郭城 馮元 廖新茹 劉芷童 張赟睿

摘要?采用纖維素酶制備改性小麥麩膳食纖維，考察了改性小麥麩膳食纖維對(duì)糖尿病小鼠血糖指標(biāo)的改善作用，并研究了其對(duì)糖尿病小鼠胰腺和肝臟病理變化的影響。結(jié)果表明，灌喂改性小麥麩膳食纖維28?d后，糖尿病小鼠的空腹血糖、糖化血清蛋白和糖耐量水平有明顯改善，小鼠胰腺和肝臟腫大癥狀以及病理變化也有一定的緩解。

關(guān)鍵詞?改性小麥麩膳食纖維;糖尿病小鼠;血糖;胰腺;肝臟

中圖分類(lèi)號(hào)?R151文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼?A文章編號(hào)?0517-6611（2020）07-0182-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.07.052

Effects?of?Modified?Wheat?Bran?Dietary?Fiber?on?Diabetic?Mice

GUO?Cheng，?FENG?Yuan，?LIAO?Xinru?et?al

（College?of?Food?and?Biology?Technology，?Wuhan?Institute?of?Design?and?Sciences，?Wuhan，?Hubei?430205）

Abstract?In?this?thesis，?modified?dietary?fiber?was?extracted?from?wheat?bran?by?cellulase?hydrolysis?method.?The?influences?of?modified?wheat?bran?dietary?fiber?to?blood?glucose?index?in?diabetic?mice?were?investigated.?The?pathological?changes?of?pancreas?and?liver?in?diabetic?mice?were?also?studied.?Results?of?the?experiment?showed?that?after?28?days?of?feeding?soluble?wheat?bran?dietary?fiber，?the?fasting?blood?glucose，?GSP?and?glucose?tolerance?level?of?diabetic?mice?were?significantly?improved.?The?pathological?changes?and?enlargement?of?pancreas?and?liver?in?diabetic?mice?were?also?relieved.

Key?words?Modified?wheat?bran?dietary?fiber;Diabetic?mice;Blood?glucose;Pancreas;Liver

基金項(xiàng)目?湖北省高等學(xué)校2016年國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201614035003）。

作者簡(jiǎn)介?郭城（1982—），男，湖北武漢人，副教授，碩士，從事天然產(chǎn)物的提取及綜合利用研究;馮元（1999—），女，湖北黃岡人，從事食品科學(xué)與工程研究。郭城與馮元為共同第一作者。

收稿日期?2019-06-16;修回日期?2019-06-22

隨著人們生活水平大幅提高，膳食結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致糖尿病越來(lái)越普遍[1]。我國(guó)糖尿病患者高達(dá)9?240萬(wàn)人，并呈年輕化趨勢(shì)，預(yù)計(jì)到2030年我國(guó)糖尿病患者將增至3.66億[2]。目前大多數(shù)口服降血糖藥物毒副作用較大[3]，因此從食材中尋找具有抗糖尿病作用的成分成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。

麩皮是小麥制粉過(guò)程中的主要副產(chǎn)物[4]，其中不但富含人體所需的維生素、礦物質(zhì)、低聚糖、麥麩蛋白等物質(zhì)，而且也是一種重要的膳食纖維來(lái)源[5]。小麥麩中的膳食纖維分為可溶性和不溶性?xún)深?lèi)，一般認(rèn)為可溶性膳食纖維能更好地發(fā)揮其代謝作用，可以防止膽結(jié)石和排除有害金屬離子，防止糖尿病，降低血清和肝臟膽固醇，防止高血壓、心臟病等[6]。

該試驗(yàn)采用纖維素酶對(duì)不溶性小麥麩膳食纖維進(jìn)行水解，制備出可溶性的改性小麥麩膳食纖維，研究這種可溶性小麥麩膳食纖維對(duì)糖尿病小鼠的降血糖作用，并從病理學(xué)角度考察其對(duì)小鼠肝臟和胰腺的影響，以期為糖尿病患者的飲食治療奠定基礎(chǔ)。

1?材料與方法

1.1?材料與試劑

小麥麩皮，市售;α-淀粉酶，食品級(jí)，南京納滿(mǎn)生物科技有限公司;堿性蛋白酶，食品級(jí)，南寧龐博生物工程有限公司;纖維素酶，食品級(jí)，南寧龐博生物工程有限公司;鏈脲佐菌素，阿拉丁試劑（上海）有限公司;鹽酸二甲雙胍，購(gòu)于市內(nèi)藥店;糖化血清蛋白試劑盒，南京建成生物工程研究所;昆明種小鼠，體質(zhì)量（20±2）g，湖北省疾病預(yù)防控制中心;小鼠飼料，湖北省疾病預(yù)防控制中心。

1.2?儀器與設(shè)備

UV-756型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（上海精密儀器儀表有限公司）;85-2型數(shù)顯恒溫磁力攪拌器（上海精風(fēng)儀器有限公司）;CyberScan?pH510型pH計(jì)（Eutech儀器有限公司）;TGL-16G高速臺(tái)式離心機(jī)（上海安亭科學(xué)儀器廠(chǎng)）;血糖儀（德國(guó)羅氏診斷公司）。

1.3?方法

1.3.1?小麥麩膳食纖維的制備。

參照文獻(xiàn)[7]方法略有改動(dòng)，具體如下：將小麥麩皮按料水比1∶7（W/W）浸泡15?min，離心后再用30倍水洗滌，收集純凈的濕麥麩備用。將濕麥麩按料液比1∶10（W/W）分散在水中，調(diào)節(jié)pH至5.5，并在60?℃下保持4?h分解植酸。分解植酸后的小麥麩水洗至中性，在60?℃下干燥8?h，粉碎過(guò)20目篩得到預(yù)處理小麥麩。將預(yù)處理小麥麩按料液比1∶10（W/W）分散在水中，調(diào)節(jié)pH至7.0，煮沸20?min使生淀粉糊化，同時(shí)加入α-淀粉酶（酶與底物比2.5%）和堿性蛋白酶（酶與底物比1.5%），在65?℃恒溫?cái)嚢??h，沸水浴10?min滅酶。將滅酶后的小麥麩膳食纖維離心脫水，在60?℃下干燥10?h即得小麥麩膳食纖維。

1.3.2?改性小麥麩膳食纖維的制備。

將“1.3.1”方法制備的小麥麩膳食纖維按料液比1∶10（W/W）分散在水中，加入纖維素酶（酶與底物比2%），調(diào)節(jié)pH至5.0，在50?℃的條件下恒溫?cái)嚢??h，充分水解后沸水浴10?min滅酶。抽濾，濾液經(jīng)旋蒸濃縮3?h，向濃縮液中加入4倍體積的95%乙醇，靜置24?h后，在5?000?r/min、25?℃條件下離心30?min[8]，沉淀經(jīng)真空干燥即得到改性小麥麩膳食纖維。

1.3.3?糖尿病小鼠模型的制備。

參照文獻(xiàn)[9]方法略有改動(dòng)，具體如下：取健康小鼠60只，雌雄各50%，適應(yīng)性喂養(yǎng)7?d后，采用高脂飼料持續(xù)喂養(yǎng)28?d。之后禁食12?h，腹腔注射鏈脲佐菌素溶液（用pH?4.5的0.1?mol/L檸檬酸緩沖液配制），注射劑量為100?mg/kg體重，每日注射1次，連續(xù)注射3?d。最后一次注射7?d后測(cè)定小鼠空腹血糖，若小鼠空腹血糖值高于11.1?mmol/L并出現(xiàn)多飲多尿等癥狀視為模型成立。

1.3.4?動(dòng)物分組及給藥方法。

將50只小鼠隨機(jī)分為5組，每組10只，雌雄各50%（表1）。

根據(jù)中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)頒布的中國(guó)居民膳食營(yíng)養(yǎng)素參考攝入量規(guī)定，人體每日膳食纖維攝入適宜量為30.2?g，按60?kg人均正常體重計(jì)算，則膳食纖維攝入量與體重之比為0.5?g/kg，S2和S4小鼠的膳食纖維攝入量為人體推薦量的10倍，即5?g/kg體重[10]。另外陽(yáng)性對(duì)照組每日按0.004?g/kg體重的劑量灌喂鹽酸二甲雙胍2次[11]。試驗(yàn)過(guò)程中小鼠自由飲水，鼠房溫度18～22?℃、濕度45%～60%、光照12/24?h。

1.3.5?血糖指標(biāo)測(cè)定。

1.3.5.1

空腹血糖測(cè)定。分別于試驗(yàn)第0、7、14、21、28天測(cè)定小鼠空腹血糖，經(jīng)尾靜脈采血后，用血糖儀測(cè)定空腹血糖[12]。

1.3.5.2

糖化血清蛋白測(cè)定。小鼠喂養(yǎng)28?d后禁食24?h，眼眶取血，血液經(jīng)3?000?r/min離心15?min，取上清液，按南京建成生物工程研究所試劑盒要求，測(cè)量并計(jì)算糖化血清蛋白[13]。

1.3.5.3

葡萄糖糖耐量測(cè)定。小鼠喂養(yǎng)28?d后禁食12?h，測(cè)定給葡萄糖前血糖值，之后立即經(jīng)口給予葡萄糖2.0?g/kg，測(cè)定給葡萄糖后各組小鼠30、60、90、120?min的血糖值，繪制血糖曲線(xiàn)，曲線(xiàn)下積分面積可反映糖耐量水平[14]。

1.3.6?組織病理學(xué)檢測(cè)。

處死小鼠后，剝?nèi)∫认俸透闻K，稱(chēng)重并計(jì)算臟器指數(shù)[15]。

臟器指數(shù)=（臟器重量/小鼠體重）×10

另外將小鼠胰腺與肝臟組織于中性甲醛中固定，采用HE染色法分塊、脫水、包埋、切片、染色并于顯微鏡下觀(guān)察、拍片[16]。

1.3.7?數(shù)據(jù)處理。

結(jié)果應(yīng)用SPSS?17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±S）表示，各組間差異比較采用單因素方差分析，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2?結(jié)果與分析

2.1?可溶性小麥麩膳食纖維對(duì)小鼠空腹血糖的影響

由表2可以看出，由于持續(xù)喂食高脂飼料，糖尿病對(duì)照組小鼠（S5）的空腹血糖在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中一直呈上升趨勢(shì)。與糖尿病對(duì)照組（S5）相比，灌喂了改性小麥麩膳食纖維的糖尿病小鼠（S4）的空腹血糖得到了有效控制，經(jīng)過(guò)28?d的飼養(yǎng)后空腹血糖有顯著降低。陽(yáng)性對(duì)照組小鼠（S3）的空腹血糖從試驗(yàn)的第14天起就有了顯著降低，待試驗(yàn)結(jié)束時(shí)血糖已基本恢復(fù)至正常水平，說(shuō)明改性小麥麩膳食纖維對(duì)血糖上升的抑制效果低于鹽酸二甲雙胍。另外，灌喂了可溶性小麥麩膳食纖維的正常小鼠（S2）的空腹血糖與正常對(duì)照組（S1）相比沒(méi)有顯著變化，說(shuō)明可溶性小麥麩膳食纖維不會(huì)影響正常小鼠的血糖水平。

2.2?可溶性小麥麩膳食纖維對(duì)小鼠糖化血清蛋白的影響

近期研究發(fā)現(xiàn)，由于糖化血清蛋白水平不會(huì)受到其他因素的影響，能有效反映被檢測(cè)者近14～21?d的平均血糖水平，故可作為糖尿病病情控制、治療、預(yù)后的一個(gè)靈敏指標(biāo)[17]。該試驗(yàn)測(cè)定了小鼠喂養(yǎng)28?d后的糖化血清蛋白水平，從圖1可以看出，與糖尿病對(duì)照組（S5）相比，灌喂可溶性小麥麩膳食纖維（S4）和鹽酸二甲雙胍（S3）均可降低糖尿病小鼠的糖化血清蛋白水平。另外，灌喂可溶性小麥麩膳食纖維并不會(huì)對(duì)正常小鼠的糖化血清蛋白水平產(chǎn)生影響。

2.3?可溶性小麥麩膳食纖維對(duì)小鼠糖耐量的影響

葡萄糖耐量異常是指存在糖代謝異常并有可能向糖尿病發(fā)展的病理生理過(guò)程，糖耐量減低是重要的糖尿病前期改變[18]。該試驗(yàn)測(cè)定了小鼠喂養(yǎng)28?d后的血糖曲線(xiàn)，曲線(xiàn)下面積可反映小鼠的糖耐量。從圖2可以看出，灌喂可溶性小麥麩膳食纖維（S4）能有效改善糖尿病小鼠糖耐量，并且不會(huì)對(duì)正常小鼠的糖耐量產(chǎn)生影響。

2.4?小鼠胰腺和肝臟病理變化

由圖3可知，S1和S2組正常小鼠胰腺中胰島清晰可見(jiàn)，為規(guī)則的橢圓形，且均勻排列在胰腺與腺泡之間，而S5組糖尿病小鼠胰腺結(jié)構(gòu)疏松，胰島形態(tài)紊亂。經(jīng)過(guò)灌喂可溶性小麥麩膳食纖維28?d后，S4組小鼠胰腺細(xì)胞形態(tài)得到了一定程度的恢復(fù)，胰島結(jié)構(gòu)也較糖尿病對(duì)照組變得清晰。

組糖尿病小鼠肝細(xì)胞邊界模糊，索排列紊亂，有大量脂肪空泡，說(shuō)明肝細(xì)胞脂肪發(fā)生了變性。經(jīng)過(guò)灌喂可溶性小麥麩膳食纖維28?d后，S4組小鼠肝細(xì)胞形態(tài)基本恢復(fù)正常，肝小葉結(jié)構(gòu)有部分改善，肝細(xì)胞索排列有所恢復(fù)。

圖5反映了5組小鼠胰腺和肝臟臟器指數(shù)的變化。從圖中可知，灌喂可溶性小麥麩膳食纖維28?d后，糖尿病小鼠的胰腺和肝臟指數(shù)均有所降低，表明糖尿病小鼠胰腺和肝臟腫大得到了一定程度的緩解。

3?結(jié)論

在該試驗(yàn)條件下灌喂可溶性小麥麩膳食纖維28?d后，糖尿病小鼠的空腹血糖顯著降低，糖化血清蛋白和葡萄糖耐量水平也有明顯改善，表明可溶性小麥麩膳食纖維對(duì)糖尿病小鼠血糖的控制起到一定作用。此外，可溶性小麥麩膳食纖維還能緩解糖尿病小鼠胰腺和肝臟腫大癥狀，對(duì)胰腺和肝臟病理變化也有緩解作用。

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