張春霞,齊玉剛,曹 蓓,劉安軍,鄭 捷,杜佳佳,王姣姣
(天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院,天津300457)
膳食纖維(簡(jiǎn)稱DF)是指不能被人類胃腸道中消化酶所消化的、且不被人體吸收利用的多糖[1]。根據(jù)溶解性不同,可分為水溶性膳食纖維(SDF)和水不溶性膳食纖維(IDF)。IDF主要主要成分是纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、原果膠、殼聚糖和植物臘等,占DF的絕大部分。DF具有調(diào)節(jié)腸道菌群,促進(jìn)胃腸道健康[2],預(yù)防結(jié)腸癌,控制餐后血糖,預(yù)防心血管疾病等獨(dú)特的生理保健功能,被譽(yù)為第七大營(yíng)養(yǎng)素[3]。超微粉碎能夠減小物料的粒徑并賦予其一些獨(dú)特的物理化學(xué)性能。膳食纖維的生理活性與其粒度大小有密切關(guān)系[4],通過(guò)超微粉碎,可以顯著提高膳食纖維的持水力、膨脹力、比表面積[5]等,提高其生物活性。山楂(Fructus Crataegi),薔薇科山楂屬植物,是起源于我國(guó)的特產(chǎn)果樹(shù)[6]。山楂果實(shí)中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),是“藥食同用”的上等補(bǔ)品[7],多年來(lái)一直被譽(yù)為營(yíng)養(yǎng)保健水果[8]。山楂中膳食纖維含量豐富,是一種優(yōu)質(zhì)的膳食纖維原料。本實(shí)驗(yàn)以酶法提取山楂不溶性膳食纖維為原料,純度高,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失較少,本文研究了超微粉碎對(duì)于山楂不溶性膳食纖維降血脂的影響,提高了山楂深加工的附加值,為開(kāi)發(fā)功能性山楂膳食纖維提供了一定理論依據(jù)。
雄性昆明小鼠 清潔級(jí),體重(20±2)g,購(gòu)自北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司;山楂干 購(gòu)于天津市塘沽區(qū)樂(lè)購(gòu)超市,產(chǎn)地為山東臨沂沂蒙老區(qū);淀粉酶(酶活力2540U/mL)、血清總膽固醇(TC)、總甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)試劑盒 南京建成生物工程研究所。
旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮儀器有限公司;酶標(biāo)儀美國(guó)Thermo公司;電子分析天平 上海精天電子儀器有限公司;離心機(jī) 美國(guó)Thermo公司;超微粉碎機(jī) 東莞市興萬(wàn)電子廠。
1.2.1 山楂不溶性膳食纖維制備 稱取一定量山楂干品,45℃溫水浸泡兩次,烘干粉碎,過(guò)40目。按1∶25(g/mL)的比例加蒸餾水,攪拌振蕩至樣品完全分散后,加入50μL/g淀粉酶液混勻,調(diào)節(jié)pH為5,40℃水浴恒溫振蕩器中反應(yīng)2.5h,反應(yīng)完畢后7000r/min離心10min,棄上清液,沉淀干燥,即為不溶性膳食纖維粗粉(CIDF)[9],再將粗粉進(jìn)行超微粉粹即得到不溶性膳食纖維超微粉(MIDF),制得的CIDF、MIDF用激光粒度儀分析粒度分布。
1.2.2 高脂模型的建立 雄性昆明小鼠64只,基礎(chǔ)飼料適應(yīng)性喂養(yǎng)一周后,眼底取血,檢測(cè)血清TC水平,并根據(jù)血清TC水平和體重情況進(jìn)行隨機(jī)分組,各組之間血清TC和體重水平無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。隨機(jī)分為8組,采用飼喂高脂飼料的方法建立高脂模型,對(duì)照組飼喂基礎(chǔ)飼料,每天記錄各組小鼠進(jìn)食量,造模40d。
1.2.3 動(dòng)物分組及給藥 64只小鼠分為8組,每組8只,分別為:正常對(duì)照組(NC)、高脂模型組(MC)、不溶性膳食纖維粗粉低、中、高劑量組(CIDFL、CIDFM、CIDFH)、超微粉不溶性膳食纖維低、中、高劑量組(MIDFL、MIDFM、MIDFH)。其中各劑量組飼料中分別添加5%、8%、12%劑量的山楂不溶性膳食纖維粗粉和超微粉。每天給于小鼠充足的飼料,并于第2d早晨觀察、記錄各組小鼠的飼料消耗情況,每周稱量體重一次。各組小鼠飼料配方見(jiàn)表1,基礎(chǔ)飼料的配方為:豆粉20%,大麥粉20%,玉米粉16%,麩皮16%,卷心菜10%,魚(yú)粉10%,骨粉5%,食鹽2%,酵母1%。
表1 各組小鼠飼料配方Table 1 Each group mice feed formulation
1.2.4 血清中脂質(zhì)水平的測(cè)定及血脂綜合指數(shù)、動(dòng)脈硬化指數(shù)的計(jì)算 各組小鼠,連續(xù)喂養(yǎng)小鼠40d后,禁食不禁水12h,摘除眼球取血,全血4℃靜置1.5h,4℃離心15min,分離血清,-80℃保存,根據(jù)試劑盒說(shuō)明酶法測(cè)定血清中的TC、TG、HDL-C和LDL-C,并計(jì)算血脂綜合指數(shù)(LCI)和動(dòng)脈硬化指數(shù)(AI)。計(jì)算公式如下:
1.2.5 臟器指數(shù) 眼球取血后,小鼠頸椎脫臼處死并解剖,立即摘除肝臟、心臟、胸腺、脾、腹腔脂肪,觀察小鼠各組織形態(tài)、大小、顏色、質(zhì)地以及有無(wú)出血等,用預(yù)冷的生理鹽水漂洗,濾紙拭干,立即稱量,并計(jì)算臟器指數(shù)。
1.2.6 肝組織TC和TG含量測(cè)定 準(zhǔn)確稱量100mg肝組織樣品,加入1mL氯仿-甲醇(v/v,2∶1)提取液,手動(dòng)勻漿。勻漿液室溫振蕩15~20min,至溶液靜置不分層為止。4000r/min離心10min,棄去下層沉淀。上清液用200μL 0.9%生理鹽水洗滌,2000r/min再離心15min,取下清液300μL,氮?dú)饬鞔蹈?,再加?00μL無(wú)水乙醇充分溶解,振蕩混勻[10]。樣品準(zhǔn)備完畢后,根據(jù)試劑盒說(shuō)明使用酶法測(cè)定肝臟中TC和TG。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析處理,所有數(shù)據(jù)均以x±s表示,兩組間的比較采用t檢驗(yàn)。
由表2可以看出,超微粉碎后,DF的含量略有下降,其中IDF含量降低,SDF含量升高;粗蛋白、淀粉和粗脂肪的含量基本沒(méi)有變化。這主要是由于一部分IDF在超微粉碎的強(qiáng)力作用下發(fā)生連接鍵斷裂或熔融現(xiàn)象,轉(zhuǎn)化為SDF,從而導(dǎo)致SDF含量上升,IDF含量下降。
表2 山楂I(xiàn)DF粗粉與超微粉的基本化學(xué)組成Table 2 The basic chemical composition of IDF from Fructus Crataegi
表3 山楂不溶性膳食纖維粒徑的測(cè)定結(jié)果Table 3 Particle size measurement results of IDF from Fructus Crataegi
經(jīng)過(guò)激光粒度儀分析,MIDF 的平均粒徑為25.00μm,比超微粉之前降低了5倍左右,山楂I(xiàn)DF粒度減小后,比表面積增大,吸附能力增強(qiáng),可以抑制膽固醇的合成并加速其在血液中的運(yùn)轉(zhuǎn),達(dá)到降低血液中膽固醇的效果。
表4 山楂不溶性膳食纖維小鼠各生長(zhǎng)指標(biāo)的影響(n=8)Table 4 Effect of Fructus Crataegi IDF on growth indicators of mice(n=8)
由表4可知,實(shí)驗(yàn)期間,各組小鼠的體重?zé)o顯著差異(p>0.05),但是CIDFH與MIDFH組的小鼠的平均攝食量均較NC組和MC組有極顯著差異(p<0.01),據(jù)每日觀察鼠籠中散落的飼料較多,即小鼠糟蹋糧食較為嚴(yán)重,推測(cè)可能是由于膳食纖維添加量過(guò)大,影響到小鼠的日常飲食。
由表5可知,山楂不溶性膳食纖維對(duì)小鼠的胸腺、脂肪、心臟、脾和腎均無(wú)顯著影響(p>0.05),但長(zhǎng)期食用高脂飼料可導(dǎo)致小鼠肝臟脂肪化,這種現(xiàn)象反映在肝臟指數(shù)上,與NC組相比MC、CIDFL、MIDFL的肝臟指數(shù)有一定程度的升高(p<0.05),這說(shuō)明高脂飼料可以導(dǎo)致肝臟指數(shù)的升高,而低劑量組的沒(méi)能使情況得到明顯改善;與MC組相比,MIDFH組的肝臟指數(shù)下降了8.82%,表現(xiàn)出顯著差異(p<0.05),說(shuō)明MDFH組可以在一定程度上抑制肝臟脂肪化。
表5 山楂不溶性膳食纖維對(duì)小鼠各臟器指數(shù)的影響(n=8)Table 5 Effect of Fructus Crataegi IDF on visceral organ of mice(n=8)
由表6可以看出,在造模40d后,與NC組相比,MC組的TC有顯著增高(p<0.05),TG極顯著增高(p<0.01),表明高血脂癥小鼠模型建立成功。所有劑量組的TC均與MC組有極顯著差異(p<0.01),其中MIDFH較MC組降低了31.12%,效果最為明顯,且MIDF的添加量越大,TC降低越明顯,表現(xiàn)出一定的量效關(guān)系。6個(gè)劑量組的TG均低于MC組,但仍高于NC組,與MC組相比,CIDFM和CIDFH組的TG顯著降低(p<0.05),而所有超微粉組的TG較MC組均有極顯著降低(p<0.01),且在實(shí)驗(yàn)劑量?jī)?nèi),隨著MDF添加量的增加,降低高脂飼料喂飼小鼠血清TG的作用也越明顯,這也說(shuō)明超微粉碎之后,IDF降低高脂飼料喂飼小鼠血清TG的作用得到明顯改善。
MC組的HDL-C、LDL-C顯著低于NC組(p<0.05),各劑量組的HDL-C均高于MC組,但是無(wú)顯著性差異,說(shuō)明CIDF與MIDF對(duì)于高脂飼料喂飼小鼠血清HDL-C無(wú)顯著影響。與MC組相比,MIDF 3個(gè)劑量組的LDL-C均有顯著降低(p<0.05),均下降了50%左右,CIDF的3個(gè)劑量組的LDL-C雖略有下降,與MC組無(wú)明顯差異。
表6 山楂不溶性膳食纖維對(duì)小鼠血清TC、TG、HDL-C、LDL-C的影響(n=8)Table 6 Effect of Fructus Crataegi IDF on TC、TG、HDL-C and LDL-C levels in mouse serum(n=8)
以上結(jié)果表明,超微粉碎可以改善山楂I(xiàn)DF降低血液中TC、TG、LDL-C水平,這主要是由于超微粉碎改善了膳食纖維的理化性質(zhì),持水力膨脹力顯著增高,更多的活性暴露出來(lái),從而增強(qiáng)了山楂I(xiàn)DF的降血脂效果。
圖1 各組小鼠的血脂綜合指數(shù)(LCI)及動(dòng)脈粥樣硬化指數(shù)(AI)Fig.1 LCI and AI of mice in each group
動(dòng)脈粥樣硬化(AI)指數(shù)是國(guó)際醫(yī)學(xué)界制定的一個(gè)衡量動(dòng)脈硬化程度的指標(biāo)。由圖1可以看出,與正常對(duì)照組相比,MC組AI明顯升高(p<0.01),這表明高脂血癥會(huì)使AI升高,而各劑量組的AI與MC組相比均有顯著降低(p<0.01),且與正常組無(wú)明顯差異(p>0.05)。超微粉組效果略優(yōu)于粗粉組。
正常人的血脂成分含量波動(dòng)范圍均較大,各單項(xiàng)指標(biāo)往往不能充分反映血脂情況,LCI是綜合反映TC、TG、LDL-C、HDL-C四者之間關(guān)系的指標(biāo),對(duì)血脂綜合指標(biāo)的分析更能反映機(jī)體患病的可能[11]。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)小鼠的LCI分析可知,MC組的LCI是正常對(duì)照組的11.37倍,而各劑量組與MC組相比LCI均明顯下降(p<0.01),其中MIDFH組LCI最接近正常對(duì)照組。
表7 山楂不溶性膳食纖維對(duì)小鼠肝臟TC、TG水平的影響Table 7 Effect of Fructus Crataegi IDF on TC and TG levels in mice liver
由表7可知,MC組小鼠肝臟中的TC、TG明顯高于NC組(p<0.01),這表明飼喂高脂飼料會(huì)增加小鼠的肝臟脂質(zhì)水平。在飼料中添加山楂I(xiàn)DF、MDF后,各劑量組的肝臟TC、TG較MC組均顯著降低(p<0.01和p<0.05),其中MIDFH組在降低肝臟脂質(zhì)水平中效果最為顯著,分別使得TC、TG較高脂模型組下降了44.40%和32.25%,且與NC組無(wú)顯著差異(p>0.05)。另外,從整體水平上看,超微粉組降低肝臟脂質(zhì)水平要優(yōu)于粗粉組。
由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,MIDFH組可以顯著降低高脂血癥小鼠肝臟指數(shù)(p<0.05),低、中劑量組則無(wú)顯著影響。而CIDF各劑量組無(wú)明顯改善作用。
在調(diào)節(jié)血脂方面,山楂I(xiàn)DF與MDF對(duì)降低高血脂癥小鼠血清TC、TG水平均有一定作用,且均隨著不溶性膳食纖維添加量越大,TC、TG降低越明顯,表現(xiàn)出一定的量效關(guān)系。但MDFH組分別使得高血脂小鼠的TC、TG分別降低了31.12%和50.00%,更接近于NC組小鼠血清水平。而粗粉組的效果則不如超微粉組明顯。同樣,山楂MDF各個(gè)劑量組在改善高血脂癥小鼠的AI、LCI水平及肝臟TC、TG水平,效果優(yōu)于粗粉組。
此外,山楂不溶性膳食纖維超微粉還可以顯著改善高血脂癥小鼠的LDL-C水平(p<0.05)。粗粉組雖然也表現(xiàn)出一定的改善作用,但無(wú)顯著性。這說(shuō)明,超微粉碎后山楂不溶性膳食纖維降血脂的作用明顯得到提高。
[1] 常春. 我國(guó)膳食纖維研究概況[J]. 中國(guó)商辦工業(yè),1999,11:36-37.
[2] Lunn J,Buttriss JL. Carbohydrates and dietary fibre[J].Nutrition Bulletin,2007,32(1):21-64.
[3] Shimotoyodome A,Yajima N,Suzuki J,et al. Effects of coingestion of different fibers on fecal excretion and cecal fermentation in rats[J]. Nutrtion Res,2005,25(12):1085-1096.
[4] Fujita M. Thromobolytic effect of Nattokinase on a chemically Induced thronmbosis model in Rat[J]. Biolpharm Bull,1995,18(10):1387-1391.
[5] 陳存社,劉玉峰. 超微粉碎對(duì)小麥胚芽膳食纖維物化性質(zhì)的影響[J]. 食品科技,2004(9),88-94.
[6] 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹(shù)研究所. 中國(guó)果樹(shù)栽培學(xué)[M]. 北京:農(nóng)業(yè)出版社,1987.
[7] 趙煥諄,豐寶田. 中國(guó)果樹(shù)志—山楂卷[M]. 北京:中國(guó)林業(yè)出版社,1996.
[8] 孟慶杰,王全光,張麗. 山楂功能因子及其保健食品的開(kāi)發(fā)利用[J]. 食品科學(xué),2006,27(12):873-876.
[9] 白瑞華,吳良如,高貴賓,等. 酶解法提取竹筍中不溶性膳食纖維研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2010(1):350-351.
[10] Folch J,Lees M,Stanley GHS. A simple method for the isolation and purification of total lipids from animal tissues[J].Biological Chemistry,1956,226:497-509.
[11] 尹博英,席志梅,陳首英,等. 血脂綜合指數(shù)對(duì)冠心病危險(xiǎn)因素的研究[J]. 臨床內(nèi)科雜志,2004,21(9):633-634.