超微化豆渣膳食纖維對BALB/c小鼠血清膽固醇及甘油三酯的影響

樂碧云，劉成梅*，劉 偉，章 瑜，萬 婕

(食品科學與技術(shù)國家重點實驗室，南昌大學，江西 南昌 330047)

超微化豆渣膳食纖維對BALB/c小鼠血清膽固醇及甘油三酯的影響

樂碧云，劉成梅*，劉 偉，章 瑜，萬 婕

(食品科學與技術(shù)國家重點實驗室，南昌大學，江西 南昌 330047)

以豆渣為原料提取豆渣膳食纖維(ODF)，采用超微粉碎干法粉碎及動態(tài)高壓微射流進行濕法粉碎分別得到超微粉碎處理的膳食纖維(D-ODF)、微射流處理的膳食纖維(W-ODF)，未經(jīng)超微化處理的樣品作為對照(C-ODF)。觀察超微化前后膳食纖維的主要理化性質(zhì)的變化，并研究其對BALB/c小鼠血清中總膽固醇(TC)、高密度膽固醇(HDL-C)及甘油三酯(TG)水平的影響。結(jié)果表明，W-ODF樣品的粒度比D-ODF組降低更為顯著，且膨脹力、持水力及可溶性膳食纖維含量均高于D-ODF及C-ODF。灌胃28d后，D-ODF組小鼠的TC水平較灌胃前有所下降，對照組及W-ODF組TC水平有所升高，但各組HDL-C的水平均有所升高；W-ODF組中HDL-C/TC提高了21.2%，顯著高于C-ODF(4.8%)和D-ODF組(11.4%)；對照組TG水平較灌胃前有所升高，而D-ODF組和W-ODF組分別降低了13.5%和29.2%；D-ODF、W-ODF組的TG水平較對照組分別降低了17.9%(P＜0.05)、41.0%(P＜0.05)，后者效果更為顯著。

豆渣膳食纖維；超微化；動態(tài)高壓微射流；體內(nèi)實驗；膽固醇；甘油三酯

膳食纖維具有促進體內(nèi)血脂和脂蛋白正常代謝的作用，能夠抑制或延緩膽固醇與甘油三酯在淋巴中的吸

附，增加膽固醇的排出量，降低血清膽固醇濃度，從而預防高血壓、高血脂、心臟病和動脈硬化，減少冠心病和心腦血管疾病的發(fā)病率。然而膳食纖維的這些生理活性與其物理化學特性(如持水力、膨脹力等)相關(guān)聯(lián)[1]，而物化特性除與原料來源、化學組成等有關(guān)外，還與加工工藝、顆粒粒度、結(jié)晶狀態(tài)等[2]有極大關(guān)系。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增大，生理功能的發(fā)揮越顯著。Raghavendra等[2]研究發(fā)現(xiàn)粉碎處理可使膳食纖維粒度減小，從而增大了比表面積，并引起結(jié)構(gòu)的改性，提高其水化性質(zhì)(如膨脹力、持水力等)。

超微化技術(shù)可分為干法粉碎技術(shù)和濕法粉碎技術(shù)[3]，而動態(tài)高壓微射流(d y n a m i c h i g h p r e s s u r e microfluidization，DHPM)技術(shù)作為一種新型的濕法液態(tài)超微化技術(shù)[4]，集輸送、混合、超微粉碎、加壓、加溫、膨化等多種單元操作于一體，主要適用于流體混合物料(液-液相或液-固相)的剪切、破碎、均質(zhì)和膨化[5]，其工作壓力可高達100～200MPa。動態(tài)超高壓微射流技術(shù)已被應用于膳食纖維的改性[6]，膳食纖維在壓力的推動下快速地通過Microfluidizer微射流儀的處理腔時受到剪切、碰撞、粉碎等機械力作用，物料得到了超微化，并引起膳食纖維的改性，進而對其理化性質(zhì)產(chǎn)生了影響[7]。

Chau等[8]采用高壓粉碎(high-pressure microsizer)處理胡蘿卜膳食纖維后發(fā)現(xiàn)，胡蘿卜膳食纖維的持油力得到大大的提高，具有潛在的吸附膽固醇的作用。賈冬英等[9]在對柚中果皮水不溶性膳食纖維對膽固醇的體外吸附研究中發(fā)現(xiàn)，粒徑可明顯影響其對膽固醇的吸附能力，粒徑越小，吸附量越大。另外，華娉娉等[10]研究表明，分別從大豆渣、大豆皮獲取的可溶性大豆纖維產(chǎn)品能降低小白鼠的血清TC和TG水平，較大提高血清HDL-C含量。

本實驗分別采用超微粉碎干法粉碎技術(shù)及動態(tài)高壓微射流濕法粉碎技術(shù)對豆渣膳食纖維進行超微化粉碎處理，并探討采用此兩種手段處理后的豆渣膳食纖維對BALB/c小鼠血清總膽固醇(TC)、高密度膽固醇(HDL-C)及甘油三酯(TG)水平的影響，旨在進一步了解動態(tài)高壓微射流處理對豆渣膳食纖維生理功能的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豆渣 青山湖菜市場；BALB/c小鼠(批號96021)和基礎日糧 南昌大學實驗動物科學部；實驗試劑均為化學純。

1.2 儀器與設備

Microfluidizer Processor M-700微射流儀 美國Microfluidics公司；HMB-701S超微粉碎機 北京環(huán)亞天元機械技術(shù)有限公司；NICOMP 380/ZLS納米粒度分析儀 美國Particle Sizing Systems公司；Labconco Free Zone 4.5 Liter真空冷凍干燥機 美國Labconco公司；紫外分光光度計 美國Beckman Coulter公司。

1.3 方法

1.3.1 豆渣膳食纖維的制備

采用酶-堿法制備豆渣膳食纖維(okara dietary fiber，ODF)，并分別進行超微粉碎和動態(tài)高壓微射流處理，其工藝流程如下：

1.3.2 膳食纖維品質(zhì)測定

1.3.2.1 膨脹力[11]

準確稱取過40目篩的大豆膳食纖維100mg放入盛有蒸餾水并帶有刻度的10mL玻璃試管中，加蒸餾水5mL，振勻后在室溫(20℃)下放置24h，觀察大豆膳食纖維樣品在試管中的自由膨脹體積，即溶脹后膳食纖維的體積。換算成每克干物質(zhì)的膨脹體積來表示膨脹力。

1.3.2.2 持水力[11]

稱取2.00g樣品放入100mL燒杯中，加入20℃蒸餾水40mL常溫下浸泡1h后，在定量濾紙上瀝干樣品水分，并將其迅速轉(zhuǎn)入表面皿中稱質(zhì)量。按下式計算持水力。

1.3.2.3 粒徑

采用NICOMP 380/ZLS納米粒度分析儀對膳食纖維樣品進行平均粒度測定。

1.3.2.4 所含成分測定

蛋白質(zhì)含量測定：GB5009.5—85《食品中蛋白質(zhì)的測定方法》；水分測定：GB5009.3—85《食品中水分的測定方法》；灰分測定：GB5009.4—85《食品中灰分的測定方法》；纖維素含量測定：GB5009.10—85《食品中粗纖維的測定方法》。

1.3.3體內(nèi)實驗

雄性BALB/c小鼠24只，體質(zhì)量20～24g。小鼠取回后在實驗室適應性喂養(yǎng)7d，隨機分為3組，分別為對照組(C-ODF組)、超微粉碎的膳食纖維(D-ODF)組和微射流處理的膳食纖維(W-ODF)組。對照組灌胃未經(jīng)超微化的膳食纖維溶液，3個組給灌胃劑量均為0.1g/kg bw (0.2mL/只)，每天1次，連續(xù)28d。灌胃期間，小鼠可自由攝食基礎日糧和進水。實驗第0天(灌胃前)和第28天禁食12h后摘眼球采血取血樣，3000r/min離心5min，分離血清。

1.3.4 血清膽固醇及TG水平的測定

血清各指標的測定分別采用浙江溫州東甌津瑪生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)的總膽固醇測定試劑盒(Catalog No. A0-10027)、高密度脂蛋白膽固醇測定試劑盒(Catalog No.A0-10137)和TG測定試劑盒(Catalog No. A0-10017)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

實驗數(shù)據(jù)用Excell XP及SPSS16.0數(shù)據(jù)處理軟件中方差分析過程進行雙因素數(shù)理統(tǒng)計，并對均數(shù)作LSD多重比較，數(shù)據(jù)以平均數(shù)±標準差表示。

2結(jié)果與分析

2.1 膳食纖維的主要成分及理化品質(zhì)

表1 C-ODF、D-ODF、W-ODF主要成分及理化性質(zhì)Table 1 Major compositions and physico-chemical properties of C-ODF, D-ODF and W-ODF

從表1可以看出，C-ODF平均粒度為42.11μm，經(jīng)超微粉碎和動態(tài)超高壓處理后分別降至7.27μm和6.51μm (P＜0.05)，可溶性膳食纖維含量分別提高了6.24%和11.69%，膨脹力及持水力均得到改善，尤其是經(jīng)動態(tài)高壓微射流濕法處理后的W-ODF，膨脹力由6.53mL/g升高至14.63mL/g(P＜0.01)，持水力由9.32g/g升高至23.94g/g(P＜0.01)。

超微化處理能夠降低物料的粒度，從而使膳食纖維的親水基團更多的暴露出來，且增加了水的結(jié)合位點，從而提高了其膨脹力、持水力及可溶性成分的含量[8]。相比之下，在動態(tài)高壓微射流處理的過程中，膳食纖維受到高速剪切、碰撞、氣穴及瞬時壓力降等各種機械作用力的相互作用[12]，處理時間短(約5s)，具有高時效性，且能達到比超微粉碎處理更好的水化性質(zhì)，更大程度的降低了膳食纖維的粒度。

2.2 C-ODF、D-ODF、W-ODF對小鼠血清膽固醇和TG水平的影響

HDL-C具有逆向轉(zhuǎn)運膽固醇的能力，含量高則表明能轉(zhuǎn)運的膽固醇多，從而減少了膽固醇在動脈血管的沉積，延緩動脈硬化的發(fā)生。近年來的研究表明，血清HDL-C水平與冠心病(CAD)的發(fā)病呈負相關(guān)[13]。低HDL-C/TC是近年來提出預測CAD的新指標，國內(nèi)外研究表明，CAD組HDL-C/TC水平低于非CAD組[14-15]。

表2 灌胃前后小鼠血清膽固醇水平Table 2 Serum cholesterol levels before or after perfusion in mice

從表2可以看出，與灌胃前相比，灌胃2 8 d后D-ODF組小鼠的TC水平有所下降，對照組及W-ODF組TC水平有所升高，但各組HDL-C水平及HDL-C/TC均有所升高，其中C-ODF組中HDL-C/TC提高了4.8%，D-ODF組提高了11.4%，更為顯著的是W-ODF組，其比值提高了21.2%。 灌胃前，各組間HDL-C水平均存在顯著差異。灌胃28d后，各組間相比，W-ODF、D-ODF組HDL-C/TC分別為0.80和0.78，均顯著高于C-ODF對照組，為0.66(P＜0.05)。

表3 灌胃前后小鼠血清中TG水平Table 3 Serum triglyceride levels before or after perfusion in mice

TG是人體的主要能源，也是重要的儲能物質(zhì)，但攝入過多的高脂食物會導致血液中TC和TG含量偏高，從而容易引發(fā)心腦血管疾病。從表3分析可見，灌胃28d后，與灌胃前相比，對照組TG水平有所升高，而D-ODF組TG水平降低了13.5%， W-ODF組降低了29.2%。灌胃第28天，與對照組相比，D-ODF、W-ODF組的TG水平均分別降低了17.9%(P＜0.05)、41.0%(P＜0.05)，從數(shù)據(jù)可以看出W-ODF組較D-ODF組降低更為顯著(P＜0.05)。

膳食纖維的水化性質(zhì)及可溶性膳食纖維含量均與其降膽固醇的生理功能有關(guān)，較高的可溶性膳食纖維含量可顯著降低餐后血漿TG水平[16]。由表2、3可知，雖然經(jīng)過超微化處理后的膳食纖維均具有較好的降低血清中膽固醇及TG的功能，但動態(tài)高壓微射流處理后的膳食纖維在提高HDL-C/TC及降低TG水平方面的效果均優(yōu)于超微粉碎后的和未經(jīng)超微化處理的膳食纖維。這可能是由于動態(tài)高壓微射流處理后的膳食纖維粒度減小后，比表面積大大增加，膨脹力及持水力顯著提高，且暴露出更多的極性基團，提高了可溶性成分的含量，增強了吸附能力，從而減少了腸絨毛與膽固醇的接觸幾率，減緩吸收速度，延長吸收時間，甚至帶走一些多余的吸附膽固醇，并加速膽固醇在血液中的轉(zhuǎn)運，達到降低血清中膽固醇的目的。

3 結(jié) 論

經(jīng)過上述實驗與分析可知，經(jīng)過超微粉碎干法處理及動態(tài)高壓微射流濕法處理的膳食纖維水化性質(zhì)及可溶性得到了改善，從而增強了其降低血清膽固醇和TG水平的能力，其中動態(tài)高壓微射流處理后的膳食纖維降低TG水平及提高HDL-C/TC水平效果更為顯著。因此，豆渣膳食纖維進行超微化改性處理后，可以改善其生理功能，更為明顯的提高對小鼠血清膽固醇及TG水平的降低作用。

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Effect of Ultra-micronized Okara Dietary Fiber on Serum Cholesterol and Triglyceride Levels in BALB/c Mice

LE Bi-yun，LIU Cheng-mei*，LIU Wei，ZHANG Yu，WAN Jie
(State Key Laboratory of Food Science and Technology, Nanchang University, Nanchang 330047, China)

Dietary fiber was separated from okara, and then micronized through dry grinding method using ultra-micro pulverizer and wet granulating method using dynamic high pressure microfluidization, respectively. The samples were collected as D-ODF and W-ODF. Un-micronized dietary fiber (C-ODF) was the control diet. The changes of major physical and chemical properties before and after micronization were examined and effects of these samples on levels of serum total cholesterol (TC), high-density lipoprotein cholesterol (HDL-C) and triglyceride (TG) were determined in BALB/c mice. Results indicated that particle size of W-ODF exhibited more significant declined than that of D-ODF. Meanwhile, swelling capacity, water holding capacity and soluble dietary fiber content in W-ODF were higher than those of D-ODF and C-ODF. The TC level exhibited a decrease in mice fed with D-ODF for 28 days through comparing with the TC level pre-treatments. However, the TC level in mice of both control groups and W-ODF group revealed an increase. In addition, serum HDL-C levels of all groups exhibited an increase; the ratio of HDLC/TC in W-ODF group was increased by 21.2%, which was significantly higher than that of C-ODF (4.8%) and D-ODF (11.4%). TG level of control group was also increased, however, 13.5% reduction in D-ODF group and 29.2% decrease in W-ODF group were observed, compared with pre-feeding. Compared with the control group, TG levels in D-ODF group and W-ODF group were decreased by 17.9% (P ＜ 0.05) and 41.0% (P ＜ 0.05), respectively. W-ODF exhibited more prominent effect on TG level.

okara dietary fiber；ultra-micronization；dynamic high pressure microfluidization；in vivo；cholesterol；triglyceride

R151.2

A

1002-6630(2010)09-0247-04

2009-12-22

國家“863”計劃重點項目(2007AA100403)；國家重點實驗室目標導向項目(SKLF-MB-200808)

樂碧云(1986—)，女，碩士研究生，研究方向為食用資源的開發(fā)與利用。E-mail：lovinglby@163.com

*通信作者：劉成梅(1963—)，男，教授，博士，研究方向為食品加工新技術(shù)與功能性食品。E-mail：chengmeiliu@yahoo.com.cn