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血糖指数

概述

血糖指数(Glycemic index,Glycaemic Index;英文缩写GI),也译作血糖生成指数、升糖指数,表示在禁食一段时间后(通常不低于10小时),同一受试对象摄入含有一定量(通常为50克或25克)可利用的碳水化合物(不包括不可消化吸收的纤维素等)的食物与等量的参考食物(葡萄糖或白面包)相比,在一定时间内(通常为2小时)引起的血糖反应曲线下面积(即积分)的比值,即体内血糖应答的百分比[1,2]。
血糖指数的概念是由多伦多大学David J. Jenkins教授等1981年在研究最适合糖尿患者的饮食时提出的[3]。Jenkins等人提出了碳水化合物“质量”对血糖应答的影响,即含有相同数量碳水化合物的不同食物,其消化吸收速率和血糖应答水平不尽相同。血糖指数作为一种生理学参数,综合食物组分和含量、碳水化物的类型和结构、以及食物的物理状况和加工制作过程等因素,整体反映食物整体的消化利用状况。高血糖指数的食物在消化吸收过程中消化快、吸收完全,并迅速释放葡萄糖,引起餐后血糖快速增加,产生较高的血糖峰值。反之,低血糖指数的食物在消化吸收过程中吸收慢,较缓慢地释放葡萄糖,引起餐后血糖的增加较缓慢,血糖峰值较低、下降速度亦较慢。
以葡萄糖为参考食物时(GI=100),葡萄糖的GI值也即为最大GI值(100),而其他食物的GI值均在100以内;相比于以葡萄糖为参考食物,以白面包为参考食物时(GI=100),该标准下食物的GI值约为前者的1.43倍,但由于全球范围内缺乏统一的标准白面包的碳水化合物含量,因此使用时应特别注意[4]。

分类

血糖指数值可以直观地理解为一个百分比,并按照其数值大小将其分类如下:

影响因素

食物血糖指数受多方面的影响,如食物的理化特性、膳食成分、食物处理以及受试者自身因素等。
1.食物的理化特性
(1)食物的物理包裹和颗粒大小  同一食物的物理结构越完整、颗粒越大,引起的血糖应答反应越缓慢、峰值越低,血糖指数越低。完整的食物结构或较大的食物颗粒使淀粉被包裹或深陷于食物内部,减少了消化酶与淀粉的有效接触面积,从而可减缓消化吸收速度。研磨或去皮后,包裹层被破坏、食物颗粒变小,淀粉被暴露出来,消化酶与食物接触面积增大,水解率和消化吸收速率增加,引起快速血糖反应,增加血糖指数。
(2)碳水化合物的种类  碳水化合物根据其分子结构可分为单糖、二糖、低聚糖和多糖,但碳水化合物必须分解成单糖后才能被机体吸收利用,因此含不同种类碳水化合物的食物血糖指数有所不同。例如,蔗糖在消化过程中水解为一分子葡萄糖和一分子果糖,淀粉或麦芽糖最终水解为葡萄糖而被机体吸收,由于葡萄糖的血糖指数显著高于果糖,因此在等量碳水化合物的食物中,富含淀粉或麦芽糖的食物的血糖指数可能更高。
(3)淀粉的结构  碳水化合物结构不同可造成食物血糖应答的差别。淀粉由葡萄糖分子聚合而成,是植物细胞中碳水化合物最普遍的储藏形式,分为直链淀粉和支链淀粉两类,前者由α-1,4-糖苷键首尾相连而成,后者在支链处以α-1,6-糖苷键连接。因此,直链淀粉分子缠绕更紧、更趋向于形成二级结构,酶作用位点少,消化吸收慢而不完全,引起血糖应答缓慢,血糖指数较低;而支链淀粉则相反,其分子结构更为开放,更易被消化酶接触和降解,消化吸收率较高,引起血糖应答较快,血糖指数较高。
(4)食物的成熟度及酸度  食物在成熟过程中,成熟度不同,各种糖类的含量不同,因此其血糖指数也不同。一般而言,越成熟的水果,其糖分含量越高,其血糖生成指数也越高。食物中的酸性物质能减缓胃排空的时间,进而影响食物的消化,降低血糖指数。
2.食物处理
(1)食物加工  食物血糖指数与其加工精度密切相关。未加工食物中植物细胞壁的非淀粉多糖或谷物类食物的麸皮等能够维持细胞或食物结构的完整性,其密封作用可减少消化酶与淀粉的有效接触面积,延长消化时间,影响了淀粉和糖在小肠中的吸收,血糖应答反应慢,血糖指数低;精加工食物如谷类碾磨或水果榨汁等都会破坏这种密封作用,缩短消化时间,增加吸收率,引起快速的血糖应答,增加血糖指数。
(2)食物烹调  食物烹调一方面可使淀粉吸水,软化食物,缩短消化时间,另一方面也能通过改变淀粉糊化和老化程度而影响其吸收。当达到一定温度时,淀粉糊化,溶胀、分裂形成均匀糊状溶液并增大淀粉分子与消化酶接触面积,加快消化吸收,提高血糖应答;与之相反,淀粉老化时,已经溶解膨胀的淀粉分子重新排列组合,形成一种类似天然淀粉结构的物质,消化吸收率也随之降低,产生较低血糖指数。通常情况下,直链淀粉易于老化不易糊化,而支链淀粉易于糊化不易老化。例如,有研究表明稻米的半熟状态如浸水处理、加热、烘干等对起消化吸收有一定影响,并且半熟处理可降低稻米的血糖指数。
3.膳食成分
(1)蛋白质和脂肪  蛋白质和脂肪作为膳食中两大主要营养素,可通过影响机体对碳水化合物的消化吸收速率进而影响血糖指数。研究表明,蛋白质和脂肪可抑制胃排空、降低空肠活动并降低餐后食物在小肠上段的流动性,从而增加胰岛素的分泌,降低血糖应答水平,进而使其血糖指数较低。
(2)膳食纤维  膳食纤维也是一种多糖,但它既不能被胃肠道消化吸收,也不能产生能量,根据其是否溶于水,可将其分为可溶性和不可溶性膳食纤维。不可溶性膳食纤维不溶于水、黏度低,通常存在于食物的表皮组织(如麸皮等),因此在消化过程中,不可溶性膳食纤维通常可作为屏障阻挡消化酶与食物内部结构的接触和反应,从而降低血糖指数。可溶性膳食纤维溶于水、黏度相对较高,在胃肠道内可与淀粉等碳水化合物交织在一起形成凝胶状物质,从而减缓淀粉的消化吸收,降低血糖指数。
4.受试者自身因素
食物的血糖指数是基于一定数量受试者得出的平均值,而受试者的生理病理状态也会影响血糖指数的测定。由于不同机体的体内代谢状态不同,因此不同受试者间的血糖指数在生理状态下也会存在一定差异。此外,受试者的生活习惯对血糖指数也有一定影响,如吸烟可能会产生急性胰岛素抵抗,饮酒可能会造成血糖波动,受试前一天晚餐的摄入等饮食和行为习惯也会使血糖指数测定造成一定误差。

应用

1.体重管理
研究表明,高血糖指数膳食可引起体内胰岛素大量分泌,使胰岛素水平升高,出现胰岛素抵抗;而摄入低血糖指数膳食可引起较低的血胰岛素水平,促使身体脂肪燃烧,减少脂肪存储。此外,低血糖指数膳食可以较长时间地维持饱腹感,减少饥饿感,使能量持续而缓慢地释放,并改善肠道运动,促进粪便和肠道毒素排出,对控制肥胖、降低血脂、减少便秘等都有积极的作用。例如,Marta Rossi等人对7724名西班牙成年人的研究表明,人体所摄入食物的血糖指数与其体质指数和腰臀比均成负相关[5]。故掌握和利用血糖指数知识对体重管理效果有重要作用。
2.血糖管理
膳食作为糖尿病防治的重要手段,也是各种类型糖尿病治疗的基础,且膳食控制的结果直接影响糖尿病的发生发展。Shino Oba等对日本27769例男性和36864名女性随访5年的前瞻性队列研究发现,食用高血糖指数饮食的对象患2型糖尿病的危险性与低GI饮食个体相比增加了46%[6]。其他干预研究也表明,经过健康教育后,低血糖指数饮食糖尿病患者的空腹血糖及餐后2小时血糖水平的下降幅度明显大于对照组,糖化血红蛋白的下降幅度与对照组相比也有统计学意义。通过对居民或糖尿病患者进行营养教育,指导其根据血糖指数来选择食物,有助于其合理控制体重和血糖,促进健康。
3.其他方面
研究表明,血糖指数对心血管疾病、癌症、抗氧化能力降低等多种疾病或异常状态的预防有重要作用。已有研究证实,高血糖指数膳食会增加缺血性和出血性中风的发生风险[7];前瞻性队列系统综述和荟萃分析也支持高血糖指数膳食与中风和脑卒中等脑血管疾病的发生风险增加之间存在关系[8]。最新的一项荟萃分析表明,高血糖指数膳食可不同程度增加癌症(包括乳腺癌子宫内膜癌卵巢癌前列腺癌食管癌胃癌大肠癌肝癌胰腺癌等)的风险[9]。美国退伍军人医学中心的一项随机对照实验表明,低血糖指数膳食能够有效提高机体的抗氧化能力。对阿尔兹海默病患者进行低血糖指数膳食干预后,患者的相关症状得到有效改善,并可延缓其发生发展[10]。由此可见,血糖指数的实际应用对于多种疾病预防可能发挥重要作用。
参考资料
[1]IOf,S.,Food products-Determination of the glycemic index(GI)and relevant classification. International Organization for Standardization,Geneva,2008.
[2]Insutitute,G.R.,Glycemic Index Define.hhttp://www.glycemic.com/GlycemicIndex-LoadDefined.htm,2016.
[3]Jenkins,.J.,et al.,Glycemic index of foods:a physiological basis for carbohydrate exchange.Am J Clin Nutr,1981.34(3):p.362-6.
[4]Atkinson,F.S.,K.Foster-Powell,and J.C.Brand-Miller,International tables of glycemic index and glycemic load values:2008.Diabetes Care,2008.31(12):p.2281-3.
[5]Rossi,M.,et al.,Glycemic index and glycemic load in relation to body mass index and waist to hip ratio. Eur J Nutr,2010.49(8):p.459-64.
[6]Oba,S.,et al.,Dietary glycemic index,glycemic load and incidence of type 2 diabetes in Japanese men and women:the Japan Public Health Center-based Prospective Study.Nutr J,2013.12(1):p.165.
[7]Sieri,S.,et al.,Dietary glycemic load and glycemic index and risk of cerebrovascular disease in the EPICOR cohort.PLoS One,2013.8(5):p.e62625.
[8]Ma,X.Y.,J.P.Liu,and Z.Y.Song,Glycemic load,glycemic index and risk of cardiovascular diseases: meta-analyses of prospective studies.Atherosclerosis,2012.223(2):p.491-6.
[9]Turati,F.,et al.,High glycemic index and glycemic load are associated with moderately increased cancer risk.Mol Nutr Food Res,2015.59(7):p.1384-94.
[10]Bayer-Carter,J.L.,et al.,Diet intervention and cerebrospinal fluid biomarkers in amnestic mild cognitive impairment.Arch Neurol,2011.68(6):p.743-52.

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