鷹嘴豆抗性淀粉對高脂飲食小鼠生理功能及腸道菌群影響

毛紅艷，徐 鑫，于 明

(新疆農(nóng)業(yè)科學院糧食作物研究所，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】飲食中高脂肪高熱量供給量過度增加改變了血漿中總膽固醇和甘油三酯的水平，成為了高脂血癥、肥胖、心血管和糖尿病的重要影響因素[1]。研究鷹嘴豆抗性淀粉對高脂飲食小鼠生理功能及腸道菌群影響，對鷹嘴豆抗性淀粉功能性食品開發(fā)有實際意義?！厩叭搜芯窟M展】抗性淀粉除具有與膳食纖維相似生理功能，還具有一些獨特的功能，如預防結腸疾病[2]、糖尿病[3]、降脂減肥[4]、促進無機鹽吸收、提高人體免疫能力[5]等功效。Cyril[6]研究證明，在膳食中加入抗性淀粉能夠增強飽腹感，有效控制體重。Shine[7]發(fā)現(xiàn)大米抗性淀粉可降低血清中膽固醇和甘油三酯的濃度。Hsing[8]用大米抗性淀粉飼喂大鼠，大米抗性淀粉能良好的降低血中總膽固醇和甘油三酯作用。李偉等[9]研究表明，鷹嘴豆抗性淀粉有輔助小鼠降膽固醇及甘油三酯作用。糞便含水率是腸道狀態(tài)的直接表征。在一定的范圍內(nèi)，糞便含水率越高，腸道的狀態(tài)越好，而糞便含水率越低，則是便秘的表現(xiàn)?！颈狙芯壳腥朦c】鷹嘴豆的多種提取物對糖尿病、降血脂、抗氧化等具有顯著作用[10]。對鷹嘴豆的研究主要集中在其蛋白質(zhì)[11]、氨基酸[12]、黃酮[13]提取及生理活性等方面。目前國內(nèi)關于鷹嘴豆抗性淀粉對高脂飲食小鼠生理功能和腸道菌群的影響研究還未見報道。在前期鷹嘴豆抗性淀粉的制備和理化性質(zhì)研究的基礎上[14,15]，研究鷹嘴豆抗性淀粉對高脂飲食小鼠生理功能及腸道菌群的作用?！緮M解決的關鍵問題】以高脂飲食小鼠為試驗動物，用鷹嘴豆抗性淀粉進行干預，研究鷹嘴豆抗性淀粉對高脂飲食小鼠體重、飲食、排泄以及血脂、臟器功能和腸道菌群的影響，為鷹嘴豆抗性淀粉功能性食品的進一步研究開發(fā)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

鷹嘴豆，新疆農(nóng)業(yè)科學院糧食作物研究所提供；鷹嘴豆抗性淀粉，自制；昆明種小鼠，新疆醫(yī)科大學附屬醫(yī)學院提供；甘油三酯、低密度脂蛋白、高密度脂蛋白、總膽固醇試劑盒南京建成試劑有限公司。伊紅美藍瓊脂(EMB)培養(yǎng)基，LBS培養(yǎng)基，BS培養(yǎng)基，北京博奧星生物技術有限責任公司。

1.2 方 法

1.2.1 動物分組與飼喂

動物房室內(nèi)溫度(22±2)℃、濕度(55±5)%，60只昆明小鼠自由采食和飲水，適應性喂養(yǎng)1周后隨機分為6組，每組10只，分別為飼喂基礎飼料的基礎組(NC)，飼喂高脂飼料的高脂組(HL)，基礎+熱壓鷹嘴豆抗性淀粉組(NC-AT)，高脂+熱壓鷹嘴豆抗性淀粉組(HL-AT)，基礎+酶法鷹嘴豆抗性淀粉組(NC-ET)，高脂+酶法鷹嘴豆抗性淀粉組(HL-ET)。連續(xù)8周以抗性淀粉對小鼠進行灌胃，抗性淀粉量為40 g/kg。小鼠自由采食、飲水，10 h/14 h白晝交替喂養(yǎng)8周。

1.2.2 小鼠常規(guī)測定

小鼠均自由采食和飲水，試驗期為8周，每周記錄小鼠體重、飼料的消耗量以及糞便的濕重，并計算飼料消耗量和小鼠體重變化的料重比；每周收集小鼠糞便，測定小鼠糞便的濕重和干重，計算含水率。每周一10：00將試驗動物單獨放進代謝籠，收集24 h糞便，糞便濕重稱重后用濾紙吸干水分，于烘箱80℃干燥72 h后稱糞便干重，計算含水率，計算公式：含水率(%)=[(糞便濕重-糞便干重)/糞便濕重]×100。對1 g干糞便中糞便顆粒數(shù)進行計數(shù)，粒/g。

1.2.3 血清生化指標測定

待小鼠飼喂試驗結束后，禁食24 h，摘眼球采血，血樣4℃靜置過夜后，4℃、5 000 r/min離心15 min，分離血清，-80℃保存?zhèn)溆谩Ｓ迷噭┖袡z測血清中甘油三酯TG、總膽固醇TC、高密度脂蛋白膽固醇HDL-C，低密度脂蛋白膽固醇LDL-C的含量。

1.2.4 腹腔總脂肪系數(shù)測定、 肝臟指數(shù)測定

斷頸處死小鼠立即解剖，剝出腹腔全部脂肪組織(包括背部脂肪、腸系膜脂肪、腎周脂肪及睪丸周脂肪)，生理鹽水清洗后稱重，按照公式計算腹腔總脂肪系數(shù)：腹腔總脂肪系數(shù) =(脂肪濕重/小鼠體重)×100%。

解剖取出肝臟組織，生理鹽水清洗后稱重，-80℃儲存，按公式計算肝臟指數(shù)：肝臟指數(shù)= (肝臟濕重/小鼠體重)×100%。

1.2.5 腸道內(nèi)容物微生物檢測

無菌收集小腸內(nèi)容物，稱重后于滅菌生理鹽水稀釋10倍，充分震蕩混勻，再用稀釋液將內(nèi)容物懸液依次稀釋至10-2、10-3、10-4、10-5、10-6、10-7。選取合適的稀釋度，取稀釋度菌液50 μL涂布于選擇性培養(yǎng)基(乳酸菌、雙歧桿菌、大腸桿菌)中，大腸桿菌在37℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)36 h，乳酸桿菌和雙歧桿菌厭氧37℃恒溫培養(yǎng)36 h，培養(yǎng)后計數(shù)，以lg(cfu/g)表示。

1.3 數(shù)據(jù)處理

2 結果與分析

2.1 鷹嘴豆抗性淀粉對小鼠生長指標的影響

研究表明，飼喂小鼠不同飼料8周后，發(fā)現(xiàn)飼喂高脂飼料的HF組小鼠較飼喂基礎飼料的NC組小鼠體重明顯增加，具有極顯著性差異(P<0.01)，肥胖模型建立成功。HF組小鼠體重與HF-AT、HF-ET組相比，具有顯著性差異(P<0.05)，HF-AT、HF-ET組小鼠體重增加量分別降低了41.8%、43%；NC-AT、NC-ET組小鼠的體重低于NC正常組，體重增加量分別降低了24.1%、36.1%，鷹嘴豆抗性淀粉有控制高脂飲食和正常飲食小鼠體重作用。與高脂組相比，其他組飲食顯著降低(P<0.05)，鷹嘴豆抗性淀粉能調(diào)節(jié)高脂小鼠飲食。

料重比可以評價控制體重的作用，料重比越大則表明調(diào)節(jié)體重的作用越好。攝入不同飼料的小鼠料重比出現(xiàn)了一定的差異，HF組料重比最小為8.31，高脂組控制體重的能力最差，HF-AT、HF-ET組分別為11.75和11.56，兩者控制體重的作用相當，鷹嘴豆抗性淀粉對高脂飲食小鼠的體重有一定的控制作用。在普通飲食中添加鷹嘴豆抗性淀粉組NC-AT和NC-ET中，料重比為19.18和 22.03，這2組控制體重較好。表1，圖1

表1 小鼠體重和飲食變化

圖1 小鼠體重和飲食變化

2.2 鷹嘴豆抗性淀粉對小鼠排泄的影響

研究表明，HF組糞便含水率與其他4組相比，顯著性降低(P<0.05)，HF-AT、HF-ET組分別增加了41.8%、56.7%，HF-AT與HF-ET組間無顯著性差異，鷹嘴豆抗性淀粉對正常小鼠的糞便含水率影響不顯著；在糞便顆粒數(shù)指標中，HF組與其他組比較，除HF-AT組外，其余均具有顯著性差異(P<0.05)；與NC組相比，鷹嘴豆抗性淀粉對正常小鼠的糞便顆粒數(shù)影響不顯著。攝入抗性淀粉對小鼠的排泄產(chǎn)生了一定的積極影響。 表2，圖2

表2 小鼠糞便含水率和1 g糞便顆粒數(shù)

圖2 小鼠糞便含水率和1 g糞便顆粒數(shù)

2.3 鷹嘴豆抗性淀粉對小鼠血清指標的影響

研究表明，在總膽固醇指標中，HF組與其他組相比，具有顯著性差異(P<0.05)，HF-AT、HF-ET組分別降低了17.6%、16.4%，鷹嘴豆抗性淀粉有降低血清總膽固醇作用。在甘油三酯指標上，HF組與其他組相比，具有顯著性差異(P<0.05)，HF-AT、HF-ET組分別降低了25.8%、29.5%，其他組別間無顯著性差異。在高密度脂蛋白指標上，HF組與其他組相比，具有顯著性差異(P<0.05)，HF-AT、HF-ET組分別增加了44.9%、48.3%，鷹嘴豆抗性淀粉有升高高密度脂蛋白的作用。在低密度脂蛋白指標上，對照組HF與其他4組比較，具有顯著性差異(P<0.05)，HF-AT、HF-ET組分別降低了33.1%、21.5%，鷹嘴豆抗性淀粉有降低低密度脂蛋白的作用。

熱壓法、酶法2種方法制備的鷹嘴豆抗性淀粉對小鼠的血清指標的影響差異不顯著。表3，圖3

表3 小鼠血清TG、TC、 L-DLC及H-DLC的含量

圖3 小鼠血清TG、TC、 L-DLC及H-DLC的含量

2.4 鷹嘴豆抗性淀粉對小鼠脂肪和肝臟的影響

研究表明，在肝臟指數(shù)指標上，HF組與其他組相比，顯著性增加(P<0.05)，HF-AT、HF-ET組分別降低了32.9%、22.2%。在腹腔總脂肪系數(shù)上，HF組顯著高于其他組(P<0.05)，HF-AT、HF-ET組分別降低了53.1%、52.7%，且NC-AT、NC-ET組顯著高于正常對照NC組，鷹嘴豆抗性淀粉對高脂和正常飲食小鼠的脂肪有降低作用。鷹嘴豆抗性淀粉對改善小鼠臟器官指數(shù)有效果，對維持小鼠生理臟器官正常有積極效果，2種方法制備的鷹嘴豆抗性淀粉對小鼠的腹腔總脂肪系數(shù)的影響差異不顯著。表4，圖4

表4 小鼠肝臟系數(shù)和腹腔總脂肪系數(shù)

圖4 小鼠肝臟指數(shù)和腹腔總脂肪系數(shù)

2.5 鷹嘴豆抗性淀粉對小鼠腸道微生物的影響

研究表明，在乳酸桿菌和雙歧桿菌指標中，HF組與其他組相比，顯著性低于其他組(P<0.05)，表明鷹嘴豆抗性淀粉能夠調(diào)節(jié)高脂小鼠腸道內(nèi)乳酸菌、雙歧桿菌的數(shù)量。在大腸桿菌指標中，HF組顯著高于其他組(P<0.05)，鷹嘴豆抗性淀粉能降低高脂小鼠腸道內(nèi)大腸桿菌的數(shù)量，對小鼠腸道致病菌有降低作用。鷹嘴豆抗性淀粉能降低腸道內(nèi)大腸桿菌等具有致病性或潛在致病性菌群的數(shù)量，增加雙歧桿菌、乳酸菌等有益腸道健康菌群的數(shù)量，對于腸道疾病的預防、菌群的調(diào)節(jié)具有較好的促進作用。2種方法制備的鷹嘴豆抗性淀粉對小鼠的腸道菌群數(shù)量影響差異不顯著。表5，圖5

表5 小鼠腸道微生物數(shù)量

圖5 小鼠腸道微生物數(shù)量

3 討 論

研究表明，抗性淀粉具有一定的生理功能，能降低糖尿病、高血脂、肥胖等慢性病的發(fā)病風險[16]?？剐缘矸垭m在小腸中不能被消化吸收，但餐后2 h后能到達結腸并被結腸中的微生物菌群發(fā)酵繼而發(fā)揮有益的生理作用[17]，因此，被當作膳食纖維組成成分之一[18]?？剐缘矸圩鳛樯攀忱w維能夠調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝，改善機體的脂質(zhì)構成，同時還能維持飽腹感，有助于維持體重和高血脂等心血管疾病的預防[19]。

鷹嘴豆作為世界上第2大豆類，盛產(chǎn)于我國新疆木壘縣，但目前鷹嘴豆開發(fā)利用水平低，精深加工產(chǎn)品較少，產(chǎn)品附加值較低，產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到限制。目前國內(nèi)關于鷹嘴豆抗性淀粉對高脂小鼠影響的生理功能及腸道菌群影響的研究未有報道，研究對鷹嘴豆抗性淀粉對高脂飲食小鼠的體量、飲食、排泄、血清生化、肝臟指數(shù)、腹腔總脂肪系數(shù)以及腸道微生物等指標進行了分析。

研究表明，鷹嘴豆抗性淀粉對高脂飲食小鼠體重、飲食具有調(diào)節(jié)作用，同時對小鼠的排泄產(chǎn)生了一定的積極影響，對小鼠血清的血脂成分有緩解作用，對改善小鼠臟器官系數(shù)有積極效果，對小鼠腸道菌群結構有調(diào)整作用，能夠降低腸道內(nèi)大腸桿菌等具有致病性或潛在致病性菌群的數(shù)量，增加雙歧桿菌、乳酸菌等有益腸道健康菌群的數(shù)量，對于腸道疾病的預防，菌群的調(diào)節(jié)具有較好的促進作用。

血脂是血液中脂質(zhì)的總稱，血脂包括甘油三酯、膽固醇及磷酯、游離脂肪酸等，當機體血脂水平超過正常值時，被稱為高脂血癥，會增加肥胖、心血管疾病患病的危險。高脂飲食會導致血脂出現(xiàn)問題，增加動脈粥樣硬化等相關疾病發(fā)病風險[20]。Cheng[8]和于森[21]研究表明，抗性淀粉能夠明顯降低血中總膽固醇和甘油三酯含量，抗性淀粉對高脂飼料誘導的血脂水平有調(diào)節(jié)作用。Lee[22]研究表明，高脂肥胖小鼠飼喂玉米抗性淀粉體重明顯降低，王志凡等[23]研究表明，當攝入抗性淀粉后，糞便濕重、糞便含水率顯著升高，糞便顆粒數(shù)顯著降低，使大鼠腸道雙歧桿菌和乳酸菌數(shù)量增加，使大腸桿菌數(shù)量減少。研究發(fā)現(xiàn)添加抗性淀粉飼料能減少脂肪在動物體內(nèi)的沉積，Si等[24]研究表明，抗性淀粉能顯著降低高脂飼料引起的小鼠肝臟重量增加和內(nèi)臟脂肪沉積。

4 結 論

4.1 與高脂HF組相比，小鼠體重增加量和飲食具有顯著性差異(P<0.05)，HF-AT、HF-ET組小鼠體重增加量分別降低了41.8%、43%，飲食降低了17.8%、20.9%；糞便含水率具有顯著性差異(P<0.05)，HF-AT、HF-ET組分別增加了41.8%、56.7%；小鼠血清總膽固醇、甘油三酯、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白具有顯著性差異(P<0.05)，HF-AT、HF-ET組總膽固醇分別降低了17.6%、16.4%，甘油三酯分別降低了25.8%、29.5%，低密度脂蛋白分別降低了33.1%、21.5%，高密度脂蛋白分別增加了44.9%、48.3%；肝臟指數(shù)和腹腔總脂肪系數(shù)顯著降低(P<0.05)，HF-AT、HF-ET組肝臟指數(shù)分別降低了32.9%、22.2%，腹腔總脂肪系數(shù)分別降低了53.1%、52.7%；大腸桿菌顯著降低(P<0.05)，乳酸菌以及雙歧桿菌顯著增加(P<0.05)。熱壓法、酶法2種方法制備的鷹嘴豆抗性淀粉對高脂飲食小鼠的生理功能及腸道腸群數(shù)量影響差異不顯著。

4.2 鷹嘴豆抗性淀粉對高脂飲食小鼠體重、飲食、排泄具有調(diào)節(jié)作用，對小鼠血清的血脂成分有緩解作用，對維持小鼠生理臟器官正常有積極效果，對菌群的調(diào)節(jié)具有較好的促進作用。