甘薯抗性淀粉對高脂血癥大鼠降脂利肝作用研究

于 淼，鄔應龍*

(四川農(nóng)業(yè)大學食品學院，四川 雅安 625014)

甘薯抗性淀粉對高脂血癥大鼠降脂利肝作用研究

于 淼，鄔應龍*

(四川農(nóng)業(yè)大學食品學院，四川 雅安 625014)

目的：考察甘薯抗性淀粉(SPRS)在大鼠形成高脂血癥過程中的降血脂及促進肝損傷修復的作用。方法：取健康成年SD大鼠，雌雄各半，40只隨機分為4組：正常對照組(NG)、高脂模型組(HL)、甘薯抗性淀粉低劑量組(SPRSL)、甘薯抗性淀粉高劑量組(SPRSH)。正常對照組飼喂基礎(chǔ)飼料，高脂模型組飼喂高脂飼料，甘薯抗性淀粉組在高脂飼料的基礎(chǔ)上分別給予甘薯抗性淀粉10、20g/(kg·d)，45d后測定大鼠血清中總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)的含量及觀察肝臟組織細胞形態(tài)變化。結(jié)果表明：甘薯抗性淀粉能顯著降低TC、TG、LDL-C水平，提高HDL-C水平；甘薯抗性淀粉組肝細胞變性和壞死現(xiàn)象明顯輕于高脂模型組。結(jié)論：甘薯抗性淀粉對高脂飼料致高脂血癥大鼠的血脂水平有較好的調(diào)節(jié)作用，并明顯改善大鼠的肝功能。

甘薯抗性淀粉；高脂血癥；降血脂；肝功能

高脂血癥是體內(nèi)脂類代謝紊亂導致血脂水平超過正常范圍的一種疾病，并可引發(fā)一系列代謝綜合征，如動脈粥樣硬化、肥胖癥、糖尿病、高血壓、冠心病、脂肪肝等，因此對人類健康產(chǎn)生了巨大的危害，如何有效地通過營養(yǎng)干預降低高脂血癥的發(fā)病率是當代人們迫切的需求[1-2]。歐洲抗性淀粉協(xié)會將抗性淀粉定義為不能在健康人體小腸中被消化吸收的淀粉及其降解物的總稱[3]。研究表明抗性淀粉具有多種生理功效，其可以調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝，改善腸道內(nèi)微生物菌群，增加大腸中短鏈脂肪酸的量和降低糞便pH值，修復脂肪肝損傷等。這些功效對人體盲腸癌、動脈粥樣硬化癥及肥胖癥有一定的預防及調(diào)節(jié)作用[4-6]。

甘薯塊根富含淀粉，但原淀粉色澤灰暗、糊穩(wěn)定性差等限制了其應用，通過化學改性制得甘薯變性淀粉不僅能使其更好的滿足工業(yè)要求而且還具有多種生理功能。目前，國內(nèi)外對物理包埋淀粉(R S1)、生淀粉(RS2)、老化淀粉(RS3)的生理功能已有大量研究，而對化學改性抗性淀粉(RS4)的降血脂功能研究卻鮮有報道。本實驗以自制的甘薯抗性淀粉為研究對象，研究其對高脂膳食喂養(yǎng)大鼠脂代謝紊亂的干預效果，旨在為臨床開發(fā)抗性淀粉用于預防和治療脂代謝紊亂及相關(guān)疾病提供實驗數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

甘薯淀粉、豬油 市售；老鼠基礎(chǔ)飼料 成都達碩生物科技有限公司提供；豬油 市售。

膽固醇、膽鹽 天津瑞金特化學試劑廠；三偏磷酸鈉(STMP，食品級)；辛烯基琥珀酸酐(OSA) 美國Sigma公司；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

杜邦AR全自動生化分析儀 美國Dade Behring 公司；HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋 金壇市富華儀器有限公司；90-2型恒溫磁力攪拌器 上海滬西分析儀器廠；DHG-9245A型電熱恒溫鼓風干燥箱 上?！憧茖W儀器有限公司；JY7134型循環(huán)水真空泵 奉化立新機電廠。

1.3 實驗動物

健康成年清潔型SD大鼠，雌雄各半，體質(zhì)量(180±20g)，由成都達碩生物科技有限公司提供，許可證號SCXK(川 2008-24)。

1.4 方法

1.4.1 甘薯抗性淀粉的制備及定量測定

稱取一定量甘薯淀粉，配成一定濃度的淀粉乳，在溫度為30～45℃條件下，先用0.5mol/L的NaOH溶液將其調(diào)成微堿性，然后加入一定量的STMP，并加入3%(以干基計)的NaCl調(diào)節(jié)pH 8.5～11.5，反應6～20h，反應結(jié)束后，用蒸餾水洗滌3次；調(diào)節(jié)溫度為35℃，pH7～9.5，在2h內(nèi)緩慢加入一定體積的OSA(先將OSA用3倍體積的無水乙醇稀釋)，維持體系pH值，反應一定時間后，把淀粉乳用0.5mol/L的HCl調(diào)節(jié)pH值至6.5，抽濾脫水，用80%乙醇洗滌3次，再用500mL蒸餾水清洗淀粉樣品4次。把淀粉樣品在45℃條件下烘箱烘干(24h)，用研缽磨碎過140目篩子，即得成品，將甘薯原淀粉及制得的甘薯抗性淀粉以Englyst等[3]方法測定其體外消化性能。

1.4.2 高脂大鼠模型的建立

健康成年SD大鼠40只，雌雄各半，在實驗環(huán)境下適應性喂養(yǎng)1周后，取尾動脈血液檢測血清中TC水平，并根據(jù)血清TC的水平和體質(zhì)量進行隨機分組，采用飼喂高脂飼料的方法建立大鼠高脂模型，高脂飼料配方如下：78.8%基礎(chǔ)飼料、1%膽固醇、10%豬油、10%蔗糖、0.2%膽鹽[7]。每周記錄大鼠體質(zhì)量，造模時間為45d。

1.4.3 動物分組及給藥

將大鼠分為4組，即正常對照組(NG)、高脂模型組(HL)、甘薯抗性淀粉低劑量組(SPRSL)、甘薯抗性淀粉高劑量組(SPRSH)，每組10只大鼠。正常對照組動物以基礎(chǔ)飼料喂養(yǎng)，高脂模型組以高脂飼料喂養(yǎng)，受試組飼喂高脂飼料同時分別給予10、20g/(kg·d)劑量的甘薯抗性淀粉，共45d，實驗期間動物自由飲水。

1.4.4 實驗材料取樣及檢測

末次給藥后所有動物禁食過夜，次日眼球取血，分離血清后上機測定大鼠血清中總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白(LDL-C)、高密度脂蛋白(HDL-C)水平。頸椎脫臼處死大鼠后，立即取出肝臟，生理鹽水洗凈吸干，然后取肝左小葉組織以10%甲醛溶液固定，做常規(guī)石蠟切塊，HE染色，在光學顯微鏡下進行肝臟組織病理學觀察。

1.4.5 統(tǒng)計學處理

實驗數(shù)據(jù)采用SPSS17.0統(tǒng)計軟件進行方差分析處理，顯著性水平確定為0.05，極顯著水平確定為0.01，所有數(shù)據(jù)均以±s表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘薯抗性淀粉的含量

圖1 甘薯抗性淀粉的含量Fig.1 Resistant starch contents of native sweet potato starch and sweet potato resistant starch

由圖1可知，甘薯淀粉經(jīng)過交聯(lián)酯化化學變性后其抗消化性能有了明顯的提高，淀粉糊化后經(jīng)Englyst法測定其體外消化情況從上圖可看出與原淀粉相比，變性后抗性淀粉(resistant starch，RS)含量明顯增多，可達到25%～30%之間。

2.2 甘薯抗性淀粉對高血脂大鼠體質(zhì)量的影響

表1 甘薯抗性淀粉對高血脂大鼠體質(zhì)量的影響(±s，n=10)Table 1 Effect of sweet potato resistant starch on the body weight of rats (±s，n=10)

表1 甘薯抗性淀粉對高血脂大鼠體質(zhì)量的影響(±s，n=10)Table 1 Effect of sweet potato resistant starch on the body weight of rats (±s，n=10)

注：*.與正常對照組比較，差異顯著(P＜0.05)；**.與正常對照組比較，差異極顯著(P＜0.01)；▲.與高脂模型組比較，差異顯著(P＜0.05)；▲▲.與高脂模型組比較，差異極顯著(P＜0.01)。下同。

組別 實驗前體質(zhì)量/g 實驗后體質(zhì)量/g 體質(zhì)量變化/g NG 201.67±1.53 257.00±4.40 55.33±2.89 HL 202.33±4.73 262.33±5.51* 63.33±4.93*SPRSL 201.00±2.00 259.00±3.46 58.00±2.04 SPRSH 202.01±3.21 256.21±2.43 57.34±3.06

由表1可知，實驗開始時各組大鼠的體質(zhì)量無顯著性差異。實驗結(jié)束后，高脂模型組動物體質(zhì)量較正常組明顯增加，差異顯著(P＜0.05)，而甘薯抗性淀粉組的動物體質(zhì)量與高脂模型組相比雖有降低但無顯著性差異(P＞0.05)。

2.3 甘薯抗性淀粉對大鼠血清中血脂水平的影響

2.3.1 甘薯抗性淀粉對大鼠血清中TC及TG含量的影響

表2 甘薯抗性淀粉對大鼠血清中TC和TG含量的影響(±s，n=10)Table 2 Effect of sweet potato resistant starch on serum TC and TG in rats (±s，n=10)

表2 甘薯抗性淀粉對大鼠血清中TC和TG含量的影響(±s，n=10)Table 2 Effect of sweet potato resistant starch on serum TC and TG in rats (±s，n=10)

組別 TC含量/(mmol/L) TG含量/(mmol/L)NG 1.83±0.09 0.50±0.21 HL 3.88±0.1** 1.26±0.14**SPRSL 3.51±0.07**▲▲ 1.01±0.09**▲▲SPRSH 2.94±0.28**▲▲ 0.91±0.17**▲▲

由表2可知，與正常對照組比，高脂模型組大鼠血清中的TC和TG含量有極顯著的升高(P＜0.01)，表明高血脂癥大鼠模型建立成功；甘薯抗性淀粉低劑量組和高劑量組的TC及TG含量與正常對照組和高脂模型組相比較均表現(xiàn)為極顯著性的差異(P＜0.01)，這表明盡管高脂飼料中飽和脂肪酸含量很高，但甘薯抗性淀粉的介入可以有效的降低高血脂癥大鼠血清中的TC及TG含量，對脂代謝紊亂大鼠的血脂水平有較好的調(diào)節(jié)作用。

2.3.2 甘薯抗性淀粉對大鼠血清中HDL-C 、LDL-C含量及動脈硬化指數(shù)(AI)影響

由表3可知，高脂模型組的HDL-C含量顯著低于正常對照組(P＜0.05)，給予甘薯抗性淀粉后，HDL-C含量隨著劑量的增加而增加，僅甘薯抗性淀粉高劑量組HDL-C水平與高脂模型組相比有顯著差異(P＜0.05)，表明甘薯抗性淀粉能調(diào)節(jié)高血脂癥大鼠血清中HDL-C的含量；高脂模型組血清中LDL-C水平為正常對照組的2.68倍(P＜0.01)，而甘薯抗性淀粉組與高脂模型組相比，LDL-C含量均明顯下降，僅甘薯抗性淀粉高劑量組有顯著差異(P＜0.05)；與高脂模型組比較，甘薯抗性淀粉組AI值都有所減少，SPRSL組表現(xiàn)為顯著性差異(P＜0.05)，SPRSH組有極顯著性差異(P＜0.01)。

表3 甘薯抗性淀粉對大鼠血清中HDL-C、LDL-C含量及AI的影響(±s，n=10)Table 3 Effect of sweet potato resistant starch on serum HDL-C,LDL-C and AI in rats (±s，n=10)

表3 甘薯抗性淀粉對大鼠血清中HDL-C、LDL-C含量及AI的影響(±s，n=10)Table 3 Effect of sweet potato resistant starch on serum HDL-C,LDL-C and AI in rats (±s，n=10)

注：AI為LDL-C含量與HDL-C含量的比值。

組別 HDL-C 含量/ LDL-C含量/ AI(mmol/L) (mmol/L)NG 1.16±0.08 0.44±0.17 0.38±0.23 HL 0.90±0.11* 1.18±0.36** 1.31±0.38**SPRSL 1.01±0.25 1.03±0.26** 1.02±0.33**▲SPRSH 1.09±0.15▲ 0.92±0.04**▲ 0.84±0.29**▲▲

2.4 甘薯抗性淀粉對大鼠肝組織形態(tài)變化的影響

圖2 大鼠肝組織形態(tài)變化(×400)Fig.2 Morphological changes of rat liver tissue(×400)

由圖2可知，光鏡下觀察正常對照組的肝臟組織結(jié)構(gòu)較完整，肝細胞索排列整齊，肝竇清晰，肝細胞形態(tài)大小正常，胞漿豐富，核仁明顯，單核或雙核，細胞界限清楚，未見肝細胞內(nèi)出現(xiàn)脂滴。高脂模型組大鼠鏡下可見肝細胞索排列紊亂，肝竇變窄，肝細胞內(nèi)出現(xiàn)大量的大小不等的脂滴空泡，并有融合的現(xiàn)象，細胞核被擠向周邊或消失，肝細胞呈彌漫性脂變性。

甘薯抗性淀粉各劑量組肝細胞內(nèi)也出現(xiàn)一定程度的脂肪變性，但與高脂模型組相比，肝小葉內(nèi)脂肪變性細胞數(shù)量少，變性程度輕，肝細胞內(nèi)脂滴空泡明顯減小，肝細胞索排列較高脂模型組整齊。隨著甘薯抗性淀粉的添加量增加，肝細胞脂肪變性程度明顯減輕，甘薯抗性淀粉高劑量肝細胞內(nèi)脂滴較少，肝細胞索排列整齊，肝小葉細胞結(jié)構(gòu)趨于正常。以后的研究中，可能對甘薯抗性淀粉的具體類型及功能進一步分析。

3 討 論

本實驗結(jié)果顯示給予甘薯抗性淀粉后，受試組動物體質(zhì)量與高脂模型組相比有所下降，這主要是由于RS幾乎不含熱量，減少了熱量的吸收，因此能降低體內(nèi)脂肪的含量[8]，但實驗結(jié)果并沒有顯著性差異。受試組給予甘薯抗性淀粉后可降低高脂血癥大鼠血清中TC、TG、LDL-C水平，增加HDL-C的水平，對脂質(zhì)代謝有明顯的改善作用，Kim等[9]研究者也發(fā)現(xiàn)高RS的飼料可以使大鼠血清TC和TG水平顯著降低；病理組織學檢查結(jié)果表明，給予一定劑量的甘薯抗性淀粉后可顯著降低高脂血癥大鼠肝臟脂肪的含量，減輕肝細胞的脂肪變性，使肝細胞能保持正常的細胞形態(tài)，對脂肪肝有明顯的改善作用，這與 Rancon等[10]發(fā)現(xiàn)RS可有效降低血及肝臟中脂肪的含量，預防脂肪肝的形成的結(jié)果一致。一些學者通[11-13]過大量實驗研究了抗性淀粉調(diào)節(jié)血脂及改善肝臟脂肪沉積的機制，表明抗性淀粉由于具有抗消化的特性在小腸內(nèi)不能吸收，因此在結(jié)腸內(nèi)通過微生物的作用發(fā)酵產(chǎn)生大量的短鏈脂肪酸(主要是乙酸、丙酸及丁酸)，而短鏈脂肪酸可被結(jié)腸上皮利用并經(jīng)過肛門靜脈進入血液循環(huán)中，從而影響肝臟中脂質(zhì)代謝，增加脂質(zhì)的排泄，降低血中膽固醇等的含量。

與其他類型的RS相比，研究表明RS4更難以被酶解消化，這主要是由于淀粉經(jīng)過酯化、醚化、交聯(lián)等化學變性產(chǎn)生的RS4其淀粉分子結(jié)構(gòu)連接更加緊密，淀粉分子中α-(1-4)及α-(1-6)鍵不易被水解，而RS1及RS2屬于天然抗性淀粉，如果凝膠化后非結(jié)晶區(qū)結(jié)構(gòu)全部變?yōu)榻Y(jié)晶結(jié)構(gòu)，因此會失去其抗性作用；RS3屬于老化淀粉，是在高溫100℃以上條件下反應再經(jīng)過冷卻重結(jié)晶得到的，高溫155℃以上直連淀粉雙螺旋結(jié)構(gòu)將被分裂破壞[14]。Akira 等[15]研究發(fā)現(xiàn)與RS2相比RS4改善大鼠肝臟脂質(zhì)代謝及調(diào)節(jié)血脂水平的效果更顯著，而RS3與RS4對調(diào)節(jié)血脂的影響并沒有差異。以后的研究中可能對甘薯抗性淀粉的具體類型及功能進一步分析。

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Hypolipidemic and Liver-Benefiting Effect of Sweet Potato Resistant Starch in Hyperlipidemic Rats

YU Miao，WU Ying-long*
(College of Food Science, Sichuan Agricultural University, Ya’an 625014, China)

Objective: To examine whether sweet potato resistant starch (SPRS) lowers blood lipid levels and benefits the liver of hyperlipidemic rats. Methods: Forty SD rats (half male and half female) were randomly divided into 4 groups including normal control group, hyperlipidemia model group, SPRS low-dose group and SPRS high-dose group. Rats fed a normal diet were served as the normal control group and rats fed a high-fat diet as the hyperlipidemia model group. The rats in SPRS groups were administered with SPRS by gavage at the daily doses of respectively 10 g/(kg·d) and 20 g/(kg·d) and also fed a highfat diet. After 45 days of administration, serum total cholesterol (TC), triglyceride (TG), low-density lipoprotein cholesterol(LDL-C), high-density lipoprotein cholesterol (HDL-C) and morphological changes in the liver of all the rats were examined.Results: SPRS could significantly reduce the contents of TC, TG and LDL-C, and increase the content of HDL-C in rat serum.Meanwhile, the liver degeneration and damage of the SPRS groups were markedly attenuated compared with the hyperlipidemia model group. Conclusion: SPRS has an excellent regulatory effect on blood lipid level and enhances the recovery of liver damage in rats with hyperlipidemia.

sweet-potato resistant starch；hyperlipemia；blood lipid lowering effect；hepatic function

R151.2

A

1002-6630(2012)01-0244-04

2011-03-17

四川省科技支撐計劃項目(2009NZ0077-007)

于淼(1984—)，女，碩士研究生，研究方向為功能性食品。E-mail：247189184@163.com

*通信作者：鄔應龍(1963—)，男，教授，博士，研究方向為功能性食品。E-mail：wuyinglong99@163.com