陸紅佳，張　磊，劉金枝，郭　婷，王倩倩，劉　雄，*

（1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶400715；2.重慶師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，重慶401331）

納米甘薯渣纖維素對(duì)高脂膳食大鼠腸道內(nèi)環(huán)境及形態(tài)的影響

陸紅佳1，張磊2，劉金枝1，郭婷1，王倩倩1，劉雄1，*

（1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶400715；2.重慶師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，重慶401331）

目的：探討納米甘薯渣纖維素對(duì)高脂膳食大鼠腸道內(nèi)環(huán)境及形態(tài)的影響。方法：選用40只Sprague-Dawley（SD）成年雄性大鼠隨機(jī)分為5組，其中1組大鼠喂食基礎(chǔ)飼料（正常組），另外4組大鼠喂食高脂飼料和添加不同粒度甘薯渣纖維素的高脂飼料，分為對(duì)照組、普通甘薯渣纖維素組（OC組）、微晶甘薯渣纖維素組（MCC組）和納米甘薯渣纖維素組（CNC組），實(shí)驗(yàn)期28d后解剖，測定大鼠采食量、體質(zhì)量、盲腸組織和盲腸內(nèi)容物相關(guān)指標(biāo)、糞便干質(zhì)量、小腸液干質(zhì)量和總膽汁酸含量、小腸形態(tài)等。結(jié)果：納米甘薯渣纖維素可以顯著降低高脂膳食大鼠體質(zhì)量和盲腸游離氨含量，顯著升高盲腸組織各項(xiàng)指標(biāo)、盲腸內(nèi)容物短鏈脂肪酸含量、pH值以及小腸液總膽汁酸含量（P＜0.05），同時(shí)具有增加小腸絨毛長度及肌層厚度的作用。結(jié)論：隨著甘薯渣纖維素粒度的減小，其對(duì)腸道內(nèi)環(huán)境及形態(tài)作用愈加明顯，說明納米甘薯渣纖維素能有效降低SD雄性大鼠體質(zhì)量，提高其腸道健康。

納米甘薯渣纖維素；高脂膳食；盲腸；短鏈脂肪酸；小腸形態(tài)

隨著生活水平的提高，人們的飲食習(xí)慣發(fā)生了改變，過于精細(xì)、高脂肪、高熱量及高膽固醇膳食的攝入導(dǎo)致各種“文明病”發(fā)病率增加，健康飲食越來越受到人們的關(guān)注，而富含膳食纖維的食品可以降低此類疾病的發(fā)生［1-2］。膳食纖維素具有降血脂和肝脂、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、降血糖和清除體內(nèi)有害物質(zhì)等作用［3-4］。腸道健康與膳食纖維也有著密不可分的關(guān)系。膳食纖維具有調(diào)節(jié)腸胃的功能，可以改善腸內(nèi)菌群，并有輔助抑制腫瘤的作用［5］。膳食纖維在小腸內(nèi)不被消化吸收，到達(dá)大腸后部分被微生物發(fā)酵產(chǎn)生短鏈脂肪酸，從而降低大腸內(nèi)pH值，使得有益菌數(shù)量增多，有害菌數(shù)量減少，同時(shí)能夠刺激腸黏膜細(xì)胞的增生，對(duì)保護(hù)腸道的屏蔽功能至關(guān)重要［6］。膳食纖維可以縮短糞便在腸道內(nèi)的停留時(shí)間，吸附腸道中的一些有害物質(zhì)，減少腸道與致癌物的接觸，降低致癌物的濃度。另外，腸道內(nèi)的膽汁酸能被細(xì)菌代謝為次生膽汁酸，它是一種致癌、致突變的物質(zhì)，而膳食纖維能通過吸附腸道膽汁酸而減少致癌物的產(chǎn)生。

膳食纖維的這些生理活性與其物理化學(xué)特性（如持水力、膨脹力等）相關(guān)聯(lián)，而物化特性除與原料來源、化學(xué)組成等有關(guān)外，還與加工工藝、顆粒粒度、結(jié)晶狀態(tài)等有極大關(guān)系［7-10］。膳食纖維的粒度越小，則其比表面積越大，持水力和膨脹性也相應(yīng)增大，生理功能的發(fā)揮越顯著。陳鋼等［11］采用瞬時(shí)超高壓處理對(duì)荷葉膳食纖維進(jìn)行了超微細(xì)化，使其致密結(jié)構(gòu)變疏松，物理性能得到顯著改善。Chau等［12］研究了不同微細(xì)化處理對(duì)胡蘿卜不溶性膳食纖維功能性的影響，比較了不同的微細(xì)化方法對(duì)膳食纖維理化特性的影響，測定了其持水性、持油性、溶脹性，陽離子交換能力，α-淀粉酶和胰脂肪酶活力抑制力等性質(zhì)，結(jié)果表明，微細(xì)化處理能有效提高不溶性膳食纖維的理化特性。納米纖維素（cellulose nanocrystals，CN）是天然纖維素或微晶纖維素經(jīng)強(qiáng)酸降解而制得。它不但具有纖維素的基本結(jié)構(gòu)與性能，還具有納米顆粒的特性，如巨大的比表面積、超強(qiáng)的吸附能力和高反應(yīng)活性，因此導(dǎo)致其性質(zhì)與普通纖維素的性質(zhì)有很大差異［13］。目前國內(nèi)外對(duì)于納米纖維素的研究較少，主要集中在納米纖維素的微觀結(jié)構(gòu)、結(jié)晶結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性方面［13-15］。而納米纖維素不僅在理化特性方面與普通纖維有所不同，其在功能特性方面也有所差異。有研究表明［16］，大豆膳食纖維超微化至納米級(jí)后，成為一種高活性膳食纖維，其持水力、結(jié)合水力、膨脹力和離子交換能力等顯著提高，比表面積劇增、口感變細(xì)膩、可溶性成分含量提高、生物活性強(qiáng)度增強(qiáng)。關(guān)于納米纖維素是否對(duì)動(dòng)物腸道有更好的改善作用，粒度大小對(duì)盲腸組織，以及盲腸內(nèi)容物、pH值、短鏈脂肪酸（short chain fatty acids，SCFAs）、游離氨等會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響，是值得研究的內(nèi)容。本研究以納米甘薯渣纖維素為原料，研究其對(duì)高脂膳食大鼠腸道內(nèi)環(huán)境及形態(tài)的影響，同時(shí)對(duì)比普通甘薯渣纖維素和微晶甘薯渣纖維素，分析纖維素粒度大小與動(dòng)物腸道健康之間的相關(guān)性。

1　材料與方法

1.1動(dòng)物、材料與試劑

Sprague-Dawley（SD）成年雄性大鼠，體質(zhì)量約120～140g，由重慶滕鑫比爾實(shí)驗(yàn)動(dòng)物銷售有限公司提供，動(dòng)物許可證號(hào)：SCXK（渝）2012-0006。

基礎(chǔ)飼料重慶滕鑫比爾實(shí)驗(yàn)動(dòng)物銷售有限公司；甘薯渣四川光友薯業(yè)有限公司。

氫氧化鈉、苯酚成都市科龍化工試劑廠；巴豆酸（色譜級(jí)）日本東京天成工業(yè)株式會(huì)社；乙酸（色譜級(jí)）阿法埃莎（中國）化學(xué)有限公司；丙酸、丁酸、異丁酸均為色譜級(jí)梯希愛（上海）化成工業(yè)發(fā)展有限公司；次氯酸鈉成都市科龍化工試劑廠；亞硝基鐵氰化鈉天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；大鼠總膽汁酸酶聯(lián)免疫吸附測定（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）試劑盒上海豐翔生物科技有限公司；其他均為生化試劑或分析純試劑。

1.2儀器與設(shè)備

JA2003A型電子天平上海精天電子儀器有限公司；WH-1型微型旋渦混合儀上海滬西分析儀器廠；PHS-3C型精密酸度計(jì)上海大普儀器有限公司；Spectrumlab22型可見光分光光度計(jì)上海棱光技術(shù)有限公司；低溫離心機(jī)德國Sigma公司；GC-2010型高效氣相色譜儀日本島津公司；ES-315型高壓蒸汽滅菌鍋日本Shima Seisakusyo公司；EG1150H切片機(jī)、A1130440數(shù)碼顯微鏡德國Leica公司；iMark酶標(biāo)儀美國Bio-Rad公司。

1.3方法

1.3.1不同粒度甘薯渣纖維素的制備［17］

1.3.1.1普通甘薯渣纖維素制備

甘薯渣預(yù)處理→煮沸3min→降溫至60℃→超聲波輔助淀粉酶水解→滅酶（100℃，5min）→離心（4500r/min，10min）棄去上清液→堿水解→洗滌→過濾→漂白→洗滌至中性→干燥粉碎→普通甘薯渣纖維素

1.3.1.2微晶甘薯渣纖維素制備

普通甘薯渣纖維素→超微粉碎→過180目篩→微晶甘薯渣纖維素

1.3.1.3納米甘薯渣纖維素制備

微晶甘薯渣纖維素→加入體積分?jǐn)?shù)65%的硫酸（料液比1∶10（m/V））→超聲波120W，溫度為55℃，120min→加入5倍蒸餾水稀釋，離心（1000r/min，10min）→棄去沉淀物（水解度低、粒度較大的纖維素）→得到上層納米級(jí)懸濁液，離心（11000r/min，15min）→沉淀物反復(fù)洗滌，離心（11000r/min，15min）→均質(zhì)→得到穩(wěn)定的納米甘薯渣纖維素懸濁液→干燥后即得到納米甘薯渣纖維素粉體

1.3.2動(dòng)物分組與飼養(yǎng)

體質(zhì)量為120～140g的4周齡SD成年雄性大鼠40只，每只單籠飼養(yǎng)在不銹鋼大鼠籠中，室溫（25±1）℃，12h明暗輪換（8：00—20：00）。適應(yīng)性喂養(yǎng)一周后，按大鼠體質(zhì)量隨機(jī)分為5組，每組8只，任選一組作為空白組（CON組）喂食基礎(chǔ)飼料，其余4組喂食高脂飼料或添加有不同粒度甘薯渣纖維素的高脂飼料，每組的飼料配方見表1，即分別為對(duì)照組（MC組）、普通甘薯渣纖維素組（OC組）、微晶甘薯渣纖維素組（MCC組）和納米甘薯渣纖維素組（CNC組）。實(shí)驗(yàn)期間各組大鼠每天均自由攝食及飲水，每天記錄大鼠采食量，每3d稱量大鼠體質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)周期為4周。

表1　實(shí)驗(yàn)飼料配方Table1Composition of the experimental dietsdiets

1.3.3樣品采集

實(shí)驗(yàn)期最后一天斷糧12h，19：00—21：00乙醚麻醉后斷頭處死大鼠，取出小腸并收集小腸內(nèi)容物，將沖洗干凈的小腸置于培養(yǎng)皿中，用刀片截取1cm小腸放入中性甲醛固定液中用于制作組織切片，小腸內(nèi)容物真空冷凍干燥后稱質(zhì)量，干物質(zhì)用于檢測總膽汁酸含量。取出盲腸組織，稱質(zhì)量，將盲腸組織縱向剪開，稱取0.2g左右盲腸內(nèi)容物，加入10倍去離子水，旋渦混合儀上混勻，電子pH計(jì)測定其pH值；稱取0.5g左右盲腸內(nèi)容物放入超純水處理過的10mL離心管中，立即加入2mL含有5mmol/L巴豆酸的10mmol/L氫氧化鈉溶液，充分混勻后冷藏用于短鏈脂肪酸檢測。稱取0.3g左右盲腸內(nèi)容物放入預(yù)先恒質(zhì)量的鋁盒中，105℃條件下恒質(zhì)量測其含水量。稱取0.3g左右盲腸內(nèi)容物，加入10倍無氨水，-20℃冷凍待測游離氨含量。

1.3.4指標(biāo)檢測

1.3.4.1飼料效率測定

按照公式（1）計(jì)算實(shí)驗(yàn)期間大鼠的飼料效率。

1.3.4.2盲腸壁表面積測定[18]

用生理鹽水洗凈盲腸，展開后固定在劃有標(biāo)準(zhǔn)刻度線的白色塑料板上，用數(shù)碼相機(jī)拍攝展開的盲腸，將盲腸照片用打印紙打印，然后將紙上的盲腸輪廓圖剪下，測出照片上的1cm刻度線的長度（L，cm），用精度為0.0001g的電子稱精確稱量輪廓圖紙質(zhì)量（m1，g）和平方厘米的紙質(zhì)量（m2，g），按照公式（2）計(jì)算出盲腸表面積。

1.3.4.3盲腸內(nèi)容物含水量測定

稱取一定質(zhì)量的盲腸內(nèi)容物，放入預(yù)恒質(zhì)量鋁盒中，105℃恒質(zhì)量，按照公式（3）計(jì)算其含水量。

式中：m為盲腸內(nèi)容物干質(zhì)量/g；mW為盲腸內(nèi)容物濕質(zhì)量/g。

1.3.4.4盲腸內(nèi)容物pH值測定

稱取一定質(zhì)量的盲腸內(nèi)容物于10mL去離子水預(yù)處理離心管中，加入10倍（V/m）去離子水，旋渦混合儀上混勻后靜置，測上清液pH值。

1.3.4.5盲腸內(nèi)容物SCFAs含量測定

將預(yù)處理的盲腸內(nèi)容物樣品4000r/min離心15min，吸取上清液轉(zhuǎn)移至預(yù)處理10mL離心管中，10000r/min繼續(xù)離心15min，1mL一次性注射器吸取上清液1mL，0.25μm濾膜過濾至2mL進(jìn)樣小瓶中待測［19］。

氣相色譜條件：進(jìn)樣量1μL；進(jìn)樣口溫度220℃；柱流量0.95mL/min，柱溫90℃、平衡時(shí)間0.5min，5℃/min升溫至150℃，保留時(shí)間7min；檢測器溫度230℃；氫氣流量40mL/min，空氣流量400mL/min，尾吹流量40mL/min。

1.3.4.6盲腸內(nèi)容物游離氨含量測定

將預(yù)處理的盲腸內(nèi)容物樣品4000r/min離心5min，吸取上清液1mL，依次加入1mL含有0.001mol/L亞硝基鐵氰化鈉的0.5mol/L苯酚溶液和1mL含有0.03mol/L次氯酸鈉的0.625mol/L氫氧化鈉溶液，60℃保溫5min，625nm波長處測定吸光度［20］。

配制5mmol/L氯化銨溶液，分別移取0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mL于4mL比色皿中，無氨水稀釋至1.0mL，按上述步驟測定吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線得到回歸方程y=2.51x-0.0022，R2=0.9994。

1.3.4.7小腸液總膽汁酸含量測定

按大鼠總膽汁液酸ELISA試劑盒說明書進(jìn)行操作，使用酶標(biāo)儀測定小腸液總膽汁酸含量。

1.3.4.8小腸組織切片檢測［21］

石蠟切片：取出經(jīng)波恩氏（Bouins）固定液固定24h后的小腸標(biāo)本，用流水沖洗洗去固定液，材料移入70%乙醇溶液中保存。采用不同體積分?jǐn)?shù)的乙醇梯度脫水，乙醇體積分?jǐn)?shù)及處理時(shí)間依次為70%（10min）→80%（10min）→85%（10min）→90%（10min）→95%（15min）→95%（10min）→100%（15min）→100%（10min）。樣本依次經(jīng)二甲苯-無水乙醇（1∶1，V/V）處理10min→二甲苯Ⅰ處理20min→二甲苯Ⅱ處理30min。將透明好的組織放入包埋機(jī)的樣品盒中，依次于石蠟Ⅰ和石蠟Ⅱ中透蠟各30min。最后將材料用石蠟進(jìn)行包埋，將包埋好的蠟塊修整后，固定于切片機(jī)上，制成厚度為5μm的組織切片，展片、貼片后染色。

蘇木精-伊紅染色：制好的切片依次經(jīng)過二甲苯Ⅰ（15min）→二甲苯Ⅱ（15min）→二甲苯-無水乙醇（1∶1）（10min）充分脫去組織周圍的石蠟。切片依次經(jīng)100%乙醇（3min）→95%乙醇（3min）→90%乙醇（3min）→85%乙醇（3min）→80%乙醇（3min）→70%乙醇（3min）→自來水沖洗處理進(jìn)行復(fù)水；將切片置于蘇木精染料中染色5min后取出，用自來水沖洗5min；切片依次經(jīng)70%、80%、85%、90%和95%的乙醇各處理5min。切片置于含有0.5%伊紅的95%乙醇溶液中染色30s；再依次經(jīng)95%乙醇（5min）→95%乙醇（5min）→100%乙醇（5min）→100%乙醇（5min）脫水；經(jīng)二甲苯-無水乙醇（1∶1）處理10min→二甲苯Ⅰ處理10min→二甲苯Ⅱ處理10min脫水。將制好的切片取出，滴上中性樹膠，沿一側(cè)小心蓋上蓋玻片，置于烤片板上，于37℃烘箱中烘干過夜。

圖像分析：采用尼康H550高分辨率數(shù)碼成像系統(tǒng)觀察切片并拍照。

1.4數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)Excel初步統(tǒng)計(jì)后用SPSS17.0進(jìn)行顯著性分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果以表示，各組間顯著性差異采用SPSS分析，P＜0.05被認(rèn)為有顯著性差異。

2　結(jié)果與分析

2.1納米甘薯渣纖維素對(duì)大鼠體質(zhì)量增加量、采食量和飼料效率的影響

表 2 納米甘薯渣纖維素對(duì)大鼠體質(zhì)量增加量、采食量和飼料效率的影響（）Table 2 Effects of cellulose nanocrystals on body weight gain， food intake and food efficienc

表 2 納米甘薯渣纖維素對(duì)大鼠體質(zhì)量增加量、采食量和飼料效率的影響（）Table 2 Effects of cellulose nanocrystals on body weight gain， food intake and food efficienc

注：*.空白組與對(duì)照組相比有顯著差異（P＜0.05）；同行小寫字母不同表示高脂膳食組間差異顯著（P＜0.05）。下同。

指標(biāo)空白組高脂膳食組對(duì)照組普通甘薯渣纖維素組微晶甘薯渣纖維素組納米甘薯渣纖維素組體質(zhì)量增加量/g118.86±18.37*159.75±13.12a149.13±28.81ab137.63±27.22b129.00±13.63b采食量/g477.01±20.51*526.69±43.00545.21±39.09531.21±25.51531.96±8.41飼料效率/（g/g）0.25±0.04*0.30±0.020.27±0.050.26±0.030.26±0.01

由表1可知，與空白組相比，對(duì)照組大鼠的體質(zhì)量增加量、采食量和飼料效率都顯著升高（P＜0.05）。說明長期食用高脂膳食能明顯增加大鼠的體質(zhì)量。高脂膳食組之間進(jìn)行比較可知，對(duì)照組各項(xiàng)指標(biāo)均高于其他幾組，其中微晶甘薯渣纖維素組和納米甘薯渣纖維素組大鼠4周的體質(zhì)量增加量與對(duì)照組相比顯著降低，分別降低了22.12g和30.75g，而普通甘薯渣纖維素組大鼠體質(zhì)量增加量雖也有降低，但與對(duì)照組相比差異不顯著。與對(duì)照相比，普通甘薯渣纖維素組、微晶甘薯渣纖維素組和納米甘薯渣纖維素組大鼠4周的采食量有升高的趨勢，而飼料效率有降低趨勢，但都沒有達(dá)到顯著水平，其中采食量升高可能與纖維素具有增加腸道蠕動(dòng)和排便量等有關(guān)［22］。與普通甘薯渣纖維素組和微晶甘薯渣纖維素相比，納米甘薯渣纖維素組大鼠的體質(zhì)量增加量最小。說明納米甘薯渣纖維素有降低大鼠體質(zhì)量的作用，同時(shí)也說明大鼠體質(zhì)量增加量與纖維素粒度的大小呈正比。

2.2納米甘薯渣纖維素對(duì)大鼠盲腸組織的影響

表3納米甘薯渣纖維素對(duì)大鼠盲腸組織的影響TTaabbllee33EEffffeecctt ooff cceelllluulloossee nnaannooccrryyssttaallss oonn tthhee ccaaccuumm ttiissssuuee iinn rraattss

表3納米甘薯渣纖維素對(duì)大鼠盲腸組織的影響TTaabbllee33EEffffeecctt ooff cceelllluulloossee nnaannooccrryyssttaallss oonn tthhee ccaaccuumm ttiissssuuee iinn rraattss

指標(biāo)空白組高脂膳食組對(duì)照組普通甘薯渣纖維素組微晶甘薯渣纖維素組納米甘薯渣纖維素組盲腸總質(zhì)量/g3.02±0.282.74±0.30a3.54±0.38b3.68±0.40bc3.95±0.32c盲腸壁濕質(zhì)量/g0.76±0.100.74±0.070.77±0.100.78±0.090.79±0.12盲腸質(zhì)量/體質(zhì)量/（g/g）0.99±0.10*0.86±0.10a1.14±0.24b1.16±0.13b1.19±0.17b盲腸壁面積/cm219.45±2.8018.96±2.86a21.74±1.17b22.25±2.20b23.36±1.05b

由表3可知，與空白組相比，對(duì)照組大鼠盲腸的各項(xiàng)指標(biāo)均有所降低，其中盲腸質(zhì)量/體質(zhì)量顯著性降低（P＜0.05），降低了0.13g/g。在高脂膳食組中，與對(duì)照組相比，各粒度甘薯渣纖維素組大鼠盲腸的各項(xiàng)指標(biāo)均有升高的趨勢，其中大鼠盲腸總質(zhì)量、盲腸質(zhì)量/體質(zhì)量和盲腸壁面積顯著升高（P＜0.05），而盲腸壁濕質(zhì)量升高不具有顯著性。與普通甘薯渣纖維素組和微晶甘薯渣纖維素組相比，納米甘薯渣纖維素組的盲腸總質(zhì)量、盲腸壁濕質(zhì)量、盲腸質(zhì)量/體質(zhì)量和盲腸壁面積各項(xiàng)指標(biāo)均升高，其中納米甘薯渣纖維素組大鼠盲腸總質(zhì)量顯著高于普通甘薯渣纖維素組和微晶甘薯渣纖維素組（P＜0.05）。從不同粒度甘薯渣纖維素組之間變化可知，隨著甘薯渣纖維素粒度的減小，盲腸各項(xiàng)指標(biāo)呈升高趨勢，說明纖維素粒度越小，盲腸組織的各項(xiàng)指標(biāo)越高，其中納米甘薯渣纖維素增加盲腸總質(zhì)量的作用最明顯。

2.3納米甘薯渣纖維素對(duì)大鼠盲腸內(nèi)容物和糞便量的影響由表4可知，與空白組相比，對(duì)照組的盲腸內(nèi)容物質(zhì)量、含水量、pH值以及糞便干質(zhì)量分別下降了0.32g、

2.15%、0.25和0.03g/d，其中盲腸內(nèi)容物pH值呈顯著性降低（P＜0.05）。在高脂膳食組中，與對(duì)照組相比，不同粒度甘薯渣纖維素組大鼠的盲腸內(nèi)容物含水量、pH值以及糞便干質(zhì)量均顯著升高。與普通甘薯渣纖維素組和微晶甘薯渣纖維素組相比，納米甘薯渣纖維素組的盲腸內(nèi)容物質(zhì)量和pH值均顯著升高（P＜0.05）。盲腸內(nèi)容物質(zhì)量和含水量，以及糞便干質(zhì)量的增加，主要是由于甘薯渣纖維素不被小腸消化吸收，進(jìn)入到盲腸，使得盲腸內(nèi)容物增加，同時(shí)甘薯渣纖維素的吸水性隨粒度減小而增強(qiáng)［19］，進(jìn)而導(dǎo)致排便量增加，因此，納米甘薯渣纖維素組的盲腸內(nèi)容物質(zhì)量和含水量及糞便干質(zhì)量的值最大。

表4　納米甘薯渣纖維素對(duì)大鼠盲腸內(nèi)容物和糞便量的影響（xTable4fet of cellulose nanocrystals on cecum contents and faeces n rats

表4　納米甘薯渣纖維素對(duì)大鼠盲腸內(nèi)容物和糞便量的影響（xTable4fet of cellulose nanocrystals on cecum contents and faeces n rats

指標(biāo)空白組高脂膳食組對(duì)照組普通甘薯渣纖維素組微晶甘薯渣纖維素組納米甘薯渣纖維素組盲腸內(nèi)容物質(zhì)量/g2.40±0.282.08±0.19a2.75±0.38b2.85±0.28b3.25±0.55c盲腸內(nèi)容物含水量/%81.52±5.2679.37±4.51a83.92±3.13b85.27±4.03bc88.68±2.63c盲腸內(nèi)容物pH7.37±0.21*7.12±0.21a7.69±0.17b7.71±0.15b7.92±0.24c糞便干質(zhì)量/（g/d）0.43±0.070.40±0.03a1.48±0.18b1.67±0.12bc1.82±0.23c

2.4納米甘薯渣纖維素對(duì)大鼠盲腸內(nèi)容物SCFAs含量的影響

表5納米甘薯渣纖維素對(duì)大鼠盲腸內(nèi)容物SCFAs含量的影響Table5Effect of cellulose nanocrystals on the SCFAs of cecum contents in ratsrats

由表5可知，與空白組相比，對(duì)照組大鼠盲腸內(nèi)容物中乙酸、丙酸、異丁酸、丁酸和總短鏈脂肪酸的含量均降低，其中丙酸、異丁酸和總短鏈脂肪酸具有顯著性（P＜0.05）。在高脂膳食組中，與對(duì)照組相比，不同粒度甘薯渣纖維素組大鼠盲腸內(nèi)容物丙酸、異丁酸、丁酸和總短鏈脂肪酸含量顯著升高（P＜0.05），說明甘薯渣纖維素能增加盲腸內(nèi)容物短鏈脂肪酸的含量；隨著纖維素粒度的減小，各短鏈脂肪酸和總短鏈脂肪酸含量呈升高趨勢，其中納米甘薯渣纖維素組大鼠盲腸內(nèi)容物中各短鏈脂肪酸和總短鏈脂肪酸含量最高。表明大鼠盲腸內(nèi)容物短鏈脂肪酸的含量與甘薯渣纖維素粒度大小呈反比，同時(shí)也說明，納米甘薯渣纖維素的添加有助于促進(jìn)大鼠盲腸內(nèi)短鏈脂肪酸的產(chǎn)生。

2.5納米甘薯渣纖維素對(duì)大鼠盲腸內(nèi)容物游離氨含量的影響

圖1　納米甘薯渣纖維素對(duì)大鼠盲腸內(nèi)容物游離氨含量的影響Fig.1Effect of cellulose nanocrystals on the free ammonia of cecum contents in rats

如圖1所示，與空白組相比，對(duì)照組大鼠盲腸內(nèi)容物游離氨含量升高且達(dá)到顯著水平（P＜0.05）；而高脂膳食組中，與對(duì)照組相比，喂食甘薯渣纖維素的大鼠盲腸內(nèi)容物游離氨含量分別降低了94.25、119.46、

160.06μg/g，并且均具有顯著差異（P＜0.05）；與普通甘薯渣纖維素組和微晶甘薯渣纖維素組相比，納米甘薯渣纖維素組的游離氨含量顯著降低（P＜0.05），說明納米甘薯渣纖維素有降低大鼠盲腸內(nèi)容物游離氨含量的作用，同時(shí)也說明隨著甘薯渣纖維素粒度的減小，其降低大鼠盲腸內(nèi)容物游離氨含量的作用愈加明顯。

2.6納米甘薯渣纖維素對(duì)大鼠小腸液干質(zhì)量和總膽汁酸含量的影響

圖2納米甘薯渣纖維素對(duì)大鼠小腸液干質(zhì)量及總膽汁酸含量的影響Fig.2Effect of cellulose nanocrystals on the dry weight and total bile acid of small intestine in rats

如圖2所示，與空白組相比，對(duì)照組大鼠小腸液干質(zhì)量沒有顯著變化，而小腸液總膽汁酸含量顯著降低（P＜0.05）。高脂膳食組中，與對(duì)照組相比，添加不同粒度甘薯渣纖維素的大鼠小腸液干質(zhì)量沒有顯著性變化，而小腸液總膽汁酸含量分別升高了1.18、1.22、1.75μmol/g，并且具有顯著差異（P＜0.05）；與普通甘薯渣纖維素組和微晶甘薯渣纖維素組相比，納米甘薯渣纖維素組的小腸液總膽汁酸含量顯著升高（P＜0.05）。膽汁酸在體內(nèi)膽固醇代謝和腸道脂質(zhì)吸收中起關(guān)鍵作用，纖維素吸附膽汁酸，必然降低進(jìn)入腸道中的脂質(zhì)乳化與吸收，同時(shí)會(huì)削弱膽汁酸通過肝腸循環(huán)回到肝臟中的量，刺激肝臟膽汁酸合成，降低血漿膽固醇含量，任何膽汁酸的損失都會(huì)促使膽固醇氧化分解，從而起到降膽固醇的作用［23］。纖維素粒度越小，其對(duì)膽汁酸吸附能力越強(qiáng)，因此導(dǎo)致添加納米甘薯渣纖維素組大鼠小腸液總膽汁酸的含量顯著升高。結(jié)果表明甘薯渣纖維素粒度越小，大鼠小腸液總膽汁酸含量越高。

2.7納米甘薯渣纖維素對(duì)大鼠小腸組織形態(tài)的影響

圖3納米甘薯渣纖維素對(duì)大鼠小腸組織形態(tài)的影響Fig.3Effect of cellulose nanocrystals on small intestinal morphology in rats

如圖3所示，與空白組相比，對(duì)照組大鼠的小腸絨毛變短、變寬，刷狀緣不明顯且排列不規(guī)則，黏膜層和肌層略微變薄。說明喂食高脂飼料對(duì)大鼠小腸形態(tài)產(chǎn)生一定的影響。在高脂膳食組中，與對(duì)照組相比，喂食不同甘薯渣纖維素的大鼠小腸絨毛變長，且刷狀緣排列較規(guī)則，黏膜層和肌層厚度增加，杯狀細(xì)胞豐富，固有層可見毛細(xì)血管和散在淋巴細(xì)胞，說明甘薯渣纖維素有促進(jìn)腸道細(xì)胞生長的作用，納米甘薯渣纖維素的作用較明顯。產(chǎn)生以上作用可能是由于甘薯渣纖維素不被小腸消化吸收，使腸壁蠕動(dòng)時(shí)承受機(jī)械壓力增大，從而使肌細(xì)胞肥大所致；這可能是腸道黏膜對(duì)纖維素刺激的一種適應(yīng)性反應(yīng)，以增強(qiáng)腸黏膜對(duì)機(jī)械作用的承受能力。隨著甘薯渣纖維粒度的減小，其吸水性增強(qiáng)，而納米甘薯渣纖維素吸水可形成類似黏性凝膠的形態(tài)，因此作用更加明顯。

3　結(jié)論與討論

研究納米甘薯渣纖維素對(duì)高脂膳食大鼠腸道內(nèi)環(huán)境及形態(tài)的影響，結(jié)果表明，高脂飲食不僅會(huì)使大鼠體質(zhì)量增加，還會(huì)破壞腸道內(nèi)環(huán)境及形態(tài)。在大鼠的高脂膳食中添加一定量的不同粒度甘薯渣纖維素后，大鼠的體質(zhì)量增加量和盲腸內(nèi)容物游離氨含量降低，而盲腸各項(xiàng)指標(biāo)、盲腸內(nèi)容物短鏈脂肪酸含量及pH值、小腸液總膽汁酸含量升高，大鼠小腸液干質(zhì)量無顯著變化。分析對(duì)比不同甘薯渣纖維素粒度可知，納米甘薯渣纖維素顯著降低大鼠體質(zhì)量增加量和盲腸內(nèi)容物游離氨含量（P＜0.05），同時(shí)顯著升高盲腸各項(xiàng)指標(biāo)、盲腸內(nèi)容物短鏈脂肪酸含量及pH值、小腸液總膽汁酸含量（P＜0.05）。從小腸組織形態(tài)來看，喂食不同甘薯渣纖維素的大鼠小腸絨毛變長，且刷狀緣排列較規(guī)則，黏膜層和肌層厚度增加，杯狀細(xì)胞豐富，固有層可見毛細(xì)血管和散在淋巴細(xì)胞。研究顯示，膳食纖維可增加實(shí)驗(yàn)動(dòng)物小腸和盲腸的質(zhì)量和腸壁厚度［24-25］。一方面是由于膳食纖維發(fā)酵產(chǎn)生短鏈脂肪酸對(duì)腸道提供了較為全面的營養(yǎng)，另一方面則是由于其中的一些黏性纖維有吸水膨脹性，遇水形成凝膠后增加了腸壁蠕動(dòng)時(shí)的機(jī)械壓力，致使肌細(xì)胞肥大，肌層厚度增加。通過分析對(duì)比不同粒度甘薯渣纖維素對(duì)腸道的影響，發(fā)現(xiàn)隨著纖維素粒度的減小，其對(duì)腸道的改善作用愈加明顯，也說明納米甘薯渣纖維素具有較好的減輕大鼠體質(zhì)量的作用，同時(shí)還具有促進(jìn)大鼠腸道健康的作用。

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Effect of Cellulose Nanocrystals from Sweet Potato Residue on Intestinal Morphology and Environment in Rats Fed with High Fat Diet

LU Hongjia1，ZHANG Lei2，LIU Jinzhi1，GUO Ting1，WANG Qianqian1，LIU Xiong1，*
（1.College of Food Science，Southwest University，Chongqing400715，China；2.College of Life Science，Chongqing Normal University，Chongqing401331，China）

Objective：To investigate the effect of cellulose nanocrystals from sweet potato residue on intestinal morphology and environment in rats fed with high fat diet.Methods：Forty mature male Sprague-Dawley（SD）rats were divided into five groups.One group was fed with basic forage as control group（CON）.The other four groups including model control（MC），ordinary cellulose（OC），microcrystalline cellulose（MCC）and cellulose nanocrystals（CNC）groups were fed with high fat diet supplemented with dietary fibers of different particle sizes.All rats were sacrificed after28days of feeding to assay the area of cecum，the content of water，pH and short chain fatty acids in cecum contents，the dry weight of faeces and small intestine，the total bile acid and morphology of small intestine.Results：cellulose nanocrystals could reduce body weight in rats and the concentration of free ammonia in the cecum，and raise all the tested cecum tissue indexes，the concentration of short chain fatty acids and pH of cecum contents and the total bile acid of small intestine significantly（P<0.05）.The cellulose nanocrystals also could increase the small intestinal villus length and muscle layer thickness.Conclusion：Dietary sweet potato fiber of lower granularity can promote rat intestinal environment，suggesting that cellulose nanocrystals from sweet potato residue can effectively reduce body weight and improve the intestinal health.

cellulose nanocrystals from sweet potato residue；high fat diet；cecum；short chain fatty acids；intestinal morphology

TS201.4

A

1002-6630（2015）05-0172-07

10.7506/spkx1002-6630-201505033

2014-04-15

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目（XDJK2014D017）

陸紅佳（1986—），女，博士研究生，研究方向?yàn)槭称坊瘜W(xué)與營養(yǎng)學(xué)。E-mail：aaluhongjia@163.com

劉雄（1970—），男，教授，博士，研究方向?yàn)樘妓衔锕δ芘c利用，食品營養(yǎng)學(xué)。E-mail：liuxiong848@hotmail.com