蟲草多糖及與其他多糖組合物的降糖活性研究

趙 瑩,楊紹斌

(沈陽(yáng)大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧沈陽(yáng) 110044)

蟲草多糖及與其他多糖組合物的降糖活性研究

趙 瑩,楊紹斌*

(沈陽(yáng)大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧沈陽(yáng) 110044)

目的:研究6種不同配方的蟲草多糖組合物的降糖活性。方法:建立糖尿病小鼠模型,分別給藥不同劑量蟲草多糖。篩選蟲草多糖最優(yōu)劑量,與地黃、樹舌靈芝、仙人掌、青錢柳、毛酸漿、馬齒莧的多糖提取物配伍成6種蟲草多糖組合物。以血糖值、體特征量、糖耐受量、α-葡萄糖苷酶活性、SOD活性和MDA含量為指標(biāo),篩選出最優(yōu)蟲草多糖組合物。結(jié)果:添加6種多糖的蟲草多糖組比單用蟲草多糖組各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)異。最優(yōu)蟲草多糖組合物為:蟲草多糖地黃多糖組(200mg·kg-1+150mg·kg-1)和蟲草多糖毛酸漿多糖組(200mg·kg-1+150mg·kg-1)。對(duì)于STZ糖尿病小鼠,能夠明顯降低血糖,改善體特征量,增強(qiáng)糖耐受作用,降低α-葡萄糖苷酶活性,并明顯升高超氧化物歧化酶(SOD)活性,降低丙二醛(MDA)含量,具有較好的抗氧化活性。結(jié)論:兩組蟲草多糖組合物有望成為有效的降糖食品主要成分。

蟲草多糖,組合物,降血糖,糖尿病

糖尿病是一種常見(jiàn)的內(nèi)分泌代謝綜合癥,主要特征為糖代謝紊亂,臨床表現(xiàn)為多飲多食、多尿,體重減輕[1]。目前糖尿病發(fā)病率逐年升高,已成為繼惡性腫瘤、心腦血管病后第3位嚴(yán)重威脅人類健康的疾病[2]。隨著人們對(duì)健康的重視,糖尿病藥物已轉(zhuǎn)向食藥兩用的天然降糖食品,其副作用小、價(jià)格低廉,已成為糖尿病患者日常保健與輔助治療的最佳手段。冬蟲夏草(Cordycepssinensis(Berk.)Sacc.)屬麥角菌科蟲草屬,寄生于蝙蝠蛾(Hepialusarmoricanus)幼蟲上,主要分布在四川、青海、西藏等地。其富含蟲草多糖(Polysaccharides from cultured mycelium ofCordycepssinensis,PCS),能降低胰島素抵抗指數(shù),減輕β細(xì)胞的負(fù)荷,具有胰島素增敏作用[3-4]。玄參科植物地黃(RehmanniaglutinosaLibosch.)在內(nèi)分泌系統(tǒng)、免疫、抗腫瘤及心血管系統(tǒng)等方面有著廣泛的生物活性[5-6]。樹舌靈芝(Ganodermaapplanatum)具有抗癌、清熱、消毒、止痛等功效及免疫調(diào)節(jié)功能[7]。仙人掌(OpuntiadilleniiHaw.)可降血糖、降血脂、抗腫瘤、抗氧化等[8]。青錢柳(Cyclocaryapaliurus.)有降血糖、降血脂等生理活性[9]。毛酸漿(PhysalisalkekengiL.Var.franchetii)可抑制血糖升高[10-11]。馬齒莧(Portulacaoleracea)有效改善糖耐量和脂代謝紊亂[12]。

多糖具有免疫促進(jìn)作用、降血糖活性、抗腫瘤作用等,無(wú)毒副作用而被廣泛應(yīng)用。但目前對(duì)多糖產(chǎn)品的開發(fā)和功效研究尚少,利用蟲草多糖與食品多糖配伍降糖效果報(bào)道較少[13],如何高效利用這一極具保健功能和醫(yī)療價(jià)值的資源已成為目前亟待解決的問(wèn)題。

本文以冬蟲夏草多糖與食品多糖配伍,篩選出降糖效果最顯著的組合物,利用糖尿病模型鼠對(duì)組合物的降糖水平進(jìn)行研究,通過(guò)對(duì)照實(shí)驗(yàn)和顯著性測(cè)定,研究蟲草多糖及其他多糖組合物的降血糖作用。旨在為進(jìn)一步開發(fā)降糖食品提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

冬蟲夏草菌種(Hirsutellasinensis) 沈陽(yáng)天益堂有限責(zé)任公司;地黃、樹舌靈芝、仙人掌、青錢柳、毛酸漿、馬齒莧 天益堂藥房;健康雄性ICR小鼠 沈陽(yáng)醫(yī)學(xué)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心,體重18～22g;鏈脲佐菌素(STZ) 美國(guó)sigma化學(xué)公司,用前用檸檬酸緩沖液配成1%STZ溶液;其他試劑 國(guó)產(chǎn)分析純。

SW-CJ-2FD超凈工作臺(tái) 蘇州凈化設(shè)備有限公司;QYC-2112大型雙層全溫培養(yǎng)搖床 上海天呈實(shí)驗(yàn)儀器制造有限公司;SHY-2A雙功能水浴恒溫振蕩器 江蘇東鵬儀器制造有限公司;TGL20W臺(tái)式高速冷凍離心機(jī) 湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā)有限公司;PB203-N電子天平 瑞士,深圳市怡華新電子有限公司;FW177中草藥粉碎機(jī) 天津泰斯特有限責(zé)任公司;旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 日本,北京五洲東方科技發(fā)展有限公司;YRD-30.2A真空冷凍干燥機(jī) 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;葡萄糖試劑盒,超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)測(cè)定試劑盒 四川邁克科技有限責(zé)任公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 冬蟲夏草多糖的制備 由本實(shí)驗(yàn)室自行制備,用冬蟲夏草菌種發(fā)酵培養(yǎng),采用熱水提取法[14],Sevage法除游離蛋白,蒽酮硫酸法測(cè)得樣品中多糖含量在60%以上。地黃,樹舌靈芝,仙人掌,青錢柳,毛酸漿,馬齒莧。地黃多糖,樹舌靈芝多糖,仙人掌多糖,青錢柳多糖,毛酸漿多糖,馬齒莧多糖,由本實(shí)驗(yàn)室自行制備,采用水提醇沉法提取,Sevage法除游離蛋白,苯酚硫酸法測(cè)得樣品中多糖含量在60%以上。

1.2.2 STZ誘導(dǎo)糖尿病小鼠模型建立 隨機(jī)抽取體重(20±2)g小鼠,禁食16h,腹腔注射1% STZ 150mg·kg-1。4h后注射20%葡萄糖溶液。正常飼養(yǎng)3d后,禁食3h,用葡萄糖試劑盒測(cè)定血糖值,血糖值≥11.1mmol·L-1者確定為糖尿病模型鼠。

1.2.3 蟲草多糖降糖實(shí)驗(yàn) 取糖尿病模型鼠70只,隨機(jī)為7組,每組10只:模型組、A組(蟲草多糖50mg·kg-1)、B組(蟲草多糖100mg·kg-1)、C組(蟲草多糖150mg·kg-1)、D組(蟲草多糖200mg·kg-1)、E組(蟲草多糖250mg·kg-1)、F組(蟲草多糖300mg·kg-1)。另取健康鼠10只,作為正常對(duì)照組。各組分別灌胃給藥(模型組和正常對(duì)照組灌胃等體積生理鹽水),連續(xù)給藥30d,測(cè)血糖值。篩選的蟲草多糖最優(yōu)劑量組進(jìn)行下述實(shí)驗(yàn)。

1.2.4 蟲草多糖組合物降糖實(shí)驗(yàn) 取糖尿病模型鼠80只,分為8組,每組10只:模型組、G組(蟲草多糖200mg·kg-1)、H組(蟲草多糖200mg·kg-1+地黃150mg·kg-1)、I組(蟲草多糖200mg·kg-1+樹舌靈芝150mg·kg-1)、J組(蟲草多糖200mg·kg-1+仙人掌150mg·kg-1)、K組(蟲草多糖200mg·kg-1+青錢柳150mg·kg-1)、L組(蟲草多糖200mg·kg-1+毛酸漿150mg·kg-1)、M組(蟲草多糖200mg·kg-1+馬齒莧150mg·kg-1)。另取健康鼠10只,作為正常對(duì)照組。連續(xù)給藥30d,測(cè)血糖值,監(jiān)測(cè)毛色,飲水量,墊料潮濕程度和體重的基本體征。

1.2.6 α-葡萄糖苷酶活性的測(cè)定 禁食處死小鼠,取小腸上段,0.01MPBS,pH7.4漂洗,反轉(zhuǎn)小腸內(nèi)腔,剝離小腸刷狀緣膜,擦干,按W∶V=1∶9加PBS后冰浴勻漿,4℃離心(4000r/min)取上清液,-34℃冷凍備用。

小腸黏膜α-葡萄糖苷酶活性測(cè)定:用考馬斯亮藍(lán)測(cè)定提取液組織蛋白含量。稀釋小腸粘膜提取液至最佳濃度,取0.2mL,分別加入pH6.8磷酸鹽緩沖液0.7mL,37℃水浴10min后,加入0.5mol·L-1蔗糖溶液0.1mL,37℃水浴20min,加入0.lmol·L-1Na2CO31mL終止反應(yīng)。測(cè)定葡萄糖濃度,平行測(cè)定3管,取平均值,計(jì)算α-葡萄糖苷酶活力。

1.2.7 蟲草多糖組合物抗氧化活性的測(cè)定 給藥20d后,取血3mL,3500r/min離心5min,提取血清。采用黃嘌呤氧化酶法測(cè)定SOD活性,采用硫代巴比妥酸法測(cè)定MDA含量,按照SOD、MDA檢測(cè)試劑盒說(shuō)明書步驟操作。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 冬蟲夏草多糖對(duì)糖尿病小鼠血糖的影響

表1 冬蟲夏草多糖對(duì)糖尿病小鼠血糖的影響Table 1 Effect of PCS on blood glucose in STZ induced diabetic mice

注:#:與模型組相比,p<0.01,差異極顯著。表2同。

表2 蟲草多糖組合物對(duì)糖尿病小鼠血糖的影響Table 2 Effect of PCS combination on BGV in STZ induced diabetic mice

服用不同劑量蟲草多糖的糖尿病小鼠血糖值見(jiàn)表1。給藥30d,A、B、C、D組與模型組相比均有極顯著差異(p<0.01),STZ糖尿病小鼠血糖值均控制在6.70～9.70mmol·L-1之間。其中D組血糖降低率最大,C組次之。E組,F組因給藥劑量高出現(xiàn)死亡現(xiàn)象?？梢?jiàn)30d內(nèi),蟲草多糖劑量200mg·kg-1·d-1降糖效果更平穩(wěn)有效,為最優(yōu)劑量組。

2.2 6種蟲草多糖組合物對(duì)糖尿病小鼠血糖的影響

服用6種蟲草多糖組合物的糖尿病小鼠血糖值見(jiàn)表2。給藥30d,G、H、I、J、K、L、M組與模型組相比均有極顯著差異(p<0.01),STZ糖尿病小鼠血糖值均控制在5.60～6.90mmol·L-1之間。其中,L組血糖降低率最大,H組次之,其后依次是I組、J組、K組,M組血糖降低率稍強(qiáng)于G組,但與其它配方相比降低率較差。說(shuō)明L組和H組的血糖降低率優(yōu)于其他配方,可高效降血糖。I組的血糖降低率優(yōu)于J組。M組降糖活性最差。蟲草多糖、毛酸漿多糖、地黃多糖均具有明顯抑制血糖升高的作用,能緩解胰島素抵抗,通過(guò)減輕β細(xì)胞的負(fù)荷,阻止病情的惡化,具有潛在的胰島素增敏作用,因此效果更加顯著。

2.3 6種蟲草多糖組合物對(duì)糖尿病小鼠體征的影響

模型組小鼠毛色枯槁,飲水量大,墊料潮濕,30d平均體重僅增加1.10g。給藥各組小鼠毛色均較模型組好,飲水量與墊料潮濕情況較模型組減輕,平均體重增加均為4g以上,飲水量較模型組有所減少。

服用6種蟲草多糖組合物的糖尿病小鼠體重見(jiàn)圖1。小鼠注射STZ后72h內(nèi)體重下降,然后逐漸恢復(fù)并增長(zhǎng)。其中L組體重增重量最大,為6.2g,其次是H組,為5.7g。M組稍強(qiáng)于G組,但與其它配方相比體重增重量較小。說(shuō)明L組和H組體征表現(xiàn)要優(yōu)于其他配方,可明顯緩解糖尿病小鼠的癥狀。I組在體特征表現(xiàn)優(yōu)于J組。

圖1 蟲草多糖組合物對(duì)糖尿病小鼠體重的影響Fig.1 Effect of PCS combination on body weight in STZ induced diabetic mice

2.4 6種蟲草多糖組合物對(duì)小鼠糖耐受量的影響

服用6種蟲草多糖組合物的糖尿病小鼠糖耐受量見(jiàn)表3。各組小鼠灌胃葡萄糖后血糖開始升高。其中H組的AUC值最低,顯示出最強(qiáng)的糖耐量作用,其次是K、L、J、M、I。組合物糖耐受能力均強(qiáng)于蟲草多糖單一組。說(shuō)明H組的糖耐受能力最強(qiáng),說(shuō)明在服用H組一段時(shí)間后,血糖控制穩(wěn)定,產(chǎn)生一定的耐糖能力,可少量食用單糖食物。K組的降糖能力和抗氧化性雖然不是最好,但由于服用后糖耐受能力強(qiáng),因此對(duì)于降糖也有很高的應(yīng)用價(jià)值。I組糖耐受能力強(qiáng)差

表3 蟲草多糖組合物對(duì)小鼠糖耐受量的影響Table 3 Effects of PCS combination on glucose tolerance in mice

2.5 6種蟲草多糖組合物對(duì)糖尿病小鼠α-葡萄糖苷酶活性的測(cè)定

服用6種蟲草多糖組合物的糖尿病小鼠α-葡萄糖苷酶活性見(jiàn)圖2。給藥組α-葡萄糖苷酶活性在0.3～1.0U·mg-1之間。與模型組相比蟲草多糖組合物小鼠小腸黏膜葡萄糖苷酶活性均有所下調(diào)(p<0.01)。其中H組α-葡萄糖苷酶活性最低為0.3U·mg-1,說(shuō)明對(duì)酶活性的抑制作用最顯著。L組次之,為0.5U·mg-1,I組為0.6U·mg-1,K組最差為0.9U·mg-1。說(shuō)明H組和L組對(duì)α-葡萄糖苷酶活性的抑制作用最強(qiáng),延緩多糖降解效果最好,通過(guò)抑制水解α-1,4糖苷鍵,降低了人體對(duì)攝入的淀粉、蔗糖等碳水化合物的吸收利用。I組在對(duì)α-葡萄糖苷酶活性的抑制作用方面優(yōu)于J組。

圖2 蟲草多糖組合物對(duì)糖尿病小鼠 α-葡萄糖苷酶活性的影響Fig.2 Effect of PCS combination on alpha-glucosidase activity in STZ induced diabetic mice注:**:與模型組相比,p<0.01,差異極顯著。

2.6 6種蟲草多糖組合物抗氧化活性的測(cè)定

服用6種蟲草多糖組合物的糖尿病小鼠抗氧化活性見(jiàn)表4。與模型組相比,蟲草多糖組合物的SOD活性明顯升高(p<0.05),MDA含量有顯著下降(p<0.01)。MDA含量比較,以正常對(duì)照組和模型組做參照,J組MDA含量下降最顯著,其后依次是H、M、L、K、I,均強(qiáng)于蟲草多糖單一組。綜合比較,由于仙人掌本身抗氧化性強(qiáng),J組的抗氧化活性效果更好。H組明顯強(qiáng)于L組。I組和M組抗氧化活性低。

表4 蟲草多糖組合物對(duì)糖尿病小鼠的 SOD活性和MDA含量影響Table 4 Effect of PCS combination on SOD activity and MDA content on BGV in STZ induced diabetic mice

注:與模型組相比,*p<0.05,差異顯著;**p<0.01差異極顯著。

3 結(jié)論

服用不同劑量蟲草多糖30d后，糖尿病小鼠的血糖值與模型組相比均有所降低。其中，蟲草多糖劑量為200mg·kg-1·d-1時(shí)，降糖效果更平穩(wěn)有效，血糖降低率達(dá)到46.6%，為最優(yōu)劑量組。

添加6種多糖的蟲草多糖組比單用蟲草多糖組血糖、糖耐量實(shí)驗(yàn)的曲線下面積、α-葡萄糖苷酶活性均明顯降低,體特征表現(xiàn)、抗氧化活性改善更為明顯。蟲草毛酸漿多糖組和蟲草地黃多糖組對(duì)糖尿病小鼠血糖的降低率大,體特征表現(xiàn)良好,糖耐受能力強(qiáng),對(duì)α-葡萄糖苷酶活性的抑制作用顯著,同時(shí)表現(xiàn)出較高的抗氧化活性。其次為蟲草樹舌靈芝多糖組,蟲草仙人掌多糖組,蟲草青錢柳多糖組,蟲草馬齒莧多糖組降糖活性最差。

本實(shí)驗(yàn)是從6種蟲草多糖與食品多糖組合物中篩選的最優(yōu)組合物,有一定的降血糖效果,有著廣闊的開發(fā)前景。目前以蟲草地黃多糖和蟲草毛酸漿多糖為原料的食品及藥品市場(chǎng)上還不多見(jiàn),至于是否還存在其它配方更有利于蟲草多糖發(fā)揮降糖效果,還有待于在以后的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行深入的研究和探討。

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未來(lái)將有五大食品包裝機(jī)械主導(dǎo)市場(chǎng)

中國(guó)作為人口大國(guó)，消費(fèi)人群相對(duì)比較龐大，產(chǎn)品的流通較快，各種各樣的產(chǎn)品都需要經(jīng)過(guò)一定的包裝，所以食品包裝機(jī)械的不斷發(fā)展是勢(shì)不可擋的。各個(gè)包裝設(shè)備企業(yè)也應(yīng)該抓住這個(gè)機(jī)遇，注重技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新，優(yōu)化企業(yè)鏈為我國(guó)真空包裝機(jī)的長(zhǎng)足發(fā)展出一份力。

世界包裝組織亞洲包裝中心總裁金祥佐認(rèn)為，中國(guó)包裝業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化水平的現(xiàn)狀，已不能適應(yīng)行業(yè)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的實(shí)際需求，而如果要實(shí)現(xiàn)包裝由大到強(qiáng)，則亟需提升全行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化水平。

據(jù)權(quán)威資料推測(cè)，未來(lái)的十年內(nèi)為了適應(yīng)我國(guó)食品包裝行業(yè)的快速發(fā)展需要，將有真空包裝機(jī)等5大食品包裝機(jī)械主導(dǎo)市場(chǎng)：

一、真空包裝機(jī)械。我國(guó)不少生產(chǎn)真空包裝機(jī)械的企業(yè)以組裝為主，主要品種以半自動(dòng)操作為主，全自動(dòng)連續(xù)式、大真空室及適合液體包裝的真空包裝機(jī)械少，國(guó)內(nèi)普遍缺乏高效、專用的真空包裝機(jī)。

二、制袋、充填、封口包裝機(jī)械。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)此類機(jī)械的廠家100多家，年產(chǎn)量達(dá)1500萬(wàn)臺(tái)。制袋、充填、封口包裝機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)為模塊式結(jié)構(gòu)、多列高速、高穩(wěn)定性、傳動(dòng)機(jī)械簡(jiǎn)單，自適應(yīng)閉環(huán)控制。

三、金屬包裝容器加工設(shè)備。金屬包裝容器加工機(jī)械的生產(chǎn)制造業(yè)已初具規(guī)模，此類產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)一是改進(jìn)產(chǎn)品性能，提高成品率和材料利用率，二是加速產(chǎn)品技術(shù)改進(jìn)，研制無(wú)汞焊接和高性能高頻焊接電源等。

四、瓦楞紙箱生產(chǎn)設(shè)備。近十年來(lái)，我國(guó)瓦楞紙箱機(jī)械工業(yè)發(fā)展很快，產(chǎn)品種類從瓦楞紙板線發(fā)展到印刷開槽機(jī)、紙板膠合機(jī)、切角機(jī)等多個(gè)品種系列，今后的發(fā)展方向一是高速成套設(shè)備，二是中輕型瓦楞紙板箱成套設(shè)備。

五、紙漿模塑加工設(shè)備。我國(guó)紙餐具加工設(shè)備目前的生產(chǎn)規(guī)模還比較小，加工設(shè)備價(jià)格偏高。今后紙漿模餐具加工機(jī)械應(yīng)在降低成型加熱模具造價(jià)、改進(jìn)加熱方式、降低電耗成本、提高產(chǎn)量等方面加大研究。

來(lái)源：慧聰食品工業(yè)網(wǎng)

Research of the hypoglycemic activity of polysaccharides fromCordycepssinensisand other polysaccharides combination

ZHAO Ying,YANG Shao-bin*

(College of Bioscience and Engineering,Shenyang University,Shenyang 110044,China)

Objective:To study 6 kinds formulations of the polysaccharides ofCordycepssinensis(PCS)combination hypoglycemic activity. Methods:The diabetic mice were induced,respectively medicine different dose of PCS. Six kinds of PCS combination were composed with optimal PCS, the polysaccharide ofRehmanniaglutinosaLibosch.,Ganodermaapplanatum,OpuntiadilleniiHaw.,Cyclocaryapaliurus.,PhysaalisalkekengiL.var.franchetii(Mst.)MakinoandPortulacaoleracea. The optimal PCS combination were screened with blood glucose levels, body characteristics,glucose tolerance,alpha-glucosidase activity,SOD and MDA. Results:Six kinds of PCS combination were more excellent than PCS. The optimal PCS combination were:PCS Rehmannia polysaccharide group(200mg·kg-1+150mg·kg-1) and PCSPhysalispolysaccharide group(200mg·kg-1+150mg·kg-1). For STZ diabetic mice,could lower blood glucose,improve body characteristics,strengthen the glucose tolerance,reduce the alpha-glycosidase enzymes,rise high oxide dismutase(SOD)activity obviously,lower malondialdehyde(MDA)content,and had good antioxidant activity. Conclusion:Two groups of PCS combination were expected to become effective hypoglycemic food ingredient.

Polysaccharides fromCordycepssinensis;Combination;Hypoglycemic;Diabetes

2014-08-25

趙瑩(1990-)，女，碩士，主要從事微生物資源利用研究。

*通訊作者:楊紹斌(1959-)，男，本科，教授，主要從事微生物資源利用研究。

沈陽(yáng)市科技計(jì)劃項(xiàng)目(F13-216-9-00)。

TS201.1

A

1002-0306(2015)11-0356-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.11.064