甘蔗醋對高脂小鼠血脂代謝及組織氧化還原的影響

李志春，陳趕林*，鄭鳳錦，孫 健，林 波，方曉純

（1.廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，廣西 南寧 530007;2.廣西果蔬貯藏與加工新技術(shù)重點實驗室，廣西 南寧 530007;3.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院/中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究中心，廣西 南寧 530007）

醋作為一種傳統(tǒng)調(diào)味品，不僅營養(yǎng)成分豐富，還具有很好的保健價值，具有緩解疲勞、調(diào)節(jié)血糖及脂質(zhì)代謝、抗氧化等功效[1]。醋中的黃酮類、多酚類化合物及氨基酸等成分通過自身的抗氧化作用清除氧自由基，可降低體內(nèi)血脂質(zhì)過氧化物含量，抑制膽固醇及不飽和脂肪酸氧化，減少膽固醇及其氧化物在動脈壁上沉積，促進不飽和脂肪酸對膽固醇的轉(zhuǎn)運和清除，從而抑制動脈硬化形成[2-4]。

甘蔗醋是采用甘蔗汁液體，經(jīng)壓榨、滅菌、乙醇發(fā)酵、醋酸發(fā)酵、陳釀等工藝加工而成的原醋液體[5-7]。醋的保健功效與其含有抗氧化成分密切相關(guān)，甘蔗醋中不僅含有多種氨基酸、維生素、煙酸、核黃素及人體必需的營養(yǎng)元素鈣、磷、錳、鋅等[8-11]，還含有種類豐富的酚類物質(zhì)，按質(zhì)量濃度從高到低依次為香草醛、香豆素、綠原酸、咖啡酸、阿魏酸、對香豆酸、芹菜素、木犀草素、肉桂酸和山柰酚，其中香草醛、香豆素、綠原酸、咖啡酸質(zhì)量濃度較高（＞2.0 mg/L），芹菜素、木犀草素、肉桂酸和山柰酚質(zhì)量濃度較低（＜0.1 mg/L）[12]。甘蔗果酒和甘蔗原醋對1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基、羥自由基均有較強的清除作用，且隨樣品體積的增加而逐漸增強，清除率均高于VC和沒食子酸;同時其對亞硝酸根離子也有一定的清除作用，對金屬離子有良好的螯合作用，且甘蔗原醋的抗氧化能力優(yōu)于甘蔗果酒[13]。

目前對于甘蔗汁、酒、醋的研究主要集中在對其營養(yǎng)成分的提取、鑒定、加工以及體外模擬人體腸胃環(huán)境中醋的抗氧化活性等功能方面[14-19]，而關(guān)于甘蔗醋在預(yù)防血脂升高和調(diào)節(jié)血脂代謝及組織抗氧化應(yīng)激能力方面的研究卻少有報道。本實驗通過建立高脂膳食誘發(fā)血脂代謝紊亂小鼠模型，研究攝入甘蔗醋對血脂代謝及組織氧化還原性的影響，為食物中抗氧化成分調(diào)節(jié)脂質(zhì)平衡提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 動物、材料與試劑

4 周齡雄性SPF級小鼠，體質(zhì)量16～20 g，購于廣西醫(yī)科大學(xué)（廣西實驗動物中心），使用許可證號SYXK（桂）2014-0002。小鼠飼料：基礎(chǔ)料購于廣西醫(yī)科大學(xué)（廣西實驗動物中心）;高脂飼料為自制（基礎(chǔ)飼料78.8%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）、豬油10%、蛋黃粉10%、膽固醇1%、膽酸鈉0.2%）。

甘蔗原醋由廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所研發(fā)制備，總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.65%，總多酚含量132.08 μg/mL，其中有機酸含量見表1[7]，酚類物質(zhì)質(zhì)量濃度分別為：綠原酸4.175 mg/L、咖啡酸2.090 mg/L、香草醛5.418 mg/L、對香豆酸0.731 mg/L、阿魏酸1.175 mg/L、香豆素4.182 mg/L、肉桂酸0.066 mg/L、木犀草素0.072 mg/L、山柰酚0.063 mg/L、芹菜素0.079 mg/L[12]。

表 1 甘蔗醋飲料中有機酸的成分與含量Table 1 Organic acid composition of sugarcane vinegar

氫氧化鈉、鹽酸、無水乙醇（均為分析純） 國藥集團上?；瘜W(xué)試劑有限公司;空腹葡萄糖（glucose，GLU）測定試劑盒、總膽固醇（total cholesterol，TC）測定試劑盒、甘油三酯（triglyceride，TG）測定試劑盒、高密度脂蛋白膽固醇（high-density lipoprotein cholesterol，HDL-C）測定試劑盒、低密度脂蛋白膽固醇（low-density lipoprotein cholesterol，LDL-C）測定試劑盒、谷胱甘肽過氧化物（glutathione peroxidase，GSH-Px）測定試劑盒、丙二醛（malondialdehyde，MDA）測定試劑盒、一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）測定試劑盒、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）測定試劑盒、蛋白測定試劑盒 南京建成生物工程研究所。

1.2 儀器與設(shè)備

2800型紫外-可見光分光光度計 日本島津公司;冷凍離心機 美國Sigma公司;Delta320 pH計梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司;DW-86L288超低溫電冰箱 青島海爾集團;HH系列數(shù)顯恒溫水浴鍋常州蒙特儀器制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 受試樣品及劑量分組

整個實驗設(shè)有正常對照組、高脂對照組、陽性對照組、3 個給藥組（分別相當(dāng)于人體推薦量的5、10、20 倍）。用量筒量取甘蔗原醋后，加生理鹽水分別配成相應(yīng)的溶液給動物灌胃，每日1 次。各組實驗動物每周稱體質(zhì)量一次，以調(diào)整給藥量。

1.3.2 分組及飼養(yǎng)

選擇體質(zhì)量相近的4 周齡SPF級雄性小鼠120 只，以基礎(chǔ)飼料飼喂1 周后隨機分為6 組：正常對照組（CK，即飼喂基礎(chǔ)飼料，灌胃生理鹽水）、模型對照組（HF，即飼喂高脂飼料，灌胃生理鹽水）、陽性對照組（CY，即飼喂高脂飼料，灌胃血脂康膠囊0.007 5 g/mL藥液）、甘蔗醋高劑量組（HS，即飼喂高脂飼料，灌胃原醋）、甘蔗醋中劑量組（MS，即飼喂高脂飼料，灌胃稀釋3 倍的原醋）、甘蔗醋低劑量組（LS，即飼喂高脂飼料，灌胃稀釋6 倍的原醋）。

各組小鼠每周稱體質(zhì)量一次，給藥后觀察記錄其精神活動、毛發(fā)改變情況、飲水量、進食量、排泄物量等一般指標(biāo)，按照分組要求連續(xù)灌胃6 周。在環(huán)境溫度（22±2）℃、相對濕度60%的條件下將小鼠進行分籠飼養(yǎng)，每天更換飼料和飲水，小鼠自由進食和飲水。

1.3.3 標(biāo)本采集及處理

飼養(yǎng)6 周后稱體質(zhì)量，用乙醚將小鼠麻醉后眼球取血，血液立即放入預(yù)先用肝素鈉處理的離心管內(nèi)，4 ℃、4 000 r/min離心15 min，取上清液血漿，并保存在-80 ℃的冰箱中待測。隨后立即解剖，迅速取出小鼠的肝臟、心臟和腎臟并稱質(zhì)量，同時稱取肝臟分別用冷生理鹽水洗滌，洗凈血水，去掉筋膜血管等附著物，用濾紙拭干，稱質(zhì)量。移入小燒杯，冰浴，快速剪碎各組織，加入9 倍質(zhì)量的生理鹽水使組織勻漿化;4 ℃、3 000 r/min離心15 min，取上清液即得質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的組織勻漿液[20]。

1.3.4 小鼠生長指標(biāo)的測定

體質(zhì)量增長率按式（1）計算。

各組小鼠連續(xù)給藥6 周后處死，取全血，取心臟、肝臟、腎臟稱質(zhì)量，按式（2）計算各器官指數(shù)。

1.3.5 小鼠血脂生化指標(biāo)的測定

采用試劑盒測定血漿GLU、TG、TC、HDL-C、LDL-C的濃度，具體操作方法根據(jù)試劑盒的說明書進行。

1.3.6 抗氧化應(yīng)激指標(biāo)的測定

脂質(zhì)過氧化反應(yīng)產(chǎn)物MDA含量及GSH-Px、SOD、NOS活力的測定嚴(yán)格按照試劑盒說明書進行操作。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用Excel 2007軟件對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析處理，用統(tǒng)計分析軟件SPSS 17.0中的單因素方差分析法對數(shù)據(jù)進行差異顯著性分析，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘蔗醋對小鼠體質(zhì)量增長率及臟器指數(shù)的影響

表 2 甘蔗醋對小鼠體質(zhì)量增長率和臟器指數(shù)的影響Table 2 Effects of sugarcane vinegar on body mass gain and visceral organ indexes in mice

由表2可知，HF組的小鼠體質(zhì)量增長率最大，達到13.83%，甘蔗醋各劑量組與HF組相比，差異極顯著（P＜0.01），說明對飼喂高脂飼料的同時灌胃甘蔗醋能有效預(yù)防體質(zhì)量增加。

甘蔗醋各劑量組小鼠體質(zhì)量增長率均低于高脂喂養(yǎng)組，相比于模型組，各組小鼠除心臟指數(shù)顯著升高外（P＜0.05），肝臟、腎臟的指數(shù)均顯著降低（P＜0.05），表明在飼喂高脂膳食的同時灌胃甘蔗醋能預(yù)防肝臟、腎臟質(zhì)量增加，甘蔗醋能夠顯著降低高脂膳食所致臟器質(zhì)量增加。

2.2 甘蔗醋對小鼠血脂生化指標(biāo)的影響

表 3 甘蔗醋對小鼠血脂生化指標(biāo)的影響Table 3 Effect of sugarcane vinegar on blood lipid levels in mice

由表3可知，HF組血漿中的TG、TC濃度最高，且均顯著高于CK組，表明小鼠高脂模型建模成功。甘蔗醋各劑量組TG濃度都低于1.18 mmol/L，與HF組相比均極顯著降低（P＜0.01）;MS、HS組TC濃度較HF組均顯著降低（P＜0.05）。經(jīng)過高脂膳食誘導(dǎo)后小鼠血漿中HDL-C濃度較CK組極顯著降低（P＜0.01），LDL-C濃度極顯著升高（P＜0.01），而灌胃甘蔗醋后HS組HDL-C濃度較HF組極顯著升高（P＜0.01）、LDL-C濃度極顯著降低（P＜0.01），各項指標(biāo)均較好地恢復(fù)至CK組水平。結(jié)果表明，一定劑量的甘蔗醋對高脂小鼠的血脂具有顯著的正向調(diào)節(jié)作用。

表 4 甘蔗醋對小鼠淀粉酶和脂肪酶活力的影響Table 4 Effect of sugarcane vinegar on amylase and lipase activity levels in mice

α-淀粉酶抑制劑屬于糖（苷）水解酶抑制劑中的一種，能有效地抑制腸道內(nèi)唾液及胰淀粉酶的活性，阻礙食物中碳水化合物的水解和消化，減少糖分的攝取，降低血糖和血脂含量水平，餐后不產(chǎn)生高血糖癥，從而使胰島素分泌減少，脂肪合成量降低，體質(zhì)量下降[20]。由表4可以看出，灌胃甘蔗醋可以極顯著降低淀粉酶活力（P＜0.01），說明甘蔗醋對淀粉酶活性具有抑制作用，即甘蔗醋可以抑制碳水化合物在體內(nèi)的水解，從而減少葡萄糖進入體內(nèi)循環(huán)的量，進而降低血糖濃度。同時，灌胃甘蔗醋能極顯著增加脂肪酶活力（P＜0.01），即甘蔗醋可以加快脂肪的分解，從而減少脂肪在血液和體內(nèi)中的累積，進而降低血脂水平和減輕體質(zhì)量。

2.3 甘蔗醋對小鼠血漿和肝臟組織勻漿氧化還原指標(biāo)的影響

表 5 甘蔗醋對小鼠血漿抗氧化指標(biāo)的影響Table 5 Effect of sugarcane vinegar on antioxidant indexes in blood of mice

表 6 甘蔗醋對小鼠肝臟抗氧化指標(biāo)的影響Table 6 Effect of sugarcane vinegar on antioxidant indexes in liver of mice

由表5、6可知，與CK組相比高脂膳食可導(dǎo)致小鼠血液、肝臟勻漿液中的SOD活力降低，其中HF組極顯著下降（P＜0.01），而灌胃甘蔗醋可以極顯著提高SOD活力（P＜0.01）;各劑量甘蔗醋均可顯著抑制高脂飲食引起的脂質(zhì)過氧化（P＜0.05）;高脂膳食可極顯著降低GSHPx的活力（P＜0.01），而灌胃不同劑量的甘蔗醋后血液和臟器中的GSH-Px水平均極顯著升高（P＜0.01），且HS組的效果最佳。飼喂高脂飼料會導(dǎo)致大鼠體內(nèi)產(chǎn)生更多NO，灌胃不同劑量的甘蔗醋均可極顯著降低血液和臟器中的NOS活力（P＜0.01）。甘蔗醋能較好地保護機體抗氧化系統(tǒng)，且均能恢復(fù)至CK組的水平。

3 討 論

目前的研究認(rèn)為，肥胖是一種主要的健康風(fēng)險，會引起其他相關(guān)的健康障礙如高血脂癥、非酒精性脂肪肝、高血壓和心血管功能障礙等[21]。選擇富含多酚和抗氧化成分的藥物和功能性食物可減少體質(zhì)量增加和相關(guān)健康并發(fā)癥的發(fā)生[22-25]。在本實驗中利用高脂飲食構(gòu)建了小鼠血脂代謝紊亂模型，模擬人類的肥胖、綜合代謝和肝臟的氧化應(yīng)激變化。在研究中發(fā)現(xiàn)，高脂膳食能夠明顯引起小鼠體質(zhì)量、體內(nèi)臟器質(zhì)量增加，誘發(fā)小鼠產(chǎn)生肥胖，同時引起血脂代謝紊亂。前期研究表明醋有抗氧化和殺菌作用，并能有效地預(yù)防炎癥和高血壓，降低血清中膽固醇、血糖和甘油三酯含量等[26-30]。本實驗結(jié)果也表明在飼喂高脂飼料的同時灌胃甘蔗醋可極顯著降低高脂膳食引起的血漿中TC、TG以及LDL-C水平的上升（P＜0.01）。Sharma[31]和Shinde[32]等的研究發(fā)現(xiàn)多酚提取物可有效降低血糖水平是由于其抑制碳水化合物的代謝淀粉酶和葡萄糖苷酶或者是改善組織中胰島素耐受性的作用。甘蔗醋中含有豐富的酚類物質(zhì)，實驗結(jié)果也表明甘蔗醋能有效降低淀粉酶活力和提高脂肪酶活力，其作用機制有可能是甘蔗醋中的酚類增加了組織中的胰島素敏感性從而改善胰島素的耐受性[31]。

在由飲食誘導(dǎo)肥胖的大鼠中，氧化應(yīng)激被認(rèn)為是其并發(fā)癥發(fā)生的最重要因素。由于高脂類食物的飼養(yǎng)，氧化應(yīng)激也會導(dǎo)致大鼠體內(nèi)的葡萄糖耐受不良和增加胰島素耐受性[33-34]。飼喂高脂飼料會導(dǎo)致小鼠體內(nèi)產(chǎn)生更多NO，抗氧化酶（SOD和過氧化氫酶）活力、谷胱甘肽濃度卻都降低了，Poudyal等[35]也有類似發(fā)現(xiàn)。與模型組相比，甘蔗醋灌胃組的SOD、GSH-Px活力極顯著升高。SOD是唯一能清除超氧陰離子自由基的天然抗氧化酶，可使之轉(zhuǎn)化為H2O2;而GSH-Px催化H2O2轉(zhuǎn)變?yōu)镠2O，二者活力的升高表明機體抗氧化能力提高。甘蔗醋灌胃組與模型組相比NOS活力下降，MDA含量下降。機體產(chǎn)生過量NO將生成大量的自由基，而NOS是NO合成的限速酶，其活力反映機體NO生成的情況。MDA是ROS攻擊細胞膜不飽和脂肪酸所形成的脂質(zhì)過氧化物，它使膜蛋白和線粒體膜脂交聯(lián)形成Schiff堿，致使細胞膜通透性下降而影響細胞功能，進而反映ROS對機體的損傷程度。實驗中NOS活力和MDA含量下降，說明灌胃甘蔗醋使得高脂小鼠機體的損傷程度減弱，可提高高脂小鼠抗氧化能力并有助于抑制高血脂、肥胖及其并發(fā)癥的進一步發(fā)展。存在于甘蔗醋中的抗氧化劑（如多酚類物質(zhì)）可能對高脂小鼠機體起到了保護作用[23]。綜上所述，本實驗證明了甘蔗醋具有減少飼喂高脂飼料小鼠的體質(zhì)量、降低血脂水平、抑制脂質(zhì)過氧化反應(yīng)的作用。這些功能作用與甘蔗醋中含量豐富的多酚類抗氧化物質(zhì)有很大的關(guān)系，因此有必要進一步研究闡明甘蔗醋中有效成分在高脂模型小鼠的脂肪代謝酶活力和基因調(diào)控機制中的作用。