劉金枝,陸紅佳,李本嬌,劉　雄

(西南大學(xué)大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院,重慶 400715)

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甘薯纖維素粒度對(duì)高脂大鼠的降血脂作用

劉金枝,陸紅佳,李本嬌,劉雄*

(西南大學(xué)大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院,重慶 400715)

為了探討甘薯纖維素粒度對(duì)雄性大鼠的血脂、肝脂的影響。選用40只雄性SD大鼠隨機(jī)分成5組,其中一組作為空白組,另外4組分別為高脂對(duì)照組、普通纖維素組、超微纖維素組和納米纖維素組。實(shí)驗(yàn)喂養(yǎng)28 d后解剖,測(cè)定血漿和肝臟中的脂質(zhì)指標(biāo),以及糞便和小腸液中的總膽汁酸含量。結(jié)果表明,高脂對(duì)照組大鼠體重增加量、采食量、血脂、肝臟脂肪濃度、總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)總含量均顯著(p<0.05)高于空白組,說(shuō)明高脂膳食對(duì)大鼠的影響非常明顯;普通纖維素組、超微纖維素組和納米纖維素組的體重增加量、血脂、肝臟中總脂肪、TC、TG總含量均低于高脂對(duì)照組,同時(shí),三個(gè)纖維素實(shí)驗(yàn)組大鼠的排便量以及糞便和小腸液中總膽汁酸含量顯著高于高脂對(duì)照組,說(shuō)明三種不同粒度的纖維素均能降低高脂膳食大鼠的血脂、肝臟中總脂肪、TC、TG含量。纖維素粒度與高脂血癥大鼠的血清TC、TG、LDL-C濃度呈正相關(guān)性。減小纖維素粒度有利于增強(qiáng)纖維素的降血脂、肝脂的作用,納米纖維素有良好的降血脂作用。

甘薯纖維素,超微纖維素,納米纖維素,血脂,肝脂

高脂血癥(hyperlipidemia)是指由于全身脂肪代謝或運(yùn)行異常,導(dǎo)致血脂升高的全身性疾病,進(jìn)而導(dǎo)致高血壓、冠心病、動(dòng)脈硬化等一系列疾病的發(fā)生。隨著人們生活水平的提高,人們的飲食結(jié)構(gòu)、生活方式都發(fā)生了很大變化,高脂血癥的發(fā)病率也隨之升高,心腦血管疾病占全球疾病的10%,動(dòng)脈粥樣硬化是導(dǎo)致心血管疾病的重要因素[1]。心腦血管疾病已成為威脅人類(lèi)健康的重要因素之一,而高脂血癥是導(dǎo)致心腦血管疾病的重要因素[2]。國(guó)內(nèi)外對(duì)膳食纖維的生理功能研究[3-8]表明,膳食纖維對(duì)高脂血癥以及由此引發(fā)的心血管疾病有一定的預(yù)防和治療作用。因此作為人類(lèi)的第七大營(yíng)養(yǎng)素越來(lái)越受到人們的廣泛關(guān)注[9]。在通常的膳食條件下,適量增加膳食纖維的攝入量,則可預(yù)防心腦血管疾病等“文明病”的發(fā)生。

甘薯,旋花科甘薯屬,雙子葉植物,是我國(guó)繼水稻、小麥、玉米之后的第四大糧食作物。甘薯具有很多人體必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),被世界衛(wèi)生組織認(rèn)定為營(yíng)養(yǎng)最均衡的保健食物之一,含有最具保健功能的膳食纖維約2.01～3.78 mg/100 g[10-11]。在我國(guó)甘薯主要用于工業(yè)生產(chǎn)淀粉產(chǎn)品,由此產(chǎn)生大量的固體殘?jiān)?這些殘?jiān)饕瑲堄嗟牡矸酆屠w維素,中國(guó)每年甘薯加工后的殘?jiān)?億噸左右,利用率極低[12]。研究表明,若將甘薯渣的殘余淀粉除去后,纖維素的含量可達(dá)到25%,是一種潛在的膳食纖維資源[13]。

注:“-”表示未添加。

劉玲玲等[14]對(duì)納米豆渣纖維素的理化性質(zhì)的研究表明,與超微纖維素比,納米豆渣纖維素的膨脹力和重金屬離子吸附能力有所增加,而持水力、持油力有所降低。郭亞姿[15]對(duì)甘薯膳食纖維物化特性的研究表明,纖維素粒度對(duì)其物化特性和功能特性有影響。但國(guó)內(nèi)外關(guān)于纖維素粒度與纖維素降血脂效果相關(guān)性研究少有報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)40只雄性SD大鼠脂肪攝入過(guò)量建立高血脂模型,研究普通、超微、納米三種不同粒度的甘薯纖維素對(duì)高脂血癥大鼠的血脂和肝脂水平的影響。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

成年雄性SD大鼠清潔級(jí),4周齡,動(dòng)物和基礎(chǔ)飼料，購(gòu)自重慶騰鑫公司,動(dòng)物許可證號(hào):SCXK(渝)2012-0006;甘薯渣四川光友薯業(yè)有限公司;三種粒度的薯渣纖維素按照陸紅佳[16]的方法制備;TC、TG、HDL-C及LDL-C測(cè)定試劑盒上海北海生物技術(shù)工程有限公司;大鼠總膽汁酸ELISA測(cè)定試劑盒上海豐翔生物科技有限公司。

7020型全自動(dòng)生化分析儀株式會(huì)社日立制作所;mark酶標(biāo)儀美國(guó)BIO-RAD;FSH-2型可調(diào)高速勻漿機(jī)江蘇省環(huán)宇科學(xué)儀器廠;SIGMA 1-15K型冰凍微量離心機(jī)德國(guó)Sigma公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1飼料配制實(shí)驗(yàn)飼料配制參照文獻(xiàn)[9]的方法，組成見(jiàn)表1。

1.2.2動(dòng)物飼養(yǎng)選取體重為120～140 g的4周齡雄性SD大鼠40只,單籠飼養(yǎng),室溫(25±1) ℃,12 h明暗輪換(明9:00～21:00),通風(fēng)換氣良好。基礎(chǔ)飼料適應(yīng)性喂養(yǎng)1周后,按大鼠體重隨機(jī)分成5組,任選其中一組為空白組,另外四組分別為高脂對(duì)照組、普通纖維素組、超微纖維素組和納米纖維素組,分別喂食基礎(chǔ)飼料、高脂飼料、普通纖維素飼料、超微纖維素飼料和納米纖維素飼料。實(shí)驗(yàn)期間,大鼠自由攝食飲水,每天記錄大鼠的采食量,每隔2 d稱量并記錄大鼠體重,實(shí)驗(yàn)期4周。

1.2.3樣品采集實(shí)驗(yàn)結(jié)束前一周收集大鼠糞便,真空冷凍干燥后,稱量大鼠糞便干重。將糞便粉碎,用于糞便中總膽汁酸的測(cè)定。實(shí)驗(yàn)期的最后1 d,大鼠斷食12 h,斷頭取血,4000 r/min,4 ℃條件下離心15 min[18],將分離出的血清分裝在1.5 mL的離心管中,-80 ℃的冰箱中冷藏,待分析測(cè)定。

取血后將大鼠解剖,取出肝臟,用冰冷的生理鹽水清洗后,用吸水紙擦干表面的水,稱其總重;取1 g(精確到0.01 g)肝臟,用鋁箔紙包好放在-20 ℃的冰箱中存儲(chǔ),用于肝臟中總脂肪的測(cè)定以及肝臟中TC和TG的測(cè)定。取出小腸,將小腸內(nèi)容物收集在預(yù)先準(zhǔn)備好的50 mL離心管中,真空冷凍干燥后稱重,用于小腸液中總膽汁酸的測(cè)定。

1.2.4指標(biāo)測(cè)定方法

1.2.4.1飼料效率飼料效率的計(jì)算式為:

表2　不同粒度纖維素對(duì)高脂膳食大鼠體重增加量、采食量和飼料效率的影響

注:*表示空白組與對(duì)照組具有顯著差異性(p<0.05),實(shí)驗(yàn)組中含有a,b不同的字母表示組間存在顯著性差異(p<0.05);表3～表7同。

表3　不同粒度纖維素對(duì)高脂血癥大鼠血脂的影響

1.2.4.2血脂和肝脂檢測(cè)按照試劑盒要求用全自動(dòng)生化分析儀測(cè)定血清中TC、TG、HD-C和LDL-C及肝臟中TC、TG含量。計(jì)算各組肝臟系數(shù)、肝臟中脂肪濃度、non-HDL-C含量動(dòng)脈硬化指數(shù)(AI)[19]。

non-HDL-C含量=TC含量-HDL-C含量

1.2.4.3總膽汁酸檢測(cè)按照大鼠總膽汁酸ELISA測(cè)定試劑盒要求測(cè)定大鼠糞便和小腸液內(nèi)容物中的總膽汁酸含量。

1.3數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel進(jìn)行初步統(tǒng)計(jì),然后用SPSS 17.0進(jìn)行顯著性分析,所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果均以mean±SD表示,各組間顯著性差異用SPSS進(jìn)行分析,p<0.05則有顯著性差異。

2　結(jié)果與分析

2.1纖維素粒度對(duì)SD大鼠體重增加量、采食量和飼料效率的影響

由表2可以看出,對(duì)照組與空白組相比,大鼠的體重增加量、采食量和飼料效率均有所增加,而且都達(dá)到了顯著水平(p<0.05)。體重和采食量增加的原因主要是給大鼠喂食較多脂肪和膽固醇,導(dǎo)致全身脂質(zhì)代謝紊亂,引起活動(dòng)量減少,采食量增加,體重增加,血脂升高等現(xiàn)象。

纖維素組的體重增加量均低于對(duì)照組,并且在超微纖維素組和納米纖維素組達(dá)到了顯著性水平。適量攝入膳食纖維有利于減輕高脂膳食大鼠的體重,減輕高脂膳食對(duì)大鼠的影響。而纖維素組間體重增加量也存在差異,體重增加量隨著纖維素粒度的減小而降低。纖維素組大鼠的飼料效率與對(duì)照組相比有所下降,但沒(méi)有達(dá)到顯著性水平,這與馮媛媛[20]的豆渣膳食纖維對(duì)大鼠飼料效率沒(méi)有影響的結(jié)論一致。

2.2纖維素粒度對(duì)高脂膳食大鼠血脂的影響

由表3可以看出,與空白組相比,高脂對(duì)照組的TC、TG、LDL-C和AI值均顯著增高,說(shuō)明通過(guò)高脂膳食導(dǎo)致的高脂血癥模型建立成功,也說(shuō)明外源性脂質(zhì)的過(guò)多攝入容易導(dǎo)致血脂升高。三種纖維素組的TC、TG、LDL-C和AI值均有所降低,且納米纖維素組均達(dá)到顯著性水平(p<0.05)。與高脂對(duì)照組相比,納米纖維素組的non-HDL-C降低了26.71%,AI值降低了28.19%,纖維素粒度與TC、TG和AI值呈正相關(guān)。三個(gè)纖維素組的HDL-C與對(duì)照組沒(méi)有顯著差異,說(shuō)明甘薯渣纖維素及其粒度對(duì)HDL-C沒(méi)有明顯作用。

桂余等[21]的研究表明,減小纖維素粒度能夠增加其對(duì)油脂、膽固醇以及膽酸鈉的吸收,且納米纖維素達(dá)到了顯著性水平。膳食纖維能夠降低血脂的主要原因是在小腸中能夠束縛膽酸鹽和促進(jìn)膽酸鹽排出體外。膽汁酸是體內(nèi)膽固醇的主要代謝產(chǎn)物,膳食纖維吸附膽汁酸,增加排出體外的膽汁酸量,膽汁酸的損失部分會(huì)有肝臟膽固醇代謝來(lái)彌補(bǔ)[22],這必定會(huì)減少膽汁酸通過(guò)肝腸循環(huán)回到肝臟中的量,刺激肝臟加快膽汁酸的合成,從而降低血漿膽固醇濃度,這與文章的結(jié)論是一致的。

2.3纖維素粒度對(duì)高脂膳食大鼠肝臟系數(shù)的影響

表4　纖維素粒度對(duì)高脂膳食大鼠肝臟系數(shù)的影響

表5　纖維素粒度對(duì)高脂膳食大鼠肝臟中TC,TG的影響

表6　纖維素粒度對(duì)高脂膳食大鼠小腸內(nèi)容物及總膽汁酸的影響

表7　纖維素粒度對(duì)高脂膳食大鼠糞便及總膽汁酸的影響

從表4中數(shù)據(jù)可以看出,各組的肝臟總重和肝臟系數(shù)沒(méi)有明顯變化,可能因?yàn)楦咧攀骋鸫笫篌w重增加,同時(shí)肝臟重量增大,肝臟系數(shù)變化不大,此結(jié)論與肖美添[23]的江籬藻膳食纖維能夠顯著降低高脂小鼠肝臟系數(shù)的結(jié)論相左。對(duì)照組肝臟脂肪濃度和肝臟總脂肪都明顯高于空白組,表明高脂膳食容易引起肝臟中脂肪的堆積,導(dǎo)致脂肪代謝紊亂,肝臟中的脂肪含量的顯著增加,易導(dǎo)致脂肪肝的發(fā)生。與對(duì)照組相比,三種粒度的纖維素均能顯著(p<0.05)降低肝臟脂肪濃度。在三種纖維素組之間,肝臟脂肪濃度隨纖維素粒度的減小而逐漸降低。

膳食纖維分子表面具有很多活性基團(tuán),對(duì)脂肪油很強(qiáng)的螯合作用,通過(guò)靜電相互作用、氫鍵和疏水相互作用螯合有機(jī)物,這種螯合能力被認(rèn)為與纖維素的品種和粒度有關(guān),郭亞姿[15]研究表明,減小甘薯纖維素粒度有利于增加甘薯纖維素的吸附性。

2.4纖維素粒度對(duì)高脂膳食大鼠肝臟TC、TG的影響

由表5可以明顯看出,對(duì)照組大鼠肝臟中的TC和TG總含量顯著(p<0.05)高于空白組。與對(duì)照組相比,普通纖維素組、超微纖維素組和納米纖維素組的大鼠肝臟中TC和TG總含量均有所降低,且在納米纖維素組達(dá)到顯著性水平。三種不同粒度的纖維素組之間,隨著纖維素粒度的減小,大鼠肝臟中TC和TG總含量也有降低的趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,減小纖維素粒度有利于增加其降低肝脂的作用效果,納米纖維素能有效地降低高脂膳食大鼠肝脂。

2.5纖維素粒度對(duì)高脂膳食大鼠的小腸液總膽汁酸的影響

從表6的數(shù)據(jù)可以看出,實(shí)驗(yàn)組與空白組相比,小腸液內(nèi)容物干重幾乎沒(méi)有差別,說(shuō)明高脂飼料并不影響小腸內(nèi)容物干重,且甘薯纖維素及其粒度對(duì)大鼠的小腸內(nèi)容物干重均無(wú)顯著性作用。

從表6中小腸內(nèi)容物總膽汁酸的數(shù)據(jù)看,對(duì)照組大鼠的總膽汁酸含量顯著低于空白組,說(shuō)明高脂膳食能夠?qū)е履懼岽x緩慢,進(jìn)而導(dǎo)致體內(nèi)膽固醇代謝緩慢。與對(duì)照組相比,三種粒度的膳食纖維均能增加小腸液中膽汁酸的含量,普通纖維素組的總膽汁酸含量比對(duì)照組增加78.15%,超微纖維素組比對(duì)照組增加80.79%,納米纖維素組比對(duì)照組增加115.89%。三種粒度的纖維素組之間,隨著纖維素粒度的減小,總膽汁酸含量逐漸增加,并在納米纖維素組達(dá)到顯著性水平。

2.6纖維素粒度對(duì)大鼠的糞便總膽汁酸的影響

對(duì)照組與空白組大鼠的糞便干重沒(méi)有明顯的差異,說(shuō)明高脂膳食對(duì)大鼠的排便沒(méi)有顯著作用。與對(duì)照組相比,三種纖維素均能顯著增加大鼠的排便量,隨著纖維素粒度的減小,大鼠的排便量逐漸增加。這一結(jié)果與膳食纖維的物化性質(zhì)和功能性質(zhì)非常一致,膳食纖維有較好的吸水性和較強(qiáng)的持水性,加快胃腸蠕動(dòng),增加排便的體積和速度。

由總膽汁酸數(shù)據(jù)看,對(duì)照組總膽汁酸含量較空白組有所降低,但未達(dá)到顯著性水平。與對(duì)照組比,三種粒度的薯渣纖維素均能顯著增加大鼠的糞便中總膽汁酸含量,膳食纖維表面具有很多活性基團(tuán),可以鰲合吸附膽固醇和膽汁酸之類(lèi)的有機(jī)分子,從而抑制人體對(duì)它們的吸收,并降低膽固醇和甘油三酯消化產(chǎn)物分子團(tuán)的溶解性[24],這與表3的血漿中TC和TG和表5的肝臟中TC和TG降低的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。且在三種粒度的纖維素實(shí)驗(yàn)組中,總膽汁酸含量與纖維素粒度呈負(fù)相關(guān),減小纖維素粒度有利于增加纖維素的表面積,增強(qiáng)纖維素的吸附作用,納米纖維素組的糞便總膽汁酸含量比普通纖維素組增加48.15%,比超微纖維素組的總膽汁酸含量增加33.21%。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明減小纖維素粒度有利于增強(qiáng)其降血脂作用。

3　結(jié)論

研究結(jié)果顯示,高脂膳食容易導(dǎo)致高脂血癥的發(fā)生。三種粒度的纖維素都能夠降低大鼠肝臟總脂肪、肝臟和血漿中TC和TG總濃度、LDL-C濃度和AI值,同時(shí)能夠降低高脂膳食大鼠的體重增加量,增加大鼠的排便量,顯著增加糞便及小腸液中的總膽汁酸含量,降低高脂血癥大鼠的飼料效率,減少機(jī)體對(duì)脂質(zhì)的吸收,促進(jìn)體內(nèi)膽固醇代謝。納米纖維素能夠顯著降低大鼠體重增加量、血漿和肝臟中TC和TG總濃度、肝臟脂肪濃度、LDL-C和AI,同時(shí)顯著增加大鼠排便量、糞便及小腸內(nèi)容物中的總膽汁酸含量,其改善高血脂的作用效果好于普通纖維素和超微纖維素。

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Effect of sweet potato cellulose size reducing blood lipids in high fat rats

LIU Jin-zhi,LU Hong-jia,LI Ben-jiao,LIU Xiong*

(College of Food Science,Southwest University,Chongqing 400715,China)

To explore the effect of sweet potato cellulose particle size on male rats blood lipid,liver lipid. Methods:40 male SD rats were randomly divided into 5 groups,one group as the blank group,the other 4 were divided into high fat control group,group of ordinary cellulose,group of ultrafine cellulose and nano cellulose group.All rats were sacrificed after feeding for 28 days for the determination of lipid in serum and liver index,and total bile acid content of feces and small intestinal juice.Results:High fat control group rats body weight gain,feed intake,blood lipids,liver total fat,total cholesterol(TC),triglyceride(TG)content were significantly higher than those in the blank group,the effect of high fat diet on rat was very obvious. Ordinary cellulose,cellulose group and group of nano cellulose group weight increase weight,blood lipid,liver total fat,total cholesterol,triglyceride content were lower than the high fat control group,at the same time,three cellulose experimental rats defecation amount and total bile acid in feces and intestinal fluid were significantly higher than the high fat control group,showed that the three kinds of different particle size of cellulose could reduce the high fat diet rat liver lipid,total fat,total cholesterol(TC),triglyceride(TG)content. Serum TC,TG,LDL-C concentration was positively correlated with grain and cellulose in hyperlipidemic rats. Reducing cellulose particle size was advantageous to the enhancement of cellulose in lowering blood lipids and liver lipid,and nano cellulose had a good effect on lowering.

sweet potato cellulose;ultrafine cellulose;nano cellulose;blood lipid;liver lipid

2016-01-18

劉金枝(1990-)，女，碩士研究生，主要從事食品化學(xué)與等方面的研究，E-mail:1228580169@qq.com。

劉雄(1970-)，男，教授，研究方向：碳水化合物功能與利用，食品營(yíng)養(yǎng)學(xué)，E-mail:liuxiong848@hotmail.com。

重慶市科委民生專項(xiàng)一般項(xiàng)目(cstc2015shmszx0367);重慶市科委集成示范項(xiàng)目(cstc2012jcsf-jfzh0033);社會(huì)事業(yè)與民生保障科技創(chuàng)新專項(xiàng)(cstc2015shms-ztzx0113)。

TS201.4

A

1002-0306(2016)18-0349-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.18.058