根据最新发布的《中国居民营养与慢性病状况报告(2020年)》,我国因慢性病导致的死亡占88.5%,其中心脑血管病死亡占53.2%,成年居民糖尿病患病率为11.9%,超重和肥胖率分别为34.3%和16.4%,且呈持续上升趋势[1]。由此可见,预防和控制这些慢性病至关重要,而科学合理膳食是关键所在,如低血糖指数的饮食方法。血糖生成指数(glycemic index, GI),即升糖指数,作为反映人体摄入某种食物后引起血糖反应及血糖升高速率的重要生理指标,能够有效评估人体摄入食物后血糖的变化情况[2]。低GI食品(GI值<55)具有重要的健康意义,在预防糖尿病、肥胖、高血压、高血脂等慢性疾病方面表现出显著作用,其通过稳定餐后血糖、改善胰岛素抵抗、降低血脂水平、增加结肠发酵和改善饱腹感等机制,为慢性病的预防和控制提供了有效的饮食干预手段[3]。糖尿病防治方面的相关研究表明,低GI饮食能够减缓食物吸收和促进胃肠道运输,间接地降低了餐后高血糖水平,改善胰岛素敏感性,能有效地提高患者对血糖水平的控制,增强降糖药物的效果[4]。在肥胖和超重人群中,低GI食品消化分解缓慢且稳定,由此引起的血糖和胰岛素水平波动相对稳定,糖更多地被用作供能物质消耗掉,从而减少脂肪堆积,有助于控制体重[5]。对于高血压和高血脂患者,低GI饮食同样具有积极影响,它能够改善胰岛素抵抗、降低低密度脂蛋白胆固醇及甘油三酯水平,增加血清高密度脂蛋白胆固醇水平[6]。近年来,国内外学者对食物GI值的研究不断深入,积极探究低GI食品对人体健康的益处。在我国,低GI饮食已应用于糖尿病患者膳食管理、食欲研究和居民营养教育等方面[2,4]。此外,澳大利亚和新西兰已将食品GI值纳入生产食品的营养指标[7],这进一步表明食品GI在健康管理中的重要性。综上所述,食品GI已成为预防医学及食品领域研究的热点,并逐渐应用于食品生产和健康管理领域。
近年来国内外关于低GI食品的研究文献持续增多,但涉及利用可视化知识图谱对低GI食品进行统计分析的文献未见报道。随着低GI食品相关研究的不断深入,进一步分析国内外低GI食品的发展动态,探究其发展脉络与趋势,预测未来研究热点与前沿,对实现未来低GI食品的进一步成熟和应用具有重要意义。本文通过CiteSpace 6.2.R4软件对中国知网(China national knowledge infrastructure,CNKI)和Web of Science(WOS)核心合集数据库中低GI食品相关文献的年发文量、发文作者、关键词共现进行可视化分析并绘制知识图谱,回顾了低GI食品1993—2023年的发展历程,分析了其发展趋势与研究热点,并结合IncoPat全球专利数据库分析了低GI食品相关专利发展趋势以及领域分布,探讨了低GI食品相关专利的申请情况,便于研究者快速了解低GI食品领域的研究成果,为低GI食品研发提供参考依据。
1 资料与方法
1.1 知识图谱数据来源与分析处理
文献检索方法如表1所示。CNKI和WOS核心合集数据库分别为中文文献和英文文献来源,经人工逐一筛选,清洗重复和相关性低的文献。文献检索日期范围为1993—2023年,检索到中文文献226篇和英文文献510篇,以上文献反映了过去30年低GI食品研究的主要方向与成果。将检索到的中英文文献数据分别导入CiteSpace 6.2.R4软件,将时间跨度设置为1993—2023年,时间切片设置为1年;节点类型分别选择对作者、关键词进行可视化科学知识图谱分析。分析结果中的数据来源于CNKI数据库和WOS核心集数据库,可能与其他数据库或数据集存在差异。
表1 CNKI数据库和WOS数据库检索方法
Table 1 Retrieval methods of CNKI database and WOS database
检索策略数据收集数据库CNKI数据库WOS核心合集高级检索式主题:“低GI”+“低血糖生成指数”+“低升糖指数”+“低血糖指数”AND主题:“食品”+“食物”+“膳食”TS=(“Lowglycemicindex”OR“Lowglyceamicindex”OR“LowGI”)ANDTS=(foodORdiet)文献索引日期1993年1月1日—2023年10月31日文献类型期刊文献articles、reviews
1.2 专利数据来源与分析处理
以IncoPat全球专利数据库为检索源,以“TIABC=(“low glycemic index”OR“low glyceamic index”OR“low GI”OR“低GI”OR“低血糖生成指数”OR“低升糖指数”OR“低血糖指数”)AND(food OR diet OR“食品”OR“食物”)”检索式进行高级检索,共检索到低GI食品相关专利1 499件,将专利申请时间设置为1992年1月1日至2023年12月7日,并进行“简单同族合并”去重和人工清洗不相关专利,得到725件专利,其中国内专利429件,国外专利296件。对国内外低GI食品相关专利的申请情况、申请人等数据信息进行统计,利用Excel对低GI食品相关专利数据和图表处理分析。专利分析结果中的数据来源于IncoPat全球专利数据库,可能与其他专利数据库存在差异。
2 文献统计与分析
2.1 低GI食品年发文量分析
特定领域文献的年发文量反映了该研究领域的发展脉络和活跃程度,是该研究领域能否成为研究热点的重要体现[8]。由图1可知,1993—2023年期间中文文献和英文文献发文量总体呈现上升趋势。CNKI中文献总发文量226篇,最早在1993年发表了第一篇关于低GI食品研究的文章,在2001年至2023年关于低GI食品研究的文献明显增加,2022年度发文量(27篇)最高,占总发文量的12%;2018—2023年总发文量118篇,占总发文量52%。在2015年前,中文文献中低GI食品的研究主要聚焦于低GI饮食的对慢性病的防治作用,例如对妊娠糖尿病、Ⅱ型糖尿病、肥胖症等疾病的影响;而在2015年后,对低GI食品的研究则更侧重于低GI谷物、馒头、代餐粉等原料与产品研发,以及对食品GI值的测定和影响因素的探究。WOS数据库中,外文文献总发文量510篇,2018—2023年发文量呈快速上升趋势,2022年度发文量最高114篇,占总发文量的22%。这表明近5年低GI食品研究快速增长,低GI食品对人体健康有益的生理功能引起越来越多人关注,这与人们健康观念增强以及对饮食健康要求越来越高密切相关,食品GI值将成为人们在选择食品时关注的指标,具有市场发展潜力。
图1 CNKI与WOS数据库低GI食品研究年度发文量统计
Fig.1 Annual number of low GI foods research papers indexed in CNKI and WOS databases
2.2 低GI食品发文作者分析
由图2-a可知,CNKI数据库中作者间的合作网络比较松散,不同团队间合作较弱;主要形成了以段盛林为核心以及以黎艺和陈开宁为核心的两大研究团队;其中中国食品发酵工业研究院的段盛林深耕功能主食营养模型、GI评价体系研究领域,主要研究方向为低GI代餐粉、八宝粥、馒头等产品研发,表明段盛林团队在低GI食品研发领域取得了显著成果。海南省人民医院的黎艺和陈开宁研究团队则侧重于研究低GI膳食对Ⅱ型糖尿病患者的营养干预作用,发现低GI食品在临床上具有控制糖代谢、改善血脂水平、改善胰岛素抵抗等作用,低GI饮食在慢病防治方面的临床应用研究较深入,但需要加强低GI食品研发领域与临床应用效果研究的联合合作,开发功效明确的低GI产品。英文数据库中发文量(8篇)最高的为意大利食品科学研究所以RICCARDI教授为核心的研究团队,其围绕低GI食品对Ⅱ型糖尿病、肥胖、心脑血管疾病的干预作用进行研究分析,表明低GI饮食在疾病干预方面发挥重要作用。由图2-b可知,英文数据库中的作者合作网络更为联系紧密,说明各团队交流合作关系较强,促进了低GI食品的发展。
a-CNKI数据库中低GI食品研究的作者合作网络图;b-WOS数据库中低GI食品研究的作者合作网络图
图2 CNKI和WOS数据库中低GI食品研究的作者合作网络图
Fig.2 Authors collaborative network diagram of low GI foods studies in the CNKI and WOS databases
2.3 低GI食品专利全球申请趋势分析
对725件国内外低GI食品相关专利的申请趋势进行分析,观察在1992—2023年期间低GI食品专利公开数量的变化趋势。由图3可知,1992年公开了第一件低GI食品相关专利,1993—1999年期间无相关专利公开;2000—2013年专利申请数量呈波动上升趋势,每年申请量不超过20件;2014—2023年低GI食品专利申请量增长幅度变大,每年申请量在30件以上,2020年专利申请量最高(99件);近5年专利申请数量413件,占总专利数量57%;这表明低GI食品研究进入了新的发展阶段,研究学者顺应全球大健康趋势,响应消费者需求,发挥创新思维,推进对低GI食品的进一步研究。
图3 1992—2023年全球低GI食品专利申请趋势
Fig.3 Annual trends of global patent applications of low GI foods 1992—2023
2.4 低GI食品专利申请人分析
中国低GI食品专利申请人类型主要为企业(55%)、其次为高校/科研单位(35%)。专利数量前10位申请人如表2所示,已公开低GI食品专利申请数量居于首位的是江南大学(27件),其中有10件专利属于食品加工技术领域,主要为一种低GI食品的制备方法,如一种低GI马铃薯饼干及其制备方法、一种低血糖指数米粉的制备方法等,在传统食品加工方法上进行创新,利用新颖的食品加工技术实现低GI食品的制备,在低GI原料的基础上运用科学的配方和制备工艺有效地降低食品GI值。专利申请数量申请第二的安徽燕之坊食品有限公司(20件),其中有16件属于食品加工技术领域,如一种原料经发芽处理的低GI粗粮米饭、一种低GI多谷物食品原料研磨混合方法及其混合设备等;这表明企业的主要方向也是低GI食品制备工艺,与高校不同的是企业涉及到生产设备的设计,在生产方式上进一步控制食品GI值;表明企业的研究面向量化生产、投入消费市场。在申请人的主要研究内容上可知,低GI食品的产品种类主要是代餐粉、饼干、面点等,其产品种类较少,未来的产品开发研究应注重原料与产品多样化发展,满足消费者对低GI食品功能和营养的同时也具备品种多样选择。
表2 中国低GI食品专利数量前10位申请人
Table 2 Top 10 patent applicants of low GI foods in China
申请人主要研究方向专利数量/件排名江南大学低GI代餐饼、抗消化淀粉、米面粉、谷物等制备方法271安徽燕之坊食品有限公司低GI粗粮、高膳食纤维面包、燕麦等制备方法及生产设备202同福碗粥股份有限公司低GI杂粮粥、燕麦饮料、面、糖果等的制备方法123中国食品发酵工业研究院有限公司低GI慢糖小麦粉、杂粮馒头、薯类面包、豆类代餐粉等的制备方法84浙江苏泊尔家电制造有限公司低GI食品烹饪器具、蒸笼等实用新型炊具75AEGISNV(艾瑞斯)低GI代糖、糖和巧克力代替品组合物等66华南理工大学低GI杂豆、慢消化淀粉、高纤面条、代餐粉等制备方法与应用67四川东方主食产业技术研究院低GI方便面、紫薯面条、仲雄花代餐粉、薯类八宝粥等制备方法68山东省农业科学院农产品研究所低GI面包、饼干、益生菌、微胶囊等制备方法69DUPONT(杜邦)低GI纤维和碳水化合物等制备方法510
3 低GI食品研究趋势与热点分析
3.1 低GI食品研究趋势分析
研究热点是研究学者在某一领域的关注焦点,也是在某一阶段主要讨论的问题。关键词是对主要研究内容的归纳,是对这篇文章核心观点的概括和提炼[8]。某一领域的研究热点常用关键词可视化分析获得。图4为CNKI数据库中低GI食品研究的关键词可视化图谱,图中共有250个节点和387条连线,每个节点代表一个关键词,关键词之间连线代表关键词间的联系,线的粗细表示关键词间联系的强度,节点间的连线数量与关键词共现次数成正比;节点颜色越浅表示关键词出现时间越新。如图4所示,除“血糖指数”主题词之外,“糖尿病”“营养治疗”“胰岛素”“肥胖”等关键词也频繁出现在低GI食品研究领域且颇具研究价值。表明近几年来我国低GI食品研究热点集中在糖尿病和营养治疗等方面,这与低GI饮食有助于预防和控制糖尿病、肥胖症、血脂代谢等慢性疾病的相关文献报道相符。最近几年的研究出现了更多低GI代餐粉、大米、杂粮馒头和抗性淀粉等关键词,这与具备营养性和功能性的低GI食品组合配方研发趋势一致,研究人员通过调整食品原料的比例,添加低GI原料或其他成分来降低食品的GI值。这表明我国低GI食品研究取得了阶段性的进步,功能型低GI食品的研制及其对疾病防治的应用将是未来低GI食品领域的研究热点与前沿,这对我国低GI食品行业的发展具有重要意义。
图4 CNKI数据库中低GI食品研究的关键词共现图谱
Fig.4 Co-occurrence keywords atlas on low GI foods research in the CNKI database
由图5 WOS数据库中低GI食品研究的关键词共现图谱可知,在外文文献中低GI食品研究的高频关键词为glycemic index(血糖指数)、resistant start(抗性淀粉)、insulin resistance(胰岛素抵抗)、weight loss(减肥)以及physicohemical proverty(物理化学性质)和dietary fiber(膳食纤维)等。近年来,理化性质和消化特性研究也是低GI食品的研究热点之一,通过不同类型的物质对GI值的影响以及消化过程中各种因素对GI值的影响进行调控以期降低食品的GI值。低GI饮食有助于调节胰岛素水平,从而降低糖尿病、肥胖等慢性病恶化的风险,将推动低GI健康食品的发展以及其在慢性病干预的应用。
图5 WOS数据库中低GI食品研究的关键词共现图谱
Fig.5 Co-occurrence keywords atlas on low GI foods research in WOS database
3.2 低GI食品研究热点分析
3.2.1 低GI食品开发
3.2.1.1 主食类低GI食品开发
中国人民传统主食包括面制品、米及米制品如面条、馒头、米饭、米粉等,这些主食通常具有淀粉含量高、膳食纤维含量低、消化速度快等特点,GI值较高,对高血糖人群的健康不利。因此,主食类低GI食品研发具有重要意义。张阳等[9]以配方为大米粉60%、酸改性淀粉30%、抗性糊精9%、魔芋粉0.5%(均为质量分数)、聚甘油酯0.5%,挤压制备重组米GI值为48.26,口感比市售大米更松软且富有弹性。刘成梅等[10]制备高直链玉米淀粉挤压重组米促使米样形成富含难酶解的V型淀粉结晶,在熟化后外观与原大米相近且GI值较低,可作为糖尿病患者的主食替代物。张三杉等[11]以小麦全粉和荞麦粉为主要原料,结合柚子果肉、奇亚籽整粒、菊粉等辅料,采用淀粉回生处理工艺制成低GI杂粮馒头,GI值为53.98,比传统馒头降低了38.9%。王志兴等[12]复配稳糖米70.64%、普鲁兰酶0.029%、豌豆粉15.32%制备方便米粉,体内GI值测定结果显示方便米粉GI值从约64降至39,对低GI方面米制品具有实践指导意义。CHENG等[13]以玉米淀粉、大豆分离蛋白、大豆油、卵磷脂和微晶纤维素质量比例为580∶250∶58∶20∶3并结合挤压和滚筒干燥处理制备了低GI玉米粉。
3.2.1.2 方便类低GI食品开发
现如今,越来越多低糖、低脂等相关标签的食品出现在大众视野中,营养价值高的代餐粉、代餐粥、代餐奶昔等方便食品逐渐受到消费者重视。田玲丽等[14]选取低GI值的燕麦、苦荞、藜麦、黄豆、绿豆和黑豆,并辅以药食同源物质枸杞复配出具有抗氧化能力等生理功能的低GI枸杞杂粮代餐粉。ZHAO等[15]以马铃薯全粉、籼米粉为主要原料并利用燕麦麸和菊粉作为降低GI值和提高膳食纤维含量的添加剂制作低GI无麸质饼干。刘义凤等[16]以淀粉、圆苞车前子壳粉、魔芋精粉、小米、黄米、燕麦为主要原料配制出一款低升糖八宝粥,经人体测试GI值为51.8,为超重/糖代谢异常/高血糖人群提供了很好的食物选择。黄瑞等[17]用荞麦及荞麦降糖因子与牛奶结合,研制出具有降糖作用的营养保健酸奶。那治国等[18]以可可∶豌豆∶红芸豆∶白芸豆∶燕麦∶荞麦∶大麦仁质=8∶6∶11∶45∶5∶15∶10(质量比)调配低GI杂粮可可冲调粉,能够有效地减轻糖尿病症状。糖尿病患者可以选择低GI方便食品作为忙碌或无法按时用餐的替代餐食,避免不吃所引发的低血糖或者吃多所造成的血糖波动过大。
3.2.1.3 休闲及饮料类低GI食品开发
SAMADARSI等[19]将芒果苷包埋的β-乳球蛋白-壳聚糖纳米颗粒添加到牛奶中,以获得具有高抗氧化能力的低GI食品。董孜捷等[20]以土豆全粉为原料,添加白芸豆α-淀粉酶抑制剂、谷朊粉等添加剂,调配出一款低GI即食土豆泥,GI值为47比普通土豆泥降低了34.7%。王成祥等[21]以浓缩果汁和不同种类多糖为原料成功制备出富纤维的果汁饮料,GI值为28.6,能达到稳定餐后血糖、持久饱腹的效果,适合高血糖人群食用。对于高血糖/超重/肥胖等人群可以选择低GI休闲食品和饮料作为零食,减轻负担。
3.2.2 低GI食品的生理功能
3.2.2.1 低GI食品与糖尿病
糖尿病是一种复杂的代谢紊乱型疾病,以高血糖为主要特性。高GI饮食容易被消化吸收,葡萄糖快速释放,产生的高餐后血糖反应以及相关的高胰岛素血症和高血脂,被认为是慢性代谢性疾病的原因,如肥胖、Ⅱ型糖尿病和心血管疾病。而低GI饮食有助于糖尿病患者改善餐后血糖和胰岛素反应,降低餐后血糖峰值,并且能够延长饱腹感,可降低糖尿病和其他心脏代谢性疾病的风险[22]。糖尿病管理研究已表明,健康的低GI饮食通过提高胰岛素敏感性、调节血糖、减少炎症和帮助控制体重,对糖尿病前期管理产生积极影响[23]。ZAFAR等[24]发现低GI膳食可有效降低糖化血红蛋白、空腹血糖、体质指数、总胆固醇和低密度脂蛋白,可能有助于血糖控制,并可能减轻糖尿病前期或糖尿病患者的体重。因此低GI/血糖负荷(glycemic load,GL)饮食模式可以作为预防和控制糖尿病和心血管疾病的治疗基础。研究表明,低GI马铃薯饼干能够使Ⅱ型糖尿病大鼠空腹血糖下降16.9%,显著缓解Ⅱ型糖尿病大鼠的糖脂代谢紊乱和炎症[25],因为马铃薯GI值低且含有高含量膳食纤维和抗性淀粉能够调节血糖水平和胃肠道运转,对健康有益。
3.2.2.2 低GI食品与肥胖
低GI饮食可以促进饱腹感,减少餐后胰岛素分泌,并保持胰岛素敏感性,加强体重控制。与之对比,高GI食品反而明显增加餐后高血糖和高胰岛素血症,增加饥饿感并刺激食欲[26],可能对体重控制起反作用。因此,低GI饮食可能与食物摄入量减少、体重减轻和健康益处有关。冯博[27]进行随机对照试验发现,超重或肥胖症者在接受常规减脂建议的基础上进行3个月的低 GI 与低碳水饮食干预后,患者的身体质量指数、体脂率,收缩压、舒张压均显著降低,可能是由于低GI饮食餐后血糖稳定,不会导致胰岛素大量分泌,增加饱腹感,减少进食量,从而起到降脂减肥的效果。然而,CHEKZMA等[28]发现低GI/GL饮食与高GI/GL饮食在体重和体重指数方面没有显著性差异,不能证明低GI饮食能直接体重减轻,这表明低GI食品能够减轻体重这一观念存在一定争议。
3.2.2.3 低GI食品与心血管健康
SUDER等[29]进行随机对照试验表明,低GI饮食干预腹部肥胖男性6周后,其体脂降低14%、腹脂降低31%、低密度脂蛋白胆固醇降低14%,临床研究表明,低密度脂蛋白胆固醇每降低1 mmol/L,心血管死亡率的相对风险降低28%,因此低GI饮食对心血管健康是有益处的。此外,8周的低GI饮食能够改善超重和血脂异常的儿童和青少年的体重、体脂、血压以及高密度脂蛋白胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平,说明低GI饮食可以应用于降低体重、改善脂质参数和预防心血管疾病的饮食管理中[30]。低GI饮食可以通过以下机制改善心血管健康,首先可以通过控制餐后血糖水平,从而改善血管壁的弹性,改善血液流动,其次,可以改善血液胆固醇水平。SUDER等[29]进行了随机对照试验,观察结果表明,低GI食品可以有效降低总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平。
3.2.2.4 低GI食品与其他生理功能
研究表明,食物GI与结肠癌、乳腺癌、前列腺癌、子宫癌等癌症也存在着正相关性[3],低GI饮食能降低患这几种癌症的风险。胰岛素抵抗是大多数多囊卵巢综合征患者的症状之一,低GI饮食可以帮助身体恢复胰岛素敏感性,从而有助于控制多囊卵巢综合征[31]症状,如不必要的体重增加,从而改善女性生殖系统功能障碍、生育能力。低GI饮食已被证实有助于保持能量稳定,而高GI食物与能量的突然飙升有关。低GI食物分解缓慢,体内葡萄糖随时间稳定减少,因此能长时间持续提供能量,从而保持能量稳定[32]。此外,低GI饮食持续地提供能量供应对大脑正常工作至关重要,可以提高青少年和儿童的学习成绩和学习能力,因此,低GI食物也有助于提高认知能力。近年来,最新研究表明低GI食品除了对高尿酸症、动脉粥样硬化、非酒精性肝病、非肥胖性哮喘、癫痫等方面起到积极作用外,还对调节肠道菌群、减少偏头痛、缓解绝经后妇女抑郁和失眠等产生重要影响[3]。
3.2.3 低GI食品在不同人群中的应用
在儿童、青少年群体中,低GI食品在对肥胖的干预、认知能力的提高以及癫痫的治疗等方面效果显著。就肥胖问题而言,
等[30]将超重和血脂异常的儿童、青少年分为低GI饮食干预组和标准饮食治疗对照组,以此评估低GI饮食干预对这些儿童、青少年体重和部分心血管代谢指标的影响。结果表明,低GI饮食和标准饮食治疗都对降低体重、体脂、血压、总胆固醇和甘油三酯水平有着积极作用,这充分显示出低GI饮食对于维持儿童健康体重有着至关重要的意义。在认知能力方面,低GI食物由于分解缓慢,体内葡萄糖会随时间稳定减少,这种特性使其能够长时间持续地为机体提供能量,而充足稳定的能量供应能让青少年和儿童在学习过程中表现出更高的成绩和更强的学习能力[32]。例如,MICHA等[33]在研究早餐的GI对学龄儿童认知功能和情绪的影响时发现,低GI早餐相较于高GI早餐更有益于情绪(可让儿童更自信、感觉不那么慵懒、不那么饿)以及认知任务表现(如增强记忆和注意力维持能力)。在癫痫治疗领域,一项针对6个月～14岁耐药性癫痫儿童的研究中,研究人员将儿童随机分为改良阿特金斯饮食(modified atkins diet, mAD)组和低升糖指数治疗(low glycemic index treatment, LGIT)组,并且这些儿童继续使用常规抗癫痫药物。到12周时,LGIT组儿童癫痫发作减少的比例显著高于mAD组(73.3%∶43.3%;P<0.05)[34],这表明了低GI饮食在减少儿童癫痫发作频率方面有着重要的应用价值。
对于老年人群体而言,低GI饮食在血糖调节、心血管健康维护以及体重控制和认知功能改善等多方面都有积极影响。由于老年人身体代谢机能下降,胰岛素敏感性降低,因此高GI食物容易导致血糖快速上升。相反地,低GI食品消化吸收相对缓慢能够避免血糖的急剧升高,餐后血糖水平相对稳定。例如,一项老年糖尿病患者的研究发现,低GI饮食干预1个月后,患者的空腹血糖和餐后2 h血糖水平均有显著下降,改善糖化血红蛋白指标、血糖波动性以及胰岛素抵抗[35]。不仅如此,低GI饮食与心血管健康密切相关。老年人是心血管疾病的高发人群,低GI食品中的膳食纤维等成分有助于降低血脂水平,特别是对低密度脂蛋白胆固醇的降低作用较为明显[6]。同时,稳定的血糖水平也对心血管系统起到保护作用,能减少心血管疾病的发生风险[5]。此外,老年人活动量减少,容易出现体重增加的情况,而低GI饮食可以增加饱腹感,减少食物摄入量,从而有助于控制体重[36]。还有一项临床营养研究指出,高血糖饮食可能会促进大脑淀粉样蛋白沉积,产生神经毒性,引起神经元退行性病变等一系列病变,从而影响认知功能[37];而低GL饮食中膳食纤维摄入量较高有助于认知功能减退的发病风险降低[38]。这是因为低GI饮食可能通过维持稳定的血糖水平,为大脑提供更持续的能量供应,从而对认知功能产生积极影响。
对于女性群体健康而言,低GI食品在应对多囊卵巢综合征、缓解绝经后妇女的健康隐患、改善睡眠质量、保障孕期健康等方面均有积极影响。胰岛素抵抗是大多数多囊卵巢综合征患者的常见症状之一,而低GI饮食可帮助身体恢复胰岛素敏感性,进而有助于控制多囊卵巢综合征相关症状[31],比如控制体重增加,改善女性生殖系统功能障碍。研究发现[39],经过24周低GI饮食干预,肥胖的多囊卵巢综合征(polycystic ovarian syndrome,PCOS)女性和非PCOS女性的体重减少情况相似。并且,PCOS女性体内性激素结合球蛋白水平显著升高,总睾酮水平和游离雄激素指数显著降低,痤疮、多毛症、月经不调、不孕等症状均有所减轻,整体健康状况明显优于干预前。绝经后妇女容易出现血糖波动和激素水平变化异常,这可能会增加抑郁的风险。研究表明,低GI饮食能够使绝经后妇女保持血糖水平的稳定,维持健康的激素水平,从而可能对缓解抑郁症状起到帮助作用[3]。此外,低GI饮食中富含纤维和其他营养素,有助于改善睡眠质量,长期坚持低GI饮食模式能够减轻女性失眠状况[40]。CONWAY等[41]研究发现低GI饮食可能通过影响低热量甜味剂的摄入,间接影响母体肠道微生物群,进而影响胎儿微生物组,健康的肠道微生物群有助于营养吸收和免疫系统发育,对孕妇和胎儿健康都有潜在好处。
4 结论与讨论
使用CiteSpace文献可视化软件和InCopat全球专利数据库对国内外低GI食品相关研究进行了回顾梳理发现,国内外低GI食品相关文献发文量呈上升趋势,段盛林等作者在该领域影响力大,成果多;关键词分析显示不同时期研究热点发生演变,糖尿病、营养治疗等相关研究关注度高且延续至今,近5年从营养治疗角度开发的多种方便型低GI食品广泛出现。专利分析表明2017年起国内外低GI食品专利申请量剧增,申请人主要是企业和高校(江南大学最多,27件),申请内容集中于低GI食品配方和加工方法等,相关烹饪器具应运而生,该领域发展蓬勃,前景广阔。低GI食品对健康有益,对糖尿病等疾病干预效果获证实,与部分癌症正相关,对高尿酸症等多种病症有积极作用,还具有改善心脏功能等作用。
当前,国内外在GI的影响因素及机制、低GI食品开发以及临床应用等方面已经收获了许多研究成果。然而,低GI食品的研究仍面临诸多挑战。一方面,低GI食品感官品质欠佳,口感较差,产品种类单一,难以满足消费者多样化需求。另一方面,低GI食品作用机制不明晰,个体反应差异显著,这使得在应用过程中难以实现精准化。此外,目前低GI食品规范化标识与统一标准体系缺乏,导致市场上产品鱼龙混杂,消费者难以辨别,造成低GI食品市场应用率低。同时,公众对食品GI概念和价值认知严重不足,这也限制了低GI食品推广。在未来,低GI食品可以以下方向的广泛应用研究。
首先,聚焦于低GI食品加工技术的创新与优化。在食品加工过程中,需要选择合理的加工方式,并精准确定适宜的加工参数,以改善食品的内部结构和口感。通过这种方式,生产出营养价值高、口感优良且种类丰富多样的低GI产品,从而提升低GI食品在市场中的竞争力和消费者的接受度。目前,低GI食品加工技术中研究较多且具发展潜力的主要有挤压处理、超声波处理、酶处理和发芽处理等[2]。例如,发芽处理是一种提高食品原料营养品质和降低消化特性的绿色方法,为低GI食品开发提供新途径。它能使谷物发生生理化学反应,富集营养物质,促进生物活性化合物增加,如γ-氨基丁酸、酚类化合物、B族维生素和膳食纤维等,增强抗氧化能力和对α-淀粉酶的抑制作用,降低淀粉消化率。相比传统方法,超声波处理效率高、操作简单、设备运行成本低,是一种有前途的绿色处理手段。它借助空化作用使α-1,6糖苷键断裂,形成抗性淀粉,降低GI值且避免热量对食品感官和风味的不良影响。酶法改性淀粉反应条件温和、环保无污染,已经广泛应用于食品工业化生产,酶处理法常与其他物理改性技术联合应用。挤压膨化技术具备连续性强、效率高等特点,不仅能钝化食品原料中的营养物质,还有杀菌作用,在食品生产中应用性强。然而这些技术仍需要更准确的工艺设计来实现低GI食品开发生产从小试到工业化规模,所以研究者在开发时有必要研究探讨工艺设计的精确参数,促进低GI食品生产新兴技术的发展。同时,需要从增强不同加工技术间的联合应用考虑,从加工工艺、食品原料、营养搭配和感官风味等方面研发满足不同消费者需求的低GI产品类型。
其次,加强低GI饮食与营养学、公共卫生等交叉学科联合应用,深入研究低GI饮食干预的作用机制和为慢性病患者提供个性化营养治疗方案。例如,针对糖尿病患者的营养治疗方案,根据患者个体差异和血糖情况制定个性化的低GI饮食计划,能够提高患者依从性,改善血糖控制指标,如糖化血红蛋白水平等。对于其他代谢性疾病(如肥胖症),低GI饮食可通过增加饱腹感、控制能量摄入,辅助体重管理和疾病治疗。研究低GI食品对慢性病患者具体干预效果,收集并分析糖化血红蛋白、总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇等指标的变化,深入探究其对慢性病干预的具体机制。此外,可将低GI饮食干预与人工智能技术相融合;通过人工智能平台为慢病患者或有需求的人群提供线上专家问诊咨询、个性化营养搭配建议、食物GI值预测、血糖实时监测等服务。同时,借助人工智能穿戴设备和健康监测APP收集用户的血糖水平、运动量、睡眠质量等信息,根据用户身体状态打造个性化的低GI饮食方案。
最后,建立统一规范的GI标准体系以及加强市场宣传和推广科普工作,对于推动低GI食品市场的健康发展至关重要。相关数据显示,我国低GI健康食品市场规模已经高达1 762亿元,并且年增长率超过10%。然而,当前相关标准缺失使得市场上的低GI食品呈现出鱼龙混杂的局面,消费者很难辨别产品真伪和质量,这严重影响了市场的健康发展。因此,建立统一的GI标准体系势在必行。例如,《低血糖生成指数(GI)食品通用技术要求》的发布明确规定了低GI食品的基本要求、GI指标、基本营养素等要求。通过这些规定,能够有效规范低GI食品从生产、流通到销售的各个环节,推动了我国低GI食品市场朝着健康和国际先进水平方向发展。与此同时,加强对低GI食品的科普宣传力度也不容忽视,可通过举办各类健康讲座、发放通俗易懂的宣传资料、利用社交媒体等发布有关低GI食品的科普内容。通过这些方式,向消费者普及低GI食品的基础知识以及如何正确选择和使用低GI食品等。此外,企业也应当承担相应的责任,在产品包装上明确地标注食品的GI值、营养成分等关键信息,帮助消费者在购买产品时做出明智的选择,进一步促进低GI食品市场良性发展。展望未来,低GI食品领域将持续蓬勃发展。随着技术创新的深入推进,其口感与品类将极大丰富;跨学科研究将精准定位作用机制,提供个性化方案;而标准体系完善和科普宣传加强,也必将助力低GI食品赢得消费者信赖,开启健康饮食新纪元。
[1] 刘月姣.《中国居民营养与慢性病状况报告(2020年)》发布[J].中国食物与营养, 2020, 26(12):2.LIU Y J.The report on nutrition and chronic diseases of China residents (2020) was released[J].Food and Nutrition in China, 2020, 26(12):2.
[2] OBADI M, XU B.A review of the effects of physical processing techniques on the characteristics of legume starches and their application in low-glycemic index foods[J].International Journal of Biological Macromolecules, 2024, 279:135124
[3] KAUR J, KAUR K, SINGH B, et al.Insights into the latest advances in low glycemic foods, their mechanism of action and health benefits[J].Journal of Food Measurement and Characterization, 2021, 16(1):533-546.
[4] 李蔼琪, 夏惠, 孙桂菊.低血糖生成指数饮食在2型糖尿病营养管理中的研究进展及应用现状[J].食品科学, 2024, 45(11):343-350.LI A Q, XIA H, SUN G J.Progress in diets with low glycemic index for the nutritional management of type 2 diabetes:Research and current applications[J].Food Science, 2024, 45(11):343-350.
[5] JENKINS D J A, WILLETT W C, YUSUF S, et al.Association of glycaemic index and glycaemic load with type 2 diabetes, cardiovascular disease, cancer, and all-cause mortality:A meta-analysis of mega cohorts of more than 100 000 participants[J].The Lancet Diabetes &Endocrinology, 2024, 12(2):107-118.
[6] GRIFFIN B A, WALKER C G, JEBB S A, et al.APOE4 genotype exerts greater benefit in lowering plasma cholesterol and apolipoprotein B than wild type (E3/E3), after replacement of dietary saturated fats with low glycaemic index carbohydrates[J].Nutrients, 2018, 10(10):1524.
[7] BARCLAY A W, AUGUSTIN L S A, BRIGHENTI F, et al.Dietary glycaemic index labelling:A global perspective[J].Nutrients, 2021, 13(9):3244.
[8] SUN W J, HUANG P X, SONG H L, et al.Bibliometric analysis of acute pancreatitis in Web of Science database based on CiteSpace software[J].Medicine, 2020, 99(49):e23208.
[9] 张阳, 张琪, 邓利玲, 等.低GI挤压重组米配方优化及食用品质评价[J].中国粮油学报, 2022, 37(3):1-8.ZHANG Y, ZHANG Q, DENG L L, et al.Formula optimization and edible quality evaluation of low GI extruded rice[J].Journal of the Chinese Cereals and Oils Association, 2022, 37(3):1-8.
[10] 刘成梅, 方冲, 刘云飞, 等.不同添加物对挤压重组米血糖生成指数和理化性质的影响[J].中国食品学报, 2020, 20(3):96-102.LIU C M, FANG C, LIU Y F, et al.Effects of different additives on glycemic index and physicochemical properties of extruded rice[J].Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology, 2020, 20(3):96-102.
[11] 张三杉, 余梦玲, 雷激, 等.低血糖生成指数杂粮馒头的研制[J].食品工业科技, 2022, 43(22):214-220.ZHANG S S, YU M L, LEI J, et al.Preparation of low glycemic index multigrain steamed bun[J].Science and Technology of Food Industry, 2022, 43(22):214-220.
[12] 王志兴, 邢文君, 张淼.复合辅料对方便米粉品质特性的影响及降低GI值研究[J].食品科技, 2022, 47(10):183-190.WANG Z X, XING W J, ZHANG M.Effect of compound excipients on the quality characteristics of instant rice noodles and reducing glycemic index[J].Food Science and Technology, 2022, 47(10):183-190.
[13] CHENG Y, CHEN Q M, WANG Z J, et al.Effects of different food ingredients and additives on the digestibility of extruded and roller-dried maize starch and its application in low glycemic index nutritional formula powder[J].Journal of the Science of Food and Agriculture, 2023, 103(13):6483-6490.
[14] 田玲丽, 马娇, 刘军, 等.低GI枸杞杂粮代餐粉的体外消化特性[J].食品工业科技, 2024, 45(12):342-350.TIAN L L, MA J, LIU J, et al.In vitro digestion properties of low GI wolfberry multigrain meal replacement powder[J].Science and Technology of Food Industry, 2024, 45(12):342-350.
[15] ZHAO R X, LI N, LIU Q N, et al.Potato flour, oat bran, and inulin as functional ingredients in gluten-free biscuits:Glycemic index reduction and physicochemical characterization improvement[J].Food and Bioprocess Technology, 2023, 16(12):2825-2836.
[16] 刘义凤, 段盛林, 柳嘉, 等.低升糖八宝粥的自稳定体系筛选及其GI人体测试[J].食品科学, 2020, 41(5):143-151.LIU Y F, DUAN S L, LIU J, et al.Screening for self-stabilizing system for mixed congee with low glycemic index and evaluation of its GI in the human body[J].Food Science, 2020, 41(5):143-151.
[17] 黄瑞, 刘敦华.荞麦降糖酸奶的研制[J].粮油食品科技, 2020, 28(3):129-134.HUANG R, LIU D H.Development of buckwheat hypoglycemic yogurt[J].Science and Technology of Cereals, Oils and Foods, 2020, 28(3):129-134.
[18] 那治国, 余爽, 贺书珍, 等.低GI杂粮可可冲调粉辅助降血糖作用[J].食品工业科技, 2023, 44(1):28-37.NA Z G, YU S, HE S Z, et al.Auxiliary hypoglycemic effect of low-GI multigrain cocoa powder[J].Science and Technology of Food Industry, 2023, 44(1):28-37.
[19] SAMADARSI R, MISHRA D, DUTTA D.Mangiferin nanoparticles fortified dairy beverage as a low glycemic food product:Its quality attributes and antioxidant properties[J].International Journal of Food Science &Technology, 2020, 55(2):589-600.
[20] 董孜捷, 谢奕铭, 龚志伟, 等.低GI休闲即食土豆泥的研制[J].农产品加工, 2024(7):5-8.DONG Z J, XIE Y M, GONG Z W, et al.Development of low GI casual instant potato paste[J].Farm Products Processing, 2024(7):5-8.
[21] 王成祥, 马淑红, 朱巧莎, 等.低GI富纤果汁饮料的开发及其对脂肪酸体外释放特性的影响[J].饮料工业, 2019, 22(6):21-27.WANG C X, MA S H, ZHU Q S, et al.Preparation of coconut oil emulsion and its emulsification characteristics and in vitro digestion and release characteristics[J].Beverage Industry, 2019, 22(6):21-27.
[22] 张卓琼, 郭军.低血糖生成指数食品研究与开发应用现状[J].食品与发酵工业, 2023, 49(1):313-320.ZHANG Z Q, GUO J.Research development and application status of low glycemic index foods[J].Food and Fermentation Industries, 2023, 49(1):313-320.
[23] RUIZ-POZO V A, GUEVARA-RAM
REZ P, PAZ-CRUZ E, et al.The role of the Mediterranean diet in prediabetes management and prevention:A review of molecular mechanisms and clinical outcomes[J].Food and Agricultural Immunology, 2024, 35(1).DOI:10.1080/09540105.2024.2398042.
[24] ZAFAR M I, MILLS K E, ZHENG J, et al.Low-glycemic index diets as an intervention for diabetes:A systematic review and meta-analysis[J].The American Journal of Clinical Nutrition, 2019, 110(4):891-902.
[25] ZHAO R J, LI N, LIU W, et al.Low glycemic index potato biscuits alleviate physio-histological damage and gut dysbiosis in rats with type-2 diabetes mellitus induced by high-sugar and high-fat diet and streptozotocin[J].The Journal of Nutritional Biochemistry, 2023, 119:109401.
[26] BASSET-SAGARMINAGA J, ROUMANS K H M, HAVEKES B, et al.Replacing foods with a high-glycemic index and high in saturated fat by alternatives with a low glycemic index and low saturated fat reduces hepatic fat, even in isocaloric and macronutrient matched conditions[J].Nutrients, 2023, 15(3):735.
[27] 冯博.低GI与低碳水饮食对超重、肥胖症者的减脂效果[J].食品安全导刊, 2022, (21):134-136.FENG B.Fat-reducing effect of low-GI and low-carbohydrate diet on overweight and obesity[J].China Food Safety Magazine, 2022, (21):134-136.
[28] CHEKIMA K, YAN S W, LEE S W H, et al.Low glycaemic index or low glycaemic load diets for people with overweight or obesity[J].The Cochrane Database of Systematic Reviews, 2023, 6(6):CD005105.
[29] SUDER A, MAKIEL K, TARGOSZ A, et al.Positive effects of aerobic-resistance exercise and an ad libitum high-protein, low-glycemic index diet on irisin, omentin, and dyslipidemia in men with abdominal obesity:A randomized controlled trial[J].Nutrients, 2024, 16(20):3480.
[30] 
B, HARTON A.Effect of a low-glycemic index nutritional intervention on body weight and selected cardiometabolic parameters in children and adolescents with excess body weight and dyslipidemia[J].Nutrients, 2024, 16(13):2127.
[31] MANTA A, PASCHOU S A, ISARI G, et al.Glycemic index and glycemic load estimates in the dietary approach of polycystic ovary syndrome[J].Nutrients, 2023, 15(15):3483.
[32] DURKALEC-MICHALSKI K, ZAWIEJA E E, ZAWIEJA B E, et al.Influence of low versus moderate glycemic index of diet on substrate oxidation and energy expenditure during incremental exercise in endurance athletes:A randomized counterbalanced cross-over trial[J].International Journal of Food Sciences and Nutrition, 2018, 69(6):741-752.
[33] MICHA R, ROGERS P J, NELSON M.Glycaemic index and glycaemic load of breakfast predict cognitive function and mood in school children:A randomised controlled trial[J].The British Journal of Nutrition, 2011, 106(10):1552-1561.
[34] GUPTA S, DABLA S, KAUSHIK J S.Modified atkins diet vs low glycemic index treatment for drug-resistant epilepsy in children:An open label, randomized controlled trial[J].Indian Pediatrics, 2021, 58(9):815-819.
[35] KIM Y C, KI S W, KIM H, et al.Recent advances in nutraceuticals for the treatment of sarcopenic obesity[J].Nutrients, 2023, 15(17):3854.
[36] TAYLOR M K, SULLIVAN D K, SWERDLOW R H, et al.A high-glycemic diet is associated with cerebral amyloid burden in cognitively normal older adults[J].The American Journal of Clinical Nutrition, 2017, 106(6):1463-1470.
[37] UNI
N-CABALLERO A, MERO
O T, ANDRÉS-LACUEVA C, et al.Apolipoprotein E gene variants shape the association between dietary fibre intake and cognitive decline risk in community-dwelling older adults[J].Age and Ageing, 2023, 52(1):afac329.
[38] GARBER A, CSIZMADI I, FRIEDENREICH C M, et al.Association between glycemic load and cognitive function in community-dwelling older adults:Results from the Brain in Motion study[J].Clinical Nutrition, 2018, 37(5):1690-1699.
[39] SHISHEHGAR F, TEHRANI F R, VAHIDI S.The effects of weight loss on health-related quality of life in obese women with PCOS and controls[J].BMC Women’s Health, 2023, 23(1):532.
[40] PATTNAIK H, MIR M, BOIKE S, et al.Nutritional elements in sleep[J].Cureus, 2022, 14(12):e32803.
[41] CONWAY M C, CAWLEY S, GERAGHTY A A, et al.The consumption of low-calorie sweetener containing foods during pregnancy:Results from the ROLO study[J].European Journal of Clinical Nutrition, 2021, 76(2):227-234.