纳米甘薯渣纤维素对高脂膳食大鼠肠道内环境及形态的影响

2015-09-22陆红佳刘金枝王倩倩

食品科学 2015年5期

关键词：盲肠胆汁酸甘薯

陆红佳，张　磊，刘金枝，郭　婷，王倩倩，刘　雄，*

（1.西南大学食品科学学院，重庆400715；2.重庆师范大学生命科学学院，重庆401331）

纳米甘薯渣纤维素对高脂膳食大鼠肠道内环境及形态的影响

陆红佳1，张磊2，刘金枝1，郭婷1，王倩倩1，刘雄1，*

（1.西南大学食品科学学院，重庆400715；2.重庆师范大学生命科学学院，重庆401331）

目的：探讨纳米甘薯渣纤维素对高脂膳食大鼠肠道内环境及形态的影响。方法：选用40只Sprague-Dawley（SD）成年雄性大鼠随机分为5组，其中1组大鼠喂食基础饲料（正常组），另外4组大鼠喂食高脂饲料和添加不同粒度甘薯渣纤维素的高脂饲料，分为对照组、普通甘薯渣纤维素组（OC组）、微晶甘薯渣纤维素组（MCC组）和纳米甘薯渣纤维素组（CNC组），实验期28d后解剖，测定大鼠采食量、体质量、盲肠组织和盲肠内容物相关指标、粪便干质量、小肠液干质量和总胆汁酸含量、小肠形态等。结果：纳米甘薯渣纤维素可以显著降低高脂膳食大鼠体质量和盲肠游离氨含量，显著升高盲肠组织各项指标、盲肠内容物短链脂肪酸含量、pH值以及小肠液总胆汁酸含量（P＜0.05），同时具有增加小肠绒毛长度及肌层厚度的作用。结论：随着甘薯渣纤维素粒度的减小，其对肠道内环境及形态作用愈加明显，说明纳米甘薯渣纤维素能有效降低SD雄性大鼠体质量，提高其肠道健康。

纳米甘薯渣纤维素；高脂膳食；盲肠；短链脂肪酸；小肠形态

随着生活水平的提高，人们的饮食习惯发生了改变，过于精细、高脂肪、高热量及高胆固醇膳食的摄入导致各种“文明病”发病率增加，健康饮食越来越受到人们的关注，而富含膳食纤维的食品可以降低此类疾病的发生［1-2］。膳食纤维素具有降血脂和肝脂、调节脂质代谢、降血糖和清除体内有害物质等作用［3-4］。肠道健康与膳食纤维也有着密不可分的关系。膳食纤维具有调节肠胃的功能，可以改善肠内菌群，并有辅助抑制肿瘤的作用［5］。膳食纤维在小肠内不被消化吸收，到达大肠后部分被微生物发酵产生短链脂肪酸，从而降低大肠内pH值，使得有益菌数量增多，有害菌数量减少，同时能够刺激肠黏膜细胞的增生，对保护肠道的屏蔽功能至关重要［6］。膳食纤维可以缩短粪便在肠道内的停留时间，吸附肠道中的一些有害物质，减少肠道与致癌物的接触，降低致癌物的浓度。另外，肠道内的胆汁酸能被细菌代谢为次生胆汁酸，它是一种致癌、致突变的物质，而膳食纤维能通过吸附肠道胆汁酸而减少致癌物的产生。

膳食纤维的这些生理活性与其物理化学特性（如持水力、膨胀力等）相关联，而物化特性除与原料来源、化学组成等有关外，还与加工工艺、颗粒粒度、结晶状态等有极大关系［7-10］。膳食纤维的粒度越小，则其比表面积越大，持水力和膨胀性也相应增大，生理功能的发挥越显著。陈钢等［11］采用瞬时超高压处理对荷叶膳食纤维进行了超微细化，使其致密结构变疏松，物理性能得到显著改善。Chau等［12］研究了不同微细化处理对胡萝卜不溶性膳食纤维功能性的影响，比较了不同的微细化方法对膳食纤维理化特性的影响，测定了其持水性、持油性、溶胀性，阳离子交换能力，α-淀粉酶和胰脂肪酶活力抑制力等性质，结果表明，微细化处理能有效提高不溶性膳食纤维的理化特性。纳米纤维素（cellulose nanocrystals，CN）是天然纤维素或微晶纤维素经强酸降解而制得。它不但具有纤维素的基本结构与性能，还具有纳米颗粒的特性，如巨大的比表面积、超强的吸附能力和高反应活性，因此导致其性质与普通纤维素的性质有很大差异［13］。目前国内外对于纳米纤维素的研究较少，主要集中在纳米纤维素的微观结构、结晶结构和热稳定性方面［13-15］。而纳米纤维素不仅在理化特性方面与普通纤维有所不同，其在功能特性方面也有所差异。有研究表明［16］，大豆膳食纤维超微化至纳米级后，成为一种高活性膳食纤维，其持水力、结合水力、膨胀力和离子交换能力等显著提高，比表面积剧增、口感变细腻、可溶性成分含量提高、生物活性强度增强。关于纳米纤维素是否对动物肠道有更好的改善作用，粒度大小对盲肠组织，以及盲肠内容物、pH值、短链脂肪酸（short chain fatty acids，SCFAs）、游离氨等会产生怎样的影响，是值得研究的内容。本研究以纳米甘薯渣纤维素为原料，研究其对高脂膳食大鼠肠道内环境及形态的影响，同时对比普通甘薯渣纤维素和微晶甘薯渣纤维素，分析纤维素粒度大小与动物肠道健康之间的相关性。

1　材料与方法

1.1动物、材料与试剂

Sprague-Dawley（SD）成年雄性大鼠，体质量约120～140g，由重庆滕鑫比尔实验动物销售有限公司提供，动物许可证号：SCXK（渝）2012-0006。

基础饲料重庆滕鑫比尔实验动物销售有限公司；甘薯渣四川光友薯业有限公司。

氢氧化钠、苯酚成都市科龙化工试剂厂；巴豆酸（色谱级）日本东京天成工业株式会社；乙酸（色谱级）阿法埃莎（中国）化学有限公司；丙酸、丁酸、异丁酸均为色谱级梯希爱（上海）化成工业发展有限公司；次氯酸钠成都市科龙化工试剂厂；亚硝基铁氰化钠天津市光复精细化工研究所；大鼠总胆汁酸酶联免疫吸附测定（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）试剂盒上海丰翔生物科技有限公司；其他均为生化试剂或分析纯试剂。

1.2仪器与设备

JA2003A型电子天平上海精天电子仪器有限公司；WH-1型微型旋涡混合仪上海沪西分析仪器厂；PHS-3C型精密酸度计上海大普仪器有限公司；Spectrumlab22型可见光分光光度计上海棱光技术有限公司；低温离心机德国Sigma公司；GC-2010型高效气相色谱仪日本岛津公司；ES-315型高压蒸汽灭菌锅日本Shima Seisakusyo公司；EG1150H切片机、A1130440数码显微镜德国Leica公司；iMark酶标仪美国Bio-Rad公司。

1.3方法

1.3.1不同粒度甘薯渣纤维素的制备［17］

1.3.1.1普通甘薯渣纤维素制备

甘薯渣预处理→煮沸3min→降温至60℃→超声波辅助淀粉酶水解→灭酶（100℃，5min）→离心（4500r/min，10min）弃去上清液→碱水解→洗涤→过滤→漂白→洗涤至中性→干燥粉碎→普通甘薯渣纤维素

1.3.1.2微晶甘薯渣纤维素制备

普通甘薯渣纤维素→超微粉碎→过180目筛→微晶甘薯渣纤维素

1.3.1.3纳米甘薯渣纤维素制备

微晶甘薯渣纤维素→加入体积分数65%的硫酸（料液比1∶10（m/V））→超声波120W，温度为55℃，120min→加入5倍蒸馏水稀释，离心（1000r/min，10min）→弃去沉淀物（水解度低、粒度较大的纤维素）→得到上层纳米级悬浊液，离心（11000r/min，15min）→沉淀物反复洗涤，离心（11000r/min，15min）→均质→得到稳定的纳米甘薯渣纤维素悬浊液→干燥后即得到纳米甘薯渣纤维素粉体

1.3.2动物分组与饲养

体质量为120～140g的4周龄SD成年雄性大鼠40只，每只单笼饲养在不锈钢大鼠笼中，室温（25±1）℃，12h明暗轮换（8：00—20：00）。适应性喂养一周后，按大鼠体质量随机分为5组，每组8只，任选一组作为空白组（CON组）喂食基础饲料，其余4组喂食高脂饲料或添加有不同粒度甘薯渣纤维素的高脂饲料，每组的饲料配方见表1，即分别为对照组（MC组）、普通甘薯渣纤维素组（OC组）、微晶甘薯渣纤维素组（MCC组）和纳米甘薯渣纤维素组（CNC组）。实验期间各组大鼠每天均自由摄食及饮水，每天记录大鼠采食量，每3d称量大鼠体质量，实验周期为4周。

表1　实验饲料配方Table1Composition of the experimental dietsdiets

1.3.3样品采集

实验期最后一天断粮12h，19：00—21：00乙醚麻醉后断头处死大鼠，取出小肠并收集小肠内容物，将冲洗干净的小肠置于培养皿中，用刀片截取1cm小肠放入中性甲醛固定液中用于制作组织切片，小肠内容物真空冷冻干燥后称质量，干物质用于检测总胆汁酸含量。取出盲肠组织，称质量，将盲肠组织纵向剪开，称取0.2g左右盲肠内容物，加入10倍去离子水，旋涡混合仪上混匀，电子pH计测定其pH值；称取0.5g左右盲肠内容物放入超纯水处理过的10mL离心管中，立即加入2mL含有5mmol/L巴豆酸的10mmol/L氢氧化钠溶液，充分混匀后冷藏用于短链脂肪酸检测。称取0.3g左右盲肠内容物放入预先恒质量的铝盒中，105℃条件下恒质量测其含水量。称取0.3g左右盲肠内容物，加入10倍无氨水，-20℃冷冻待测游离氨含量。

1.3.4指标检测

1.3.4.1饲料效率测定

按照公式（1）计算实验期间大鼠的饲料效率。

1.3.4.2盲肠壁表面积测定[18]

用生理盐水洗净盲肠，展开后固定在划有标准刻度线的白色塑料板上，用数码相机拍摄展开的盲肠，将盲肠照片用打印纸打印，然后将纸上的盲肠轮廓图剪下，测出照片上的1cm刻度线的长度（L，cm），用精度为0.0001g的电子称精确称量轮廓图纸质量（m1，g）和平方厘米的纸质量（m2，g），按照公式（2）计算出盲肠表面积。

1.3.4.3盲肠内容物含水量测定

称取一定质量的盲肠内容物，放入预恒质量铝盒中，105℃恒质量，按照公式（3）计算其含水量。

式中：m为盲肠内容物干质量/g；mW为盲肠内容物湿质量/g。

1.3.4.4盲肠内容物pH值测定

称取一定质量的盲肠内容物于10mL去离子水预处理离心管中，加入10倍（V/m）去离子水，旋涡混合仪上混匀后静置，测上清液pH值。

1.3.4.5盲肠内容物SCFAs含量测定

将预处理的盲肠内容物样品4000r/min离心15min，吸取上清液转移至预处理10mL离心管中，10000r/min继续离心15min，1mL一次性注射器吸取上清液1mL，0.25μm滤膜过滤至2mL进样小瓶中待测［19］。

气相色谱条件：进样量1μL；进样口温度220℃；柱流量0.95mL/min，柱温90℃、平衡时间0.5min，5℃/min升温至150℃，保留时间7min；检测器温度230℃；氢气流量40mL/min，空气流量400mL/min，尾吹流量40mL/min。

1.3.4.6盲肠内容物游离氨含量测定

将预处理的盲肠内容物样品4000r/min离心5min，吸取上清液1mL，依次加入1mL含有0.001mol/L亚硝基铁氰化钠的0.5mol/L苯酚溶液和1mL含有0.03mol/L次氯酸钠的0.625mol/L氢氧化钠溶液，60℃保温5min，625nm波长处测定吸光度［20］。

配制5mmol/L氯化铵溶液，分别移取0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mL于4mL比色皿中，无氨水稀释至1.0mL，按上述步骤测定吸光度，绘制标准曲线得到回归方程y=2.51x-0.0022，R2=0.9994。

1.3.4.7小肠液总胆汁酸含量测定

按大鼠总胆汁液酸ELISA试剂盒说明书进行操作，使用酶标仪测定小肠液总胆汁酸含量。

1.3.4.8小肠组织切片检测［21］

石蜡切片：取出经波恩氏（Bouins）固定液固定24h后的小肠标本，用流水冲洗洗去固定液，材料移入70%乙醇溶液中保存。采用不同体积分数的乙醇梯度脱水，乙醇体积分数及处理时间依次为70%（10min）→80%（10min）→85%（10min）→90%（10min）→95%（15min）→95%（10min）→100%（15min）→100%（10min）。样本依次经二甲苯-无水乙醇（1∶1，V/V）处理10min→二甲苯Ⅰ处理20min→二甲苯Ⅱ处理30min。将透明好的组织放入包埋机的样品盒中，依次于石蜡Ⅰ和石蜡Ⅱ中透蜡各30min。最后将材料用石蜡进行包埋，将包埋好的蜡块修整后，固定于切片机上，制成厚度为5μm的组织切片，展片、贴片后染色。

苏木精-伊红染色：制好的切片依次经过二甲苯Ⅰ（15min）→二甲苯Ⅱ（15min）→二甲苯-无水乙醇（1∶1）（10min）充分脱去组织周围的石蜡。切片依次经100%乙醇（3min）→95%乙醇（3min）→90%乙醇（3min）→85%乙醇（3min）→80%乙醇（3min）→70%乙醇（3min）→自来水冲洗处理进行复水；将切片置于苏木精染料中染色5min后取出，用自来水冲洗5min；切片依次经70%、80%、85%、90%和95%的乙醇各处理5min。切片置于含有0.5%伊红的95%乙醇溶液中染色30s；再依次经95%乙醇（5min）→95%乙醇（5min）→100%乙醇（5min）→100%乙醇（5min）脱水；经二甲苯-无水乙醇（1∶1）处理10min→二甲苯Ⅰ处理10min→二甲苯Ⅱ处理10min脱水。将制好的切片取出，滴上中性树胶，沿一侧小心盖上盖玻片，置于烤片板上，于37℃烘箱中烘干过夜。

图像分析：采用尼康H550高分辨率数码成像系统观察切片并拍照。

1.4数据处理

实验数据经Excel初步统计后用SPSS17.0进行显著性分析。实验结果以表示，各组间显著性差异采用SPSS分析，P＜0.05被认为有显著性差异。

2　结果与分析

2.1纳米甘薯渣纤维素对大鼠体质量增加量、采食量和饲料效率的影响

表 2 纳米甘薯渣纤维素对大鼠体质量增加量、采食量和饲料效率的影响（）Table 2 Effects of cellulose nanocrystals on body weight gain， food intake and food efficienc

注：*.空白组与对照组相比有显著差异（P＜0.05）；同行小写字母不同表示高脂膳食组间差异显著（P＜0.05）。下同。

指标空白组高脂膳食组对照组普通甘薯渣纤维素组微晶甘薯渣纤维素组纳米甘薯渣纤维素组体质量增加量/g118.86±18.37*159.75±13.12a149.13±28.81ab137.63±27.22b129.00±13.63b采食量/g477.01±20.51*526.69±43.00545.21±39.09531.21±25.51531.96±8.41饲料效率/（g/g）0.25±0.04*0.30±0.020.27±0.050.26±0.030.26±0.01

由表1可知，与空白组相比，对照组大鼠的体质量增加量、采食量和饲料效率都显著升高（P＜0.05）。说明长期食用高脂膳食能明显增加大鼠的体质量。高脂膳食组之间进行比较可知，对照组各项指标均高于其他几组，其中微晶甘薯渣纤维素组和纳米甘薯渣纤维素组大鼠4周的体质量增加量与对照组相比显著降低，分别降低了22.12g和30.75g，而普通甘薯渣纤维素组大鼠体质量增加量虽也有降低，但与对照组相比差异不显著。与对照相比，普通甘薯渣纤维素组、微晶甘薯渣纤维素组和纳米甘薯渣纤维素组大鼠4周的采食量有升高的趋势，而饲料效率有降低趋势，但都没有达到显著水平，其中采食量升高可能与纤维素具有增加肠道蠕动和排便量等有关［22］。与普通甘薯渣纤维素组和微晶甘薯渣纤维素相比，纳米甘薯渣纤维素组大鼠的体质量增加量最小。说明纳米甘薯渣纤维素有降低大鼠体质量的作用，同时也说明大鼠体质量增加量与纤维素粒度的大小呈正比。

2.2纳米甘薯渣纤维素对大鼠盲肠组织的影响

表3纳米甘薯渣纤维素对大鼠盲肠组织的影响TTaabbllee33EEffffeecctt ooff cceelllluulloossee nnaannooccrryyssttaallss oonn tthhee ccaaccuumm ttiissssuuee iinn rraattss

指标空白组高脂膳食组对照组普通甘薯渣纤维素组微晶甘薯渣纤维素组纳米甘薯渣纤维素组盲肠总质量/g3.02±0.282.74±0.30a3.54±0.38b3.68±0.40bc3.95±0.32c盲肠壁湿质量/g0.76±0.100.74±0.070.77±0.100.78±0.090.79±0.12盲肠质量/体质量/（g/g）0.99±0.10*0.86±0.10a1.14±0.24b1.16±0.13b1.19±0.17b盲肠壁面积/cm219.45±2.8018.96±2.86a21.74±1.17b22.25±2.20b23.36±1.05b

由表3可知，与空白组相比，对照组大鼠盲肠的各项指标均有所降低，其中盲肠质量/体质量显著性降低（P＜0.05），降低了0.13g/g。在高脂膳食组中，与对照组相比，各粒度甘薯渣纤维素组大鼠盲肠的各项指标均有升高的趋势，其中大鼠盲肠总质量、盲肠质量/体质量和盲肠壁面积显著升高（P＜0.05），而盲肠壁湿质量升高不具有显著性。与普通甘薯渣纤维素组和微晶甘薯渣纤维素组相比，纳米甘薯渣纤维素组的盲肠总质量、盲肠壁湿质量、盲肠质量/体质量和盲肠壁面积各项指标均升高，其中纳米甘薯渣纤维素组大鼠盲肠总质量显著高于普通甘薯渣纤维素组和微晶甘薯渣纤维素组（P＜0.05）。从不同粒度甘薯渣纤维素组之间变化可知，随着甘薯渣纤维素粒度的减小，盲肠各项指标呈升高趋势，说明纤维素粒度越小，盲肠组织的各项指标越高，其中纳米甘薯渣纤维素增加盲肠总质量的作用最明显。

2.3纳米甘薯渣纤维素对大鼠盲肠内容物和粪便量的影响由表4可知，与空白组相比，对照组的盲肠内容物质量、含水量、pH值以及粪便干质量分别下降了0.32g、

2.15%、0.25和0.03g/d，其中盲肠内容物pH值呈显著性降低（P＜0.05）。在高脂膳食组中，与对照组相比，不同粒度甘薯渣纤维素组大鼠的盲肠内容物含水量、pH值以及粪便干质量均显著升高。与普通甘薯渣纤维素组和微晶甘薯渣纤维素组相比，纳米甘薯渣纤维素组的盲肠内容物质量和pH值均显著升高（P＜0.05）。盲肠内容物质量和含水量，以及粪便干质量的增加，主要是由于甘薯渣纤维素不被小肠消化吸收，进入到盲肠，使得盲肠内容物增加，同时甘薯渣纤维素的吸水性随粒度减小而增强［19］，进而导致排便量增加，因此，纳米甘薯渣纤维素组的盲肠内容物质量和含水量及粪便干质量的值最大。

表4　纳米甘薯渣纤维素对大鼠盲肠内容物和粪便量的影响（xTable4fet of cellulose nanocrystals on cecum contents and faeces n rats

指标空白组高脂膳食组对照组普通甘薯渣纤维素组微晶甘薯渣纤维素组纳米甘薯渣纤维素组盲肠内容物质量/g2.40±0.282.08±0.19a2.75±0.38b2.85±0.28b3.25±0.55c盲肠内容物含水量/%81.52±5.2679.37±4.51a83.92±3.13b85.27±4.03bc88.68±2.63c盲肠内容物pH7.37±0.21*7.12±0.21a7.69±0.17b7.71±0.15b7.92±0.24c粪便干质量/（g/d）0.43±0.070.40±0.03a1.48±0.18b1.67±0.12bc1.82±0.23c

2.4纳米甘薯渣纤维素对大鼠盲肠内容物SCFAs含量的影响

表5纳米甘薯渣纤维素对大鼠盲肠内容物SCFAs含量的影响Table5Effect of cellulose nanocrystals on the SCFAs of cecum contents in ratsrats

由表5可知，与空白组相比，对照组大鼠盲肠内容物中乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸和总短链脂肪酸的含量均降低，其中丙酸、异丁酸和总短链脂肪酸具有显著性（P＜0.05）。在高脂膳食组中，与对照组相比，不同粒度甘薯渣纤维素组大鼠盲肠内容物丙酸、异丁酸、丁酸和总短链脂肪酸含量显著升高（P＜0.05），说明甘薯渣纤维素能增加盲肠内容物短链脂肪酸的含量；随着纤维素粒度的减小，各短链脂肪酸和总短链脂肪酸含量呈升高趋势，其中纳米甘薯渣纤维素组大鼠盲肠内容物中各短链脂肪酸和总短链脂肪酸含量最高。表明大鼠盲肠内容物短链脂肪酸的含量与甘薯渣纤维素粒度大小呈反比，同时也说明，纳米甘薯渣纤维素的添加有助于促进大鼠盲肠内短链脂肪酸的产生。

2.5纳米甘薯渣纤维素对大鼠盲肠内容物游离氨含量的影响

图1　纳米甘薯渣纤维素对大鼠盲肠内容物游离氨含量的影响Fig.1Effect of cellulose nanocrystals on the free ammonia of cecum contents in rats

如图1所示，与空白组相比，对照组大鼠盲肠内容物游离氨含量升高且达到显著水平（P＜0.05）；而高脂膳食组中，与对照组相比，喂食甘薯渣纤维素的大鼠盲肠内容物游离氨含量分别降低了94.25、119.46、

160.06μg/g，并且均具有显著差异（P＜0.05）；与普通甘薯渣纤维素组和微晶甘薯渣纤维素组相比，纳米甘薯渣纤维素组的游离氨含量显著降低（P＜0.05），说明纳米甘薯渣纤维素有降低大鼠盲肠内容物游离氨含量的作用，同时也说明随着甘薯渣纤维素粒度的减小，其降低大鼠盲肠内容物游离氨含量的作用愈加明显。

2.6纳米甘薯渣纤维素对大鼠小肠液干质量和总胆汁酸含量的影响

图2纳米甘薯渣纤维素对大鼠小肠液干质量及总胆汁酸含量的影响Fig.2Effect of cellulose nanocrystals on the dry weight and total bile acid of small intestine in rats

如图2所示，与空白组相比，对照组大鼠小肠液干质量没有显著变化，而小肠液总胆汁酸含量显著降低（P＜0.05）。高脂膳食组中，与对照组相比，添加不同粒度甘薯渣纤维素的大鼠小肠液干质量没有显著性变化，而小肠液总胆汁酸含量分别升高了1.18、1.22、1.75μmol/g，并且具有显著差异（P＜0.05）；与普通甘薯渣纤维素组和微晶甘薯渣纤维素组相比，纳米甘薯渣纤维素组的小肠液总胆汁酸含量显著升高（P＜0.05）。胆汁酸在体内胆固醇代谢和肠道脂质吸收中起关键作用，纤维素吸附胆汁酸，必然降低进入肠道中的脂质乳化与吸收，同时会削弱胆汁酸通过肝肠循环回到肝脏中的量，刺激肝脏胆汁酸合成，降低血浆胆固醇含量，任何胆汁酸的损失都会促使胆固醇氧化分解，从而起到降胆固醇的作用［23］。纤维素粒度越小，其对胆汁酸吸附能力越强，因此导致添加纳米甘薯渣纤维素组大鼠小肠液总胆汁酸的含量显著升高。结果表明甘薯渣纤维素粒度越小，大鼠小肠液总胆汁酸含量越高。

2.7纳米甘薯渣纤维素对大鼠小肠组织形态的影响

图3纳米甘薯渣纤维素对大鼠小肠组织形态的影响Fig.3Effect of cellulose nanocrystals on small intestinal morphology in rats

如图3所示，与空白组相比，对照组大鼠的小肠绒毛变短、变宽，刷状缘不明显且排列不规则，黏膜层和肌层略微变薄。说明喂食高脂饲料对大鼠小肠形态产生一定的影响。在高脂膳食组中，与对照组相比，喂食不同甘薯渣纤维素的大鼠小肠绒毛变长，且刷状缘排列较规则，黏膜层和肌层厚度增加，杯状细胞丰富，固有层可见毛细血管和散在淋巴细胞，说明甘薯渣纤维素有促进肠道细胞生长的作用，纳米甘薯渣纤维素的作用较明显。产生以上作用可能是由于甘薯渣纤维素不被小肠消化吸收，使肠壁蠕动时承受机械压力增大，从而使肌细胞肥大所致；这可能是肠道黏膜对纤维素刺激的一种适应性反应，以增强肠黏膜对机械作用的承受能力。随着甘薯渣纤维粒度的减小，其吸水性增强，而纳米甘薯渣纤维素吸水可形成类似黏性凝胶的形态，因此作用更加明显。

3　结论与讨论

研究纳米甘薯渣纤维素对高脂膳食大鼠肠道内环境及形态的影响，结果表明，高脂饮食不仅会使大鼠体质量增加，还会破坏肠道内环境及形态。在大鼠的高脂膳食中添加一定量的不同粒度甘薯渣纤维素后，大鼠的体质量增加量和盲肠内容物游离氨含量降低，而盲肠各项指标、盲肠内容物短链脂肪酸含量及pH值、小肠液总胆汁酸含量升高，大鼠小肠液干质量无显著变化。分析对比不同甘薯渣纤维素粒度可知，纳米甘薯渣纤维素显著降低大鼠体质量增加量和盲肠内容物游离氨含量（P＜0.05），同时显著升高盲肠各项指标、盲肠内容物短链脂肪酸含量及pH值、小肠液总胆汁酸含量（P＜0.05）。从小肠组织形态来看，喂食不同甘薯渣纤维素的大鼠小肠绒毛变长，且刷状缘排列较规则，黏膜层和肌层厚度增加，杯状细胞丰富，固有层可见毛细血管和散在淋巴细胞。研究显示，膳食纤维可增加实验动物小肠和盲肠的质量和肠壁厚度［24-25］。一方面是由于膳食纤维发酵产生短链脂肪酸对肠道提供了较为全面的营养，另一方面则是由于其中的一些黏性纤维有吸水膨胀性，遇水形成凝胶后增加了肠壁蠕动时的机械压力，致使肌细胞肥大，肌层厚度增加。通过分析对比不同粒度甘薯渣纤维素对肠道的影响，发现随着纤维素粒度的减小，其对肠道的改善作用愈加明显，也说明纳米甘薯渣纤维素具有较好的减轻大鼠体质量的作用，同时还具有促进大鼠肠道健康的作用。

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Effect of Cellulose Nanocrystals from Sweet Potato Residue on Intestinal Morphology and Environment in Rats Fed with High Fat Diet

LU Hongjia1，ZHANG Lei2，LIU Jinzhi1，GUO Ting1，WANG Qianqian1，LIU Xiong1，*
（1.College of Food Science，Southwest University，Chongqing400715，China；2.College of Life Science，Chongqing Normal University，Chongqing401331，China）

Objective：To investigate the effect of cellulose nanocrystals from sweet potato residue on intestinal morphology and environment in rats fed with high fat diet.Methods：Forty mature male Sprague-Dawley（SD）rats were divided into five groups.One group was fed with basic forage as control group（CON）.The other four groups including model control（MC），ordinary cellulose（OC），microcrystalline cellulose（MCC）and cellulose nanocrystals（CNC）groups were fed with high fat diet supplemented with dietary fibers of different particle sizes.All rats were sacrificed after28days of feeding to assay the area of cecum，the content of water，pH and short chain fatty acids in cecum contents，the dry weight of faeces and small intestine，the total bile acid and morphology of small intestine.Results：cellulose nanocrystals could reduce body weight in rats and the concentration of free ammonia in the cecum，and raise all the tested cecum tissue indexes，the concentration of short chain fatty acids and pH of cecum contents and the total bile acid of small intestine significantly（P<0.05）.The cellulose nanocrystals also could increase the small intestinal villus length and muscle layer thickness.Conclusion：Dietary sweet potato fiber of lower granularity can promote rat intestinal environment，suggesting that cellulose nanocrystals from sweet potato residue can effectively reduce body weight and improve the intestinal health.

cellulose nanocrystals from sweet potato residue；high fat diet；cecum；short chain fatty acids；intestinal morphology

TS201.4

1002-6630（2015）05-0172-07

10.7506/spkx1002-6630-201505033

2014-04-15

中央高校基本科研业务费专项资金项目（XDJK2014D017）

陆红佳（1986—），女，博士研究生，研究方向为食品化学与营养学。E-mail：aaluhongjia@163.com

刘雄（1970—），男，教授，博士，研究方向为碳水化合物功能与利用，食品营养学。E-mail：liuxiong848@hotmail.com