岳隨娟,劉建,龔加順
普洱茶茶褐素對大鼠腸道菌群的影響
岳隨娟,劉建,龔加順*
云南農(nóng)業(yè)大學食品科學技術學院,云南 昆明 650201
摘要:本研究以普洱茶茶褐素(分子量>50 kDa,TB)為研究對象,通過灌胃茶褐素后分析大鼠體內(nèi)微生物變化,揭示普洱茶茶褐素對腸道菌群的影響。結果顯示,茶褐素能顯著改善抗生素的脫污染作用,調(diào)整腸道菌群失調(diào),且具有促進大鼠腸道乳酸桿菌、雙歧桿菌增殖,抑制大腸桿菌、腸球菌生長的作用,并隨時間延長,效果愈加明顯;而微生物的大量繁殖可加速茶褐素的分解代謝。
關鍵詞:普洱茶茶褐素;腸道菌群;代謝;大鼠
GB/T 22111—2008中規(guī)定普洱茶的定義為:以地理標志保護范圍內(nèi)的云南大葉種曬青茶為原料,并在地理標志保護范圍內(nèi)采用特定的加工工藝制成,具有獨特品質(zhì)特征的茶葉。按其加工工藝及品質(zhì)特征,普洱茶分為普洱茶(生茶)和普洱茶(熟茶)兩種類型。云南大葉種曬青茶或普洱茶生茶在特定的環(huán)境下,經(jīng)微生物、酶、濕熱、氧化等綜合作用,其內(nèi)含物質(zhì)發(fā)生一系列轉(zhuǎn)化,形成普洱茶熟茶。普洱茶熟茶外形色澤紅褐、內(nèi)質(zhì)湯色紅濃明亮、香氣獨特陳香、滋味醇厚回甘、葉底紅褐[1]。
隨著普洱茶的不斷升溫,普洱茶的保健功能更多地被人們所認識,并得到了許多人的青睞。普洱茶的減肥、降脂、降血糖、防治心腦血管疾病、抗衰老、抗腫瘤、抗病菌、抗病毒等[2-3]多種保健功能及其作用機理研究主要針對普洱熟茶,且相關研究已開展了近20年。
普洱茶茶色素屬于天然色素,指從普洱茶中提取的一類水溶性酚性色素。包括茶黃素(TF)、茶紅素(TR)、茶褐素(TB)[4]。普洱茶在發(fā)酵過程中,多酚類、黃酮類、兒茶素、茶紅素和水溶性寡糖均大幅下降,茶褐素顯著增加[5]。普洱茶中茶褐素含量為8%~17%,具有類似紅茶褐素的性質(zhì)[6]。
近年來針對普洱茶茶褐素的報道日漸增多,目前公認的是茶褐素是一類分子差異極大的復雜的高聚合物,是不溶于氯仿、乙酸乙酯以及正丁醇的一類褐色色素,且茶褐素中含有相當數(shù)量的蛋白質(zhì)、糖類、酸類物質(zhì)(包括羧酸基以及酚羥基)[7]。
研究顯示普洱茶茶褐素可顯著降低高脂血癥大鼠血清中總膽固醇(TC)、甘油三脂(TG)及低密度脂蛋白(LDL)水平,升高高密度脂蛋白(HDL)水平,并減少大鼠肝臟脂肪沉積,預防脂肪肝形成[8]。高斌等[9]報道普洱茶茶褐素可顯著增強大鼠肝臟和附睪脂肪組織激素敏感性脂肪酶(Hormone-sensitive lipase, HSL)的活性及其mRNA的表達,具有明顯的降血脂功效。以上研究提示茶褐素可能是普洱茶中重要的減肥、降脂成分。
隨著社會的進步和經(jīng)濟的發(fā)展,人們生活節(jié)奏的加快和飲食結構的失調(diào),腸道健康疾病成為一種普遍的“文明病”。根據(jù)腸道內(nèi)寄生微生物對人體影響的效果可將其分為有益微生物和有害微生物。有益菌群和有害菌群構成人體腸道微生態(tài)動態(tài)平衡。國內(nèi)外許多專家認為,患者飲食結構不合理導致腸道內(nèi)微生態(tài)環(huán)境失衡,進而會引發(fā)一系列病態(tài)征狀,如果要保持人體健康尤其是人體消化道的健康,必須特別重視人體腸道微生態(tài)的健康[10-11]。
茶葉中的有效成分對腸道易失調(diào)菌群有調(diào)節(jié)作用,在動物試驗中發(fā)現(xiàn)[12],給動物喂食茶多酚之后,糞便菌群中乳酸菌的水平有顯著提高,且發(fā)現(xiàn)茶多酚在大腸內(nèi)可選擇性抑制某些桿菌,同時能促進雙歧桿菌的生長,這種腸道內(nèi)細菌微生態(tài)的平衡對腸道健康十分關鍵,可有效預防結腸癌等腸道疾病。
本文初步探討了普洱茶茶褐素對腸道微生態(tài)平衡的影響。通過灌胃茶褐素后分析大鼠體內(nèi)微生物變化,揭示普洱茶茶褐素對腸道菌群的影響,為進一步闡述普洱茶與人類健康的關系提供實驗依據(jù)。
1.1 研究材料、試劑與儀器
1.1.1 原料和試驗動物
大益牌普洱茶熟茶,購自云南大益茶葉集團有限公司,嘜號7512,批次111,生產(chǎn)日期:2011年 5月 18日。SD雄性大鼠,試驗動物許可證:SYXKX(滇2011-0004),由昆明醫(yī)科大學試驗動物中心提供。
1.1.2 主要試劑
無水乙醇、無水乙醚,分析純,天津市化學試劑三廠;慶大霉素、磺芐青霉素、頭孢霉素Ⅶ和兩性霉素 B均是 USP,上海源葉生物科技有限公司;Pfizer腸球菌選擇性瓊脂、乳酸桿菌選擇性瓊脂、雙歧桿菌BS培養(yǎng)基均是分析純AR,青島海博生物技術有限公司。
1.1.3 主要儀器
電子天平(BS210S):北京賽多利斯天平有限公司;電子天平:感量為0.0001 g,沈陽龍騰電子有限公司;單人雙面凈化工作臺(SW-CJ-1F):蘇州凈化設備有限公司;培養(yǎng)箱(PGX):寧波東南儀器有限公司。
1.2 實驗方法
1.2.1 TB的提取
普洱茶茶樣→挑選清理→10倍蒸餾水浸提 2次→過濾→合并濾液→減壓濃縮→乙醇醇沉(濾液和無水乙醇體積比為1∶4)→離心→收集沉淀→蒸餾水溶解→膜分離→收集分子量大于 50 kDa濾液→真空冷凍干燥→普洱茶茶褐素
1.2.2 試驗動物的分組與飼喂管理
(1)試驗動物的選擇
選擇健康成年雄性 SD大鼠,體質(zhì)量160~200 g,外觀符合健康標準即發(fā)育正常,無畸形,無外傷及皮膚無染物;體形豐滿,頭部端正,胸廓和背部良好及寬闊,臀部渾圓而勻稱,四肢正常;眼部無分泌物,鼻無粘液流出,口腔無出血,耳無外傷;營養(yǎng)良好,飲食和兩便正常,行動迅速,反應靈敏[13-14]。
(2)飼養(yǎng)方法及管理
大鼠在空調(diào)動物飼養(yǎng)室中同室群籠飼養(yǎng),自由采食和飲水。每天換一次墊料、鼠籠,清洗飲水瓶。每天定時通風,記錄動物飼養(yǎng)室溫度和濕度,要求室溫(20±2)℃,濕度45%~60%。每周測量攝食量、飲水量和體重、體長。
基礎飼料由配方見表1。高脂飼料配方來源于衛(wèi)生部2003年2月頒布的《保健食品檢驗與評價技術規(guī)范》[15],配方見表2?;A飼料和高脂飼料均由昆明醫(yī)科大學動物試驗中心制作。
(3)試驗動物組別設計
所有大鼠全部飼喂基礎飼料,自由采食、飲水,喂養(yǎng)1周以適應環(huán)境和飼喂方式。1周后根據(jù)TC基礎值水平,隨機分為6組,每組15只大鼠,分別為正常對照組、TB+抗生素組、正常+TB組、高脂對照組、高脂+TB+抗生素組、高脂+TB組。其中 TB+抗生素組和高脂+TB+抗生素組在適應期于飲用水中加入抗生素,將正常微生物群全部或部分去除[16],即脫污染,以進行腸道菌群失調(diào)造模。適應期結束后進入為期14 d的干預期,具體設計見表3。
表1 基礎飼料配方Table 1 Basic food formula
表2 高脂飼料配方Table 2 High fat food formula
表3 試驗大鼠組別設計Table 3 Group design of experimental rats
(4)茶褐素灌胃劑量
龔加順等[17]研究表明,受試物的 LD50>10 mg·kg-1(95%可信限),屬實際無毒級物質(zhì)。根據(jù)敬明武等[18]報道茶色素的人體推薦量為0.045 g·kg-1。按《保健食品評價程序和檢驗方法》的要求,設高、中、低3個劑量組,其中一個劑量組是人體可能攝入量的5~10倍,最高不超過30倍[15]。因此本試驗中選擇人體推薦量的27倍,即灌喂劑量1.215 g·kg-1。
(5)抗生素灌胃劑量
根據(jù)文獻[19]的方法,將口服非吸收性抗菌素按下列比例混合于飲用水中,慶大霉素100 μg·mL-1、磺芐青霉素2 500 μg·mL-1、頭孢霉素Ⅶ 2 500 μg·mL-1、兩性霉素B 30 μg·mL-1。其中慶大霉素主要用于殺死革蘭氏陰性腸道桿菌,磺芐青霉素和頭孢霉素Ⅶ用于殺死革蘭氏陽性腸道細菌,而兩性霉素 B則用于殺死真菌。將這些作用機制不同的抗生素合并使用,即可增大殺菌作用,又可抑制耐藥菌的出現(xiàn)。
1.2.3 待測盲腸內(nèi)容物的制備及指標測定
(1)盲腸內(nèi)容物采集
于7 d適應期結束后、干預期第7天、干預期第14天,乙醚麻醉大鼠,之后由試驗人員按住大鼠的頸部,于無菌條件下,用手術刀將大鼠的腹部劃開,取出盲腸內(nèi)容物,置于無菌試管內(nèi)。取大鼠盲腸內(nèi)容物 0.3 g,置于裝有玻璃珠的無菌小瓶內(nèi),加2.7 mL稀釋液,于振蕩器上震蕩15 min,使內(nèi)容物均質(zhì)化。
(2)滴種及培養(yǎng)
將均質(zhì)化樣品稀釋,雙歧桿菌和乳酸桿菌稀釋度選擇10-6、10-7、10-8梯度,大腸桿菌和腸球菌稀釋度選擇10-5、10-6、10-7梯度。樣品接種采用滴種法[20],用移液槍吸取 75 μL,自高稀釋度向低稀釋度在相應的培養(yǎng)基上滴 3滴,每滴液體量約為25 μL。待液體滴種到相應菌種檢測培養(yǎng)基后,將大腸桿菌EMB培養(yǎng)基、Pfizer腸球菌選擇性瓊脂放置37℃培養(yǎng)箱中,需氧培養(yǎng)24 h;乳酸桿菌選擇性瓊脂、雙歧桿菌BS培養(yǎng)基置于37℃培養(yǎng)箱中,厭氧培養(yǎng)48~72 h。每個稀釋度做3個平行板,經(jīng)菌落辨別、革蘭氏染色和鏡檢等初步鑒定后計數(shù)[21]。為避免腸道中厭氧菌長時間暴露于空氣中,要求稱重、稀釋、接種至培養(yǎng)的全過程在30 min內(nèi)完成。
(3)活菌計數(shù)
計算標本CFU值。選擇菌落適中的稀釋度,算出同一稀釋度平均菌落數(shù)(X)。CFU=X×稀釋倍數(shù)/標本質(zhì)量,若表示為對數(shù)形式,將計算結果取對數(shù)。
2.1 適應期結束后大鼠腸道菌群的變化
尿液與血液中的物質(zhì)變化,在一定程度上與腸道微生物密切相關。茶褐素為大分子物質(zhì),特別是含有多糖、蛋白質(zhì)等,因此,腸道微生物對茶褐素的代謝可能有主要作用,值得探索。
脫污染是將正常微生物群全部或部分去除的措施。抗生素并不能將所有的菌群消滅,雙歧桿菌還有部分存在。適應期結束后,結果如表4所示,與正常健康組相比,抗生素組大鼠的正常菌群急劇下降,其中大腸桿菌、腸球菌、乳酸桿菌在培養(yǎng)基中均無生長,雙歧桿菌數(shù)量顯著減少(P<0.05),表明腸道菌群失調(diào),腸道菌群失調(diào)模型已經(jīng)建立。建模后,模型組大鼠糞便變稀,出現(xiàn)腹瀉現(xiàn)象,肛門四周微紅,盲腸腫大,腸壁變薄,盲腸內(nèi)容物呈水狀。
2.2 普通飼料組大鼠腸道菌群的變化
普通飼料組大鼠腸道菌群變化如表5。飼喂普通飼料7 d后,TB+抗生素組與適應期結束后抗生素組對比,所有主要菌群數(shù)量均大幅上升。TB+抗生素組與正常對照組對比,大腸桿菌、腸球菌的數(shù)量顯著減少(P<0.05);乳酸桿菌與雙歧桿菌的數(shù)量均顯著增加(P<0.05),表明茶褐素對抗生素脫污染大鼠腸道菌群失調(diào)有一定的恢復調(diào)整作用。正常+TB組與正常對照組相比,大腸桿菌與腸球菌的數(shù)量均顯著降低(P<0.05);乳酸桿菌與雙歧桿菌的數(shù)量均顯著增加(P<0.05),表明茶褐素具有增加正常大鼠腸道乳酸桿菌與雙歧桿菌的作用,對大腸桿菌、腸球菌有抑制作用。正常+TB組與 TB+抗生素組相比,大腸桿菌與腸球菌數(shù)量顯著降低(P<0.05),乳酸桿菌與雙歧桿菌的數(shù)量顯著增加(P<0.05),表明茶褐素在正常的大鼠腸道環(huán)境下能發(fā)揮更好的作用。
飼喂普通飼料14 d后,正常+TB組大腸桿菌與腸球菌的數(shù)量進一步減少,乳酸桿菌與雙歧桿菌的數(shù)量進一步增加,大腸桿菌和腸球菌數(shù)量顯著低于正常對照組(P<0.05),乳酸桿菌和雙歧桿菌數(shù)量顯著高于正常對照組(P <0.05)。表明隨著時間的延長,茶褐素對增加正常大鼠乳酸桿菌與雙歧桿菌的作用和對大腸桿菌、腸球菌的抑制作用逐漸增強。正常+TB組與 TB+抗生素組相比,大腸桿菌、乳酸桿菌和雙歧桿菌的數(shù)量顯著增加(P<0.05),腸球菌數(shù)量增加,但差異不顯著(P>0.05)。
表4 正常對照組與模型組大鼠腸道菌群變化(±SD)Table 4 Changes of bacteria in normal control and model groups (±SD)
表4 正常對照組與模型組大鼠腸道菌群變化(±SD)Table 4 Changes of bacteria in normal control and model groups (±SD)
注:同列小寫字母不同者,表示差異顯著(P<0.05)?!?”表示未檢出。Note: The different lowercase letters in same columns mean significant difference (P<0.05). "-" means not checked out.
cfu·g-1組別Group 大腸桿菌Colon bacillus 腸球菌Enterococcus 乳酸桿菌Lactobacillus 雙歧桿菌Bifidobacterium正常組Normal group 8.77±0.13 8.90±0.15 10.7±0.24 9.84±0.16a抗生素組Antibiotics group - - - 8.69±0.12b
表5 普通飼料組大鼠腸道主要菌群變化(±SD)Table 5 Changes of four bacteria in the group feeding ordinary food (±SD)
表5 普通飼料組大鼠腸道主要菌群變化(±SD)Table 5 Changes of four bacteria in the group feeding ordinary food (±SD)
注:同行間小寫字母不同者,差異顯著(P<0.05)。下同。Note: The different lowercase letters of same line mean significant difference (P<0.05). The same below.
cfu·g-1項目Item正常對照組Normal group TB+抗生素組TB+Antibiotics group正常+TB組Normal+TB group大腸桿菌 8.97±0.41a 8.75±0.10b 8.51±0.15c灌胃7 d后Gavage after 7 d腸球菌 8.52±0.30a 8.29±0.34b 8.07±0.10c乳酸桿菌 8.45±0.17c 8.68±0.05b 8.99±0.28a雙歧桿菌 9.86±0.22c 9.92±0.07b 10.28±0.03a大腸桿菌 8.67±0.32a 8.12±0.28c 8.45±0.22b灌胃14 d后Gavage after 14 d腸球菌 8.31±0.08a 7.85±0.36b 7.93±0.15b乳酸桿菌 9.54±0.25b 8.89±0.08c 9.99±0.32a雙歧桿菌 9.96±0.16b 9.98±0.08b 10.34±0.26a
2.3 高脂飼料組大鼠腸道菌群的變化
高脂飼料組大鼠腸道菌群的變化如表6。飼喂高脂飼料 7 d后,高脂+TB+抗生素組 4種菌群數(shù)量均小于其他兩組,與高脂對照組相比,大腸桿菌與雙歧桿菌數(shù)量降低顯著(P>0.05),表明在高脂條件下,即使有抗生素的存在,茶褐素仍然具有恢復大鼠腸道正常菌落的作用。高脂+TB組的大腸桿菌與腸球菌數(shù)量均少于高脂對照組,其中大腸桿菌數(shù)量顯著降低(P<0.05),乳酸桿菌與雙歧桿菌數(shù)量顯著高于高脂對照組(P<0.05),表明在高脂條件下,茶褐素仍然具有增加大鼠腸道乳酸桿菌與雙歧桿菌,抑制大腸桿菌與腸球菌的作用。
飼喂高脂飼料14 d后,高脂+TB組大腸桿菌與腸球菌數(shù)量進一步減少,乳酸桿菌與雙歧桿菌進一步增加,且大腸桿菌數(shù)量顯著低于高脂對照組(P<0.05),乳酸桿菌與雙歧桿菌數(shù)量顯著高于高脂對照組(P<0.05),表明隨著時間的延長,茶褐素作用更明顯。高脂+TB組與高脂+TB+抗生素組相比,大腸桿菌數(shù)量顯著減少(P<0.05),乳酸桿菌與雙歧桿菌數(shù)量顯著增加(P<0.05),這有可能是抗生素使大鼠腸道環(huán)境紊亂,沒有抗生素的條件下,茶褐素可以更好地發(fā)揮其作用。
對照同時高脂+TB組、高脂對照組相比的結果與正常+TB組、正常對照組相比的結果表明,在正常健康飲食模式下,茶褐素能發(fā)揮更大的效用。
表6 高脂飼料組大鼠腸道主要菌群變化(±SD)Table 6 Changes of four bacteria in the group feeding high fat food (±SD)
表6 高脂飼料組大鼠腸道主要菌群變化(±SD)Table 6 Changes of four bacteria in the group feeding high fat food (±SD)
cfu·g-1項目Item高脂對照組High fat control group高脂+TB+抗生素組Fatty+TB+Antibiotics group高脂+TB組Fatty+TB group大腸桿菌 9.01±0.20a 8.78±0.12b 8.82±0.35b灌胃7 d后Gavage after 7 d腸球菌 8.46±0.20a 8.33±0.28a 8.36±0.15a乳酸桿菌 8.86±0.37b 8.73±0.05b 9.15±0.36a雙歧桿菌 10.27±0.17b 10.07±0.10c 10.43±0.15a大腸桿菌 8.86±0.20a 8.73±0.37a 8.26±0.29b灌胃14 d后Gavage after 14 d腸球菌 8.43±0.08a 8.44±0.11a 8.28±0.18a乳酸桿菌 9.80±0.12b 9.09±0.06c 9.92±0.20a雙歧桿菌 10.49±0.37b 10.05±0.03c 10.75±0.34a
人體腸道里含有 1013~1014個微生物,被視為人體內(nèi)的超級器官。腸道微生物與人體之間存在著千絲萬縷的聯(lián)系。腸道微生物影響人體的能量代謝和宿主免疫功能,影響藥物的代謝、毒性和有效性,也可能是肥胖、高血壓、糖尿病、冠心病和中風等代謝性疾病的直接誘因[22]。人體產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物有兩類,一類是人體本身細胞代謝產(chǎn)生的;另一類由人體和腸道微生物共同代謝產(chǎn)生的,比如馬尿酸、3-羥基苯丙酸(3-HTP)[23]、短鏈脂肪酸丁酸、乙酸和甲酸(SCFA),以及甲基胺類的代謝物如二甲胺(DMA)、三甲胺(TMA)和氧化三甲胺(TMAO)等。因此,通過調(diào)控機體的腸道微生物來增強機體潛在抗疾病能力、改善機體健康狀態(tài)有重要意義。
脫污染是將正常微生物菌群全部或部分去除的措施,常見于科學研究中。連續(xù)7 d給與抗生素灌胃,模型組大鼠糞便變稀,出現(xiàn)腹瀉現(xiàn)象,肛門四周微紅,盲腸腫大,腸壁變薄,盲腸內(nèi)容物呈水狀,并且主要腸道菌群數(shù)量與正常對照組相比明顯下降。本試驗結果表明,慶大霉素、磺芐青霉素、頭孢霉素和兩性霉素的混合使用能造成典型的菌群失調(diào)模型,是制備腸道脫污染大鼠模型的較理想藥物。本試驗中TB+抗生素組與高脂+TB+抗生素組大鼠腸道主要菌群在灌胃茶褐素后均大幅上升,這表明不管是飼喂普通飼料還是高脂飼料,茶褐素均能顯著改善抗生素的脫污染作用,調(diào)整腸道菌群的失調(diào)。
腸道正常微生物菌群是一組龐大的生態(tài)系統(tǒng),一旦因某種原因破壞了這一穩(wěn)定的生態(tài)平衡,機體就會出現(xiàn)生態(tài)失調(diào)反應。正常+TB組與TB+抗生素組相比,表明抗生素造成了大鼠腸道菌群的失調(diào),而且茶褐素在正常腸道微生態(tài)環(huán)境下發(fā)揮作用優(yōu)于有抗生素存在的微生態(tài)環(huán)境。腸道中的雙歧桿菌和乳酸桿菌在機體內(nèi)的有益作用已為人們所共識,它們可以調(diào)整機體的微生態(tài)平衡,改善消化功能,增強機體的免疫能力,延緩衰老。本試驗表明,茶褐素具有促進大鼠腸道乳酸桿菌、雙歧桿菌增殖和抑制大腸桿菌、腸球菌生長的作用。且隨著處理時間延長,效果更加明顯;正常健康飲食模式下,茶褐素能發(fā)揮更大效用。另一方面,雙歧桿菌和乳酸桿菌在自身代謝中也會產(chǎn)生乳酸,使腸道pH值降低,腸道的酸性環(huán)境具有較強的抑菌和殺菌作用,能夠控制病原菌的生長和繁殖。乳酸桿菌等在腸道產(chǎn)生的有機酸和細菌素(一種蛋白質(zhì)),在腸道中可以抑制大腸桿菌等腐敗細菌的生長[24]。
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中圖分類號:TS272.5+4;Q946.84+1;Q939.1
文獻標識碼:A
文章編號:1000-369X(2016)03-261-07
收稿日期:2015-10-26
修訂日期:2016-01-19
基金項目:國家自然科學基金(31260195)資助
作者簡介:岳隨娟,女,碩士研究生,主要從事普洱茶功能研究。*通訊作者:gong199@163.com
Effects of Theabrownin Extracted from Pu-erh Tea on the Intestinal Flora
YUE Suijuan, LIU Jian, GONG Jiashun*
Yunnan Agriultural University Institute of Food Science and Technology, Kunming 650201, China
Abstract:In this study, theabrownin (Mw>50 kDa, TB) extracted from pu-erh tea was used as experimental material, and the effects of theabrownin to the intestinal flora of rat was studied. The results showed that the theabrownin had remarkable effects on the intestinal flora in rats. TB could significantly improve the de-pollution of antibiotics and adjust the intestinal flora imbalance. It was found that TB could promote the proliferation of Bifidobacterium and Lactobacillus and inhibit the proliferation of Escherichia coli and Enterococcus. The effects are more obvious with increasing culture time. In turn, microbes proliferate can accelerate the catabolism of theabrowns. Keywords: Pu-erh tea theabrownin, intestinal flora, metabolic, rat