玉米全谷物代餐粉對(duì)大鼠糖脂代謝的影響

李曉月 郭玉秋 孫琳琳 陳利容 劉開(kāi)昌 龔魁杰

摘 要：目的：研究玉米全谷粉代餐粉對(duì)大鼠糖脂代謝和抗氧化能力的影響，以期豐富糖尿病患者飲食。方法：建立糖尿病大鼠模型，對(duì)其進(jìn)行12周的玉米全谷物代餐粉干預(yù)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中定期檢測(cè)大鼠空腹血糖（FBG）。第12周時(shí)進(jìn)行糖耐量實(shí)驗(yàn)（OGTT），檢測(cè)大鼠的糖化血紅蛋白（HbA1c）、總膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）、高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）、低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）、總超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）、丙二醛（MDA）、游離脂肪酸（FFA）和超敏C-反應(yīng)蛋白（hs-CRP），并對(duì)大鼠肝臟進(jìn)行病理學(xué)觀察。結(jié)果：與模型對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組大鼠的FBG、HbA1c、TC、TG、LDL-C、MDA、FFA含量都顯著降低，SOD、CAT含量和糖耐受能力顯著升高，肝臟損傷程度有所減少。結(jié)論：玉米全谷粉代餐粉可有效降低大鼠血糖血脂水平，提高其抗氧化能力，減少肝臟損傷。

關(guān)鍵詞：玉米全谷粉代餐粉;糖脂代謝;抗氧化

目前我國(guó)糖尿病患者達(dá)1.14億以上，糖尿病前期在成人中的比例更高達(dá)50.1%，糖尿病已經(jīng)成為嚴(yán)重威脅我國(guó)居民健康的四大類(lèi)慢性病之一，也是引發(fā)多種疾病的危險(xiǎn)因素[1]。流行病學(xué)研究表明，食用全谷物食品可以有效降低糖尿病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。Huang Tao等[2]通過(guò)長(zhǎng)達(dá)14年對(duì)367 442名參與者的隨訪發(fā)現(xiàn)，全谷物的消費(fèi)與糖尿病、心血管疾病和癌癥等疾病的死亡率呈負(fù)相關(guān)。Liu S等[3]通過(guò)記錄6 486例糖尿病患者的飲食，發(fā)現(xiàn)全谷物的攝入量與糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)呈負(fù)相關(guān)。Riccardi等[4-5]通過(guò)系統(tǒng)回顧和Meta分析表明，經(jīng)常食用富含全谷物食物的人心血管疾病和2型糖尿病的發(fā)病率較低。梁潤(rùn)平等認(rèn)為，全谷物對(duì)代謝綜合征具有較好的調(diào)控作用。

玉米是我國(guó)三大主糧之一，其降糖降脂功效已經(jīng)得到了廣泛研究。張鐘等[6]發(fā)現(xiàn)，玉米多糖可以提高衰老小鼠的超氧化物歧化酶（SOD）、谷光甘肽過(guò)氧化物酶（GSH-PX）和過(guò)氧化氫酶（CAT）活性，降低丙二醛（MDA）含量，提高其抗氧化能力。章海風(fēng)等[7]通過(guò)對(duì)大鼠喂飼玉米膳食纖維飼料，發(fā)現(xiàn)玉米膳食纖維能夠改善大鼠的糖脂代謝水平，對(duì)氧化應(yīng)激和炎癥因子有一定的調(diào)節(jié)作用。楊天然[8]通過(guò)探究甜玉米果穗各個(gè)部分的植物化學(xué)物組成、含量與細(xì)胞、總抗氧化性，發(fā)現(xiàn)活性成分主要存在于玉米渣中。

多數(shù)研究都集中于玉米中的膳食纖維、酚類(lèi)化合物等，而普通玉米粉都已經(jīng)脫除了活性成分含量最高的皮渣部分，導(dǎo)致其功能活性下降。因此，充分利用玉米中的低聚糖、多酚以及膳食纖維等對(duì)糖脂代謝都有良好調(diào)節(jié)作用的組分，發(fā)展玉米全谷物食品對(duì)于改善糖尿病和潛在糖尿病人群的糖脂代謝具有重要意義。但當(dāng)前的全谷物食品大多口感粗糙，適口性差，極大限制了其推廣利用。

本課題組采用新技術(shù)制備玉米全粉，最大程度保留了種皮和胚芽中的功能性組分和營(yíng)養(yǎng)成分，而且通過(guò)搭配一定比例的動(dòng)植物雙蛋白，彌補(bǔ)了玉米蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)不合理的營(yíng)養(yǎng)缺陷，參照中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)代餐食品合理營(yíng)養(yǎng)搭配，得到一款營(yíng)養(yǎng)全面、口感優(yōu)良的沖調(diào)型玉米全谷物代餐粉。為進(jìn)一步考察玉米全谷物代餐粉的功效，課題組通過(guò)高糖高脂飲食及腹腔注射鏈脲佐菌素（STZ）建立糖尿病大鼠模型，然后對(duì)其進(jìn)行12 w的玉米全谷粉代餐粉飼料干預(yù)，探討該玉米全谷物代餐粉對(duì)大鼠糖脂代謝功效和抗氧化能力的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玉米全谷物代餐粉，本實(shí)驗(yàn)室自制;健康雄性Wistar大鼠，體重（200±20）g，清潔級(jí)，合格證號(hào)：1108291911000031，山東大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心;STZ、伊紅，美國(guó)sigma公司;蘇木素：西格瑪奧德里奇中國(guó)有限公司;基礎(chǔ)飼料：碳水化合物占53%、脂肪占5%、蛋白質(zhì)占23%。高脂飼料：基礎(chǔ)飼料67.5%、食鹽0.5%、白糖10%、豬油10%、蛋黃粉10%、膽固醇1%、豬膽鹽0.5%、香油0.5%。

玉米全谷粉代餐粉飼料：基礎(chǔ)飼料65%、玉米全谷粉代餐粉35%。

1.2 主要儀器與設(shè)備

Tecan Infinite 200Pro序列多功能酶標(biāo)儀，瑞士Tecan公司;BSA224S型電子天平，賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司;TG16W臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠;高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）試劑盒、低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）試劑盒、總膽固醇（TC）試劑盒、甘油三酯（TG）試劑盒、總超氧化物歧化酶（T-SOD）試劑盒、過(guò)氧化氫酶（CAT）試劑盒、丙二醛（MDA）試劑盒、游離脂肪酸（FFA）試劑盒和超敏C-反應(yīng)蛋白（hs-CRP）試劑盒，南京建成生物工程研究所;血糖儀和血糖試紙，北京怡成生物電子技術(shù)有限公司;S16091472型切片機(jī)，賽默飛世爾科技（中國(guó)）有限公司;Tec2500 型病理組織漂烘儀，常州市郝思琳儀器設(shè)備有限公司;DCA Vantage型糖化血紅蛋白檢測(cè)儀，西門(mén)子（中國(guó)）有限公司;GZX-9240MBE型電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;SHA-B型數(shù)顯恒溫震蕩水浴器，天津塞得利斯實(shí)驗(yàn)分析儀器制造廠。

1.3 方法

1.3.1 玉米全谷粉代餐粉營(yíng)養(yǎng)成分檢測(cè)方法 該玉米全谷粉代餐粉營(yíng)養(yǎng)成分的檢測(cè)方法如表1所示。

1.3.2 大鼠造模及血糖測(cè)定 造模前將大鼠適應(yīng)性喂養(yǎng)1 w，隨機(jī)分為3組：空白對(duì)照組，模型對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組。喂養(yǎng)4 w后，禁食8～10 h，對(duì)模型對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組大鼠分2次腹腔注射濃度為1%的STZ 45 mg/kg。造模72 h后，所有大鼠禁食8-10 h，鼠尾取血，測(cè)空腹血糖（FBG）。以FBG≥11.1 mmol/L 為大鼠成模標(biāo)準(zhǔn)。第4～8周，每2周測(cè)1次FBG值;第8～12周，每周測(cè)1次FBG值。

1.3.3 口服糖耐量實(shí)驗(yàn)（OGTT） 造模第12周，大鼠禁食8～10 h后，檢測(cè)各組大鼠的FBG。經(jīng)口給予葡萄糖2.0 g/kg BW，測(cè)定各組大鼠在30 、60 、90、120 min時(shí)的血糖值，分析各時(shí)間點(diǎn)的血糖水平及曲線下面積。

1.3.4 樣品采集及檢測(cè) 12 w結(jié)束后，采用3%的戊巴比妥鈉麻醉動(dòng)物，腹主動(dòng)脈取血，取2 mL全血加入提前放好抗凝劑的試管中，采用糖化血紅蛋白檢測(cè)儀測(cè)定糖化血紅蛋白（HbA1c）。其余血液 3 000 r/min離心15 min后分離血清，測(cè)定血清TC、TG、HDL-C、LDL-C、T-SOD、CAT、FFA、hs-CRP含量。

動(dòng)脈硬化指數(shù)（AI）=（TC-HDL-C）/ HDL-C

取血結(jié)束后，迅速取各組大鼠肝臟，先用生理鹽水漂洗，然后一部分制備肝臟勻漿，測(cè)定MDA含量;另一部分進(jìn)行蘇木精-伊紅（HE）染色，肝臟經(jīng)固定、脫水、透明及石蠟包埋后，制成5 μm厚的切片，經(jīng)HE染色處理后采用高分辨率數(shù)碼成像系統(tǒng)觀察切片并拍照，觀察肝組織病理學(xué)變化。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2007 和SPSS 19.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析;每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3次。其中，方差分析采用Anova分析，顯著性分析采用Duncan檢驗(yàn)，P<0.05為差異顯著，試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差（±s）表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米全谷粉代餐粉營(yíng)養(yǎng)成分檢測(cè)結(jié)果

玉米全谷粉代餐粉營(yíng)養(yǎng)成分檢測(cè)結(jié)果如表2。該玉米全谷粉代餐粉主要原料有玉米全粉和動(dòng)植物雙蛋白，執(zhí)行GB/T 29602的標(biāo)準(zhǔn)，營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)參照中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)代餐食品[9]。

2.2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物血糖變化情況

2.2.1 飼養(yǎng)過(guò)程中各組大鼠FBG變化情況 如圖1所示，造模前各組大鼠的FBG值基本一致，在5.1～5.7 mmol/L之間。造模結(jié)束后，模型對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組大鼠FBG值均高于11.1 mmol/L，提示造模成功。整個(gè)飼養(yǎng)周期內(nèi)，模型對(duì)照組大鼠的FBG值持續(xù)升高，造模后第12周，達(dá)到19.6 mmol/L左右。飼養(yǎng)4 w時(shí)，實(shí)驗(yàn)組的FBG值開(kāi)始下降，為15.3 mmol/L，略低于模型對(duì)照組的16.2 mmol/L，但差異不顯著（P>0.05）;第4～12周間，實(shí)驗(yàn)組的FBG值持續(xù)降低;第8周時(shí)，實(shí)驗(yàn)組的FBG降低到13.5 mmol/L，顯著低于模型對(duì)照組的17.2 mmol/L;12 w后，實(shí)驗(yàn)組的FBG值降到8.3 mmol/L左右，顯著低于模型對(duì)照組（P<0.05）。說(shuō)明長(zhǎng)期飼喂玉米全谷粉代餐粉飼料有助于降低糖尿病大鼠的FBG值。其原因可能是玉米全谷粉代餐粉中膳食纖維含量豐富，而膳食纖維具有顯著的降低FBG的效果[10]。

2.2.2 各組大鼠OGTT實(shí)驗(yàn)結(jié)果 OGTT實(shí)驗(yàn)可判斷大鼠耐受葡萄糖的能力，可以根據(jù)耐受葡萄糖的強(qiáng)弱判斷給藥后胰島β細(xì)胞對(duì)血液中血糖調(diào)節(jié)的能力[11] 。造模第12周時(shí)，各組大鼠的OGTT測(cè)定結(jié)果如圖2所示。對(duì)大鼠進(jìn)行灌胃葡萄糖后，各組大鼠的血糖值均在30 min時(shí)達(dá)到最高，此后開(kāi)始逐漸下降。模型對(duì)照組大鼠的血糖在各時(shí)間點(diǎn)均顯著高于空白對(duì)照組（P<0.05）。與模型對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的血糖水平均有顯著下降，糖耐量曲線下面積顯著下降（P<0.05），表明玉米全谷粉代餐粉可顯著降低大鼠的空腹血糖和血糖峰值，穩(wěn)定血糖，改善糖耐量狀況。

2.2.3 各組大鼠HbA1c測(cè)定結(jié)果 HbA1c值通常用于評(píng)估一段時(shí)間內(nèi)糖尿病的控制效果[12]，2002 年美國(guó)糖尿病協(xié)會(huì)已將其作為監(jiān)測(cè)糖尿病患者血糖控制的金指標(biāo)[13]。由表3可知，實(shí)驗(yàn)組大鼠的HbA1c水平顯著低于模型對(duì)照組（P<0.05），與空白對(duì)照組相當(dāng)（P>0.05），說(shuō)明玉米全谷粉代餐粉對(duì)糖尿病大鼠的血糖控制確有一定作用。

2.3 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物血脂變化情況

由表4可知，與空白對(duì)照組相比，模型對(duì)照組大鼠血清TC、TG和LDL-C含量以及AI顯著升高，HDL-C含量顯著降低（P<0.05）;實(shí)驗(yàn)組大鼠血清TC、TG和LDL-C含量以及AI顯著低于模型對(duì)照組，HDL-C含量顯著增加（P<0.05），而與空白對(duì)照組無(wú)顯著差異（P>0.05），說(shuō)明玉米全谷粉代餐粉具有較好的清除糖尿病大鼠膽固醇、甘油三酯及低密度脂蛋白膽固醇的作用，并提高高密度脂蛋白膽固醇比值，降低動(dòng)脈粥樣硬化指數(shù)，調(diào)節(jié)脂代謝，使糖尿病大鼠的血脂水平逐步接近或恢復(fù)到正常大鼠狀態(tài)。

2.4 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物抗氧化能力變化情況

2.4.1 氧化應(yīng)激水平變化 SOD和CAT是機(jī)體內(nèi)重要的抗氧化酶，可清除人體內(nèi)過(guò)多有害的自由基，阻止或限制活性氧相關(guān)損傷，維持細(xì)胞正常的代謝活動(dòng)。MDA是膜脂過(guò)氧化的降解產(chǎn)物，可反映機(jī)體內(nèi)脂質(zhì)過(guò)氧化的程度，間接反映出細(xì)胞損傷的程度[14-15]。由表4可知，模型對(duì)照組的SOD和CAT水平顯著低于空白對(duì)照組（P<0.05），肝臟MDA含量顯著高于空白對(duì)照組（P<0.05），說(shuō)明長(zhǎng)期糖尿病會(huì)降低機(jī)體的氧化應(yīng)激水平。而實(shí)驗(yàn)組的SOD和CAT活力顯著高于模型對(duì)照組（P<0.05），肝臟MDA水平顯著降低（P<0.05），說(shuō)明玉米全谷粉代餐粉可以提高機(jī)體的抗氧化防御系統(tǒng)，保護(hù)機(jī)體免受氧化應(yīng)激損傷。

FFA升高會(huì)導(dǎo)致組織中氧化應(yīng)激水平增加，并導(dǎo)致胰島素抵抗[16]。實(shí)驗(yàn)組的FFA水平顯著低于模型對(duì)照組（P<0.05），與空白對(duì)照組相當(dāng)（P>0.05）。說(shuō)明玉米全谷粉代餐粉能改善機(jī)體抗氧化能力，保護(hù)機(jī)體免受氧化應(yīng)激。hs-CRP是一種與胰島素抵抗相關(guān)的全身性、非特異性炎癥標(biāo)志物[17]。實(shí)驗(yàn)組的hs-CRP水平略低于模型對(duì)照組，但差異不顯著（P>0.05）。

2.4.2 肝臟組織學(xué)觀察 空白對(duì)照組大鼠肝臟無(wú)病理改變（圖3a），而模型對(duì)照組大鼠肝細(xì)胞中度水腫，出現(xiàn)少數(shù)氣球樣變肝細(xì)胞，肝細(xì)胞脂肪變性及點(diǎn)灶狀壞死，匯管區(qū)膽管增生，細(xì)小動(dòng)脈輕度玻璃樣變性（圖3b）。玉米全谷粉代餐粉飼養(yǎng)12周后，糖尿病大鼠細(xì)胞凋亡和炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)情況則明顯減少（圖3c），表明玉米全谷粉代餐粉能有效保護(hù)肝臟免受氧化應(yīng)激所致?lián)p傷。這是因?yàn)橛衩兹确鄞头壑泻写罅康途厶呛蜕攀忱w維，可以減少自由基的積累，增強(qiáng)機(jī)體抗氧化水平，增強(qiáng)抵抗力[18]。

3 結(jié)論

本課題組以玉米全粉為主要原料，復(fù)配動(dòng)植物雙蛋白等，獲得一款營(yíng)養(yǎng)豐富、口感優(yōu)良的沖調(diào)型玉米全谷粉代餐粉，符合T/CNSS 002-2019的標(biāo)準(zhǔn)。采用此玉米全谷粉代餐粉制作大鼠飼料，對(duì)大鼠進(jìn)行12周飲食干預(yù)，可顯著降低糖尿病模型大鼠的血糖水平;同時(shí)降低大鼠的TC、TG、LDL-C水平，升高HDL-C水平，有效改善糖尿病大鼠的高血脂癥狀。玉米全谷粉代餐粉飼喂12周可降低氧化應(yīng)激水平，提升大鼠的抗氧化能力，糖尿病大鼠血液SOD和CAT含量顯著上升，血液FFA含量和肝臟MDA含量顯著降低，預(yù)防肝臟水腫，減少細(xì)胞凋亡。因此，糖尿病患者可以適量以玉米全谷物粉為代餐食品，豐富飲食結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)身體抵抗力?！?/p>

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Effects of Corn Whole Grain Meal on Glycolipid Metabolism in Diabetic Rats

LI Xiao-yue，GUO Yu-qiu，SUN Lin-lin，CHEN Li-rong，LIU Kai-chang，GONG Kui-jie

（Crop Research Institute，Shandong Academy of Agricultural Sciences，Jinan 250100，China）

Abstract：Objective To study the effects of corn whole grain meal on glucose and lipid metabolism and antioxidant capacity in rats，so as to enrich the diet of diabetic patients.Method Models of diabetic rats were established，then the rats were fed with the corn whole grain meal for 12 weeks.During the experiment，fasting blood glucose （FBG）was detected regularly.At the end of the experiment，the oral glucose tolerance test （OGTT）was conducted，glycosylated hemoglobin（HbA1c），total cholesterol （TC），triglyceride （TG），high density lipoprotein cholesterol （HDL-C），low density lipoprotein cholesterol （LDL-C），total tuperoxide dismutase（T-SOD），catalase（CAT），malondialdehyde （MDA），free fat acid （FFA）and high sensitivity C-reactive protein （hs-CRP）were detected，and the livers of the rats were observed pathologically.Result Compared with the model control group，the FBG，HbA1c，TC，TG，LDL-C，MDA and FFA contents of the experimental group were significantly reduced，the SOD，CAT contents and glucose tolerance were significantly increased，the degree of liver injury was reduced.Conclusion The corn whole grain meal can effectively reduce the level of blood glucose and lipid，improve its antioxidant capacity and reduce liver damage.

Keywords：corn whole grain meal;glycolipid metabolism;anti-oxidation