不溶性大豆膳食纖維對大鼠采食行為及血液指標(biāo)的影響

石彥國 郭慶啟 楊 楊 劉琳琳 王 冰 劉麗潔，3 張 娜*

（1 哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院 黑龍江省食品科學(xué)與工程重點實驗室 哈爾濱 150076

2 東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院 哈爾濱 150040

3 黑龍江正大實業(yè)有限公司 哈爾濱 150040）

不溶性膳食纖維是不能被人體消化道分解的多糖類及木植素，是公認(rèn)的減肥食品[1]。其在消化道中吸水膨脹增加人體飽腹感，由于不易消化，可延長胃排空時間，因此膳食纖維可以提供較長時間的飽腹感，從而抑制人類采食行為[2-3]。多數(shù)研究認(rèn)為膳食纖維可以通過控制采食量[4-5]，提高小鼠的小腸推進(jìn)率，以顯著增加潤腸通便作用，來達(dá)到控制體重的目的[6]。Du等[7]研究發(fā)現(xiàn)膳食纖維劑量與體重變化呈負(fù)相關(guān)，當(dāng)人體攝入10 g/d的膳食纖維，體重減輕了39 g/年。有人研究發(fā)現(xiàn)大鼠攝入燕麥水溶性膳食纖維，不僅可以有效控制小鼠體重的增長及Lee氏肥胖指數(shù)的升高，還可以抑制小鼠血清中總膽固醇、低密度脂蛋白的升高和高密度脂蛋白的降低[8]。也有研究認(rèn)為膳食纖維可能對體重?zé)o影響，如王強(qiáng)等[9]研究發(fā)現(xiàn)柚皮膳食纖維高劑量組僅顯著降低了大鼠血清中31.7%的總膽固醇量，其對大鼠的體重、體脂百分率和低密度脂蛋白并無顯著影響?，F(xiàn)在許多研究集中在膳食纖維對采食量和體重的影響上，并證明人體攝入富含膳食纖維的飲食可降低體重[10]，并認(rèn)為攝入膳食纖維劑量與體重的降低作用成正相關(guān)趨勢[11]，而大量攝入膳食纖維對血液中維生素A有抑制作用[12]。目前，正常大鼠攝入不溶性膳食纖維對其體重及大鼠血液中維生素A或鈣離子含量的影響研究較少。

本研究通過動物實驗，對不溶性大豆膳食纖維攝入是否對正常大鼠采食行為有抑制作用進(jìn)行分析，并研究對大鼠血液中維生素A和鈣離子的影響，為大豆膳食纖維的開發(fā)利用提供進(jìn)一步的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆不溶性膳食纖維，廣州海莎生物技術(shù)有限公司；Wistar雄性大鼠6～8周，億斯實驗動物科技有限公司。

動物飼料，億斯實驗動物科技有限公司；肝素鈉，上海士鋒生物科技有限公司；乙醚，北京蒂華森科技有限公司；生理鹽水，上海研生實業(yè)有限公司；維生素A Elisa試劑盒，上海亞培生物科技有限公司；鈣離子Elisa試劑盒，上海亞培生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

XMTD-204電熱恒溫水浴鍋，天津市歐諾儀器儀表有限公司；SpectraMax 190全波長光吸收型酶標(biāo)，深圳市華科瑞科技有限公司；LRH-70生化培養(yǎng)箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；G1-21M高速離心機(jī)，上海安亭科技儀器廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 動物實驗分組與處理 選擇健康雄性Wistar大鼠（6～8周，220～240 g）20只，由吉林億斯實驗動物科技有限公司提供，[實驗動物許可證號：SCXK（吉）2016-0003]。隨機(jī)分為4組：空白對照組（灌胃1mL生理鹽水）、高劑量組（灌胃1mL 500mg/kg的大豆膳食纖維溶液）、中劑量組（灌胃1mL 300mg/kg的大豆膳食纖維溶液）、低劑量組（灌胃1mL 100mg/kg的大豆膳食纖維溶液），禁食1夜，在9：00時，對各組大鼠以相應(yīng)濃度膳食纖維溶液進(jìn)行灌胃，處理結(jié)束后，提供大鼠50 g普通飼料，并觀察大鼠采食行為120min，大鼠自由采食至17：00開始禁食，其15 d內(nèi)每隔3 d對飼喂基礎(chǔ)飼料大鼠的采食量、食間間隔、飽腹感率和體重進(jìn)行測定，從第16天起，以灌胃方式灌入高、中、低劑量的大豆膳食纖維的大鼠的采食量、食間間隔、飽腹感率和體重檢測。飼喂40 d的過程中，每隔10 d對大鼠的飽腹感效果和血液指標(biāo)進(jìn)行測定。動物實驗程序執(zhí)行按照動物保護(hù)道德準(zhǔn)則執(zhí)行。

1.3.2 采食量測定 每日9：00將50 g飼料放置于鼠籠中，大鼠以自由采食形式攝入飼料，17：00時將飼料取回進(jìn)行稱重，記錄為M。將從9：00～17：00期間，大鼠自由采食所消耗的飼料量定義為采食量[13]，如公式1所示。

式中，MS——膳食消耗量，g；M——每日17：00剩余飼料量，g。

1.3.3 食間間隔的測定 每天9：00對大鼠進(jìn)行大豆膳食纖維灌胃，之后提供基礎(chǔ)飼料自由采食，觀察大鼠采食行為120min，記錄每次采食行為開始的時間（t0）和結(jié)束的時間（t1），按照公式2 計算食間間隔（IMI），將所有小于5min的IMI舍棄，保留并記錄下第1個大于5min的IMI[14]，其余IMI均舍去。

式中，t1——第2次采食行為開始的時間；t0——第1次采食行為結(jié)束的時間。

1.3.4 飽腹感率的測定為更加全面科學(xué)的評價飽腹效果的強(qiáng)弱，采用食間間隔和采食量的比值對大鼠的飽腹感效果進(jìn)行評價，將其定義為飽腹感率（Satiety ratio，SR）[15]，計算公式如3所示。

式中，SR——飽腹感率，min/g；IMI——食間間隔，min；MS——采食量，g。

1.3.5 大鼠體重的測定 在55 d的實驗期間，每隔3 d對大鼠體重進(jìn)行監(jiān)測，每次測定均在9：00進(jìn)行，將大鼠用乙醚輕度麻醉后，置于500mL燒杯中，采用差量法用電子天平對大鼠體重進(jìn)行稱量。

1.3.6 大鼠血液中維生素A和鈣離子的測定 在飼喂膳食纖維第15，25，35，45，55天的9：00對大鼠進(jìn)行眼眶取血1mL，置于10 g/L肝素鈉處理過的EP管中，3 000 r/min離心20min，取上清液，用試劑盒測定維生素A和鈣離子含量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

采用Microsft Office Excel 2003軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和繪圖，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=5）表示，采用SPSS軟件中單因素ANOVA對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析，顯著性水平設(shè)定為P＜0.05。采用SPSS軟件中Pearson相關(guān)系數(shù)分析法對大豆膳食纖維的劑量與采食量、食間間隔和飽腹感率的相關(guān)性進(jìn)行分析，相關(guān)系數(shù)用“r”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 采食行為的分析

以采食量為考察指標(biāo)，分析不同劑量大豆膳食纖維對正常大鼠的采食量的變化情況，結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，大鼠攝入大豆膳食纖維45～55 d內(nèi)，隨著時間的延長，大鼠攝入高、中、低劑量的大豆膳食纖維后，其采食量與空白組差異顯著（P＜0.05）。第55天時，大鼠攝入大豆膳食纖維的劑量在0～500 g/kg范圍內(nèi)，隨著大豆膳食纖維劑量的增加，大鼠的采食量顯著降低（P＜0.05），且大鼠攝入大豆膳食纖維的劑量和采食量之間呈強(qiáng)烈的負(fù)相關(guān)（r=-0.93）。證明當(dāng)大鼠攝入大豆膳食纖維的劑量小于500mg/kg時，對采食量的抑制效果與劑量之間存在明顯的相關(guān)性。通過采食量檢測結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，攝入高、中、低劑量的大豆膳食纖維的大鼠采食量均顯著性低于空白組（P＜0.05），表明大鼠攝入大豆膳食纖維后具有抑制其采食行為的作用。如申瑞玲等[8]發(fā)現(xiàn)用4.62 g/kg和6.38 g/kg劑量的大豆膳食纖維可顯著抑制小鼠的采食量，其中大鼠攝入6.38 g/kg的大豆膳食纖維，采食量比空白組顯著降低2.44 g。

圖1 大鼠采食量變化圖Fig.1 The changes of meal size in rat

2.2 食間間隔的分析

以食間間隔為考察指標(biāo)，分析不同劑量大豆膳食纖維對正常大鼠的食間間隔的變化情況，結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，大鼠攝入高、中、低劑量的大豆膳食纖維15～55 d，隨著飼喂時間的延長，攝入高、中、低劑量大豆膳食纖維的大鼠在第55天的食間間隔均顯著性高于空白組（P＜0.05），其中第25天時，大鼠攝入500mg/kg的大豆膳食纖維顯著高于其它組，表明大豆膳食纖維具有抑制其采食行為的作用。第55天時，大鼠攝入大豆膳食纖維的劑量在0～500 g/kg范圍內(nèi)，隨著大豆膳食纖維劑量的增加，大鼠的食間間隔呈不斷上升的趨勢（P＜0.05），大鼠攝入大豆膳食纖維劑量與大鼠食間間隔具有強(qiáng)烈正相關(guān)（r=0.84），證明長時間攝入高劑量膳食纖維具有可以控制食間間隔，增加飽腹感的作用。

圖2 大鼠采食間隔的變化圖Fig.2 The changes of meal interval in rat

2.3 飽腹感率的分析

以飽腹感率為考察指標(biāo)，分析不同劑量大豆膳食纖維對正常大鼠的飽腹感率的變化情況，結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知，大鼠攝入高、中、低劑量的大豆膳食纖維15～55 d，隨著飼喂時間的延長，從25 d開始，攝入高、中劑量大豆膳食纖維大鼠的飽腹感率均顯著性高于空白組（P＜0.05）。第55天時，攝入大豆膳食纖維在0～500 g/kg劑量范圍內(nèi)，大鼠的飽腹感率隨攝入大豆膳食纖維的劑量增加而增加，攝入劑量與飽腹感率呈極強(qiáng)正相關(guān)性（r=0.90），證明當(dāng)大鼠攝入500mg/kg以下的大豆膳食纖維，大鼠飽腹效果隨攝入大豆膳食纖維的劑量增加而增加。

2.4 大鼠體重的分析

在大鼠體重監(jiān)測實驗中，前15 d大鼠并未攝食大豆膳食纖維，而是每日餐前攝入1mL生理鹽水；從第16天開始，大鼠攝入高、中、低劑量的大豆膳食纖維，每隔3 d測定大鼠體重，直到喂養(yǎng)至第55天，體重的變化結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，在55 d內(nèi)攝入高、中、低劑量大豆膳食纖維組的大鼠體重均呈上升趨勢，其中在15 d內(nèi)與空白組大鼠相比，體重增加無顯著差別（P＞0.05），16 d后空白組大鼠的體重依然迅速增高，并在第55天時達(dá)到（434.14±20.98）g，而飼喂高、中、低劑量大豆膳食纖維組的大鼠體重增加受到抑制，且隨大豆膳食纖維劑量的增加，抑制作用增強(qiáng)，在第55天時大鼠攝入高劑量的大豆膳食纖維所稱體重顯著低于攝入低劑量大豆膳食纖維的大鼠體重（340.28±6.15）g，證明大鼠攝入大豆膳

圖3 大鼠飽腹感率的變化圖Fig.3 The changes of satiety ratio in rat

2.5 血液維生素A含量的分析

維生素A對視網(wǎng)膜的保護(hù)起著重要的作用，是上皮組織生長和分化的必需維生素，對骨生長、生殖和胚胎發(fā)育也有重要影響。攝入大豆膳食纖維對大鼠血液中維生素A含量的影響如圖5所示。

由圖5可知，飼喂15～55 d內(nèi)，隨著飼喂時間的延長，15～35 d內(nèi)攝入高、中、低劑量大豆膳食纖維的大鼠血液中維生素A與空白組無顯著差異（P＞0.05），而 45～55 d，攝入高、中劑量大豆膳食纖維的大鼠血液中維生素A隨著飼喂時間的延長呈顯著差異（P＜0.05），大鼠攝入低劑量大豆膳食纖維，血液中維生素A與空白組相比變化始終不顯著（P＞0.05）。有研究發(fā)現(xiàn)攝入少量大豆膳食纖維對血液中維生素A沒有影響，王洪允等[16]將魔芋、玉米和燕麥中的大豆膳食纖維添加到成年人的食物中，發(fā)現(xiàn)攝入大豆膳食纖維對維生素A吸收沒有明顯的促進(jìn)或抑制作用。而大鼠攝入高劑量大豆膳食纖維血液中維生素A含量顯著降低食纖維可以控制體重增加，膳食纖維具有減肥功效。Du等[7]研究發(fā)現(xiàn)膳食纖維劑量與體重變化呈負(fù)相關(guān)，當(dāng)人體攝入10 g/d的膳食纖維時，體重減輕了39 g/年，同時腰圍減小了0.08 cm/年。有研究發(fā)現(xiàn)谷物膳食纖維對控制體重增長有重要作用，F(xiàn)lamm等[5]的研究表明，大鼠增加膳食纖維或全谷物食物的攝入可以減少采食量，增加排便體積，控制大鼠體重增加。（P＜0.05），第55天時，大鼠攝入高劑量大豆膳食纖維，血液中維生素A最低，其含量為（1.33±0.10）μg/mL，比空白組低0.75μg/mL。因為維生素A為脂溶性維生素，需要通過脂化過程才能被機(jī)體吸收[17]，從目前結(jié)果來看，大豆膳食纖維具有較強(qiáng)的吸附性，抑制維生素A、鈣離子、氨基酸等營養(yǎng)素的吸收。有研究針對人體攝入大豆膳食纖維對血液中維生素A的影響進(jìn)行分析，Khokhar等[12]發(fā)現(xiàn)，隨膳食纖維攝入量的增加，血漿中維生素A水平明顯降低，且長期攝入10%（體積分?jǐn)?shù)）甘藍(lán)膳食纖維，大鼠血漿中維生素A明顯低于空白組，僅為空白組大鼠血液中維生素A含量的43.97%。綜上所述，長期食用大豆膳食纖維以達(dá)到減肥目的，需控制大豆膳食纖維的攝入量，否則會抑制體內(nèi)維生素A的吸收。

圖4 大鼠攝入大豆膳食纖維大鼠55 d的體重變化Fig.4 Changes of rat weight after dietary fiber for 55 d

2.6 血液鈣離子含量的分析

鈣在人體生理過程中有舉足輕重的作用，幾乎參與一切生命現(xiàn)象和細(xì)胞功能，鈣缺乏時就會引發(fā)一系列鈣缺乏病[18]，攝入大豆膳食纖維對大鼠血液中鈣離子含量的影響如圖6所示。

由圖6可知，在飼喂25～55 d范圍內(nèi)，隨飼喂時間的延長，大鼠攝入高、中劑量的大豆膳食纖維后血液中鈣離子顯著低于空白組（P＜0.05），且到第55天時，大鼠攝入高劑量大豆膳食纖維血液中鈣離子含量最低，僅為（23.88±1.86） pg/mL，而大鼠攝入低劑量的大豆膳食纖維僅在第55天與空白組具有顯著差異（P＜0.05）。因為大豆膳食纖維為一種不能被胃腸道消化吸收的多糖，在消化過程中其吸水后具有高黏性[19]，導(dǎo)致鈣離子隨大豆膳食纖維排出體外，使大鼠對鈣離子的吸收降低，從而導(dǎo)致體內(nèi)的鈣流失。有些研究也發(fā)現(xiàn)相似結(jié)果，如Mchale等[20]調(diào)查發(fā)現(xiàn)成人膳食中加入20 mg纖維素均能顯著抑制鈣吸收，其尿液中的鈣離子含量高于無纖維組的6.81mg/樣/d。同時，相關(guān)研究還表明體內(nèi)鈣離子流失會影響血液指標(biāo)。Corrie等[21]研究水溶性玉米纖維對青少年血液中鈣離子的影響，發(fā)現(xiàn)攝入大豆膳食纖維后血液中鈣離子會顯著減少4.8mg/L。Flamm等[5]研究大豆膳食纖維對兒童血液中鈣離子的影響，發(fā)現(xiàn)在6～12個月的兒童攝入15 g/d劑量大豆膳食纖維后，其血液中鈣離子含量下降。

圖5 大鼠攝入大豆膳食纖維對血液中維生素A影響Fig.5 Effects of dietary fiber on vitamin A

圖6 大鼠攝入大豆膳食纖維對大鼠血液鈣離子影響Fig.6 The effects of soy peptide or dietary fiber on calciumion

3 結(jié)論

大豆膳食纖維經(jīng)本研究證明對采食行為有抑制作用，并有降低大鼠體重的效果，然而由于大鼠長期食用大豆膳食纖維會導(dǎo)致血液中維生素A和鈣離子含量降低，所以不建議長期食用大豆膳食纖維。