《Journal of Functional Foods》：Functional noodles enriched with burdock root extract: alleviating type 2 diabetes via modulating starch digestion and gut microbiota homeostasis
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牛蒡根富含膳食纤维和多酚，具有降糖潜力，但其在低血糖指数（GI）主食中的应用尚未得到充分研究。研究人员开发了富含牛蒡根提取物的荞麦面条（B-BRE），用于2型糖尿病（T2DM）的管理。最佳的3.6%牛蒡根提取物荞麦面条（B-BRE2）具有较低的估算血糖指数，增
牛蒡根富含膳食纤维和多酚，具有降糖潜力，但其在低血糖指数（GI）主食中的应用尚未得到充分研究。研究人员开发了富含牛蒡根提取物的荞麦面条（B-BRE），用于2型糖尿病（T2DM）的管理。最佳的3.6%牛蒡根提取物荞麦面条（B-BRE2）具有较低的估算血糖指数，增加了抗性淀粉，并对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶有强烈的抑制作用。在高脂饮食和链脲霉素诱导的T2DM小鼠中，B-BRE2显著降低了空腹血糖，改善了葡萄糖耐量，缓解了胰岛素抵抗，减轻了器官损伤，恢复了肠道菌群多样性，并富集了有益的乳杆菌属。B-BRE2通过调节淀粉消化率和肠道菌群来改善T2DM，为低GI功能性主食提供了一种新策略。
2型糖尿病（T2DM，一种慢性代谢疾病）给全球带来巨大的健康负担，长期高血糖会导致严重的并发症。基于低血糖指数（GI，反映食物引起血糖升高程度的指标）食物的饮食干预被广泛用于调节T2DM患者的餐后血糖。为实现更低的GI，常见的方法是在主食中添加精制面粉替代品、膳食纤维和多酚成分。荞麦是一种低GI的假谷物，具有降低胆固醇和缓解糖尿病症状等促进健康的特性，是制作功能性面条的优良材料。牛蒡根含有菊粉、多酚等生物活性物质，能增强细胞葡萄糖摄取和改善肠道健康，是抗氧化和降血糖的基础。然而，大多数研究只关注纯提取物而非固体主食，将牛蒡根提取物掺入低GI面条的研究有限，强化面条对淀粉消化、葡萄糖代谢和肠道菌群的综合机制仍不清楚。因此，研究人员开展了这项研究，开发富含牛蒡根提取物的荞麦面条，并系统评估其血糖调节功效。研究得出结论，添加3.6%牛蒡根提取物的荞麦面条产生了稳定的低血糖指数功能性食品，在2型糖尿病小鼠模型中对葡萄糖稳态和胰岛素抵抗有显著作用，并保护机体免受与糖尿病相关的肝脂肪变性和胰岛损伤。这项研究证明了利用药食同源原理开发功能性主食的潜力，为基于植物性食物系统调节生理靶点提供了机制见解，该论文发表在《Journal of Functional Foods》。
研究人员使用了高效液相色谱法分析多酚组成；通过体外消化模型评估估算血糖指数并分析淀粉营养片段；使用体外酶抑制实验评估对α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的抑制活性；进行烹饪质量评估。在动物实验中，采用了高脂饮食/链脲霉素（HFD/STZ）诱导的T2DM小鼠模型，样本队列来源为SPF Biotechnology Co., Ltd.购买的五周龄雄性C57BL/6J无特定病原体（SPF）小鼠。研究人员进行了体内血糖反应测试、血清生化检测、组织病理学染色以及16S rRNA基因测序来分析肠道菌群。所有定量数据均表示为平均值±标准差，并使用SPSS软件进行统计分析。
3.1. BRE和BRP的多酚组成分析
通过高效液相色谱法分析，发现牛蒡根提取物在提取过程中选择性浓缩了具有已知降血糖活性的化合物，特别是绿原酸，支持了使用牛蒡根提取物进行面条强化的决定。
3.2. 体外消化率评估及最佳配方选择
通过INFOGEST体外消化模型测定，发现添加3.6% BRE的面条（B-BRE2）的估算血糖指数为41.35，显著低于普通荞麦面条（BWN），符合低GI标准。B-BRE2含有较少的快速消化淀粉和更多的抗性淀粉（RS，无法在小肠中被消化的淀粉），表明牛蒡根提取物强化通过调节淀粉消化率来降低估算血糖指数。
3.3. 关键碳水化合物消化酶的体外抑制
通过酶抑制实验，发现B-BRE2对α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶表现出强烈的、剂量依赖性的抑制作用。其半数抑制浓度（IC
50，抑制酶活性50%所需的抑制剂浓度）显著低于其他组，表明3.6% BRE对主要消化酶有强效抑制。
3.4. 优化面条的烹饪质量、生物活性化合物及产品可行性
通过烹饪特性和化学分析，B-BRE2的断裂率、烹饪损失率等与普通荞麦面条无显著差异，且总多酚含量大幅增加，证实了在不影响烹饪性能的情况下成功富集了生物活性多酚。
3.5. 在小鼠模型中验证低血糖指数
通过健康小鼠体内血糖测试，B-BRE2的血糖指数为54.60，不仅满足低GI食物标准，且显著低于普通荞麦面条，验证了体外筛选的预测效用及其在活体中调节餐后血糖的有效性。
3.6. B-BRE2改善T2DM小鼠的全身代谢表型
在HFD/STZ诱导的T2DM模型中，通过4周干预，B-BRE2显著降低了空腹血糖，改善了口服葡萄糖耐量测试（OGTT，检测机体对葡萄糖代谢能力的试验）中的血糖清除率，降低了胰岛素抵抗（HOMA-IR，评估胰岛素抵抗程度的指数）指数，并使肝脏指数和脾脏指数恢复正常。
3.7. B-BRE2减轻T2DM小鼠的肝脂肪变性和胰岛损伤
通过组织病理学检查，B-BRE2干预显著减少了肝脏脂质沉积，恢复了正常细胞形态；在胰腺中，有效保护了胰岛形态，增加了胰岛细胞数量，减少了炎症迹象，提供了直接的组织形态学证据。
3.8. B-BRE2重构肠道菌群并建立与T2DM小鼠代谢改善的相关性
通过16S rRNA基因测序，B-BRE2干预恢复了肠道微生物多样性，增加了Chao1丰富度指数；主坐标分析（PCoA，一种数据降维和可视化方法）显示菌群结构向健康组偏移；在属水平上，B-BRE2富集了乳杆菌属等有益类群，并抑制了机会致病菌。相关性分析表明关键微生物属与代谢参数呈显著负相关。
讨论部分总结了B-BRE2缓解餐后高血糖的主要机制在于直接抑制膳食碳水化合物的消化和吸收。牛蒡根提取物增加了面条基质中的抗性淀粉比例，并通过多酚物质抑制胰腺α-淀粉酶和肠道α-葡萄糖苷酶，减缓葡萄糖进入血液的速度。此外，B-BRE2重组肠道菌群，增加有益菌，可能通过发酵产生短链脂肪酸（SCFAs，肠道细菌发酵产生的有益代谢物）调节葡萄糖代谢。研究结论表明，添加3.6%牛蒡根提取物的荞麦面条产生了稳定的低血糖指数功能性食品。在2型糖尿病小鼠模型中的系统实验表明，B-BRE2对葡萄糖稳态和胰岛素抵抗有显著影响，并保护机体免受与糖尿病相关的肝脂肪变性和胰岛损伤。这些有益作用可能源于涉及直接调节淀粉消化率和潜在恢复性重塑肠道菌群的多靶点途径。
