郭 睿 ，楊 玲 ，*，段 冰 ，郭旭凱 ，邵 強 ，王永輝

（1.山西農業(yè)大學高粱研究所，山西 晉中 030600；2.山西中醫(yī)藥大學，山西 晉中 030619）

高粱作為世界第五大糧食作物，大約30%~40%被用來食用[1]，其加工成的食品多種多樣[2]。高粱營養(yǎng)成分豐富，含有多種對人體健康有益的生理活性物質[3]。研究表明，高粱作為常規(guī)的膳食時，具有抗癌特性[4]，相比于其他谷物，高粱含有豐富的花青素類營養(yǎng)成分，更有益于健康[5-6]。有研究認為，高粱籽粒中的單寧能夠結合蛋白質、酶、礦質元素、維生素等[7]，可顯著降低高粱的營養(yǎng)價值。但是，隨著人們生活水平的提高，肥胖問題日益突出[8]，高粱單寧的這種特性反而有助于控制體重，糾正由于營養(yǎng)過剩而導致的慢性疾病[9-10]。

中醫(yī)理論認為：高粱性味平微寒，具有和胃健脾、解毒、消積之功效[11]，民間傳統(tǒng)就有用高粱治療高血壓、高血脂、高血糖的習俗[12]。高粱中的單寧類化合物已被報道可以降低餐后血糖反應[13]，并能降低食物中的可用熱量、控制動物的體重增加[14]。同時，高粱富含抗性淀粉[15]，抗性淀粉在健康小腸中不能被消化但卻可在大腸中被微生物分解[16-17]，有助于控制體重[18]，具有改善結腸健康[19]、促進礦物質吸收[20]等作用。經(jīng)常食用含有高粱的食品對降低“三高”、體重的作用明顯，可作為糖尿病患者的輔助食品。

基于此，本文以自制的高粱餅干[21]為研究對象，通過小鼠及大鼠飼喂試驗，考察高粱餅干對小鼠胃腸運動功能和大鼠胃蛋白酶分泌及活性的影響，以期為其功能及營養(yǎng)學評價提供一定的理論基礎和科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

高粱餅干：試驗前將高粱餅干粉碎，分別按照質量分數(shù)10%、20%、30%、40%和50%的比例與基礎飼料混合均勻后制成2 cm×2 cm 塊狀高粱餅干飼料，置烘箱中烘干，4 ℃冰箱冷藏保存，備用。洛哌丁胺，西安楊森制藥有限公司；墨汁；健胃消食片，江中藥業(yè)股份有限公司。

1.1.2 試驗動物

SPF 級小鼠，CD-1(ICR)，雌性，體重 18~22 g，SPF 級 SD 大鼠，雄性，體重 100~140 g，均購自北京維通利華實驗動物有限公司。飼養(yǎng)于山西中醫(yī)藥大學實驗室，環(huán)境溫度22~26 ℃，相對濕度30%~70%，自由飲水，自然晝夜節(jié)律，適應性飼養(yǎng)5 d。

1.1.3 儀器與設備

量尺：南昌航天現(xiàn)代科教儀器廠；數(shù)顯卡尺：0~150 mm，無錫凱保鼎工具有限公司；電子天平：啟東友銘衡器有限公司；MGC-350HP 型人工氣候箱：上海一恒科學儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 小鼠胃腸運動功能試驗

采用隨機數(shù)字表法將試驗小鼠分為7 組，每組12 只，即①空白對照組，②模型組構建便秘型小鼠（飼養(yǎng)結束24 h 后灌胃洛哌丁胺5 mg/kg BW），③10%喂飼組，④20%喂飼組，⑤30%喂飼組，⑥40%喂飼組，⑦50%喂飼組。試驗期間，①、②組小鼠喂飼以基礎飼料，③～⑦組小鼠分別喂飼不同比例的高粱餅干飼料，每3 d 記錄一次體重，連續(xù)喂養(yǎng)28 d。

試驗結束前，各組小鼠禁食不禁水24h，各試驗組和模型組（②～⑦組）小鼠灌胃洛哌丁胺（5 mg/kg BW），空白對照組給予蒸餾水，30 min 后各組小鼠再給予8%墨汁作為指示劑，于25 min 后脫頸椎處死小鼠，打開腹腔，分離腸系膜，剪取自幽門至回盲部的腸管部分，放置于托盤上，將小腸輕輕拉成直線，測量并記錄腸管長度，記為“小腸總長度”，測量小腸內自幽門到墨汁推進前沿的長度，記為“墨汁推進長度”。按下式[22]計算墨汁推進率。

1.2.2 大鼠胃蛋白酶分泌及活性影響試驗

采用隨機數(shù)字表法將試驗大鼠分為7 組，即①空白對照組，②模型組，③10%喂飼組，④20%喂飼組，⑤30%喂飼組，⑥40%喂飼組，⑦50%喂飼組，每組7只。試驗期間，空白對照組大鼠喂飼普通飼料，模型組喂飼普通飼料的同時灌胃消食片0.84 g/kg BW，各劑量組大鼠喂飼不同比例的高粱餅干飼料，連續(xù)28 d。試驗期間，每3 d 記錄一次體重和食物攝入量。試驗結束時計算各組大鼠體重、體重增重、攝食量和食物利用率。

試驗結束前各組大鼠禁食不禁水24 h，腹腔注射3.5 mL/kg BW 10%水合氯醛進行麻醉，施大鼠幽門結扎術，于結扎4 h 后采集全部胃液及胃內容物進行離心，測定單位時間內胃液分泌量，取適量胃液以1∶15比例加入0.05 mol/L 鹽酸溶液搖勻并放入兩支新鮮制作的蛋白管，放置37 ℃的人工氣候箱中孵育24 h，取出蛋白管，測量其兩端透明部分的長度（mm），以四端之值求平均值，分別按下式[23]計算胃蛋白酶活性和胃蛋白酶排出量。

胃蛋白酶活性（U/mL）=四端蛋白管透明部分長度均值2×16

胃蛋白酶排出量（U/h）=胃蛋白酶活性×每小時胃液量

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 26.0 統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計學分析，正態(tài)性采用Shapiro-Wilk 參數(shù)檢驗，方差齊性檢驗基于平均數(shù)的萊文方差統(tǒng)計分析，如符合正態(tài)性，數(shù)據(jù)資料以表示，組間比較采用 One-way ANOVA 單因素方差分析，多組間比較采用LSD 檢驗，不符合正態(tài)性或方差不齊的數(shù)據(jù)采用Kruskal-Wallis H 非參數(shù)檢驗。

2 結果與分析

試驗各組別樣本量較小，采用S-W 檢驗方法檢驗各試驗數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布，其結果見表1 與表2，方差齊性檢驗見表3。

2.1 高粱餅干對小鼠體重的影響

由表1 與表3 可知，小鼠體重各組試驗數(shù)據(jù)SW 檢驗的P 值均大于0.05，表明數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布，且基于平均值的萊文方差統(tǒng)計量的P 值大于0.05，各組方差齊性，因此，單因素方差分析結果可靠。表4 數(shù)據(jù)顯示，試驗前，各組小鼠初始體重無顯著差異（P＞0.05），在小鼠飼養(yǎng)的28 d 期間，隨著喂飼時間的延長，各組小鼠體重均有不同程度的增加，與空白組和模型組相比較，喂飼高粱餅干的各組小鼠體重增長相對較慢，而且各組間小鼠體重變化不均衡，無明顯的規(guī)律性；從整體來看，采用高粱餅干喂飼的各組小鼠體重增長趨勢與飼料中高粱餅干的摻混比例呈反比，即高粱餅干在飼料中的摻混比例越高，其喂飼的小鼠體重增長越慢。試驗結束時，50%高粱餅干喂飼組小鼠體重與空白組、模型組相比較有極顯著下降（P＜0.01）。

表1 小鼠試驗S-W 正態(tài)性檢驗的P 值Table 1 P value for the S-W normality test in mouse test

表2 大鼠試驗S-W 正態(tài)性檢驗的P 值Table 2 P value for the S-W normality test in rat test

表3 基于平均數(shù)的方差齊性檢驗Table 3 Test of homogeneity of variance based on mean

表 4 高粱餅干對小鼠體重的影響（，n=12）Table 4 Effects of sorghum biscuit on body weight of mice（，n=12） 單位：g

表 4 高粱餅干對小鼠體重的影響（，n=12）Table 4 Effects of sorghum biscuit on body weight of mice（，n=12） 單位：g

注：*表示與空白對照組比較差異顯著（P＜0.05），**表示與空白對照組比較差異極顯著（P＜0.01）；#表示與模型組比較差異顯著（P＜0.05），##表示與模型組比較差異極顯著（P＜0.01）。

飼養(yǎng)時間/d 空白組 模型組 10%劑量組 20%劑量組 30%劑量組 40%劑量組 50%劑量組1 21.71±1.44 22.25±0.92 22.53±0.62 22.10±1.22 21.96±0.98 21.91±1.19 21.63±1.01 0.991 0.437 4 22.50±1.24 22.75±0.80 21.35±1.11*# 23.23±1.10 22.62±0.97 21.77±0.97 21.42±1.17*# 5.608 ＜0.001 7 23.55±1.62 24.04±1.05 22.69±1.06# 23.31±1.12 23.45±1.26 23.20±1.02 22.75±1.21# 1.805 0.109 10 24.14±1.36 24.32±0.90 23.37±1.38 24.33±1.69 24.36±1.43 23.98±1.15 22.93±1.46*# 1.999 0.076 13 24.61±1.55 25.12±1.31 23.93±1.01# 24.75±1.05 24.77±1.23 24.63±1.19 23.70±1.80# 1.710 0.130 16 25.45±1.19 25.78±1.57 24.44±1.20# 25.60±1.47 24.98±1.46 25.23±0.98 24.09±2.01*# 2.217 0.050 19 26.71±1.76 26.89±1.32 25.44±1.43*# 26.18±1.57 25.56±1.07# 25.53±1.25# 24.51±1.77**## 3.762 0.002 22 26.48±1.99 27.68±1.27* 25.50±1.69## 26.75±1.82 25.83±1.60## 25.86±1.01## 25.37±1.70## 3.083 0.009 25 27.20±1.58 27.73±1.87 26.04±1.20# 27.07±2.05 26.93±1.82 26.88±1.36 25.66±2.19*## 1.949 0.083 28 28.12±1.76 27.79±2.08 27.19±1.24 27.92±1.53 26.90±1.82 27.53±1.28 25.91±2.19**## 2.293 0.043 F 值 P 值

2.2 高粱餅干對小鼠胃腸運動功能的影響

由表1 與表3 可知，50%劑量組小鼠的墨汁推進率試驗數(shù)據(jù)經(jīng)S-W 檢驗P＜0.05，不符合正態(tài)分布，且基于平均值的萊文方差統(tǒng)計量P＜0.05，因此，采用獨立樣本的Kruskal-Wallis H 非參數(shù)檢驗。結果顯示，墨汁推進率的P＜0.01，提示各飼喂組在墨汁推進率上有顯著性差異。進一步考察模型組對其他各組墨汁推進率差異（如圖1），經(jīng)Bonferroni 校正的顯著性系數(shù)可知，與空白對照組比較，模型組小腸墨汁推進率極顯著降低（P.adj＜0.01），表明小腸蠕動抑制模型構建成功，30%高粱餅干喂飼組小鼠腸道墨汁推進率顯著增高（P.adj＜0.05），50%高粱餅干喂飼組小鼠腸道墨汁推進率極顯著增高（P.adj＜0.01）。提示高粱餅干對腸道蠕動抑制模型的小腸運動具有促進作用。

圖1 各飼喂組小腸墨汁推進率差異Fig.1 Difference in intestine ink propulsion rate among feeding groups

2.3 高粱餅干對大鼠體重與日均攝食量的影響

由表2 與表3 可知，大鼠體重各組試驗數(shù)據(jù)S-W檢驗的P 值均大于0.05，表明數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布，且基于平均值的萊文方差統(tǒng)計量的P 值大于0.05，各組方差齊性，對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析，結果見表5。試驗開始各組無顯著差異，從喂飼4 d 起，P 值均小于0.01，表明組間差異極顯著，28 d 時，空白組與模型組P = 0.397，依然差異不顯著，但空白組與模型組對比高粱喂飼各組的P 值均小于0.01，表明差異極顯著，提示添加喂飼高粱餅干極顯著影響了大鼠的體重。

表 5 高粱餅干對大鼠體重的影響（，n=7）Table 5 Effects of sorghum biscuit on body weight of rats（，n=7） 單位：g

表 5 高粱餅干對大鼠體重的影響（，n=7）Table 5 Effects of sorghum biscuit on body weight of rats（，n=7） 單位：g

飼養(yǎng)時間/d 空白組 模型組 10%劑量組 20%劑量組 30%劑量組 40%劑量組 50%劑量組1 221.73±13.78 226.46±9.57 220.34±13.57 216.24±12.49 222.83±12.67 216.21±9.69 218.20±8.96 0.717 0.638 4 261.80±17.98 271.87±11.46 245.31±11.31 232.03±7.59 238.67±15.87 225.70±13.50 242.26±12.85 10.489 ＜0.001 7 284.63±21.14 294.71±13.05 262.7±12.59 248.46±9.97 252.31±18.05 233.00±12.67 256.66±17.26 13.433 ＜0.001 10 296.26±22.25 314.07±16.39 277.8±10.82 254.83±11.31 262.67±20.30 238.86±12.59 264.70±16.71 17.229 ＜0.001 13 308.09±20.80 336.59±15.90 287.00±14.12 259.49±11.25 277.61±21.01 242.61±12.03 264.94±19.98 24.753 ＜0.001 16 339.90±30.49 349.87±15.82 298.49±17.73 265.83±10.94 281.54±20.82 254.61±13.38 269.31±20.31 25.864 ＜0.001 19 359.33±33.15 366.41±16.62 308.03±16.56 273.07±10.92 293.51±21.79 262.77±13.48 272.30±22.44 29.934 ＜0.001 22 368.04±34.23 381.91±17.09 320.63±16.78 284.20±11.31 305.81±23.82 278.00±13.17 281.24±24.22 27.642 ＜0.001 25 380.67±37.57 393.97±17.28 326.80±19.65 300.36±14.69 316.64±26.46 283.41±13.08 289.13±24.75 24.779 ＜0.001 28 395.00±37.29 406.39±18.60 339.06±23.91 306.14±10.08 329.56±29.74 291.86±14.37 291.51±28.79 25.082 ＜0.001 F 值 P 值

高粱餅干對大鼠體重的影響結果如圖2A 所示。在大鼠飼養(yǎng)的28 d 期間，各組大鼠體重均表現(xiàn)為逐步增長的趨勢，與空白組、模型組相比較，以不同比例高粱餅干喂飼的各組大鼠自喂飼7 d 起，均呈現(xiàn)出體重增長緩慢的現(xiàn)象，有顯著性差異（P＜0.05），且呈現(xiàn)出高粱餅干比例越高，體重增長越緩慢的趨勢。

高粱餅干對大鼠日均食物攝入量的影響結果見圖2B。與空白對照組、模型組相比較，以不同比例高粱餅干喂飼的各組大鼠單位體重日食物攝入量均明顯減少，且呈現(xiàn)出高粱餅干比例越高，單位體重日食物攝入量越少的趨勢。

2.4 高粱餅干對大鼠胃液分泌量、胃蛋白酶活性和排出量的影響

圖2 不同飼喂組大鼠飼養(yǎng)期間體重（A）與日均攝食量（B）變化Fig.2 Changes in body weight(A)and average daily feed intake(B)of rats in different feeding groups during feeding

表6 高粱餅干對大鼠胃蛋白酶活性和胃蛋白酶排出量的影響（n=7）Table 6 Effects of sorghum biscuits on activity and output of pepsin in rats（n=7） 單位：g

圖3 不同飼喂組試驗大鼠胃蛋白酶活性（A）與胃蛋白酶排出量（B）差異Fig.3 Differences in activity(A)and output of pepsin(B)among rats in different feeding groups

由表2 可知，大鼠胃液分泌量，胃蛋白酶排出量30%高粱餅干喂飼組試驗數(shù)據(jù)經(jīng)S-W 檢驗的P＜0.05，不符合正態(tài)分布，且基于平均值的萊文方差統(tǒng)計量的P＜0.05，因此，采用獨立樣本的Kruskal-Wallis H 非參數(shù)檢驗。如表6 所示，胃蛋白酶活性的P＜0.05，胃液排出量的P＜0.01，表明不同飼喂組大鼠在胃蛋白酶活性與胃液排出量上均有顯著性差異。由圖3 可見，進一步考察空白組對其他各組胃蛋白酶活性與胃蛋白酶排出量的影響發(fā)現(xiàn)：與空白對照組比較，模型對照組胃蛋白酶活性與胃蛋白酶排出量極顯著升高（P＜0.01），表明健胃消食片能夠極顯著影響小鼠消化功能，30%高粱餅干喂飼組對比空白組大鼠胃蛋白酶活性與胃蛋白酶排出量顯著增高（P＜0.05），40%高粱餅干喂飼組與50%高粱餅干喂飼組大鼠胃蛋白酶活性與胃蛋白酶排出量極顯著增高（P＜0.01）。提示高粱餅干具有促進消化的功能。

2.5 相關分析與回歸分析

采用Spearman 相關性對小鼠與大鼠試驗結束時體重、小鼠小腸墨汁推進率、大鼠胃液分泌和胃蛋白酶活性與高粱餅干不同添加量飼料喂飼組之間進行相關性分析。

由表7 可知，小鼠小腸墨汁推進率、大鼠28 d 體重、大鼠胃蛋白酶活性單位、大鼠胃蛋白酶排出量均與飼料中高粱餅干添加量存在極顯著的相關關系，其中，大鼠28 d 體重與高粱餅干添加量呈負相關，其余指標與高粱餅干添加量呈正相關。

為研究高粱餅干添加量與小鼠小腸墨汁推進率、大鼠28 d 體重、大鼠胃蛋白酶活性單位、大鼠胃蛋白酶排出量的關系，采用多元有序Logistic 回歸對以上指標進行分析，模型χ2=45.972，顯著性P＜0.05，說明數(shù)據(jù)與模型擬合程度良好，平行線檢驗的顯著性P=0.891＞0.05，表明高粱餅干添加量分割點發(fā)生變化時，模型回歸系數(shù)不會發(fā)生變化，得出的參數(shù)估計結果穩(wěn)定可靠。模型擬合結果見表8。

表7 Spearman 相關性分析Table 7 Spearman correlation analysis

由表8 可知，小鼠小腸墨汁推進率、大鼠28 d 體重與大鼠胃蛋白酶排出量3 個變量的回歸系數(shù)經(jīng)Wald 檢驗，顯著性P 值小于0.05，提示這3 個變量受飼料中高粱餅干添加量的影響顯著。大鼠胃蛋白酶活性單位受飼料中高粱餅干添加量的影響不顯著。大鼠28 d 體重的回歸系數(shù)為-0.069，說明飼料中高粱餅干添加量越多，大鼠28 d 體重越??；小鼠小腸墨汁推進率、大鼠胃蛋白酶排出量的回歸系數(shù)分別為0.018 和0.004，說明飼料中高粱餅干添加量越多，小鼠小腸墨汁推進率與大鼠胃蛋白酶排出量值越大。

表8 Logistic 回歸模型參數(shù)估計值Table 8 Parameter estimates for Logistic regression model

3 討論與結論

本試驗為高粱餅干對胃腸功能和消化功能的初次試驗，無相關數(shù)據(jù)可供參考，為較全面地觀察高粱餅干對消化功能的影響，故在進行試驗設計時，高粱餅干在基礎飼料中添加的比例為10%～50%，以避免因高粱餅干使用量不當所引起的結果誤判。

試驗結果顯示，以高粱餅干飼料喂飼的大鼠體重增長趨勢均與飼料中高粱餅干的摻混比例呈反比，即高粱餅干在飼料中的摻混比例越高，其體重增長越慢，而且試驗鼠的單位體重日食物攝入量均呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因可能與以下兩個方面有關：（1）高粱餅干在飼料中的摻混比例越高，其對原全價基礎飼料口感和營養(yǎng)成分配比的改變越顯著，飼料口感的變化導致大鼠不喜食用；同時，營養(yǎng)成分配比的改變導致大鼠攝入的營養(yǎng)不均衡等。（2）試驗期間，各組試驗鼠一般狀況良好，毛色潤澤，精神良好，無惡寒倦臥、反應遲鈍、少動、體毛干枯脫落等癥狀出現(xiàn)。故試驗大鼠體重的變化狀況也可能與高粱中所含的抗性淀粉及單寧類成分有降低食物中的熱量，控制動物的體重增加的作用有關。高粱餅干可顯著提高小鼠胃腸運動功能，增加大鼠胃液分泌量、胃蛋白酶活性和排出量。

綜合高粱餅干對小鼠胃腸運動功能的影響和對大鼠胃蛋白酶分泌及活性的影響兩部分試驗結果，并結合Spearman 相關性與多元有序Logistic 回歸分析，可初步判定高粱餅干具有控制體重，改善胃腸運動和促進消化酶分泌的作用。