甘薯抗性淀粉对高脂血症大鼠降脂利肝作用研究

于 淼，邬应龙*

(四川农业大学食品学院，四川 雅安 625014)

甘薯抗性淀粉对高脂血症大鼠降脂利肝作用研究

于 淼，邬应龙*

(四川农业大学食品学院，四川 雅安 625014)

目的：考察甘薯抗性淀粉(SPRS)在大鼠形成高脂血症过程中的降血脂及促进肝损伤修复的作用。方法：取健康成年SD大鼠，雌雄各半，40只随机分为4组：正常对照组(NG)、高脂模型组(HL)、甘薯抗性淀粉低剂量组(SPRSL)、甘薯抗性淀粉高剂量组(SPRSH)。正常对照组饲喂基础饲料，高脂模型组饲喂高脂饲料，甘薯抗性淀粉组在高脂饲料的基础上分别给予甘薯抗性淀粉10、20g/(kg·d)，45d后测定大鼠血清中总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)的含量及观察肝脏组织细胞形态变化。结果表明：甘薯抗性淀粉能显著降低TC、TG、LDL-C水平，提高HDL-C水平；甘薯抗性淀粉组肝细胞变性和坏死现象明显轻于高脂模型组。结论：甘薯抗性淀粉对高脂饲料致高脂血症大鼠的血脂水平有较好的调节作用，并明显改善大鼠的肝功能。

甘薯抗性淀粉；高脂血症；降血脂；肝功能

高脂血症是体内脂类代谢紊乱导致血脂水平超过正常范围的一种疾病，并可引发一系列代谢综合征，如动脉粥样硬化、肥胖症、糖尿病、高血压、冠心病、脂肪肝等，因此对人类健康产生了巨大的危害，如何有效地通过营养干预降低高脂血症的发病率是当代人们迫切的需求[1-2]。欧洲抗性淀粉协会将抗性淀粉定义为不能在健康人体小肠中被消化吸收的淀粉及其降解物的总称[3]。研究表明抗性淀粉具有多种生理功效，其可以调节脂质代谢，改善肠道内微生物菌群，增加大肠中短链脂肪酸的量和降低粪便pH值，修复脂肪肝损伤等。这些功效对人体盲肠癌、动脉粥样硬化症及肥胖症有一定的预防及调节作用[4-6]。

甘薯块根富含淀粉，但原淀粉色泽灰暗、糊稳定性差等限制了其应用，通过化学改性制得甘薯变性淀粉不仅能使其更好的满足工业要求而且还具有多种生理功能。目前，国内外对物理包埋淀粉(R S1)、生淀粉(RS2)、老化淀粉(RS3)的生理功能已有大量研究，而对化学改性抗性淀粉(RS4)的降血脂功能研究却鲜有报道。本实验以自制的甘薯抗性淀粉为研究对象，研究其对高脂膳食喂养大鼠脂代谢紊乱的干预效果，旨在为临床开发抗性淀粉用于预防和治疗脂代谢紊乱及相关疾病提供实验数据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

甘薯淀粉、猪油 市售；老鼠基础饲料 成都达硕生物科技有限公司提供；猪油 市售。

胆固醇、胆盐 天津瑞金特化学试剂厂；三偏磷酸钠(STMP，食品级)；辛烯基琥珀酸酐(OSA) 美国Sigma公司；其他试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

杜邦AR全自动生化分析仪 美国Dade Behring 公司；HH-4型数显恒温水浴锅 金坛市富华仪器有限公司；90-2型恒温磁力搅拌器 上海沪西分析仪器厂；DHG-9245A型电热恒温鼓风干燥箱 上海—恒科学仪器有限公司；JY7134型循环水真空泵 奉化立新机电厂。

1.3 实验动物

健康成年清洁型SD大鼠，雌雄各半，体质量(180±20g)，由成都达硕生物科技有限公司提供，许可证号SCXK(川 2008-24)。

1.4 方法

1.4.1 甘薯抗性淀粉的制备及定量测定

称取一定量甘薯淀粉，配成一定浓度的淀粉乳，在温度为30～45℃条件下，先用0.5mol/L的NaOH溶液将其调成微碱性，然后加入一定量的STMP，并加入3%(以干基计)的NaCl调节pH 8.5～11.5，反应6～20h，反应结束后，用蒸馏水洗涤3次；调节温度为35℃，pH7～9.5，在2h内缓慢加入一定体积的OSA(先将OSA用3倍体积的无水乙醇稀释)，维持体系pH值，反应一定时间后，把淀粉乳用0.5mol/L的HCl调节pH值至6.5，抽滤脱水，用80%乙醇洗涤3次，再用500mL蒸馏水清洗淀粉样品4次。把淀粉样品在45℃条件下烘箱烘干(24h)，用研钵磨碎过140目筛子，即得成品，将甘薯原淀粉及制得的甘薯抗性淀粉以Englyst等[3]方法测定其体外消化性能。

1.4.2 高脂大鼠模型的建立

健康成年SD大鼠40只，雌雄各半，在实验环境下适应性喂养1周后，取尾动脉血液检测血清中TC水平，并根据血清TC的水平和体质量进行随机分组，采用饲喂高脂饲料的方法建立大鼠高脂模型，高脂饲料配方如下：78.8%基础饲料、1%胆固醇、10%猪油、10%蔗糖、0.2%胆盐[7]。每周记录大鼠体质量，造模时间为45d。

1.4.3 动物分组及给药

将大鼠分为4组，即正常对照组(NG)、高脂模型组(HL)、甘薯抗性淀粉低剂量组(SPRSL)、甘薯抗性淀粉高剂量组(SPRSH)，每组10只大鼠。正常对照组动物以基础饲料喂养，高脂模型组以高脂饲料喂养，受试组饲喂高脂饲料同时分别给予10、20g/(kg·d)剂量的甘薯抗性淀粉，共45d，实验期间动物自由饮水。

1.4.4 实验材料取样及检测

末次给药后所有动物禁食过夜，次日眼球取血，分离血清后上机测定大鼠血清中总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白(LDL-C)、高密度脂蛋白(HDL-C)水平。颈椎脱臼处死大鼠后，立即取出肝脏，生理盐水洗净吸干，然后取肝左小叶组织以10%甲醛溶液固定，做常规石蜡切块，HE染色，在光学显微镜下进行肝脏组织病理学观察。

1.4.5 统计学处理

实验数据采用SPSS17.0统计软件进行方差分析处理，显著性水平确定为0.05，极显著水平确定为0.01，所有数据均以±s表示。

2 结果与分析

2.1 甘薯抗性淀粉的含量

图1 甘薯抗性淀粉的含量Fig.1 Resistant starch contents of native sweet potato starch and sweet potato resistant starch

由图1可知，甘薯淀粉经过交联酯化化学变性后其抗消化性能有了明显的提高，淀粉糊化后经Englyst法测定其体外消化情况从上图可看出与原淀粉相比，变性后抗性淀粉(resistant starch，RS)含量明显增多，可达到25%～30%之间。

2.2 甘薯抗性淀粉对高血脂大鼠体质量的影响

表1 甘薯抗性淀粉对高血脂大鼠体质量的影响(±s，n=10)Table 1 Effect of sweet potato resistant starch on the body weight of rats (±s，n=10)

表1 甘薯抗性淀粉对高血脂大鼠体质量的影响(±s，n=10)Table 1 Effect of sweet potato resistant starch on the body weight of rats (±s，n=10)

注：*.与正常对照组比较，差异显著(P＜0.05)；**.与正常对照组比较，差异极显著(P＜0.01)；▲.与高脂模型组比较，差异显著(P＜0.05)；▲▲.与高脂模型组比较，差异极显著(P＜0.01)。下同。

组别 实验前体质量/g 实验后体质量/g 体质量变化/g NG 201.67±1.53 257.00±4.40 55.33±2.89 HL 202.33±4.73 262.33±5.51* 63.33±4.93*SPRSL 201.00±2.00 259.00±3.46 58.00±2.04 SPRSH 202.01±3.21 256.21±2.43 57.34±3.06

由表1可知，实验开始时各组大鼠的体质量无显著性差异。实验结束后，高脂模型组动物体质量较正常组明显增加，差异显著(P＜0.05)，而甘薯抗性淀粉组的动物体质量与高脂模型组相比虽有降低但无显著性差异(P＞0.05)。

2.3 甘薯抗性淀粉对大鼠血清中血脂水平的影响

2.3.1 甘薯抗性淀粉对大鼠血清中TC及TG含量的影响

表2 甘薯抗性淀粉对大鼠血清中TC和TG含量的影响(±s，n=10)Table 2 Effect of sweet potato resistant starch on serum TC and TG in rats (±s，n=10)

表2 甘薯抗性淀粉对大鼠血清中TC和TG含量的影响(±s，n=10)Table 2 Effect of sweet potato resistant starch on serum TC and TG in rats (±s，n=10)

组别 TC含量/(mmol/L) TG含量/(mmol/L)NG 1.83±0.09 0.50±0.21 HL 3.88±0.1** 1.26±0.14**SPRSL 3.51±0.07**▲▲ 1.01±0.09**▲▲SPRSH 2.94±0.28**▲▲ 0.91±0.17**▲▲

由表2可知，与正常对照组比，高脂模型组大鼠血清中的TC和TG含量有极显著的升高(P＜0.01)，表明高血脂症大鼠模型建立成功；甘薯抗性淀粉低剂量组和高剂量组的TC及TG含量与正常对照组和高脂模型组相比较均表现为极显著性的差异(P＜0.01)，这表明尽管高脂饲料中饱和脂肪酸含量很高，但甘薯抗性淀粉的介入可以有效的降低高血脂症大鼠血清中的TC及TG含量，对脂代谢紊乱大鼠的血脂水平有较好的调节作用。

2.3.2 甘薯抗性淀粉对大鼠血清中HDL-C 、LDL-C含量及动脉硬化指数(AI)影响

由表3可知，高脂模型组的HDL-C含量显著低于正常对照组(P＜0.05)，给予甘薯抗性淀粉后，HDL-C含量随着剂量的增加而增加，仅甘薯抗性淀粉高剂量组HDL-C水平与高脂模型组相比有显著差异(P＜0.05)，表明甘薯抗性淀粉能调节高血脂症大鼠血清中HDL-C的含量；高脂模型组血清中LDL-C水平为正常对照组的2.68倍(P＜0.01)，而甘薯抗性淀粉组与高脂模型组相比，LDL-C含量均明显下降，仅甘薯抗性淀粉高剂量组有显著差异(P＜0.05)；与高脂模型组比较，甘薯抗性淀粉组AI值都有所减少，SPRSL组表现为显著性差异(P＜0.05)，SPRSH组有极显著性差异(P＜0.01)。

表3 甘薯抗性淀粉对大鼠血清中HDL-C、LDL-C含量及AI的影响(±s，n=10)Table 3 Effect of sweet potato resistant starch on serum HDL-C,LDL-C and AI in rats (±s，n=10)

表3 甘薯抗性淀粉对大鼠血清中HDL-C、LDL-C含量及AI的影响(±s，n=10)Table 3 Effect of sweet potato resistant starch on serum HDL-C,LDL-C and AI in rats (±s，n=10)

注：AI为LDL-C含量与HDL-C含量的比值。

组别 HDL-C 含量/ LDL-C含量/ AI(mmol/L) (mmol/L)NG 1.16±0.08 0.44±0.17 0.38±0.23 HL 0.90±0.11* 1.18±0.36** 1.31±0.38**SPRSL 1.01±0.25 1.03±0.26** 1.02±0.33**▲SPRSH 1.09±0.15▲ 0.92±0.04**▲ 0.84±0.29**▲▲

2.4 甘薯抗性淀粉对大鼠肝组织形态变化的影响

图2 大鼠肝组织形态变化(×400)Fig.2 Morphological changes of rat liver tissue(×400)

由图2可知，光镜下观察正常对照组的肝脏组织结构较完整，肝细胞索排列整齐，肝窦清晰，肝细胞形态大小正常，胞浆丰富，核仁明显，单核或双核，细胞界限清楚，未见肝细胞内出现脂滴。高脂模型组大鼠镜下可见肝细胞索排列紊乱，肝窦变窄，肝细胞内出现大量的大小不等的脂滴空泡，并有融合的现象，细胞核被挤向周边或消失，肝细胞呈弥漫性脂变性。

甘薯抗性淀粉各剂量组肝细胞内也出现一定程度的脂肪变性，但与高脂模型组相比，肝小叶内脂肪变性细胞数量少，变性程度轻，肝细胞内脂滴空泡明显减小，肝细胞索排列较高脂模型组整齐。随着甘薯抗性淀粉的添加量增加，肝细胞脂肪变性程度明显减轻，甘薯抗性淀粉高剂量肝细胞内脂滴较少，肝细胞索排列整齐，肝小叶细胞结构趋于正常。以后的研究中，可能对甘薯抗性淀粉的具体类型及功能进一步分析。

3 讨 论

本实验结果显示给予甘薯抗性淀粉后，受试组动物体质量与高脂模型组相比有所下降，这主要是由于RS几乎不含热量，减少了热量的吸收，因此能降低体内脂肪的含量[8]，但实验结果并没有显著性差异。受试组给予甘薯抗性淀粉后可降低高脂血症大鼠血清中TC、TG、LDL-C水平，增加HDL-C的水平，对脂质代谢有明显的改善作用，Kim等[9]研究者也发现高RS的饲料可以使大鼠血清TC和TG水平显著降低；病理组织学检查结果表明，给予一定剂量的甘薯抗性淀粉后可显著降低高脂血症大鼠肝脏脂肪的含量，减轻肝细胞的脂肪变性，使肝细胞能保持正常的细胞形态，对脂肪肝有明显的改善作用，这与 Rancon等[10]发现RS可有效降低血及肝脏中脂肪的含量，预防脂肪肝的形成的结果一致。一些学者通[11-13]过大量实验研究了抗性淀粉调节血脂及改善肝脏脂肪沉积的机制，表明抗性淀粉由于具有抗消化的特性在小肠内不能吸收，因此在结肠内通过微生物的作用发酵产生大量的短链脂肪酸(主要是乙酸、丙酸及丁酸)，而短链脂肪酸可被结肠上皮利用并经过肛门静脉进入血液循环中，从而影响肝脏中脂质代谢，增加脂质的排泄，降低血中胆固醇等的含量。

与其他类型的RS相比，研究表明RS4更难以被酶解消化，这主要是由于淀粉经过酯化、醚化、交联等化学变性产生的RS4其淀粉分子结构连接更加紧密，淀粉分子中α-(1-4)及α-(1-6)键不易被水解，而RS1及RS2属于天然抗性淀粉，如果凝胶化后非结晶区结构全部变为结晶结构，因此会失去其抗性作用；RS3属于老化淀粉，是在高温100℃以上条件下反应再经过冷却重结晶得到的，高温155℃以上直连淀粉双螺旋结构将被分裂破坏[14]。Akira 等[15]研究发现与RS2相比RS4改善大鼠肝脏脂质代谢及调节血脂水平的效果更显著，而RS3与RS4对调节血脂的影响并没有差异。以后的研究中可能对甘薯抗性淀粉的具体类型及功能进一步分析。

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Hypolipidemic and Liver-Benefiting Effect of Sweet Potato Resistant Starch in Hyperlipidemic Rats

YU Miao，WU Ying-long*
(College of Food Science, Sichuan Agricultural University, Ya’an 625014, China)

Objective: To examine whether sweet potato resistant starch (SPRS) lowers blood lipid levels and benefits the liver of hyperlipidemic rats. Methods: Forty SD rats (half male and half female) were randomly divided into 4 groups including normal control group, hyperlipidemia model group, SPRS low-dose group and SPRS high-dose group. Rats fed a normal diet were served as the normal control group and rats fed a high-fat diet as the hyperlipidemia model group. The rats in SPRS groups were administered with SPRS by gavage at the daily doses of respectively 10 g/(kg·d) and 20 g/(kg·d) and also fed a highfat diet. After 45 days of administration, serum total cholesterol (TC), triglyceride (TG), low-density lipoprotein cholesterol(LDL-C), high-density lipoprotein cholesterol (HDL-C) and morphological changes in the liver of all the rats were examined.Results: SPRS could significantly reduce the contents of TC, TG and LDL-C, and increase the content of HDL-C in rat serum.Meanwhile, the liver degeneration and damage of the SPRS groups were markedly attenuated compared with the hyperlipidemia model group. Conclusion: SPRS has an excellent regulatory effect on blood lipid level and enhances the recovery of liver damage in rats with hyperlipidemia.

sweet-potato resistant starch；hyperlipemia；blood lipid lowering effect；hepatic function

R151.2

A

1002-6630(2012)01-0244-04

2011-03-17

四川省科技支撑计划项目(2009NZ0077-007)

于淼(1984—)，女，硕士研究生，研究方向为功能性食品。E-mail：247189184@163.com

*通信作者：邬应龙(1963—)，男，教授，博士，研究方向为功能性食品。E-mail：wuyinglong99@163.com