（GLP-1）和葡萄糖依赖性促胰岛素肽（GIP）。这些肠促胰岛素刺激胰腺分泌餐后胰岛素、抑制胰高血糖素释放并改善葡萄糖利用。相反，观察到DPP-IV有效降解GLP-1和GIP。由于GLP-1和GIP刺激胰腺产生胰岛素，DPP-IV抑制剂在阻止这些肠促胰岛素降解、从而增强胰岛素分泌和减轻餐后高血糖中发挥关键作用。

4 与T2D相关的关键酶被天然酶抑制剂抑制
4.1 碳水化合物衍生物抑制剂
碳水化合物是身体的主要能量来源，广泛存在于多种食物中。根据分子结构，碳水化合物分为单糖、低聚糖和多糖。图2展示了其结构差异。碳水化合物可分为简单和复杂两类。简单碳水化合物由单糖或双糖以简单分子结合而成，例如果糖、乳糖、麦芽糖、蔗糖、葡萄糖、半乳糖和核糖。复杂碳水化合物由糖分子以长链复杂结构连接而成，如糖原、淀粉和纤维素。一些碳水化合物作为酶抑制剂影响糖尿病。图3显示了可作为降血糖剂的碳水化合物类型和化合物。多糖是自然界中碳水化合物的主要成分，来源于植物、藻类、动物、真菌和微生物。在复杂碳水化合物中，多糖因其显著的健康益处而备受重视。特定多糖具有独特的生物学活性；例如，人体中的肝素具有抗凝血特性。多糖广泛应用于食品工业、制药、药物递送系统和医学领域，作为免疫调节、抗肿瘤、抗病毒、抗炎、抗氧化和降血糖剂。研究表明多糖可通过增加胃肠道粘度、促进饱腹感、促进结肠发酵和减少胃肠道炎症来缓解糖尿病。此外，特定多糖的抗糖尿病特性归因于其酶抑制机制。膳食纤维（DF）作为一类特殊多糖，在降低癌症、肥胖、哮喘、糖尿病和心血管疾病风险方面具有生理价值，被认为是人体第七大必需营养素。图4展示了基于溶解度、化学组成和来源的DF分类。根据化学性质，DF分为非淀粉多糖、抗性低聚糖、抗性淀粉和木质素。非淀粉多糖（NSP）是植物来源的多糖，因缺乏内源酶通常在小肠中抵抗消化。实验和生物学研究表明，琼脂胶、β-葡聚糖和阿拉伯木聚糖等纤维通过阻止酶-底物相互作用来增加粘度并减少宏量营养素水解。已知多糖可抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶。表1显示多糖可显著抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶。目前，关于多糖抑制DPP-IV酶的研究有限，因此评估多糖对该酶的抑制效应非常重要且有价值。此外，岩藻依聚糖是来自褐藻或海洋无脊椎动物的硫酸化多糖，具有良好的抗糖尿病潜力，由L-岩藻糖、硫酸酯基团、其他单糖、糖醛酸和乙酰基组成。其抑制机制可能归因于多糖链中阴离子硫酸基团与酶之间的静电吸引。表1还显示了果胶、β-葡聚糖、阿拉伯木聚糖等膳食纤维的抑制潜力。关于膳食纤维在糖尿病管理中的作用研究表明，其可通过包裹淀粉和酶来延缓α-淀粉酶活性并抑制酶。例如，瓜尔胶和果胶等纤维在小肠中显著增加粘度，降低餐后血糖反应。尽管膳食纤维的酶抑制能力被认为是其抗糖尿病机制之一，但影响抑制率的其他因素，如多糖的结构特征、单糖组成、分子大小、酯化程度、纯度和测试方法也应被考虑。甚至有报道称，大麦多糖的硫酸化以剂量和硫酸基团取代度依赖方式显著提高酶抑制活性。此外，表1显示多糖在抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶方面具有显著潜力。然而，多种因素影响其对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的活性。特别是多糖中游离羧基（-COOH）、单宁、植酸（C₆H₁₈O₂₄P₆）和糖醛酸等官能团或化合物直接抑制这些酶。多糖还吸附淀粉，干扰α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的水解。因此，评估多糖对这些酶的抑制效应时必须考虑这些因素，需要进一步研究。此外，包括分子量、糖苷键、提取方法、单糖组成、粘度、亲水性和凝胶形成特性在内的多种参数调节多糖的抑制活性。一篇综述文章讨论了一些多糖的结构-降血糖效应关系，但多糖的结构-降血糖活性关系，尤其是单糖组成、分子量、高级结构以及糖苷键类型和位置仍不清楚，需要持续关注以揭示更深层关系。此外，结果表明复杂碳水化合物对抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶有积极影响。因此，有希望生产含多糖的抗糖尿病食品。然而，关于多糖对这些酶抑制活性具体效应的研究仍有限，需要进一步探索。同时，应注意从其他食物来源提取的多糖应在临床、动物、安全性和毒性研究方面进行进一步评估。

4.2 脂溶性成分
脂质是活细胞结构和功能所必需的有机化合物，在形成生物膜、提供能量和支持细胞生长中起关键作用。根据结构中是否含有脂肪酸，脂质分为简单脂质和复合脂质。油脂和脂溶性化合物也具有强降血糖活性。图5展示了可作为降血糖剂的脂质和脂溶性成分的分类。脂溶性成分是抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的重要来源，使其成为治疗应用和功能性食品开发的有前景候选物。脂肪酸是最简单的脂质，是带有单个羧基的长烃链。种子油的主要成分包括游离脂肪酸（FFA），分为饱和脂肪酸（SFA）、单不饱和脂肪酸（MUFA）和多不饱和脂肪酸（PUFA）。植物和蔬菜是脂肪酸的优良来源。FFA及其衍生物因其广泛的碳水化合物消化酶抑制作用和相对低毒性而受到关注。图6显示了常见FFA的化学结构。特定研究强调了不饱和脂肪酸（UFA）的抑制潜力。例如，从刺参体壁中分离的7(Z)-十八碳烯酸和7(Z),10(Z)-十八碳二烯酸表现出α-葡萄糖苷酶抑制活性。同样，从B. pyramidatum粗提物中提取的棕榈酸显示α-葡萄糖苷酶抑制（IC₅₀=0.237 mM）。该研究表明UFA的抑制效率随双键数量增加而提高，表明双键在α-葡萄糖苷酶抑制中起关键作用。此外，构效关系研究揭示UFA和甘油酯中的磷酸基团是抑制活性的必需结构元素。植物甾醇是另一类植物来源的脂溶性化合物，在结构上与胆固醇和类固醇相似，富含于亚麻籽、芝麻、花生、杏仁、榛子和麦芽中。植物甾醇竞争性抑制肠道胆固醇吸收，从而降低血胆固醇水平。最常见的植物甾醇包括菜油甾醇、β-谷甾醇和豆甾醇。图7展示了这些植物甾醇与胆固醇的化学结构。植物性饮食富含植物甾醇，坚果、豆类和种子含量最高。来自裂叶星果树的谷甾醇显示出强α-葡萄糖苷酶抑制活性（IC₅₀=0.290 mM）；相反，豆甾醇通过抑制大鼠α-葡萄糖苷酶显示抗糖尿病作用。麦角甾醇也表现出α-葡萄糖苷酶抑制（IC₅₀=0.839 mM）。其他脂溶性化合物，如类胡萝卜素和生育酚，也被认为具有抑制α-葡萄糖苷酶的抗糖尿病潜力。来自谷物的脂质已被确定为天然酶抑制剂（表2）。此外，证据表明水果、蔬菜和蘑菇中的脂肪酸、皂苷和萜烯在体外贡献α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶抑制活性。尽管如此，许多脂溶性抑制剂仍未被探索。未来研究应调查这些脂溶性抑制剂与靶酶之间的相互作用机制。目前研究的脂溶性抑制剂示例总结于表2。

4.3 植物化学化合物
植物化学物质是赋予植物颜色、味道和香气的天然化合物，被认为是其药用特性和健康益处的主要媒介。这些化合物根据其化学结构分类。显然，评估植物化学化合物已被证明是获得抗糖尿病治疗剂的有用方法。图8展示了可作为降血糖剂的植物化学物质分类。植物化学物质包括含酚（酚类化合物），特别是类黄酮和植物雌激素、硫代葡萄糖苷以及其他化合物，包括植物源甾醇（植物甾醇）。天然存在于天然食物中的各种生物酚类化合物含有一个或多个芳香环，尤其是植物化合物；多酚是许多酚单元的化合物。酚类有不同的子类别。酚类化合物在抑制α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶和DPP-IV酶方面表现出显著潜力。植物次生代谢物如多酚对植物生长和发育并非必需，但通常富集于植物的叶片和外部。多酚具有显著的抗氧化和抗炎特性，可预防癌症、心血管疾病和代谢紊乱如糖尿病、高血压和肥胖等慢性疾病。表3总结了来自不同植物、水果和蔬菜组的植物化学物质在抑制α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶和DPP-IV酶方面的作用。根据表3，酚类化合物通过改变酶构象或稳定性影响酶活性。先前的研究也显示酚类化合物通过抑制碳水化合物消化酶来调节T2D。酚-酶相互作用的特定效应取决于酚类化合物的结构、浓度和酶的生化特性。这些化合物可结合酶的活性或变构位点，影响底物结合或催化。抑制可能是可逆或不可逆的，取决于酚类化合物与酶之间相互作用的强度和性质。此外，相似的生物活性酚类化合物谱可帮助预防与严重糖尿病并发症相关的细胞氧化损伤。这强调了在糖尿病控制策略中关注天然化合物和植物化学物质的重要性。许多研究强调了植物化学物质在酶抑制中的关键作用。类黄酮在植物、蔬菜和水果中含量丰富。人类通常通过茶、洋葱和苹果摄入最大量的类黄酮。类黄酮分为黄酮醇、黄烷酮、黄烷-3-醇、花青素、黄酮和异黄酮。图9展示了更常见和重要的类黄酮的分子结构。多项研究已建立类黄酮抗糖尿病作用与其抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶能力之间的强相关性。分子对接分析进一步表明，类黄酮对这些酶的抑制活性由类黄酮B环的-OH基团与酶催化单元之间形成的氢键介导。花青素在酶抑制中也显示出相当大的潜力。一些研究人员报告这些化合物抑制α-葡萄糖苷酶的效果优于α-淀粉酶，表明花青素对淀粉水解具有更强的抑制作用。花青素的抑制效应归因于其羟基与其他化合物之间的非共价相互作用，有证据表明其羟基含量与抑制活性之间存在直接关系。酚酸是具有羧酸官能团的植物次生代谢物，广泛分布于植物中。天然植物酚酸主要包括羟基肉桂酸和羟基苯甲酸两个分子组（图10）。在一些研究中，羟基苯甲酸如香草酸和水杨酸几乎不显示α-淀粉酶抑制活性，而羟基肉桂酸表现出良好的抑制能力。对于羟基肉桂酸，分子结构中的C=C双键与共轭羰基负责苯环和丙烯酸环片段之间的电子转移。因此，羟基肉桂酸可形成高度共轭体系，当化合物结合到淀粉酶酶活性位点时稳定化合物。然而，先前的研究表明绿原酸和其他酚酸对人类唾液α-淀粉酶和肠道麦芽糖酶是弱抑制剂。也有报道称咖啡酸具有相对强的抑制活性（IC₅₀=0.4 mM）。但调查中发现，咖啡酸的去羟基化和甲基化均降低其对α-淀粉酶的抑制活性。奎宁酸的IC₅₀=26.5 mM，远高于绿原酸和咖啡酸。尽管奎宁酸结构中有4个羟基，但缺乏强共轭系统。因此，羟基肉桂酸需要共轭结构特征和多个羟基才能表现出α-淀粉酶抑制。一些研究人员在不同食物基质中分析了一系列酚酸，发现酚酸（游离或与奎宁酸结合）仅是这些酶的弱抑制剂。因此，一些其他研究人员假设酚酸对碳水化合物消化酶的抑制不足以纠正餐后血糖，可能由决定食物基质的多种因素相互作用所致。因此，该领域需要更多研究。木脂素是植物中的多酚化合物，主要存在于亚麻籽中。其他富含木脂素的来源包括全谷物、豆类、油籽、水果和蔬菜等纤维。据报道，亚麻籽的消费可降低血糖和血脂水平，延迟餐后葡萄糖吸收，并减少糖尿病前期患者的炎症和氧化应激。木脂素可通过不同机制显示其作用，包括刺激胰岛素分泌、抑制胰腺α-淀粉酶、增加胰岛素敏感性和改善抗氧化能力。芪类是另一种酚类化合物，在植物中不丰富，因此在饮食中较少见。芪类主要存在于葡萄、浆果、花生和红葡萄酒中。在控制肥胖和心血管疾病的天然产品中，芪类可能引起了最大的科学和公众兴趣。过去二十年的研究表明，白藜芦醇具有心脏保护、抗炎、抗血栓、抗凝血、降血糖和神经保护作用，但成功的人体临床试验很少。最近一项研究表明，从籽香蕉中提取的芪类对α-葡萄糖苷酶具有抑制效果。然而，该领域需要更多研究。类胡萝卜素是一类重要的天然化合物，作为色素存在于水果、蔬菜和海洋来源中。类胡萝卜素可分为叶黄素（如叶黄素和玉米黄素）和胡萝卜素（如α-胡萝卜素、β-胡萝卜素和番茄红素）。大量研究表明类胡萝卜素降低T2D风险。还证明其食物摄入与HbA1c水平呈反向关系。此外，最新发现确认了类胡萝卜素如番茄红素、叶黄素和玉米黄素对糖尿病视网膜病变的保护作用，但应注意类胡萝卜素在糖尿病发病机制中的作用尚不十分清楚。体外研究表明，类胡萝卜素可能在水果提取物和蔬菜中抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶中发挥重要作用。总体而言，在通过酶抑制方法研究植物化学物质对糖尿病的影响时，研究表明水果和蔬菜中的酚类化合物在控制高血糖方面对糖尿病管理具有巨大潜力。然而，提取方法可能影响某些植物源化合物的抑制潜力。近年来，浸渍、煎煮、渗滤、浸渍和连续热提取以及超声辅助提取（UAE）、微波辅助提取（MAE）和超临界流体萃取（SFE）等方法受到越来越多的关注。加工方法也可能影响酚类化合物含量，从而影响酶抑制率。例如，过滤和蒸发可改变酚类组成。此外，不同植物化学组分之间的抑制活性存在差异。一些研究表明，酚类化合物的分子大小、饮食习惯、食物基质组成、性别和其他生理变量可能影响植物化学物质的抑制潜力。研究人员正积极通过将植物化学物质掺入食品中来利用这些特性。例如，这些生物活性化合物已被整合到面包、饮料、烘焙食品和零食等多种食品中，作为缓解T2D的策略。这些化合物的抗糖尿病功效受其浓度和食物基质组成的影响。此外，研究表明生物活性化合物和食品加工方法影响食品中淀粉的消化率。已观察到一些酚类化合物在加工高温下易蒸发或降解。例如，面包中的多酚含量在烘烤过程中降低。研究报道，浆果、纯多酚或其提取物有效抑制淀粉消化，尤其在液体食物基质中，从而减少餐后葡萄糖吸收。然而，在面包等富含淀粉的食物中，其功效似乎更有限。类似地，富含酚类化合物的商业果汁在控制餐后血糖方面显示出前景，特别是在液体食物中，比固体淀粉基产品更易促进糖吸收。此外，意大利面等谷物产品已富集多酚以增强其促进健康的特性，包括延迟淀粉消化。多酚对淀粉消化率的影响部分归因于其与碳水化合物的相互作用。这些发现为糖尿病管理提供了创新和有前景的策略。然而，需要进一步研究以克服烹饪过程和食物基质特性对这些生物活性化合物功效影响的挑战。

4.4 益生菌
近年来，随着研究人员对糖尿病的研究进展，每个人肠道微生物群可能对糖尿病的增加或减少起作用这一观点受到更多关注，因为成年糖尿病患者与非糖尿病人群的肠道微生物群完全不同。肠道微生物群可影响宿主的炎症通路和能量代谢；换言之，肠道微生物群的变化可能影响葡萄糖、脂肪和胰岛素代谢。多项研究揭示了肠道微生物群组成与肥胖和糖尿病等代谢疾病之间的相关性。因此，维持肠道微生物平衡的最新技术和实践方法之一是使用益生菌进行疾病控制。图11显示了肠道微生物群与人类疾病的关系。益生菌是当摄入足够量时对宿主健康有益的活微生物。对人类葡萄糖代谢产生积极影响的主要益生菌菌株主要属于乳杆菌属和双歧杆菌属。由于糖尿病的管理和控制需要多方面的治疗手段，益生菌因其在肠道微生物群中的作用成为控制糖尿病的新方法。益生菌对糖尿病的益处已在动物研究中得到广泛证实，包括降低拟杆菌门/厚壁菌门比率、增加产生短链脂肪酸的细菌、减少肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等炎症分子以及增加白细胞介素-1（IL-1）和白细胞介素-6（IL-6），从而改善胰岛素抵抗。此外，益生菌减少炎症表型、改善β细胞功能障碍、有益于肠壁、减少肠道通透性、阻止细菌脂多糖转运。还证明益生菌可通过减少炎症降低血糖并防止动物干细胞破坏。除了通过氧化应激减少、改善胰岛素抵抗和增加游离脂肪酸可用性来调节血糖水平外，益生菌还被报道可增强脂联素水平。近年来，消费者越来越青睐具有抗糖尿病活性的益生菌制剂和功能性食品。乳酸菌菌株（LAB）是最常见的益生菌菌株之一。关于LAB菌株在控制糖尿病中的作用，已报道一些菌株可通过产生不同代谢物和抑制酶来预防糖尿病。表4展示了一些研究人员对乳酸菌菌株发酵食品抗糖尿病特性的研究。表4强调了益生菌在发酵产品中的显著抗糖尿病潜力。然而，在筛选抗糖尿病益生菌时，必须仔细考虑菌株安全性、健康效应和细菌活力等因素。大多数研究集中在乳基益生菌制剂上，发酵乳作为酶抑制中特别适合益生菌的基质。这些发现强调了发酵在酶抑制中的关键作用，因为益生菌发酵产品比非发酵对应物表现出更优的抗糖尿病活性。与这些观察一致，研究人员的研究也显示发酵乳样品中的抗糖尿病活性。然而，某些报告表明特定发酵产品中的抑制效果极小，可能是由于菌株类型、接种条件、酶特异性和其他影响因素的变化所致。尽管如此，如表4所示，大多数研究表明发酵和功能性产品有效抑制与糖尿病相关的酶。发酵食品提供比其他膳食补充剂更高水平的益生元和益生元。除发酵乳外，表4还指出发酵果汁作为新兴功能性食品类别具有抗糖尿病潜力。研究表明植物化学物质与益生菌发酵的联合增强了这些产品的降血糖效果。尽管益生菌在发酵产品中显示出抑制能力，但关于其对DPP-IV抑制影响的研究有限。未来研究应探讨该酶在发酵食物基质中的作用和功能机制。此外，尽管益生菌在酶调控方面显示出强大潜力，但需要进一步研究阐明其在食品系统中的精确机制。广泛的分子和遗传学研究对于开发基于益生菌的产品、阐明益生菌相互作用和抑制途径至关重要。肠道微生物群的复杂性和临床数据的稀缺进一步强调了深入研究的必要性。此外，个体差异和益生菌菌株多样性是影响其抗糖尿病效果的关键因素。近年来，源自益生菌的后生元和副生元越来越受到关注。有报道称后生元增强胰岛素敏感性，导致血糖水平降低和糖尿病进展期缩短。这些化合物代表有前景的新方法，值得进一步全面研究。

4.5 生物活性肽
生物活性肽是由2至20个氨基酸组成的蛋白质片段，根据氨基酸类型和序列表现出多样的生物活性。生物活性肽和蛋白质在生物体的代谢活动中起重要作用，因此影响人类健康。这些肽可通过微生物或植物来源酶的水解、涉及消化酶的酶解，或使用蛋白水解发酵剂进行发酵来产生。图12展示了从食物蛋白生产生物活性肽的流程概述，包括肽分离、纯化技术和鉴定方法。如果肽序列被鉴定，可经化学或酶法合成或通过细菌遗传重组生产。通过微生物发酵生产生物活性肽具有次要重要性但具有独特优势。微生物发酵的主要益处包括选择特定菌株靶向蛋白质、优化细菌生长温度以及精确控制发酵时间。经微生物发酵产生的生物活性肽被认为是安全的，因为它们来自食物蛋白并涉及公认安全（GRAS）微生物。此外，该方法比酶解更具成本效益，消除了对商业酶的需求并降低了培养费用。当使用LAB时，细胞膜上表达的蛋白酶使生物活性肽的纯化过程更简单。除生物活性肽外，微生物发酵还产生其他生物活性化合物，如活菌和死菌细胞、胞外多糖和细菌素。这些额外化合物可能贡献于观察到的生物活性，引发效应是否完全归因于肽或其他成分影响的不确定性。微生物发酵过程对pH、温度和压力等参数的轻微变化敏感，可能导致不良结果。此外，发酵可能引入意外并发症并损害最终产品质量。因此，工业规模微生物发酵需要严格监控以确保一致和标准化的产品质量。尽管使用化学方法生产生物活性肽是一种选择，但常因高成本和安全问题而受限。重组DNA技术能够生产生物活性肽，特别是长链肽和蛋白质，但该方法有潜在风险，所得产物可能对宿主生物产生不利影响。此外，抗菌肽对表达载体细胞表现出强抗菌活性，且相对易受蛋白水解酶作用。为应对这些挑战，建议将此类肽表达为嵌合蛋白或串联基因以中和其固有毒性并提高表达水平，从而缓解这些限制。近年来，越来越多关注天然替代品如生物活性肽用于管理T2D。研究已证明生产能够有效抑制血糖调节相关酶的生物活性肽的潜力。因此，开发酶抑制肽已成为管理T2D的有前景策略。食物蛋白来源的肽因在不同水平上的作用在调节葡萄糖稳态中发挥重要作用，例如调节GLP-1及其抑制消化相关酶的能力。此外，一些作者将肽描述为能够增加胆囊收缩素的代谢物。肽和氨基酸影响体脂减少、胰岛素分泌和血糖降低，但需要更多研究探索这些机制，包括蛋白水解物如何作为内分泌细胞的信号分子。由于生物活性肽调节肠道激素和葡萄糖稳态的能力，这些化合物是控制糖尿病的重要研究领域，可积极影响人类健康和经济水平。食物来源的肽已显示出作为α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶和DPP-IV抑制剂的有前景证据，如表5所示。表5强调乳制品是抗糖尿病生物活性肽的重要来源。研究表明乳蛋白可抑制α-葡萄糖苷酶和DPP-IV等酶，这些酶是T2D发展的关键贡献者。这些肽的抑制效应通过多种机制介导，包括饱腹感反应、调节肠促胰岛素、调节胰岛素水平以及抑制碳水化合物降解消化酶。评估含生物活性肽的蛋白水解物表明豆类是创新且经济有效的肽来源。许多研究已确认大豆来源的肽在糖尿病管理中的作用，而各种豆类已被证明可抑制消化酶。藜麦是一种富含蛋白质和氨基酸的伪谷物，通过酶解产生抗糖尿病生物活性肽，主要通过抑制消化酶发挥作用。种子抗糖尿病特性已通过坚果中生物活性肽的鉴定得到验证。此外，亚麻籽、油菜籽、向日葵和芝麻蛋白为生产抗糖尿病生物活性肽提供了新途径。结果表明源自蛋白水解酶活性的肽有效抑制α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶和DPP-IV酶，并强调酶解是生产具有抗糖尿病潜力功能性肽的可靠方法。一些研究表明抗糖尿病肽的活性可归因于水解中使用的蛋白水解酶。有报告称，来自米糠蛋白不同水解产物（Alcalase、Nutrase、Flavourzyme和Protamax）的生物活性肽和分级组分在抑制α-淀粉酶方面具有不同活性。迄今为止大多数研究使用蛋白水解酶如Alcalase、胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶进行酶解，强调未来其他蛋白酶的探索必要性。证据表明肽分子量是决定酶抑制效率的关键因素。低分子量肽在抑制碳水化合物水解酶方面特别有效。例如，一项研究表明从斑豆蛋白中获得的<3 kDa组分显示出最高的α-淀粉酶抑制活性。类似地，较短链长的生物活性肽与α-淀粉酶抑制相关。短链肽的卓越功效可能源于其释放电子的能力，从而增强与酶的抑制相互作用。低分子量肽可更容易渗透酶活性位点，破坏蛋白质与配体之间的结合相互作用。此外，这些肽可能含有更多反应性氨基酸残基侧链，暴露在其表面，从而增加与酶催化区或亚位点相互作用的可能性。因此，只要全面评估其吸收、消化、代谢、排泄、稳定性和潜在毒性以提高其生物利用度和稳定性，低分子量生物活性肽可作为糖尿病管理的有效制剂。酶活性的抑制机制可能归因于不同组分的不同能力。例如，特定的α-淀粉酶抑制肽已被鉴定为酶催化位点的阻断剂，特异靶向催化Glu和Asp残基；而其他肽则被证明可抑制催化位点和底物结合区域。氨基酸组成和肽序列是影响生物活性肽抑制效果的关键因素。结构-活性关系分析表明特定氨基酸的存在和位置显著影响酶抑制。例如，DPP-IV抑制肽含有亲水性氨基酸如苏氨酸、组氨酸、谷氨酰胺、丝氨酸、赖氨酸和精氨酸，但这些亲水残基的确切作用仍不明确。研究强调N-末端区域的脯氨酸残基可作为DPP-IV抑制剂的有效前体。此外，高分子量氨基酸和芳香残基，包括苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸和精氨酸，已显示可增强α-淀粉酶的抑制。因此，氨基酸-芳香酸因与催化位点的相互作用而在酶抑制中起关键作用。此外，蛋白质来源、水解条件、蛋白质预处理以及蛋白水解物的结构和效率已被确定为生物活性肽性能的关键决定因素。修改水解参数——包括蛋白质和酶的类型、酶与底物比以及水解时间——可产生具有不同功能特性的产品。因此，为生产具有所需功能特性的生物活性肽，必须标准化水解、分离和纯化过程。影响肽抑制特性的一个关键因素是其在体外条件下与生理相关环境相比具有较低的生物利用度和吸收。然而，为了在体内发挥抗糖尿病作用，肽必须对内源蛋白酶酶表现出足够的稳定性和抵抗力。抗糖尿病肽的发现应超越纯化和结构鉴定，涵盖关键生化特性如电荷、极性和溶解度，这些显著影响其抗糖尿病活性。在此背景下，抗糖尿病肽的发现不仅应关注纯化和结构鉴定，还需考虑电荷、极性、溶解度和其他生化特性等关键因素，这些因素在评估肽的抗糖尿病活性中起重要作用。

5 限制与未来展望
在文献综述和酶抑制活性评估过程中出现若干局限性，使跨研究比较复杂化。检测方法：检测方案中的显著变异仍然是一个重大挑战，因为方法学差异影响IC₅₀值和抑制机制。缺乏普遍接受的参考方法削弱了有意义比较的基础。但不同酶特征的多样性阻碍了检测条件的统一。此外，样品特异性特征——包括纯度、食物基质组成、精油、植物提取物或分离化合物——可能影响结果。抑制剂类型、化合物基质和检测方法之间的相互作用进一步强调了根据化合物类别和基质复杂性优化方案的必要性。酶来源：酶来源显著影响检测性能。大多数评估α-淀粉酶抑制的研究使用猪胰腺酶，而酵母来源的酶主导α-葡萄糖苷酶检测。这些选择由成本和可获得性驱动。然而，依赖非人类酶可能降低发现的转化价值。未来研究应优先使用人源酶以提高临床相关性。底物类型：底物选择也引入可变性。例如，浊度和制备方法差异影响活性测量。标准化底物类型和制备对于提高可重复性和准确性至关重要。实验条件：物理、化学和微生物检测条件强烈影响结果，包括pH、溶解度、分子量和孵育时间。需要严格控制和报告这些参数以实现有效比较和荟萃分析。数据库可访问性：对非英语或区域特定出版物的有限可访问性阻碍了全面数据提取。如Lam等研究所述，这限制全球证据的综合，强调科学数据库中多语种纳入的必要性。生物利用度：生物活性化合物的生物利用度受其化学结构和基质相互作用控制。酶法或热处理等加工方法可改变结构完整性和活性。对化合物特异性基团、分子靶点和代谢转化的更深入了解将增强糖尿病管理中治疗功效预测。因此，活性组分及其分子相互作用的正确鉴定非常必要。研究资源缺乏：机制研究不足限制了酶抑制背后的分子相互作用理解。由于跨学科整合不足，许多体外研究缺乏结构或通路水平分析。弥补这一差距需要跨领域合作以及扩大计算机建模、分子对接和基于细胞的筛选平台的使用。尽管许多化合物显示出有前景的抗糖尿病潜力，但新兴剂如新型多糖的安全性数据仍然有限。临床转化前，临床前安全评估至关重要。

6 结论
本研究调查了天然抑制剂对α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶和DPP-IV酶在体外对T2D控制的影响。结果表明，一些多糖、脂溶性和植物化学化合物以及生物活性肽具有优异的抑制效果。综述研究指出，益生菌发酵食品可强烈影响酶抑制。这些结果可能为T2D治疗带来希望。在此方面，本研究结果强调了功能性化合物和功能性食品开发在管理和控制T2D中的重要性，为人类健康做出积极贡献。然而，许多天然抑制剂仍未被认识。未来研究需要新的天然抑制剂及其可能的毒性。