沈德艷,郁建平,張訓(xùn)海,王 旋

(1.安徽科技學(xué)院食品藥品學(xué)院,安徽鳳陽 233100;2.貴州大學(xué)生化營養(yǎng)研究所,貴州貴陽 550025;s3.家禽疫病防控監(jiān)測安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,安徽鳳陽 233100)

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寶塔菜功能性低聚糖對小鼠抗疲勞能力的影響

沈德艷1,2,郁建平2,張訓(xùn)海3,王 旋3

(1.安徽科技學(xué)院食品藥品學(xué)院,安徽鳳陽 233100;2.貴州大學(xué)生化營養(yǎng)研究所,貴州貴陽 550025;s3.家禽疫病防控監(jiān)測安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,安徽鳳陽 233100)

目的:研究寶塔菜功能性低聚糖對小鼠抗疲勞能力的影響。方法:將7周齡昆明種雄性小鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后分為寶塔菜功能性低聚糖低劑量組(125mg·kg-1·d-1)、中劑量組(250mg·kg-1·d-1)、高劑量組(500mg·kg-1·d-1)和空白對照組(生理鹽水),每組10只,連續(xù)灌胃14d,測定肝糖原、肌糖原、血紅蛋白含量及負(fù)重游泳運(yùn)動后血尿素氮含量、乳酸脫氫酶活性、游泳時間。結(jié)果:寶塔菜功能性低聚糖能提高肝糖原、肌糖原儲量(p<0.01),提高機(jī)體血液中血紅蛋白含量(p<0.05),降低運(yùn)動后血清尿素氮含量(p<0.01),提高運(yùn)動后乳酸脫氫酶活性(p<0.01),延長小鼠負(fù)重游泳時間(p<0.01)。結(jié)論:寶塔菜功能性低聚糖具有抗疲勞作用。

寶塔菜,功能性低聚糖,抗疲勞,小鼠

寶塔菜又名草石蠶,學(xué)名石奇蛇(StachyssebiobiMiq.),為唇形科水蘇屬中能形成塊莖的栽培種,多年生草本植物,是我國重要的創(chuàng)匯蔬菜作物。其塊莖中富含功能性低聚糖,藥理作用廣泛,除具有抗氧化能力外,還具有明顯的增強(qiáng)機(jī)體免疫功能的作用。這些活性可能對寶塔菜功能性低聚糖的抗疲勞作用有一定的促進(jìn)作用[1]。

水蘇糖作為一種新興的功能性低聚糖類,有助于腸道有益菌——雙歧桿菌數(shù)量增加,有利于乳酸分解酶的分泌和其活性提高,使乳酸較快分解而減少積累,從而有利于消除機(jī)體疲勞[2]。寶塔菜功能性低聚糖中含有大量水蘇糖,至于寶塔菜功能性低聚糖對運(yùn)動能力有何影響,能否作為運(yùn)動補(bǔ)劑或運(yùn)動飲料使用尚未可知。為尋找新的抗疲勞運(yùn)動補(bǔ)劑,本實(shí)驗(yàn)以寶塔菜功能性低聚糖為研究對象,對其抗疲勞作用展開初步研究。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

寶塔菜功能性低聚糖干品為本實(shí)驗(yàn)室自制,制備方法參考文獻(xiàn)[3];灌胃用的寶塔菜功能性低聚糖,先用去離子水稀釋成不同濃度,高壓滅菌后,4℃保存?zhèn)溆?7周齡昆明種雄性小鼠,體重18～20g,由家禽疫病防控監(jiān)測安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供。

枸櫞酸鈉 北京益利精細(xì)化學(xué)有限公司;血尿素氮(BUN)試劑盒、肝/肌糖原測定試劑盒、乳酸脫氫酶(LDH)測試盒、氰化高鐵血紅蛋白試劑盒 南京建成生物工程研究所。

TDL-40B離心機(jī) 安亭科學(xué)儀器廠;TU-1901雙光束紫外可見分光光度計(jì) 普析通用儀器有限責(zé)任公司;單道、多道移液器 Eppendorf公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

按衛(wèi)生部發(fā)布的《保健食品檢驗(yàn)與評價(jià)技術(shù)規(guī)范》中《保健食品功能學(xué)評價(jià)程序和檢驗(yàn)方法規(guī)范》[4],緩解體力疲勞作用檢驗(yàn)方法中血尿素氮測定、肝糖原測定、肌糖原測定、乳酸脫氫酶測定和血紅蛋白測定的規(guī)定方法執(zhí)行。

1.2.1 動物分組與給藥 適應(yīng)性飼養(yǎng)一周后,按體重隨機(jī)分組,每組10只,所有實(shí)驗(yàn)動物均食用全價(jià)混合飼料,自由攝食取水。三個劑量實(shí)驗(yàn)藥物組,分別灌胃給予寶塔菜功能性低聚糖提取物125、250和500mg·kg-1·d-1;空白對照組灌服生理鹽水,連續(xù)14d,實(shí)驗(yàn)第15d進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)測定。

1.2.2 肌糖原含量的測定 脫臼處死小鼠后,立即取小鼠后肢大腿肌肉,用生理鹽水洗凈,濾紙吸去水分,稱重,制成肌肉勻漿,按試劑盒方法測定肌糖原含量。

1.2.3 肝糖原含量的測定 脫臼處死小鼠后,立即取其新鮮肝臟,用生理鹽水洗凈,濾紙吸去水分,稱重,制成肝臟勻漿,按試劑盒方法測定肝糖原含量。

1.2.4 血清尿素氮含量的測定 按試劑盒方法分別測定每只小鼠游泳前、(30±2)℃溫度下,30cm深水中負(fù)重(體重3%)游泳60min后離水休息90min及150min時血清尿素氮(BUN)的含量。并計(jì)算廓清率。

廓清率(mmol/(L·min))=(泳后90min的BUN-泳后150min的BUN)/60

1.2.5 乳酸脫氫酶活力的測定 按試劑盒方法分別測定每只小鼠游泳前、(30±2)℃溫度下,30cm深水中負(fù)重(體重3%)游泳40min后離水休息25min及50min時血清乳酸脫氫酶(LDH)的活力。

1.2.6 血紅蛋白含量的測定 脫臼處死小鼠后,立即取小鼠全血,按試劑盒方法測定血紅蛋白(Hb)含量。

1.2.7 負(fù)重游泳實(shí)驗(yàn) 連續(xù)灌胃14d,第15d將小鼠置于游泳箱(60cm×45cm×45cm)中負(fù)重游泳。水深30cm,水溫(30±2)℃,鼠尾根部負(fù)荷3%體重的鉛皮。記錄小鼠入水至力竭而沉入水中并持續(xù)8s不能浮出水面的小鼠游泳耐力時間。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 肌糖原測定

體內(nèi)的糖儲備包括肌糖原、肝糖原和血糖。肝糖原的主要作用是維持血糖的相對穩(wěn)定,隨著運(yùn)動時間的延長,體內(nèi)糖儲備耗竭,最終影響運(yùn)動能力;肌糖原是骨骼肌中可以隨時動用的貯備能源,其貯備量與運(yùn)動的耐力呈正相關(guān)。因此,機(jī)體肝糖原和肌糖原儲備量越高,延緩疲勞產(chǎn)生的能力就越強(qiáng)[5]。

由表1可以看出,灌服寶塔菜功能性低聚糖14d后,各劑量組肌糖原含量均比對照組有所增加;其中,高劑量組與對照組比較差異極顯著(p<0.01),中、低劑量組與對照組比較差異不顯著(p>0.05)。說明寶塔菜功能性低聚糖能增加肌糖原儲備,維持運(yùn)動時血糖水平,從而為機(jī)體提供更多能源物質(zhì),具有抗疲勞作用。

表1 寶塔菜功能性低聚糖 對小鼠肌糖原含量的影響±s,n=10)Table 1 Effect of functional oligosaccharides fromStachys seiboibi on contents of muscular glycogen in ±s,n=10)

注:與對照組比較,*p<0.05,**p<0.01,下文同。

2.2 肝糖原測定

由表2可知,灌服寶塔菜功能性低聚糖14d后,各劑量組肝糖原含量均比對照組有所增加;其中,高劑量組與對照組比較差異極顯著(p<0.01),中劑量組與對照組比較差異顯著(p<0.05),低劑量組與對照組比較差異不顯著(p>0.05)。說明寶塔菜功能性低聚糖能增加肝糖原儲備,維持運(yùn)動時血糖水平,從而為機(jī)體提供更多能源物質(zhì),延緩疲勞產(chǎn)生。

表3 寶塔菜功能性低聚糖對小鼠血清BUN含量及廓清率的影響±s,n=10)Table 3 Effect of functional oligosaccharides from Stachys seiboibi on contents of serum urea-nitrogen and clearance rates of BUN in ±s,n=10)

表4 寶塔菜功能性低聚糖對小鼠LDH活力的影響±s,n=10)Table 4 Effect of functional oligosaccharides from Stachys seiboibi on activity of serum LDH in ±s,n=10)

表2 寶塔菜功能性低聚糖 對小鼠肝糖原含量的影響s,n=10)Table 2 Effect of functional oligosaccharides fromStachys seiboibi on contents of hepatic glycogen in ±s,n=10)

2.3 寶塔菜功能性低聚糖對小鼠血清BUN含量的影響

當(dāng)機(jī)體長時間不能通過糖、脂肪分解代謝得到足夠能量時,機(jī)體蛋白質(zhì)與核苷酸分解代謝隨之增強(qiáng),代謝產(chǎn)生的游離氨,經(jīng)尿素循環(huán)生成尿素,使血中尿素含量增加。一般情況下,超過30min的運(yùn)動,血尿素明顯增加,可見機(jī)體血尿素含量隨運(yùn)動負(fù)荷的增加而增加,機(jī)體對負(fù)荷適應(yīng)能力越差,血尿素的增加就越明顯。在游泳后150min時,機(jī)體血尿素含量處于恢復(fù)期,但此時血尿素含量仍低于游泳停止后90min時的水平,廓清率反應(yīng)機(jī)體血尿素的恢復(fù)速率,廓清率越大說明機(jī)體疲勞消除得越快[4]。

表3顯示,灌服寶塔菜功能性低聚糖14d后,小鼠運(yùn)動前、負(fù)重游泳60min離水休息90、150min時尿素氮值。泳后90min,各劑量組BUN含量都顯著低于對照組,其中高、中劑量組具有極顯著性差異(p<0.01);泳后150min,各劑量組BUN含量與對照組相比,都有所降低,其中高劑量組具有極顯著性差異(p<0.01),中劑量組差異顯著(p<0.05)。說明寶塔菜功能性低聚糖具有增強(qiáng)機(jī)體對運(yùn)動負(fù)荷耐受能力的作用。

在泳后90～150min內(nèi),與對照組相比,各劑量組BUN的廓清率都有所增加,其中高劑量組具有極顯著性差異(p<0.01)。說明寶塔菜功能性低聚糖具有在運(yùn)動后恢復(fù)期加快疲勞消除的作用。

2.4 寶塔菜功能性低聚糖對小鼠LDH活力的影響

在肌肉劇烈收縮時,因供氧不足單靠有氧氧化不能滿足能量的需要,必須加速糖酵解的供能過程。肌肉通過糖酵解反應(yīng)得到能量的同時,產(chǎn)生大量的乳酸,乳酸的增加使肌肉中氫離子濃度上升,pH下降,進(jìn)而引起一系列生化變化,是導(dǎo)致疲勞的重要原因[6]。LDH活力的升高可以加速肌肉中過多乳酸的清除代謝過程,因而可以減少乳酸在肌肉中的積累,延緩疲勞的發(fā)生或加速疲勞的消除[7]。

表4顯示,寶塔菜功能性低聚糖對LDH的生成有促進(jìn)作用。與對照組相比,各劑量組LDH活力都有所增加,其中,中劑量組在泳后25min差異極顯著(p<0.01),在泳前和泳后50min差異顯著(p<0.05);高劑量組在泳后25min和泳后50min差異顯著(p<0.05)。說明寶塔菜功能性低聚糖通過增強(qiáng)LDH活力,加速肌肉中乳酸的清除代謝過程,從而可延緩疲勞的產(chǎn)生或加速疲勞的消除。

2.5 寶塔菜功能性低聚糖對小鼠Hb含量的影響

紅細(xì)胞內(nèi)的Hb是血液中運(yùn)輸O2和CO2的主要分子。當(dāng)劇烈運(yùn)動時,能源物質(zhì)分解的同時釋放大量CO2,導(dǎo)致體液pH降低,引起酸中毒。因此,提高機(jī)體血液中Hb含量,不僅有利于在劇烈運(yùn)動過程中向肌肉組織提供更多的O2,來加強(qiáng)有氧代謝功能,而且可以及時將肌肉組織中有氧代謝產(chǎn)生的CO2轉(zhuǎn)運(yùn)到肺排出,避免了由于pH下降而造成肌肉疲勞的發(fā)生[4]。

表5顯示,灌服寶塔菜功能性低聚糖14d后,各劑量組Hb含量都比對照組有所增加;其中,高劑量組與對照組比較差異顯著(p<0.05)。說明寶塔菜功能性低聚糖能提高機(jī)體血液中Hb含量,不僅有利于在劇烈運(yùn)動過程中向肌肉組織提供更多的O2,來加強(qiáng)有氧代謝功能,而且可以及時將肌肉組織中有氧代謝產(chǎn)生的CO2轉(zhuǎn)運(yùn)到肺排出,避免了由于pH下降而造成肌肉疲勞的發(fā)生發(fā)揮抗疲勞作用;此外,對預(yù)防高海拔地區(qū)由缺氧引起的高血紅蛋白血癥有一定意義。

2.6 寶塔菜功能性低聚糖對小鼠負(fù)重游泳時間的影響

運(yùn)動耐力的延長是抗疲勞最有力的證據(jù)。從表6可以看出,灌服寶塔菜功能性低聚糖14d后,高劑量組小鼠游泳從入水到體力衰竭的時間比對照組增加了63.09min(p<0.01),結(jié)果表明寶塔菜功能性低聚糖具有明顯的抗疲勞功效。

表5 寶塔菜功能性低聚糖 對小鼠Hb含量的影響Table 5 Effect of functional oligosaccharides fromStachys seiboibi on contents of Hb in ±s,n=10)

組別劑量(mg·kg-1·d-1)體重(g)游泳時間(min)空白對照組0210±1012137±204低劑量組125210±1013060±084中劑量組250210±1013327±118?高劑量組500210±1018446±455??

3 結(jié)論

根據(jù)我國《保健食品檢驗(yàn)與評價(jià)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定,除實(shí)驗(yàn)小鼠負(fù)重游泳實(shí)驗(yàn)結(jié)果陽性外,乳酸脫氫酶、血清尿素氮、肝糖原/肌糖原三項(xiàng)生化指標(biāo)中任意二項(xiàng)陽性,即可判定該受試樣品具有緩解疲勞的作用。本實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)小鼠負(fù)重游泳實(shí)驗(yàn)結(jié)果陽性基礎(chǔ)上,其余生化指標(biāo)均呈陽性,因此可以判定寶塔菜功能性低聚糖能改善能量代謝,加速肝糖原、肌糖原分解功能,減少蛋白質(zhì)和含氮化合物分解,從而降低血尿素氮,具有抗疲勞作用。

寶塔菜功能性低聚糖具有抗疲勞作用的可能機(jī)制如下:寶塔菜功能性低聚糖中含有大量水蘇糖和少量棉子糖,它們有助于腸道有益菌——雙歧桿菌數(shù)量增加,有利于乳酸分解酶的分泌和其活性提高,使乳酸較快分解而減少積累[2];根據(jù)離子代謝紊亂學(xué)說[8],運(yùn)動性疲勞主要是由于離子代謝紊亂(如Ca、P、Mg、Fe等)而影響骨骼肌的收縮,造成骨骼肌疲勞。功能性低聚糖具有促進(jìn)人體對Ca、P、Mg、Fe等礦物質(zhì)的吸收功能[9],從而達(dá)到緩解運(yùn)動性疲勞的功能;疲勞應(yīng)激狀態(tài)可導(dǎo)致體內(nèi)自由基的堆積,清除自由基是抗疲勞藥物作用機(jī)制之一[10]。寶塔菜功能性低聚糖抗氧化作用可能是其抗疲勞作用得以發(fā)揮的一個途徑;低聚異麥芽糖與維生素復(fù)配時在發(fā)揮抗疲勞功效方面具有協(xié)同作用[11]。因?yàn)榫S生素是許多酶的輔酶,能促進(jìn)各種代謝過程特別是糖的代謝,從而緩解疲勞的出現(xiàn)。寶塔菜功能性低聚糖與維生素復(fù)配是否同樣有協(xié)同作用有待研究。

本實(shí)驗(yàn)初步證實(shí)寶塔菜功能性低聚糖具有良好的抗疲勞作用。日后,有必要對寶塔菜功能性低聚糖深入開展人體實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步驗(yàn)證其抗疲勞效果,為推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

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Effect of functional oligosaccharide fromStachysseiboibion ability of anti-fatigue in mice

SHEN De-yan1,2,YU Jian-ping2,ZHANG Xun-hai3,WANG Xuan3

(1.College of Food and Drug,Anhui Science and Technology University,Fengyang 233100,China;2.Institute of Biochemistry and Nutrition,Guizhou University,Guiyang 550025,China;3.Anhui Key Laboratory of Poultry Infectious Disease Prevention and Control,Fengyang 233100,China)

objective:Study the effect of functional oligosaccharide fromStachysseiboibion ability of anti-fatigue in mice. Methods 7-weeks-old male BALB/C mice after one week adaptive feeding were divided into 4 groups:blank control group(saline),low dose group(125mg·kg-1·d-1),medium dose group(250mg·kg-1·d-1),and high dose group(500mg·kg-1·d-1). 14 days later,the content of serum urea-nitrogen,hepatic glycogen,muscular glycogen,Hb,the activity of LDH,and the time of weight loading swimming of mice were analyzed. Results:Functional oligosaccharide fromStachysseiboibicould increase the reserve of liver glycogen and muscle glycogen reserves(p<0.01),improve the content of blood hemoglobin(p<0.05),reduce the content of serum urea nitrogen after movement(p<0.01),improve the activity of lactate dehydrogenase after exercise(p<0.01),and extend swimming time of mice(p<0.01).Conclusion:The results suggested that functional oligosaccharide fromStachysseiboibiimproved the ability of anti-fatigue in mice.

Stachysseiboibi;functional oligosaccharide;anti-fatigue;mice

2014-02-10

沈德艷(1985-)，女，碩士，助教，研究方向：食品科學(xué)與工程。

貴州省農(nóng)業(yè)攻關(guān)項(xiàng)目(黔科合NY字[2011]3094)；安徽高校省級自然科學(xué)研究項(xiàng)目(KJ2013Z045)；安徽科技學(xué)院青年科學(xué)基金項(xiàng)目(ZRC2013340)。

TS201.1

A

1002-0306(2015)05-0352-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.05.066