金針菇膳食纖維改性、理化性質(zhì)及抗氧化、降血脂活性

劉學(xué)成，王文亮，弓志青，王延圣，崔文甲，宋莎莎，張 劍，賈鳳娟

（山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與營養(yǎng)研究所，山東省農(nóng)產(chǎn)品精深加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部新食品資源加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250100）

膳食纖維（dietary fiber，DF）被稱為“第七大營養(yǎng)素”，是天然存在的或者合成的碳水化合物的聚合物，主要存在于植物細(xì)胞壁中，不能被人體消化吸收，也不能為人體提供能量，但其對(duì)于人體膳食平衡起到至關(guān)重要的作用。按照是否溶于水可將DF分為可溶性膳食纖維（soluble dietary fiber，SDF）和不可溶性膳食纖維（insoluble dietary fiber，IDF）[1]。SDF能夠吸附糖類和脂類物質(zhì)，降低血糖、血脂、膽固醇等指標(biāo)水平，降低心腦血管病、糖尿病和某些癌癥的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)[2-4]。IDF主要由纖維素和木質(zhì)素組成，能夠增加餐后飽腹感，其吸水性強(qiáng)并能促進(jìn)胃腸蠕動(dòng)，具有預(yù)防便秘和一定的減肥功效[5]。金針菇（Flammulina velutipes）學(xué)名毛柄金錢菌，俗稱冬菇，野生金針菇一般生長于腐樹干上，呈金光色，是一種食藥兩用的食用菌[6]，金針菇中的DF含量豐富，同時(shí)富含SDF和IDF，具有一定的抗氧化和抗衰老功效，因此研究金針菇DF對(duì)產(chǎn)品開發(fā)利用具有非常重要的參考價(jià)值[7]。

SDF具有更強(qiáng)的生理活性，因此SDF含量越高，DF品質(zhì)越好，高品質(zhì)DF中的SDF相對(duì)含量應(yīng)在10%以上，否則只能作為食品充填劑[8]。天然植物DF中的SDF含量普遍較低，因此對(duì)DF進(jìn)行改性，將部分IDF通過一定的方法轉(zhuǎn)變?yōu)镾DF，以提高SDF的比例是十分必要的。本課題組通過前期預(yù)實(shí)驗(yàn)對(duì)金針菇DF進(jìn)行提取，發(fā)現(xiàn)金針菇DF得率為38.6%，其中SDF占總DF的8.2%，具有通過改性提高SDF含量的空間。目前DF的改性方法主要包括物理改性、化學(xué)改性、生物改性等[9-11]。此前對(duì)金針菇DF研究主要集中在提取階段，而對(duì)其改性研究和生理活性應(yīng)用研究較少，故本實(shí)驗(yàn)以提取的金針菇DF為原料，對(duì)其進(jìn)行改性處理，分別采用纖維素酶法和高溫蒸煮法處理金針菇DF，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上得到最佳改性工藝優(yōu)化參數(shù)。此外，對(duì)兩種改性方法處理的金針菇DF進(jìn)行理化性質(zhì)測(cè)定，并通過掃描電子顯微鏡觀察和傅里葉變換紅外光譜分析，選出較優(yōu)的改性方法。最后，建立高脂肥胖小鼠模型，通過飼喂改性后的金針菇DF飼料，探究改性DF對(duì)小鼠血脂和血清抗氧化指標(biāo)的影響。

1 材料與方法

1.1 動(dòng)物、材料與試劑

雄性昆明小鼠（3～4 周齡）購自武漢塞維爾公司（生產(chǎn)許可證號(hào)：SYXK（鄂）2017-0013）。

小鼠1022基礎(chǔ)飼料、小鼠H10060高脂飼料 北京華阜康公司。

纖維素酶（比酶活力50 000 U/g） 上海源葉生物科技有限公司；壓榨玉米油 山東魯花集團(tuán)有限公司；鹽酸（分析純） 煙臺(tái)萊陽市精細(xì)化工廠；氯化鈉（分析純） 天津市申泰化學(xué)試劑有限公司；氫氧化鈉（分析純） 天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；膽固醇（分析純）、鄰苯二甲醛（分析純） 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；95%乙醇（分析純） 天津富宇精細(xì)化工有限公司；丙酮（分析純） 煙臺(tái)遠(yuǎn)東精細(xì)化工有限公司；無水葡萄糖 山東西王藥業(yè)有限公司；甘油三酯（triglyceride，TG）、總膽固醇（cholesterol，TC）、高密度脂蛋白膽固醇（high density liptein cholesterol，HDL-C）、低密度脂蛋白膽固醇（low density liptein cholesterol，LDL-C）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSHPx）試劑盒 南京建成生物工程研究所。

1.2 儀器與設(shè)備

LDZ-50KB立式壓力蒸汽滅菌鍋 上海申安醫(yī)療器械廠；GZX-9240MBE電熱鼓風(fēng)干燥箱、SHZ-A恒溫水浴振蕩器 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司；SCIENTZ-10N冷凍干燥機(jī)、SB25-12DTD超聲波清洗機(jī)、JY92-IIn超聲細(xì)胞粉碎機(jī) 寧波新芝生物科技股份有限公司；電子天平 美國OHAUS公司；ZN-20L小型粉碎機(jī) 北京興時(shí)利和科技發(fā)展有限公司；CR22DIII高速冷凍離心機(jī) 日本日立公司；Epoch酶標(biāo)檢測(cè)儀 美國BioTeK公司；Chemray 240全自動(dòng)生化分析儀 深圳雷杜生命科技有限公司；Nexus傅里葉變換紅外光譜儀 美國Thermo Nicolet公司；MSP-2S離子濺射儀 美國IXRF公司；SU8010掃描電子顯微鏡 日本Hitachi公司。

1.3 方法

1.3.1 金針菇DF粉制備工藝流程

金針菇烘干粉碎→液料比30∶1加水溶解→利用0.1 mol/L的NaOH和HCl溶液調(diào)節(jié)pH值為7→105 W超聲處理20 min→加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%復(fù)合蛋白酶（酶活力10 000 U/g）→50 ℃恒溫水浴振蕩酶解→95 ℃高溫滅酶→加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.0%α-淀粉酶（酶活力5 000 U/g）→55 ℃恒溫水浴振蕩酶解2 h→95 ℃高溫滅酶→加入4 倍體積95%（體積分?jǐn)?shù)）乙醇溶液醇沉2 h→沉淀用丙酮洗滌→抽濾冷凍干燥→金針菇DF粉

1.3.2 改性金針菇膳食纖維制備

1.3.2.1 纖維素酶法改性

取干燥的DF粉2.0 g于錐形瓶中，按照一定的液料比加水混勻，加入一定量的纖維素酶，55 ℃水浴振蕩一段時(shí)間，95 ℃高溫滅酶5 min，冷卻后5 000 r/min離心15 min，保留上清液，加入4 倍體積的95%（體積分?jǐn)?shù)）乙醇溶液醇沉2 h，抽濾乙醇保留白色絮狀物，并用丙酮洗滌兩次，抽濾除去乙醇，冷凍干燥所得SDF產(chǎn)品即為纖維素酶改性金針菇DF[12]。

1.3.2.2 高溫蒸煮法改性

取干燥的DF粉2.0 g于錐形瓶中，按照一定的液料比加水混勻，放入蒸煮滅菌鍋中在一定溫度下處理一段時(shí)間，冷卻后5 000 r/min離心15 min，保留上清液，加入4 倍體積的95%（體積分?jǐn)?shù)）乙醇溶液醇沉，抽濾乙醇保留白色絮狀物，并用丙酮洗滌兩次，抽濾除去丙酮，冷凍干燥所得SDF產(chǎn)品即為高溫蒸煮改性金針菇DF[13-15]。

1.3.3 單因素試驗(yàn)

1.3.3.1 纖維素酶法改性單因素設(shè)計(jì)

準(zhǔn)確稱取2.0 g樣品，分別探究液料比（25∶1、30∶1、35∶1、40∶1、45∶1）、纖維素酶用量（0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%，以體系總質(zhì)量計(jì)）、纖維素酶酶解時(shí)間（0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 h）對(duì)SDF得率的影響。SDF得率為改性后樣品質(zhì)量和樣品初始質(zhì)量的百分比。

1.3.3.2 高溫蒸煮法改性單因素設(shè)計(jì)

準(zhǔn)確稱取2.0 g樣品，分別探究液料比（25∶1、30∶1、35∶1、40∶1、45∶1）、蒸煮溫度（105、110、115、120、125 ℃）、蒸煮時(shí)間（20、30、40、50、60 min）對(duì)SDF得率的影響。

1.3.4 正交優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用L9（34）正交試驗(yàn)優(yōu)化DF改性工藝條件，以SDF得率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別探究纖維素酶和高溫蒸煮兩種方法對(duì)DF改性效果的影響，確定纖維素酶改性和高溫蒸煮改性的最佳工藝參數(shù)，試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)分別見表1和表2。

表1 纖維素酶改性DF正交試驗(yàn)因素水平Table 1 Code and level of independent variables used for orthogonal array design for optimization of DF modification by cellulase

表2 高溫蒸煮改性DF正交試驗(yàn)因素水平Table 2 Code and level of independent variables used for orthogonal array design for optimization of DF modification by high-temperature cooking

1.3.5 金針菇膳食纖維改性前后理化性質(zhì)測(cè)定

1.3.5.1 陽離子交換力測(cè)定

取1.0 g改性前后干燥DF粉，浸泡在0.1 mol/L的鹽酸溶液中24 h，之后離心除去鹽酸（3 000 r/min、10 min），用蒸餾水多次洗滌沉淀，保證溶液pH＞4，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10% AgNO3溶液滴定除去溶液中Cl－，過濾并將濾液干燥，將干燥樣品懸浮于50 mL NaCl溶液（0.3 mol/L）中，再連續(xù)攪拌24 h，離心（5 000 r/min、10 min），上清液用0.01 mol/L NaOH溶液滴定，直至pH值基本不再變化，在滴定過程中，通過比較相同pH值下所消耗的NaOH體積，NaOH體積越小，則陽離子交換能力越強(qiáng)[16]，通過繪制體系pH值-NaOH消耗體積關(guān)系圖，能夠觀察到不同樣品陽離子交換能力變化的趨勢(shì)。

1.3.5.2 葡萄糖吸收能力測(cè)定

將1.0 g改性前后干燥DF粉（m/g），至100 mL濃度為100 mmol/L的葡萄糖溶液中（原始溶液葡萄糖物質(zhì)的量記為n1/mmol），37 ℃水浴振蕩6 h，5 000 r/min離心15 min，取上清液，采用二硝基水楊酸比色法在540 nm波長處測(cè)定上清液中葡萄糖的吸光度并計(jì)算其物質(zhì)的量（n2/mmol），按式（1）計(jì)算葡萄糖吸收能力[17]。

1.3.5.3 膽固醇吸附力測(cè)定

取市售鮮雞蛋蛋黃，加入9 倍質(zhì)量的蒸餾水?dāng)嚧虺扇橐簞驖{，利用鄰苯二甲醛法測(cè)定乳液中膽固醇質(zhì)量，記為m1/g。準(zhǔn)確稱量1.0 g改性前后干燥DF樣品，記為m/g，按液料比25∶1加入上述稀釋后蛋黃液，攪打均勻，室溫振蕩搖勻4 h，5 000 r/min離心15 min，取上清液，測(cè)定上清液中膽固醇質(zhì)量，記為m2/g，膽固醇吸附力按公式（2）計(jì)算[18]。

1.3.6 微觀結(jié)構(gòu)觀察

1.3.6.1 掃描電子顯微鏡觀察微觀結(jié)構(gòu)

將金針菇DF粉過60 目篩，分別取少量改性前后干燥DF粉，將樣品緊貼于導(dǎo)電碳膜雙面膠上，放入離子濺射儀樣品臺(tái)上噴金30 s，使用掃描電子顯微鏡（3.0 kV、3 000 倍）觀察并收集圖像[19]。

1.3.6.2 傅里葉變換紅外光譜測(cè)定

將DF粉過60 目篩，取改性前后干燥DF粉1 mg，加入100 mg KBr研磨成均質(zhì)粉末，壓片制成透明薄片，并用空白KBr作為背景。掃描次數(shù)為32 次，分辨率為4 cm－1，掃描范圍為500～4 000 cm－1[20]。

1.3.7 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)

1.3.7.1 小鼠高脂肥胖模型的建立

50 只雄性昆明小鼠在室溫20～25 ℃、相對(duì)濕度40%～50%下適應(yīng)性喂養(yǎng)一周，期間自由飲食飲水。隨后將50 只小鼠隨機(jī)分成2 組，其中空白對(duì)照組8 只，高脂肥胖模型組42 只，空白對(duì)照組動(dòng)物飼喂基礎(chǔ)飼料，高脂肥胖模型組小鼠飼喂高脂飼料，期間每周測(cè)量一次體質(zhì)量，造模時(shí)間為4 周，分別取高脂肥胖模型組和空白對(duì)照組的小鼠進(jìn)行尾動(dòng)脈取血并檢測(cè)血脂四項(xiàng)指標(biāo)，分別為TG、TC、HDL-C和LDL-C濃度，以高脂肥胖模型組小鼠對(duì)比空白對(duì)照組小鼠在平均體質(zhì)量和血脂指標(biāo)水平上具有顯著性差異視為造模成功。

1.3.7.2 小鼠DF干預(yù)實(shí)驗(yàn)分組

將造模成功的高脂肥胖模型小鼠隨機(jī)分配為5 組，分別為模型組（基礎(chǔ)飼料）、陽性對(duì)照組（基礎(chǔ)飼料中添加5%燕麥DF）、DF低劑量組（基礎(chǔ)飼料中添加2.5%高溫蒸煮改性金針菇DF）、DF中劑量組（基礎(chǔ)飼料中添加5%高溫蒸煮改性金針菇DF）、DF高劑量組（基礎(chǔ)飼料中添加10%高溫蒸煮改性金針菇DF）。

分組完成之后，空白對(duì)照組繼續(xù)飼喂基礎(chǔ)飼料，高脂模型組飼喂基礎(chǔ)飼料，其他4 組按照組別飼喂相應(yīng)不同飼料，繼續(xù)飼喂4 周，每周測(cè)一次體質(zhì)量，飼喂結(jié)束之后，小鼠禁食12 h，頸椎脫臼處死小鼠，取血液于－20 ℃保存[21]，之后進(jìn)行指標(biāo)檢測(cè)。

1.3.7.3 主要指標(biāo)檢測(cè)

血脂四項(xiàng)指標(biāo)：TC、TG、LDL-C和HDL-C濃度采用相應(yīng)試劑盒進(jìn)行檢測(cè)。

血清抗氧化指標(biāo)：SOD、GSH-Px活力采用相應(yīng)試劑盒進(jìn)行檢測(cè)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理，采用Origin 8.0軟件作圖，顯著性差異采用SPSS 24.0軟件中單因素方差分析檢驗(yàn)法進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 纖維素酶改性和高溫蒸煮改性對(duì)金針菇SDF得率影響的單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 纖維素酶改性對(duì)金針菇SDF得率的影響

以液料比30∶1、纖維素酶用量1.5%、酶解時(shí)間2.0 h為固定值，保持其中兩個(gè)因素條件不變的情況下，分別探究第3個(gè)因素對(duì)金針菇SDF得率的影響，結(jié)果如圖1所示。

圖1 纖維素酶改性對(duì)金針菇SDF得率的影響Fig. 1 Effect of cellulase modification on the yield of SDF

由圖1可以看出，隨著液料比、纖維素酶用量的提高與酶解時(shí)間的延長，SDF得率均呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，液料比在30∶1時(shí)，SDF得率最高（16.6%）；綜合考慮選取液料比25∶1、30∶1、35∶1作為正交試驗(yàn)3個(gè)水平。當(dāng)纖維素酶用量為1.5%時(shí)，SDF得率最高（16.1%）；纖維素酶量過量時(shí)，部分SDF也會(huì)被分解，綜合考慮選取纖維素酶用量1.0%、1.5%、2.0%作為正交試驗(yàn)3個(gè)水平。纖維素酶酶解時(shí)間為1.5 h時(shí)，SDF得率最高（15.8%）；當(dāng)酶解時(shí)間繼續(xù)延長時(shí)，會(huì)造成纖維素酶的過度酶解，導(dǎo)致SDF得率降低，綜合考慮選取酶解時(shí)間1.0、1.5、2.0 h作為正交試驗(yàn)3個(gè)水平。

2.1.2 高溫蒸煮改性對(duì)金針菇SDF得率的影響

以液料比30∶1、蒸煮溫度120 ℃、蒸煮時(shí)間40 min為固定值，保持其中兩個(gè)因素條件不變的情況下，分別探究第3個(gè)因素對(duì)金針菇SDF得率的影響，結(jié)果如圖2所示。

圖2 高溫蒸煮改性對(duì)金針菇SDF得率的影響Fig. 2 Effect of high-temperature cooking modification on the yield of SDF

由圖2可以看出，當(dāng)液料比為30∶1時(shí)，SDF得率最高（20.5%）。綜合考慮選取液料比25∶1、30∶1、35∶1作為正交試驗(yàn)3個(gè)水平。隨著蒸煮溫度的升高，SDF得率呈現(xiàn)先增加后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)，當(dāng)蒸煮溫度為120 ℃時(shí)，SDF得率最高（20.6%），高溫會(huì)破壞DF分子內(nèi)氫鍵，部分結(jié)晶區(qū)遭到破壞促使部分IDF轉(zhuǎn)變?yōu)镾DF[22]，當(dāng)蒸煮溫度高于120 ℃時(shí)，SDF得率趨于穩(wěn)定。綜合考慮選取蒸煮溫度115、120、125 ℃作為正交試驗(yàn)3個(gè)水平。隨著蒸煮時(shí)間的延長，SDF得率呈現(xiàn)先增加后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)，當(dāng)蒸煮時(shí)間為40 min時(shí)，SDF得率最高（20.2%）。當(dāng)蒸煮時(shí)間不足40 min時(shí)，隨著蒸煮時(shí)間的延長，部分DF分子質(zhì)量和聚合度降低，促使部分IDF轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿拥腟DF[23]，當(dāng)蒸煮時(shí)間超過40 min時(shí)，SDF得率保持不變。綜合考慮選取蒸煮時(shí)間30、40、50 min作為正交試驗(yàn)3個(gè)水平。

據(jù)當(dāng)?shù)厝私榻B，江底鐵索橋是東川銅業(yè)鼎盛時(shí)期的產(chǎn)物，古名永安橋，屢毀屢修。鋼梁橋1944年開工建設(shè)，橋頭引道要經(jīng)過僅4米寬的江底街道，行車艱難。1978年，為改善當(dāng)?shù)亟煌l件，江底雙曲拱橋正式開工建設(shè)。從鐵索橋到鋼梁橋再到雙曲拱橋，3座不同時(shí)期建設(shè)的橋梁下游往上依次跨越牛欄江，常被攝入同一照片里，“江底三橋”成為人們津津樂道的話題。

2.2 金針菇DF改性工藝參數(shù)優(yōu)化

表3為纖維素酶改性正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果，表4為高溫蒸煮改性正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果。根據(jù)表3中的極差（R）分析得出各因素對(duì)金針菇改性SDF得率影響的主次順序?yàn)锽＞C＞A，即纖維素酶用量＞酶解時(shí)間＞液料比。最佳改性工藝組合是A3B2C3，即液料比35∶1、纖維素酶用量1.5%、酶解時(shí)間2.0 h，按照此方案進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到SDF得率為16.2%。從表4中的極差（R）分析得出各因素對(duì)金針菇改性SDF得率影響的主次順序?yàn)锽＞C＞A，即蒸煮溫度＞蒸煮時(shí)間＞液料比。最佳改性工藝組合是A2B3C3，即液料比30∶1、蒸煮溫度125 ℃、蒸煮時(shí)間50 min，按照此方案進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，SDF得率為20.4%。由此可以看出高溫蒸煮改性SDF得率高于纖維素酶改性。

表3 纖維素酶改性金針菇DF正交試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Orthogonal array design with experimental values of SDF yield by cellulase modification

表4 高溫蒸煮改性金針菇DF正交試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Orthogonal array design with experimental values of SDF yield by high-temperature cooking modification

2.3 金針菇膳食纖維改性前后理化性質(zhì)

DF分子結(jié)構(gòu)中含有許多羧基和羥基的側(cè)鏈基團(tuán)，可以與陽離子進(jìn)行可逆交換[24]。從圖3可以看出，NaOH溶液消耗體積為0～1 mL時(shí)，幾種方法處理的溶液pH值上升都較慢，NaOH溶液消耗體積為1～3 mL時(shí)，幾種方法處理的溶液pH值上升較快，其中高溫蒸煮處理溶液pH值上升最快，pH值為7時(shí)NaOH溶液消耗體積為1.6 mL，纖維素酶處理溶液在pH值為7時(shí)NaOH溶液消耗體積為1.7 mL，未改性處理的溶液pH值為7時(shí)NaOH溶液消耗體積為2 mL，當(dāng)NaOH溶液消耗體積超過3 mL時(shí)，幾種溶液的pH值緩慢上升直至接近11。在相同pH值條件下，NaOH溶液消耗體積越小則陽離子交換能力越強(qiáng)。由此可以看出陽離子交換能力依次為高溫蒸煮改性組＞纖維素酶改性組＞未改性組。

圖3 改性處理前后金針菇DF陽離子交換能力比較Fig. 3 Comparison of cation exchange power of Flammulina velutipes DF before and after modification

從圖4中可以看出，纖維素酶改性法和高溫蒸煮改性法都能明顯提高DF的葡萄糖吸收能力，葡萄糖吸收能力從10.2 mmol/g分別提高到16.8 mmol/g和18.3 mmol/g，葡萄糖吸收能力由大到小依次為高溫蒸煮改性組＞纖維素酶改性組＞未改性組。葡萄糖吸收能力主要受SDF含量的影響，改性使金針菇SDF含量提高，DF結(jié)構(gòu)表面積增大，表面變得疏松多孔，對(duì)葡萄糖吸收能力產(chǎn)生積極作用，產(chǎn)生良好的水合作用，這與Ma Mengmei等[25]的研究結(jié)果相一致。

圖4 改性前后金針菇DF葡萄糖吸收能力比較Fig. 4 Comparison of glucose absorption capacity of Flammulina velutipes DF before and after modification

膽固醇過高是誘發(fā)心腦血管疾病的主要病因之一，果膠和β-葡聚糖等SDF可以在胃腸中形成凝膠態(tài)，增加胃腸中食物黏稠度，促進(jìn)對(duì)食物中膽固醇的吸收從而降低腸道對(duì)膽固醇的吸收[26]。如圖5所示，纖維素酶改性法和高溫蒸煮改性法都能明顯提高膽固醇吸附力，膽固醇吸附力從5.1 mg/g分別上升到9.8 mg/g和10.1 mg/g。膽固醇吸附力由大到小依次為纖維素酶改性組＞高溫蒸煮改性組＞未改性組。

圖5 改性前后金針菇DF膽固醇吸附力比較Fig. 5 Comparison of cholesterol adsorption capacity of Flammulina velutipes DF before and after modification

2.4 金針菇DF改性前后的微觀結(jié)構(gòu)

如圖6所示，3 種方法處理的DF結(jié)構(gòu)差別較大。未改性處理的DF結(jié)構(gòu)較為緊密；經(jīng)過纖維素酶改性處理的DF結(jié)構(gòu)中孔狀結(jié)構(gòu)較多，可能是DF主要成分為纖維素，纖維素酶分解一部分纖維素轉(zhuǎn)變?yōu)镾DF所致；而高溫蒸煮改性處理的DF結(jié)構(gòu)表面疏松多孔，且表面多呈現(xiàn)絲狀結(jié)構(gòu)，原因可能是高溫迫使DF結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使得相當(dāng)一部分IDF轉(zhuǎn)換成SDF溶解在水中[27]。由此可以看出，兩種改性處理方法均可以使金針菇DF具有更大的表面積和多孔結(jié)構(gòu)，且高溫蒸煮改性的效果比纖維素酶改性效果更為顯著。

圖6 改性前后金針菇DF掃描電子顯微鏡圖Fig. 6 SEM photographs of Flammulina velutipes DF before and after modification

2.5 金針菇DF改性前后傅里葉變換紅外光譜分析結(jié)果

如圖7所示，3 種方法處理的DF在吸收峰上沒有明顯的變化，在3 400 cm－1附近出現(xiàn)一個(gè)較寬的吸收峰，是典型的纖維素和半纖維素O—H伸縮振動(dòng)帶，說明存在分子間的氫鍵作用力，在2 900 cm－1附近出現(xiàn)一個(gè)較弱的吸收峰，主要由糖類亞甲基上的C—H基團(tuán)伸縮振動(dòng)引起，在1 630 cm－1處出現(xiàn)木質(zhì)素中芳香苯基團(tuán)產(chǎn)生的吸收峰，在1 370 cm－1處出現(xiàn)糖醛酸的C=O特征吸收峰，在1 040 cm－1處出現(xiàn)一個(gè)較強(qiáng)的吸收峰，主要由纖維素和半纖維素中醚鍵C—O—C伸縮振動(dòng)引起。觀察到高溫蒸煮改性在各波數(shù)吸收峰的透光率較高，說明高溫蒸煮可以破壞一定的纖維素和半纖維素結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生具有可溶性的小分子物質(zhì)[28]，符合預(yù)期的改性效果。

圖7 改性前后金針菇DF傅里葉變換紅外光譜圖Fig. 7 Fourier transform infrared spectra of Flammulina velutipes DF before and after modification

2.6 小鼠高脂肥胖模型造模結(jié)果

由體內(nèi)脂代謝異常造成血漿中多種脂質(zhì)指標(biāo)高于正常水平的病癥稱為高血脂癥。研究表明，高脂飲食能夠增加血漿中TG、TC、LDL-C水平，降低HDL-C水平[29-30]。由表5可知，高脂肥胖模型組與空白對(duì)照組體質(zhì)量和TG、TC、HDL-C、LDL-C水平均有極顯著差異，說明小鼠造模成功。

表5 高脂肥胖模型造模實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 5 Body mass and blood lipids in control and high fat diet-induced obese mice

2.7 金針菇膳食纖維對(duì)高脂肥胖小鼠各項(xiàng)生理指標(biāo)的影響

2.7.1 膳食纖維對(duì)高脂肥胖模型小鼠體質(zhì)量的影響

從表6可以看出，實(shí)驗(yàn)組與模型組初始體質(zhì)量無明顯差異，隨著時(shí)間的推移，各實(shí)驗(yàn)組與模型組開始出現(xiàn)差異性，從第2周開始，DF中劑量組和高劑量組小鼠體質(zhì)量顯著低于模型組體質(zhì)量（P＜0.05），從第3周開始，陽性對(duì)照組、DF中劑量組和DF高劑量組體質(zhì)量極顯著低于模型組小鼠（P＜0.01），第4周DF低劑量組小鼠體質(zhì)量顯著低于模型組小鼠（P＜0.05）。上述結(jié)果表明DF對(duì)小鼠肥胖具有一定的抑制作用，且DF中劑量組和高劑量組對(duì)小鼠肥胖具有較好抑制作用，可能是由于DF對(duì)小鼠腸道內(nèi)油脂具有一定的吸附作用，能夠減少腸道對(duì)油脂吸收，使油脂隨糞便排出體外。

表6 金針菇DF對(duì)高脂肥胖模型小鼠體質(zhì)量的影響Table 6 Effect of Flammulina velutipes DF on body mass of high fat diet-induced obese mice

2.7.2 膳食纖維對(duì)高脂肥胖模型小鼠的血脂水平影響

由表7可知，模型組中TG、TC和LDL-C濃度顯著高于空白對(duì)照組，而HDL-C濃度顯著低于空白對(duì)照組，說明食用高脂飼料導(dǎo)致模型組小鼠血脂水平異常。實(shí)驗(yàn)組TG濃度均與模型組存在極顯著差異（P＜0.01），DF中劑量組和高劑量組與空白對(duì)照組無顯著差異，說明中劑量組和高劑量金針菇DF可有效改善高血液TG水平；模型組、陽性對(duì)照組和DF低劑量組與空白對(duì)照組TC濃度存在極顯著差異（P＜0.01），而DF中劑量組和高劑量組與空白對(duì)照組差異不顯著，且與模型組存在極顯著差異（P＜0.01），DF中劑量組和高劑量組比陽性對(duì)照組更能有效改善血液TC水平，這與2.3節(jié)膽固醇吸附力結(jié)果吻合；各實(shí)驗(yàn)組與模型組HDL-C水平均存在顯著差異，DF高劑量組和陽性對(duì)照組與空白對(duì)照組無顯著性差異，DF高劑量組和陽性對(duì)照組能夠極顯著提高血液中HDL-C水平（P＜0.01）。中劑量組和高劑量組LDL-C濃度與空白對(duì)照組無顯著性差異，與模型組相比，中劑量組和高劑量組均能極顯著降低血液LDL-C水平（P＜0.01）。

表7 金針菇DF對(duì)高脂肥胖模型小鼠血脂水平的影響Table 7 Effect of Flammulina velutipes DF on serum lipid parameters of high fat diet-induced obese mice

2.7.3 膳食纖維對(duì)高脂肥胖模型小鼠血清抗氧化指標(biāo)的影響

SOD、GSH-Px活力為血清抗氧化能力評(píng)價(jià)指標(biāo)。如表8所示，模型組與DF低劑量組血清SOD活力極顯著低于空白對(duì)照組（P＜0.01），與模型組相比，陽性對(duì)照組、DF中劑量組和DF高劑量組能極顯著提高血清中SOD活力（P＜0.01）。與空白對(duì)照組相比，模型組和DF低劑量組血清GSH-Px活力極顯著降低（P＜0.01），陽性對(duì)照組血清GSH-Px活力極顯著升高（P＜0.01）；與模型組相比，其余組別GSH-Px活力極顯著升高（P＜0.01）。

表8 金針菇DF對(duì)高脂肥胖模型小鼠血清抗氧化指標(biāo)的影響Table 8 Effect of Flammulina velutipes DF on serum antioxidant indices in high fat diet-induced obese mice

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)采用纖維素酶法和高溫蒸煮法對(duì)DF進(jìn)行改性，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上得到改性最佳工藝優(yōu)化參數(shù)，纖維素酶法按照最佳優(yōu)化水平組合驗(yàn)證，測(cè)得SDF得率為16.2%；高溫蒸煮法按照最佳優(yōu)化水平組合驗(yàn)證，測(cè)得SDF得率為20.4%，表明高溫蒸煮法獲得的SDF得率較高。將兩種處理方法得到的DF與未改性改性的DF進(jìn)行理化性質(zhì)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)高溫蒸煮法改性DF在陽離子交換力、膽固醇吸附力和葡萄糖吸收能力均優(yōu)于纖維素酶法改性DF。此外，掃描電顯微鏡鏡觀察和傅里葉變換紅外光譜分析結(jié)果表明，高溫蒸煮改性法所得SDF微觀結(jié)構(gòu)更加疏松多孔，透光率更高，與理化性質(zhì)分析結(jié)果一致。最后建立小鼠高脂肥胖模型，通過飼喂3 種含不同劑量的DF飼料，探究金針菇DF對(duì)高脂肥胖模型小鼠生理指標(biāo)的影響，結(jié)果表明金針菇DF對(duì)高脂肥胖模型小鼠的體質(zhì)量、血脂以及血清抗氧化等各項(xiàng)指標(biāo)均有顯著的改善效果。