膨化人参对大鼠骨骼生长的影响及其机制初探

卢焕俊，杨艳召，章小松，许青松，刘丽萍，李范洙，金元哲＊，李成福＊

（1.延边大学 长白山生物资源与功能分子教育部重点实验室（延边大学），延边大学医学院 生理学与病理生理学教研部，吉林 延吉133002；2.延边大学附属医院 心血管外科，吉林 延吉133000；3.延边大学农学院，吉林 延吉133002）

人参是我国传统的滋补养生名贵药材，素有“百草之王”之美称，被东方医学界誉为“滋阴补肾，扶正固本”之极品。大量的研究发现，人参具有抑制血小板聚集、改善微循环、提高机体抗缺氧能力外还有抗辐射、抗衰老、抗疲劳、抗肿瘤等药理学功效[1，2]。

现在市场上的人参原料，有水参、生晒参、红参等。水参又叫鲜人参，鲜人参含水量很高，不易保藏。生晒参又容易受潮霉变或虫蚀。红参是鲜人参的熟制品，经过浸润、清洗、分选、蒸制、晾晒、烘干等工序加工而成。红参虽然易于保存，但是其加工工艺非常复杂，而且其组织坚硬，难于粉碎，有效成分不易浸提[3]。目前其加工产品仅限于红参提取液为原料的加工产品。

近年来有些学者利用食品膨化技术，即双螺杆挤压技术加工人参获得了新的产品。这种技术是在很短的时间内（2－3min）将原料的混合、加热、粉碎、成型、干燥等单位操作同时发生的经济效率高且连续的热处理加工方法[3]。人参在膨化过程中其化学成分发生变化，而且又优于传统红参[4]。由于双螺杆挤压人参（以后简称－膨化人参）系人参的新工艺制品，所以关于其生物学效应研究甚少。

本试验用双螺杆挤压技术加工所得的产品－膨化人参，观察了对大鼠骨骼生长发育的影响，并初步探讨了其可能的机制，为膨化人参的进一步利用将提供可靠的理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验动物与分组

选取清洁级雄性SD大鼠32只，体重190g左右，由吉林大学白求恩医学部实验动物科提供[许可证号：SCXK（吉）－20110004]。将实验动物随机分为膨化人参低、中、高剂量组和对照组，每组各8只，分别灌胃。各给药组给予相应剂量（0.75g／kg、1.5 g／kg、3g／kg）膨化人参，对照组给予等容量蒸馏水，1d一次连续灌胃21d。每日下午14时左右给药，同时测量体重。动物自由摄食和饮水。根据初次实验的结果，在部分实验只设正常组和膨化人参最佳剂量组。

1.2 药物

膨化人参由延边大学农学院提供[4]。用屹立高速两万转粉碎机（QE－100g，浙江屹立工贸有限公司）粉碎为200目粉末，一蒸水配制成悬浊液。

1.3 动物的一般状态与体重

所有动物在灌胃期间，注意观察毛发、呼吸、进食、二便、口鼻分泌物、精神状态的变化，并每日灌胃前记录每只大鼠体重，并绘制体重记录表以体现各组体重增长率。

1.4 股骨标本的采集与处理

待灌胃结束第二天，动物腹腔注射水合氯醛（300 mg／kg）进行麻醉，真空采血管心脏采血后，取大鼠双侧股骨，剃干净软组织，先用生理盐水润湿，再用纱布包裹，最后用锡纸包裹，冰箱（－20℃）保存。

股骨长度、直径：利用游标卡尺（精度0.02 mm）测量（股骨干中点）。

股骨／体重比：用分析天平（BT125D，德国，赛多利斯科学仪器有限公司）测定。

表观骨密度：用排水法（精度为0.001ml的微量量筒）测量股骨的体积后，计算出表观骨密度（骨湿重与体积之比）[5]。

股骨生物力学性能（三点弯曲实验）：用CSS－44100型电子万能试验机（长春试验机研究所有限公司 中国），（载荷量程为1 000N，分辨力为0.01 N，横梁位移分辨力为0.001mm）将－20℃保存的大鼠股骨常温解冻，生理盐水复湿，进行三点弯曲实验。跨距20mm，加载速度5mm／min，参考富东慧等的方法[6]测量并计算出股骨的最大弯曲应力、弯曲能量、弯曲弹性模量和弯曲韧性系数。

1.5 血液生化指标

真空采血管（促凝）心脏取血后3 000r／min高速低温离心10min，取上清用全自动生化分析仪（7600型全自动生化分析仪，日本）检测血钙、血磷浓度和碱性磷酸酶活性。

1.6 数据处理

所有实验数据均以 Mean±SEM表示，应用SPSS11.5统计软件进行单因素方差分析。设定P值小于0.05具有统计学意义。

2 结果

2.1 动物的一般状态和大体病理学观察

在21d的灌胃过程中，各组大鼠一般状态均良好。除了膨化人参大剂量组动物进食量减少以外其他各组动物的摄食量、大小便、体毛、呼吸等均无异常。其中中剂量组大鼠精神状态最好。实验结束后，各组进行解剖，肉眼观察心、肝、脾、肺、肾和胃肠等内脏脏器，均未发现明显异常。表明膨化人参不会引起实质性脏器的大体病理损伤。

2.2 膨化人参对大鼠体重的影响

实验期间各组大鼠体重随时间的延长逐渐增加。灌胃之前膨化人参大、中、小和对照组大鼠的体重分别为191.25±6.89、192.75±6.93、190.25±6.23和189.75±6.21g，各组间没有明显差异。但是灌胃21d后，除了膨化人参大剂量组体重增加率（体重增长率＝体重增加量／体重）明显减少（与对照组比较P＜0.05）之外，其余各组大鼠体重均增加。另外，与对照组比较膨化人参的中、低剂量组虽然有增加趋势，但是无显著性差异（P＞0.05）。参见（图1）。

图1 各组大鼠体重增长率比较

2.3 膨化人参对大鼠股骨／体重比的影响

各组动物灌胃结束后膨化人参各组股骨／体重比均增加，分别为2.44±0.06、2.37±0.05、2.33±0.05。与对照组（2.18±0.03）比较，高、中两个剂量组股骨的重量和股骨／体重比均明显大于对照组（P＜0.05），参见图2。

接着作者选择效果明显的中剂量组，观察了大鼠股骨长度、直径、体积和骨密度的变化。发现，除了骨密度以外其他各项指标均大于对照大鼠（P＜0.05）。另外，虽然膨化人参组股骨的密度与对照组相比没有明显的差异（P＞0.05），但是却有提高趋势（见表1）。提示，膨化人参中剂量具有促进大鼠股骨生长的作用。

图2 各组大鼠股骨／体重比

表1 各组大鼠股骨基本物理指标（n＝8）

2.4 膨化人参对大鼠股骨生物力学指标的影响

通过三点弯曲试验发现，中剂量组大鼠股骨最大弯曲应力、弯曲弹性模量、弯曲能量、和弯曲韧性系数均大于对照组大鼠（P＜0.05）。提示，中剂量膨化红参明显提高大鼠股骨生物力学抗压韧性（表2）。

表2 各组大鼠生物力学指标 （n＝8）

2.5 膨化人参对血钙、血磷和碱性磷酸酶水平的影响

为了探讨膨化人参促进股骨生长的机制，观察了中剂量组动物血清血钙、血磷含量和碱性磷酸酶水平的变化。发现药物组的各项指标均明显高于对照组（P＜0.05）。膨化人参促进股骨的生长可能与增加大鼠血液中血钙、血磷和碱性磷酸酶有关（表3）。

表3 各组大鼠血钙、血磷、碱性磷酸酶水平的变化 （n＝8）

3 讨论

关于人参的化学成分和药理学作用的研究众多[7，8]。人参中含有各种类型的人参皂甙、糖类、氨基酸、维生素、蛋白质、多肽、有机酸、脂溶性成分以及微量元素等。但是，其中最主要的有效成分是人参皂甙和人参多糖。现代医学证明，人参能兴奋神经系统、降血糖、改善消化吸收和代谢功能、抗肿瘤、抗癌、抗过敏、抗疲劳、延缓衰老，而且这些作用与人参皂甙和人参多糖关系密切[9]。

红参系鲜人参经蒸制、烘烤所得的棕红色半透明角质状的初加工品。在加工过程中其成分发生变化[10，11]。

双螺杆挤压（twin－screwextrusion）人参是把一种新型的食品加工技术应用到人参加工所得制品，是一种新的人参加工工艺[12－14]。已有的研究发现，这种加工工艺简单、省时，而且质地疏松、均匀，有利于开发膨化类人参保健食品。同时，还能提高褐变物质的含量，改变其成分的构成比[3，4]。但是由于膨化人参为新的工艺生产制品，所以对其生物学功能性研究尚未广泛开展。

本实验发现，长期给予膨化人参（1.5mg／kg）明显提高大鼠股骨的长度、直径。表明，膨化人参促进了大鼠骨骼生长。

众所周知，骨骼的生长与血液中的钙和磷密切相关[15]。体内的钙和磷大部分存在于骨骼内，而且主要以羟磷灰石形式存在，保证骨骼的生长和硬度及韧性。另外，血液中碱性磷酸酶是一种普遍存在的胞内酶，是参与骨代谢的重要蛋白质，与骨的形成高度相关。认为他可通过分解磷酸酯的无机磷促进基质矿化。因此碱性磷酸酶是反映成骨细胞的重要标志[16]。实验还发现，膨化人参使动物的骨重／体重比、骨密度、血钙和血磷含量明显增加，血清的碱性磷酸酶活性增高，同时又显著提高股骨的生物力学效能。骨骼力学指标的提升，也反映了骨结构和材料上的强化。

可见，适量的膨化人参，可能通过增加钙磷的吸收、提高血液中的碱性磷酸酶，激活成骨细胞的活性来提高骨骼的生长发育。但是是否还有其他机制，另外膨化人参的什么成分或哪些物质起主要的作用，尚待进一步研究。

[1]尹丽丽.人参的药理作用及现代研究进展[J].中医药临床杂志，2013，5（5）：122.

[2]吕建平，郝冠中.人参抗疲劳作用研究进展[J].中国社区医师杂志，2012，14（34）43.

[3]张翠英，王存林，莫志玲，等.生晒参膨化炮制实验研究[J].时珍国医国药，2008，19（7）：1670.

[4]李范珠，金 铁，张 先，等.物料含水量和机筒温度对双螺杆挤压人参制品褐变效果的影响[J].食品科学，2010，31（20）：170.

[5]房冬梅，大强度间歇跑台运动队大鼠长骨生长的影响[J].山东体育学院学报，2009，25（6），32.

[6]史念柯，富慧东，蔡 霞.大鼠股骨生物力学实验研究[J].天津大学学报，2006，39（4），459.

[7]张前进.人参的化学成分和药理活性[J].光明中医，2011，26（2）：368.

[8]王悦虹，娄大为，于晓洋，等.人参的药理学作用研究进展[J].吉林化工学院学报，2010，27（2）：38.

[9]冯 彦.人参药理作用及临床应用研究进展[J].中医临床研究，3012，5（6）121.

[10]李向高，郑毅男，刘默祥，等.红参加工中美拉德反应及其产物的研究[J].中国中药杂志，1999，24（5）：274.

[11]李向高，杨继祥.人参栽培与初加工[M].长春：吉林科学技术出版社，1988：164.

[12]徐红华，申德超，李铁晶，等.大豆挤压膨化物料浸出动力学模型的建立[J].农业机械学报，2008，39（10）：113.

[13]徐 冲，王 静，曹维强.挤压膨化技术在酱油生产中的应用[J].中国调味品，2005，（5）：4.

[14]Ha DC，Ryu GH.Chemical components of red，white and extruded root ginseng[J].Korean Jj Korean Soc Food Sci Nlltr，2005，34（2）：247.

[15]刘忠厚.骨质疏松症[M].北京：科学出版社，1998：67－78.

[16]Brown JP，Albert C，Nassar BA.Bone turnover markers in the management of postmenopausal osteoporosis[J].Clin Biochem，2009，42：929.