超微粉碎对山楂不溶性膳食纤维降血脂作用的研究

张春霞，齐玉刚，曹 蓓，刘安军，郑 捷，杜佳佳，王姣姣

（天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津300457）

膳食纤维（简称DF）是指不能被人类胃肠道中消化酶所消化的、且不被人体吸收利用的多糖[1]。根据溶解性不同，可分为水溶性膳食纤维（SDF）和水不溶性膳食纤维（IDF）。IDF主要主要成分是纤维素、半纤维素、木质素、原果胶、壳聚糖和植物腊等，占DF的绝大部分。DF具有调节肠道菌群，促进胃肠道健康[2]，预防结肠癌，控制餐后血糖，预防心血管疾病等独特的生理保健功能，被誉为第七大营养素[3]。超微粉碎能够减小物料的粒径并赋予其一些独特的物理化学性能。膳食纤维的生理活性与其粒度大小有密切关系[4]，通过超微粉碎，可以显著提高膳食纤维的持水力、膨胀力、比表面积[5]等，提高其生物活性。山楂（Fructus Crataegi），蔷薇科山楂属植物，是起源于我国的特产果树[6]。山楂果实中含有丰富的营养物质，是“药食同用”的上等补品[7]，多年来一直被誉为营养保健水果[8]。山楂中膳食纤维含量丰富，是一种优质的膳食纤维原料。本实验以酶法提取山楂不溶性膳食纤维为原料，纯度高，营养物质损失较少，本文研究了超微粉碎对于山楂不溶性膳食纤维降血脂的影响，提高了山楂深加工的附加值，为开发功能性山楂膳食纤维提供了一定理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

雄性昆明小鼠 清洁级，体重（20±2）g，购自北京维通利华实验动物技术有限公司；山楂干 购于天津市塘沽区乐购超市，产地为山东临沂沂蒙老区；淀粉酶（酶活力2540U/mL）、血清总胆固醇（TC）、总甘油三酯（TG）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）试剂盒 南京建成生物工程研究所。

旋转蒸发仪 上海亚荣仪器有限公司；酶标仪美国Thermo公司；电子分析天平 上海精天电子仪器有限公司；离心机 美国Thermo公司；超微粉碎机 东莞市兴万电子厂。

1.2 实验方法

1.2.1 山楂不溶性膳食纤维制备 称取一定量山楂干品，45℃温水浸泡两次，烘干粉碎，过40目。按1∶25（g/mL）的比例加蒸馏水，搅拌振荡至样品完全分散后，加入50μL/g淀粉酶液混匀，调节pH为5，40℃水浴恒温振荡器中反应2.5h，反应完毕后7000r/min离心10min，弃上清液，沉淀干燥，即为不溶性膳食纤维粗粉（CIDF）[9]，再将粗粉进行超微粉粹即得到不溶性膳食纤维超微粉（MIDF），制得的CIDF、MIDF用激光粒度仪分析粒度分布。

1.2.2 高脂模型的建立 雄性昆明小鼠64只，基础饲料适应性喂养一周后，眼底取血，检测血清TC水平，并根据血清TC水平和体重情况进行随机分组，各组之间血清TC和体重水平无统计学差异。随机分为8组，采用饲喂高脂饲料的方法建立高脂模型，对照组饲喂基础饲料，每天记录各组小鼠进食量，造模40d。

1.2.3 动物分组及给药 64只小鼠分为8组，每组8只，分别为：正常对照组（NC）、高脂模型组（MC）、不溶性膳食纤维粗粉低、中、高剂量组（CIDFL、CIDFM、CIDFH）、超微粉不溶性膳食纤维低、中、高剂量组（MIDFL、MIDFM、MIDFH）。其中各剂量组饲料中分别添加5%、8%、12%剂量的山楂不溶性膳食纤维粗粉和超微粉。每天给于小鼠充足的饲料，并于第2d早晨观察、记录各组小鼠的饲料消耗情况，每周称量体重一次。各组小鼠饲料配方见表1，基础饲料的配方为：豆粉20%，大麦粉20%，玉米粉16%，麸皮16%，卷心菜10%，鱼粉10%，骨粉5%，食盐2%，酵母1%。

表1 各组小鼠饲料配方Table 1 Each group mice feed formulation

1.2.4 血清中脂质水平的测定及血脂综合指数、动脉硬化指数的计算 各组小鼠，连续喂养小鼠40d后，禁食不禁水12h，摘除眼球取血，全血4℃静置1.5h，4℃离心15min，分离血清，-80℃保存，根据试剂盒说明酶法测定血清中的TC、TG、HDL-C和LDL-C，并计算血脂综合指数（LCI）和动脉硬化指数（AI）。计算公式如下：

1.2.5 脏器指数 眼球取血后，小鼠颈椎脱臼处死并解剖，立即摘除肝脏、心脏、胸腺、脾、腹腔脂肪，观察小鼠各组织形态、大小、颜色、质地以及有无出血等，用预冷的生理盐水漂洗，滤纸拭干，立即称量，并计算脏器指数。

1.2.6 肝组织TC和TG含量测定 准确称量100mg肝组织样品，加入1mL氯仿-甲醇（v/v，2∶1）提取液，手动匀浆。匀浆液室温振荡15～20min，至溶液静置不分层为止。4000r/min离心10min，弃去下层沉淀。上清液用200μL 0.9%生理盐水洗涤，2000r/min再离心15min，取下清液300μL，氮气流吹干，再加入300μL无水乙醇充分溶解，振荡混匀[10]。样品准备完毕后，根据试剂盒说明使用酶法测定肝脏中TC和TG。

1.3 统计学处理

实验数据采用SPSS 17.0统计软件进行方差分析处理，所有数据均以x±s表示，两组间的比较采用t检验。

2 结果与分析

2.1 山楂IDF粗粉与超微粉的基本化学组成

由表2可以看出，超微粉碎后，DF的含量略有下降，其中IDF含量降低，SDF含量升高；粗蛋白、淀粉和粗脂肪的含量基本没有变化。这主要是由于一部分IDF在超微粉碎的强力作用下发生连接键断裂或熔融现象，转化为SDF，从而导致SDF含量上升，IDF含量下降。

表2 山楂IDF粗粉与超微粉的基本化学组成Table 2 The basic chemical composition of IDF from Fructus Crataegi

2.2 山楂IDF粗粉与超微粉粒度分析

表3 山楂不溶性膳食纤维粒径的测定结果Table 3 Particle size measurement results of IDF from Fructus Crataegi

经过激光粒度仪分析，MIDF 的平均粒径为25.00μm，比超微粉之前降低了5倍左右，山楂IDF粒度减小后，比表面积增大，吸附能力增强，可以抑制胆固醇的合成并加速其在血液中的运转，达到降低血液中胆固醇的效果。

2.3 小鼠日均进食量及体重变化

表4 山楂不溶性膳食纤维小鼠各生长指标的影响（n=8）Table 4 Effect of Fructus Crataegi IDF on growth indicators of mice（n=8）

由表4可知，实验期间，各组小鼠的体重无显著差异（p＞0.05），但是CIDFH与MIDFH组的小鼠的平均摄食量均较NC组和MC组有极显著差异（p＜0.01），据每日观察鼠笼中散落的饲料较多，即小鼠糟蹋粮食较为严重，推测可能是由于膳食纤维添加量过大，影响到小鼠的日常饮食。

2.4 山楂不溶性膳食纤维对小鼠各脏器指数的影响

由表5可知，山楂不溶性膳食纤维对小鼠的胸腺、脂肪、心脏、脾和肾均无显著影响（p＞0.05），但长期食用高脂饲料可导致小鼠肝脏脂肪化，这种现象反映在肝脏指数上，与NC组相比MC、CIDFL、MIDFL的肝脏指数有一定程度的升高（p＜0.05），这说明高脂饲料可以导致肝脏指数的升高，而低剂量组的没能使情况得到明显改善；与MC组相比，MIDFH组的肝脏指数下降了8.82%，表现出显著差异（p＜0.05），说明MDFH组可以在一定程度上抑制肝脏脂肪化。

表5 山楂不溶性膳食纤维对小鼠各脏器指数的影响（n=8）Table 5 Effect of Fructus Crataegi IDF on visceral organ of mice（n=8）

2.5 山楂不溶性膳食纤维对小鼠血清中TC、TG、HDL-C、LDL-C水平的影响

由表6可以看出，在造模40d后，与NC组相比，MC组的TC有显著增高（p＜0.05），TG极显著增高（p＜0.01），表明高血脂症小鼠模型建立成功。所有剂量组的TC均与MC组有极显著差异（p＜0.01），其中MIDFH较MC组降低了31.12%，效果最为明显，且MIDF的添加量越大，TC降低越明显，表现出一定的量效关系。6个剂量组的TG均低于MC组，但仍高于NC组，与MC组相比，CIDFM和CIDFH组的TG显著降低（p＜0.05），而所有超微粉组的TG较MC组均有极显著降低（p＜0.01），且在实验剂量内，随着MDF添加量的增加，降低高脂饲料喂饲小鼠血清TG的作用也越明显，这也说明超微粉碎之后，IDF降低高脂饲料喂饲小鼠血清TG的作用得到明显改善。

MC组的HDL-C、LDL-C显著低于NC组（p＜0.05），各剂量组的HDL-C均高于MC组，但是无显著性差异，说明CIDF与MIDF对于高脂饲料喂饲小鼠血清HDL-C无显著影响。与MC组相比，MIDF 3个剂量组的LDL-C均有显著降低（p＜0.05），均下降了50%左右，CIDF的3个剂量组的LDL-C虽略有下降，与MC组无明显差异。

表6 山楂不溶性膳食纤维对小鼠血清TC、TG、HDL-C、LDL-C的影响（n=8）Table 6 Effect of Fructus Crataegi IDF on TC、TG、HDL-C and LDL-C levels in mouse serum（n=8）

以上结果表明，超微粉碎可以改善山楂IDF降低血液中TC、TG、LDL-C水平，这主要是由于超微粉碎改善了膳食纤维的理化性质，持水力膨胀力显著增高，更多的活性暴露出来，从而增强了山楂IDF的降血脂效果。

2.6 山楂不溶性膳食纤维对小鼠血清AI及LCI的影响

图1 各组小鼠的血脂综合指数（LCI）及动脉粥样硬化指数（AI）Fig.1 LCI and AI of mice in each group

动脉粥样硬化（AI）指数是国际医学界制定的一个衡量动脉硬化程度的指标。由图1可以看出，与正常对照组相比，MC组AI明显升高（p＜0.01），这表明高脂血症会使AI升高，而各剂量组的AI与MC组相比均有显著降低（p＜0.01），且与正常组无明显差异（p＞0.05）。超微粉组效果略优于粗粉组。

正常人的血脂成分含量波动范围均较大，各单项指标往往不能充分反映血脂情况，LCI是综合反映TC、TG、LDL-C、HDL-C四者之间关系的指标，对血脂综合指标的分析更能反映机体患病的可能[11]。通过对实验小鼠的LCI分析可知，MC组的LCI是正常对照组的11.37倍，而各剂量组与MC组相比LCI均明显下降（p＜0.01），其中MIDFH组LCI最接近正常对照组。

2.7 山楂不溶性膳食纤维对小鼠肝脏中TC、TG水平的影响

表7 山楂不溶性膳食纤维对小鼠肝脏TC、TG水平的影响Table 7 Effect of Fructus Crataegi IDF on TC and TG levels in mice liver

由表7可知，MC组小鼠肝脏中的TC、TG明显高于NC组（p＜0.01），这表明饲喂高脂饲料会增加小鼠的肝脏脂质水平。在饲料中添加山楂IDF、MDF后，各剂量组的肝脏TC、TG较MC组均显著降低（p＜0.01和p＜0.05），其中MIDFH组在降低肝脏脂质水平中效果最为显著，分别使得TC、TG较高脂模型组下降了44.40%和32.25%，且与NC组无显著差异（p＞0.05）。另外，从整体水平上看，超微粉组降低肝脏脂质水平要优于粗粉组。

3 结论与讨论

由实验结果可以看出，MIDFH组可以显著降低高脂血症小鼠肝脏指数（p＜0.05），低、中剂量组则无显著影响。而CIDF各剂量组无明显改善作用。

在调节血脂方面，山楂IDF与MDF对降低高血脂症小鼠血清TC、TG水平均有一定作用，且均随着不溶性膳食纤维添加量越大，TC、TG降低越明显，表现出一定的量效关系。但MDFH组分别使得高血脂小鼠的TC、TG分别降低了31.12%和50.00%，更接近于NC组小鼠血清水平。而粗粉组的效果则不如超微粉组明显。同样，山楂MDF各个剂量组在改善高血脂症小鼠的AI、LCI水平及肝脏TC、TG水平，效果优于粗粉组。

此外，山楂不溶性膳食纤维超微粉还可以显著改善高血脂症小鼠的LDL-C水平（p＜0.05）。粗粉组虽然也表现出一定的改善作用，但无显著性。这说明，超微粉碎后山楂不溶性膳食纤维降血脂的作用明显得到提高。

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