李婷玉，杜 艷，陳正行，周文菊，涂兆鑫，李 娟*

（1 糧食發(fā)酵與食品生物制造國(guó)家工程研究中心 江南大學(xué) 江蘇無(wú)錫 214122 2 青海華實(shí)科技投資管理有限公司 西寧810016）3 江蘇省生物活性制品加工工程技術(shù)研究中心 江南大學(xué) 江蘇無(wú)錫 214122）

青稞營(yíng)養(yǎng)豐富，蛋白質(zhì)含量適中，脂肪含量較低，含有豐富的礦質(zhì)元素、維生素、膳食纖維、β-葡聚糖、γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）、多酚、黃酮和α-生育三烯醇等多種功效成分。青稞中的β-葡聚糖平均含量為5.5%，在麥類作物中含量最高[1]。大量文獻(xiàn)報(bào)道谷物β-葡聚糖有降血糖功效[2-4]。美國(guó)食品藥品安全局（Food & Drug Administration，F(xiàn)DA）建議每日至少保證攝取0.75 g 的β-葡聚糖，而攝入3 g 的β-葡聚糖可改善膽固醇健康水平，同時(shí)維持心臟健康。目前關(guān)于青稞降血糖作用研究主要集中于β-葡聚糖，主要通過(guò)降低淀粉消化率[5-7]，提高代謝[8]，改善腸道菌群[9]等，輔助降低血糖水平；而關(guān)于青稞降血脂方面的研究主要集中在β-葡聚糖等多糖類物質(zhì)，通過(guò)直接影響脂類代謝[10-12]或促進(jìn)腸道有益菌群的增殖[13-14]，幫助降低機(jī)體膽固醇水平。目前關(guān)于發(fā)芽青稞輔助降血糖、降血脂鮮有研究報(bào)道。

本文以自發(fā)性Ⅱ型糖尿病小鼠為受試對(duì)象，通過(guò)給予添加了青稞和發(fā)芽青稞的高熱能飼料，評(píng)價(jià)青稞和發(fā)芽青稞的輔助降血糖、降血脂作用，為發(fā)芽青稞后續(xù)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與試劑

1.1 材料

青稞（瓦藍(lán)，2019年9月收獲），由青海華實(shí)科技投資管理有限公司提供。

SPF 級(jí)雄性5 周齡自發(fā)性Ⅱ型糖尿病模型小鼠（共50 只）和SPF 級(jí)雄性11 周齡原發(fā)性高血壓模型大鼠（共60 只），江蘇集萃藥康生物科技有限公司（許可證號(hào)SCXK（京）2018-0008）；血清總膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白膽固醇、高密度脂蛋白膽固醇、載脂蛋白A、載脂蛋白B、卵磷脂膽固醇?；D(zhuǎn)移酶，南京森貝伽生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

穩(wěn)豪倍優(yōu)型血糖儀，美國(guó)強(qiáng)生公司；ME3002E電子天平，梅特勒-托利多國(guó)際貿(mào)易（上海）有限公司；BS420 全自動(dòng)生化分析儀，深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司；Thermo1510 酶標(biāo)儀，賽默飛世爾科技（中國(guó)）有限公司；KENT scientific CODA 無(wú)創(chuàng)血壓儀，美國(guó)Kent 公司。

動(dòng)物飼養(yǎng)管理?xiàng)l件： 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在溫度為20～26 ℃、相對(duì)濕度為40%～70%、壓差≥10 Pa、換氣條件為≥15 次/h、噪聲≤60 dB、工作照度≥150 lx、動(dòng)物照度為15～20 lx、氨濃度≤14 mg/m3、空氣潔凈度為7 級(jí)的江南大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心屏障設(shè)施SYXK（蘇）2016-0045 飼養(yǎng)。輻照滅菌飼料和墊料均由江蘇省協(xié)同醫(yī)藥生物工程有限責(zé)任公司提供，蘇飼證（2014）01008。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 發(fā)芽青稞的制備 選取飽滿的青稞籽粒，用0.2%～1.0%（體積分?jǐn)?shù)）的次氯酸鈉溶液浸泡消毒5 min，再用去離子水清洗干凈。然后用去離子水（料液比1∶1.25）浸泡10 h，在不銹鋼托盤（25 cm×38 cm）底部鋪4 層紗布，然后在上面均勻放入洗凈后的青稞籽粒100 g，再在上面蓋2 層紗布。在15 ℃恒溫恒濕培養(yǎng)箱中發(fā)芽48 h。期間每隔2 h 灑50 mL 左右去離子水以保持青稞籽粒濕潤(rùn)。接著90 ℃滅酶10 min，平鋪于托盤40 ℃熱風(fēng)干燥12 h，取出，粉碎，過(guò)50 目篩。青稞發(fā)芽前后的基本營(yíng)養(yǎng)成分含量見(jiàn)表1。

表1 青稞發(fā)芽前后基本營(yíng)養(yǎng)成分含量Table 1 The content of basic nutrition of highland barley before and germination

1.3.2 輔助降血糖和降血脂

1.3.2.1 試驗(yàn)分組 根據(jù)樣品中β-葡聚糖含量及推薦人體攝入量，發(fā)芽青稞的低、中、高劑量設(shè)為人體推薦食用量的5 倍、10 倍、20 倍，青稞組設(shè)為人體推薦食用量的10 倍，同時(shí)設(shè)高糖高脂飼料為對(duì)照組。

將青稞和發(fā)芽青稞添加到高糖高脂飼料中飼喂小鼠，小鼠自由采食，每2～3 d 對(duì)飼料進(jìn)行稱重。試驗(yàn)周期為30 d。飼料添加量如表2。

表2 試驗(yàn)分組信息Table 2 Experimental grouping information

1.3.2.2 觀察指標(biāo)

1） 空腹血糖、糖耐量 各組動(dòng)物禁食3～4 h，測(cè)定空腹血糖即給葡萄糖前（0 h）血糖值，劑量組給予不同濃度受試樣品，模型對(duì)照組給予同體積生理鹽水，空白對(duì)照組不做處理，15～20 min 后各組經(jīng)口給予葡萄糖2.5 g/kg BW，測(cè)定給葡萄糖后各組0.5，2 h 的血糖值，若對(duì)照組0.5 h 血糖值≥10 mmol/L，或?qū)φ战M0.5，2 h 任一時(shí)間點(diǎn)血糖升高或血糖曲線下面積升高，與空白對(duì)照組比較，差異有顯著性，判定模型糖代謝紊亂成立，血糖下降率的計(jì)算方法見(jiàn)公式（1）。在此基礎(chǔ)上，觀察模型對(duì)照組與受試樣品組空腹血糖、給葡萄糖后（0.5，2 h）血糖及0，0.5，2 h 血糖曲線下面積的變化，血糖曲線下面積的計(jì)算方法見(jiàn)公式（2）。

2） 穩(wěn)態(tài)模型評(píng)估-胰島素抵抗指數(shù)（Homeostasis model assessment of insulin resistance，HOMA-IR） 各組動(dòng)物禁食3～4 h，檢測(cè)血清胰島素（Insulin，Ins），模型對(duì)照組與空白對(duì)照組比較胰島素抵抗指數(shù)無(wú)明顯下降，且動(dòng)物糖/脂代謝紊亂成立，判定胰島素抵抗糖/脂代謝紊亂模型成功。觀察模型對(duì)照組與受試樣品組胰島素抵抗情況，穩(wěn)態(tài)模型評(píng)估-胰島素抵抗指數(shù)的計(jì)算方法見(jiàn)公式（3）。

3） 血清總膽固醇 （Total cholesterol，TC）、甘油三酯（Triglyceride，TG）、低密度脂蛋白膽固醇（Low density lipoprotein cholesterol，LDL-C）和高密度脂蛋白膽固醇 （High density lipoprotein cholesterol，HDL-C） 末次給藥禁食不禁水8 h后，對(duì)小鼠進(jìn)行稱重，眼球取血，脫頸處死，測(cè)血清TC、TG、LDL-C 和HDL-C。血清TC、TG、LDL-C 和HDL-C 濃度按照試劑盒上的說(shuō)明進(jìn)行檢測(cè)。

4） 載脂蛋白A（Apolipoprotein A，ApoA）和載脂蛋白B（Apolipoprotein B，ApoB）采用比濁免疫法在全自動(dòng)生化分析儀上測(cè)ApoA 和ApoB含量。由商用酶試劑盒按照試劑盒上的說(shuō)明進(jìn)行檢測(cè)。

5） 卵磷脂膽固醇?；D(zhuǎn)移酶 （Lecithincholesterol acyltransferase，LCAT） 用內(nèi)源性法測(cè)定新鮮血清的LCAT 活性。用比色酶法（kit CHOD-PAP）測(cè)定2 次（4 h）未酯化膽固醇的消失情況。LCAT 的活性表示為：1 mL 血清中1 h 生成的酯化膽固醇的含量（nmol）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)均表示為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”，采用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)軟件采用單因素方差分析方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理。

2 結(jié)果與討論

2.1 發(fā)芽青稞對(duì)T2DM 體重的影響

由表3可見(jiàn)，在試驗(yàn)期間，給予青稞和發(fā)芽青稞前后，T2DM 的體重相比均無(wú)顯著差異 （P＞0.05），表明該青稞和發(fā)芽青稞對(duì)T2DM 體重?zé)o不良影響。

表3 發(fā)芽青稞對(duì)T2DM 體重的影響Table 3 Effects of germinated highland barley on the body weight of T2DM

2.2 發(fā)芽青稞對(duì)T2DM 空腹血糖的影響

由表4可見(jiàn)，試驗(yàn)前期，對(duì)照組與青稞組、發(fā)芽青稞3 個(gè)劑量組的T2DM 初始空腹血糖值均無(wú)顯著差異（P＞0.05）。飼養(yǎng)30 d 后，對(duì)照組終末血糖顯著下降，經(jīng)測(cè)定，對(duì)照組飼料中含有0.33% β-葡聚糖，這可能是2 型糖尿病小鼠末期血糖下降的原因。青稞組的T2DM 終末空腹血糖值降低11.76%，但不顯著（P＞0.05），血糖下降百分率顯著提高（P＜0.05），提高50.51%。研究發(fā)現(xiàn)攝入全麥燕麥[9]能顯著改善T2DM 的血糖水平，食用以青稞為基礎(chǔ)的產(chǎn)品[15-16]能顯著改善Ⅱ型糖尿病患者的血糖水平。本文青稞組對(duì)終末血糖的降低效果并不顯著，可能是由于青稞的干預(yù)時(shí)間較短、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物較少。與對(duì)照組相比，發(fā)芽青稞低、中、高劑量組的T2DM 終末空腹血糖值極顯著降低（P ＜0.01），而血糖下降百分率顯著提高（P＜0.05），分別提高39.93%，51.88%，49.49%，表明發(fā)芽青稞對(duì)T2DM 的空腹血糖指標(biāo)結(jié)果呈陽(yáng)性。據(jù)報(bào)道，青稞中降血糖的成分主要是β-葡聚糖。β-葡聚糖可以降低正常人體和Ⅱ型糖尿病患者的餐后血糖和胰島素水平[17-21]。每日膳食中加入5 g β-葡聚糖，可使糖尿病患者的血糖水平降低約50%[22]。另外，口服2 mg/mL GABA 20 周可使高脂飲食的C57BL/6 小鼠體重增加量減少，空腹血糖降低，糖耐量得到改善[23]。阿魏酸等多酚類化合物能有效降低小鼠血糖[24]。發(fā)芽青稞對(duì)終末血糖的顯著降低作用可能與發(fā)芽后青稞中GABA、多酚、黃酮等活性物質(zhì)顯著增加有關(guān)。雖然不同劑量發(fā)芽青稞對(duì)終末血糖的作用有所差異，但這些差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其原因可能是飼養(yǎng)時(shí)間不足、動(dòng)物數(shù)量較少造成的，仍需要進(jìn)一步的研究。

表4 發(fā)芽青稞對(duì)T2DM 空腹血糖的影響Table 4 Effects of germinated highland barley on fasting blood glucose in T2DM

2.3 發(fā)芽青稞對(duì)T2DM 糖耐量的影響

由表5可見(jiàn)，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，經(jīng)口給予葡萄糖后，小鼠血糖均極速升高后緩慢下降，此過(guò)程體現(xiàn)了葡萄糖在體內(nèi)代謝吸收的過(guò)程。與對(duì)照組相比，發(fā)芽青稞低、中、高劑量組T2DM 的糖耐量均顯著低于對(duì)照組（P＜0.05），分別下降15.20%，11.32%，9.59%，表明發(fā)芽青稞對(duì)T2DM 的糖耐量指標(biāo)結(jié)果呈陽(yáng)性。這與仝海英等[16]的研究結(jié)果一致。另外，β-葡聚糖作為青稞的主要活性物質(zhì)，能顯著降低T2DM 和糖尿病患者的糖耐量[5，25-27]。

表5 發(fā)芽青稞對(duì)T2DM 糖耐量的影響Table 5 Effects of germinated highland barley on glucose tolerance in T2DM

2.4 發(fā)芽青稞對(duì)T2DM 血清Ins 和HOMA-IR的影響

機(jī)體內(nèi)葡萄糖的利用主要受胰島素調(diào)控。胰島素（Ins）分泌受血糖升高刺激而增加，作用于各組織細(xì)胞上，促使葡萄糖攜帶受體由細(xì)胞內(nèi)小體微泡轉(zhuǎn)移至細(xì)胞膜上，將葡萄糖帶入體內(nèi)，進(jìn)而降低血糖濃度。因此，血糖濃度的高低根本上是受胰島素分泌量和利用效率的影響。Ⅱ型糖尿病的發(fā)病與胰島素抵抗和β 細(xì)胞對(duì)胰島素的分泌缺陷有關(guān)[28]。由表6可知，經(jīng)過(guò)30 d 飼養(yǎng)后，發(fā)芽青稞高劑量組小鼠的血清Ins 含量顯著低于對(duì)照組 （P＜0.05），降低了17.95%，表明一定劑量的發(fā)芽青稞能夠較好的改善高胰島素血癥。

胰島素抵抗（Insulin resistance，IR）是糖尿病的主要發(fā)病機(jī)制。穩(wěn)態(tài)模型評(píng)估-胰島素抵抗指數(shù)（HOMA-IR）描述胰島素抵抗的程度[28]。由表6可知，經(jīng)過(guò)30 d 飼養(yǎng)后，發(fā)芽青稞低、中、高各劑量組小鼠HOMA-IR 極顯著低于對(duì)照組（P＜0.01），分別降低了35.47%，25.70%，33.38%，表明發(fā)芽青稞可緩解胰島素抵抗程度。龔凌霄[29]的研究也得到類似結(jié)果。研究表明，T2DM 是由于血糖值過(guò)高，刺激胰島細(xì)胞一直處在超負(fù)荷的狀態(tài)中。β-葡聚糖是青稞的主要活性成分，它可以減少胰島素的釋放量，減輕胰島的負(fù)擔(dān)，使受損胰島細(xì)胞在一定程度上有所恢復(fù)，進(jìn)而達(dá)到降血糖的效果[30]。此外，青稞提供的不僅僅是β-葡聚糖，其還含有其它大量的生物活性物質(zhì)，如酚酸[23]、GABA[22]、黃酮類[31]等，均能改善T2DM 的胰島素抵抗，從而起到降血糖的作用，預(yù)防糖尿病的發(fā)生。雖然不同劑量發(fā)芽青稞對(duì)血糖的作用有所差異，但這些差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其原因可能是飼養(yǎng)時(shí)間不足、試驗(yàn)數(shù)量較少造成的，仍需要進(jìn)一步的研究。

表6 青稞和發(fā)芽青稞對(duì)T2DM 血清Ins 含量和HOMA-IR 的影響Table 6 Effects of highland barley and germinated highland barley on the content of Ins and HOMA-IR in serum of T2DM

2.5 發(fā)芽青稞對(duì)T2DM 血清中血脂水平的影響

研究表明高血脂患者的血漿TC 和LDL-C 水平低于健康人體。血清中過(guò)量的TC 和LDL-C 會(huì)導(dǎo)致心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)升高[32]。血清中TC 水平每降低1%，心臟病的風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)降低2%；LDL-C 水平每降低1%，心臟病的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)降低1%[32]。由表7可知，經(jīng)過(guò)30 d 飼養(yǎng)后，萌發(fā)青稞低、中、高劑量組的T2DM 的TC 含量顯著低于對(duì)照組，分別減少18.66%，23.38%，22.53%；萌發(fā)青稞中、高劑量組的T2DM 的TG 含量分別下降9.45%，15.92%，但與對(duì)照組相比差異不顯著（P＞0.05）；萌發(fā)青稞低、中、高劑量組的T2DM 的LDL-C 含量顯著低于對(duì)照組，分別減少27.97%，26.27%，28.39%；各劑量組HDL-C 含量不顯著低于對(duì)照組（P＞0.05），表明萌發(fā)青稞對(duì)T2DM 血清中血脂生化指標(biāo)結(jié)果呈陽(yáng)性。萌發(fā)青稞的降脂作用與之前報(bào)道的青稞[11]、大麥[33-35]、燕麥[36]的降脂作用相一致。然而萌發(fā)青稞對(duì)TG 和HDL-C 水平無(wú)顯著性影響，該作用與以往對(duì)大麥[33-35]和燕麥[37]的研究結(jié)果相一致，但其機(jī)制尚不清楚。另有研究報(bào)道β-葡聚糖能夠影響膽固醇代謝，能夠有效地減少T2DM 和人體血清和肝臟的TC、TG 含量[24，38]。

表7 發(fā)芽青稞對(duì)T2DM 血清中TC、TG、LDL-C 和HDL-C 含量的影響Table 7 Effects of germinated highland barley on the content of TC，TG，LDL-C and HDL-C in serum of T2DM

2.6 發(fā)芽青稞對(duì)T2DM 血清中ApoA、ApoB 含量和LCAT 活性的影響

載脂蛋白（Apolipoprotein，Apo）在脂蛋白代謝中起核心作用。載脂蛋白A（ApoA）是HDL-C 的主要載脂蛋白，代謝及作用具有一致性，即ApoA和HDL-C 是抗動(dòng)脈硬化因子[39]。ApoA 主要在肝臟和腸道合成，它可以催化小鼠LCAT，具有清除血液、組織中脂質(zhì)的作用[40]。研究表明心血管疾病患者血漿中ApoA 水平顯著降低，表明循環(huán)的低密度脂蛋白顆粒數(shù)量減少。載脂蛋白B（ApoB）是極低密度脂蛋白 （Very low density lipoprotein，VLDL）和低密度脂蛋白（Low density lipoprotein，LDL） 的主要載脂蛋白，ApoB 和LDL-C 是致動(dòng)脈硬化因子，ApoB 具有調(diào)節(jié)肝臟內(nèi)外細(xì)胞表面LDL受體與血漿LDL 之間的平衡作用，是動(dòng)脈粥樣硬化的危險(xiǎn)因素之一[41]。由表8可知，與對(duì)照組相比，青稞組和發(fā)芽青稞低、中、高劑量的T2DM 血清ApoA 含量均極顯著提高（P＜0.01），分別提高6.85%，11.83%，11.24%，12.86%；ApoB 含量顯著下降（P＜0.05），分別下降6.59%，9.66%，8.13%，7.17%，說(shuō)明青稞和發(fā)芽青稞可以提高T2DM 的ApoA 水平，降低ApoB 水平，進(jìn)而降低T2DM 的血脂。

卵磷脂膽固醇?；D(zhuǎn)移酶（LCAT）是一種416個(gè)氨基酸組成的蛋白質(zhì)，是參與高密度脂蛋白（High density lipoprotein，HDL） 代謝的關(guān)鍵酶之一，負(fù)責(zé)將血漿中游離膽固醇酯化，再由HDL-C運(yùn)載酯化膽固醇至肝臟代謝并排出體外[41]。LCAT活性降低影響了膽固醇的消除，從而使HDL-C 水平降低，血脂代謝紊亂。由表8可知，青稞組和發(fā)芽青稞低、中、高劑量的T2DM 血清LCAT 活性均顯著高于對(duì)照組（P＜0.05），分別提高6.91%，11.24%，11.35%，11.89%，表明發(fā)芽青稞可以提高LCAT 的活性。這與燕麥[40]增加T2DM 血清LCAT 活性的作用相一致。

表8 發(fā)芽青稞對(duì)T2DM 血清中ApoA、ApoB 含量和LCAT 活性的影響Table 8 Effects of germinated highland barley on the content of ApoA，ApoB and the activity of LCAT in serum of T2DM

3 結(jié)論

本文評(píng)價(jià)了青稞和發(fā)芽青稞的降血糖、降血脂活性。發(fā)芽青稞對(duì)自發(fā)性Ⅱ型糖尿病小鼠的輔助降血糖、降血脂結(jié)果呈陽(yáng)性，因此青稞和發(fā)芽青稞可作為預(yù)防和治療Ⅱ型糖尿病和與胰島素抵抗相關(guān)疾病、高血脂等心血管疾病的潛在功能性食品。食用青稞可以有效改善代謝綜合征的發(fā)生，主要營(yíng)養(yǎng)因子為β-葡聚糖、GABA，可以有效降低血糖、血脂、血壓等指標(biāo)，國(guó)內(nèi)外對(duì)發(fā)芽青稞的研究主要以發(fā)芽工藝的優(yōu)化和GABA 的富集程度最高為主。通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和社區(qū)干預(yù)實(shí)驗(yàn)可以初步說(shuō)明發(fā)芽青稞具有降低糖、降血脂等作用，且作用效果良好。同時(shí)也具有局限性，如試驗(yàn)數(shù)據(jù)量較小、試驗(yàn)時(shí)間較短、臨床實(shí)驗(yàn)較少，同時(shí)對(duì)發(fā)芽青稞所含的各個(gè)功效成分是如何發(fā)揮生理作用的，其機(jī)理如何相關(guān)報(bào)道較少，因此得到的結(jié)果可以作為一個(gè)借鑒，希望以后相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得到完善。