不同粒度刺梨果渣对高血脂小鼠血脂 及组织抗氧化活性的影响

梁欣妍,张 瑜,丁筑红,*

(1.中山大学中山医学院,广东广州 510080; 2.贵州大学酿酒与食品工程学院,贵州贵阳 550025)

高脂血症对人体健康危害极大,是各种心血管疾病如动脉粥样硬化、冠心病发生的重要因素[1],以总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白(LDL-C)含量升高,高密度脂蛋白(HDL-C)降低为特征[2]。研究表明,膳食纤维具有降低血脂、胆固醇的作用[3],其中可溶性膳食纤维被认为是更有效的成分[4]。同时,流行病学研究也发现,富含黄酮的食物可改善HDL功能[5],降低心血管危险因素及心血管疾病包括心梗、血脂异常和冠脉疾病的死亡率[6];此外,研究证实,氧自由基也参与了高脂血症的病理生理过程,通过提高体内T-AOC、SOD含量或降低MDA含量,能有效改善抗氧化能力,促进脂肪酸的氧化分解,减轻脂质过氧化损害带来的脂肪肝及肝损伤[7]。

刺梨(RosaroxburghiiTratt)属于蔷薇科蔷薇属多年生落叶小灌木,果实药食兼用,主要分布在贵州、云南、四川等省份,其中贵州刺梨品种最多、贮量较大[8]。刺梨产品加工过程中产生大量(占果实重量50%)的果渣副产物,其含有丰富的膳食纤维、维生素C、多酚、黄酮类等活性物质[9],目前对其高值化开发利用尚属空白。研究表明,果渣原料通过改性技术如通过超微粉碎可减小其松密度、紧密度及流动度,而增加其溶解性[10],提高可溶性膳食纤维含量比例[11],另外,刺梨果渣具有良好的抗氧化特性[12],与其丰富的抗氧化成分如抗坏血酸、黄酮等及抗氧化酶类有关[13-14],这些成分可有效对抗高脂血症中的氧化应激反应,对于改善疾病起到一定效果[15]。由于膳食纤维功能已被大量报道,而对于刺梨加工副产物——刺梨果渣的研究普遍缺乏,因此本试验主要以刺梨果渣为材料,采用对照试验的方法对小鼠进行分组并灌胃,针对果渣的功能特性进行探究,以期为果渣副产物高值化利用提供理论依据和技术参考。同时,本实验对刺梨果渣进行粉碎处理,研究不同粒度果渣在降血脂及抗氧化功能方面的表现,为刺梨果渣的深加工提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

果渣原料 贵州省龙里县,贵农5号品种刺梨,新鲜无霉烂变质,清洗,冷冻保藏(≤-10 ℃),将刺梨榨汁后取果渣(出汁率50%),新鲜刺梨果渣60 ℃远红外干燥至恒重,粗粉碎过60目筛备用,另将过60目筛刺梨果渣粗粉经超微粉碎机4 ℃下粉碎,过300目筛备用;高脂饲料、TC测定试剂盒、HDL-C测定试剂盒、丙二醛(MDA)测试盒、总超氧化物歧化酶(T-SOD)测试盒、总抗氧化能力(T-AOC)测定试剂盒、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)测试盒 南京建成生物工程研究所;TG测定试剂盒 美国Sigma公司;清洁级健康昆明种小鼠 雌雄各半,5周龄,体重18～22 g,贵州医科大学实验动物中心提供。

GX-45B远红外干燥箱、FW100高速万能粉碎机 天津市泰斯特仪器有限公司;YR-8超微粉碎机 济南银润包装机械有限公司;LS13320激光粒度分析仪 美国贝克曼公司;XHF-D高速分离器 宁波新芝生物科技股份有限公司;SPECTRA Max190酶标仪 美谷分子仪器有限公司;TGL-16G高速台式离心机 上海安亭科学仪器厂。

1.2 实验方法

1.2.1 高脂血症模型的建立 高脂饲料的制备[16-17]:基础饲料83%,胆固醇1.5%,猪油5%,胆盐0.5%。将实验组小鼠用高脂饲料喂养14 d,然后从空白组(仅用普通饲料喂养的小鼠)和模型组(用高脂饲料诱导而不加用受试物的小鼠)中随机选6只小鼠,经眼球取血,分离血清,根据试剂盒的说明方法测定其TC、TG和HDL-C值以判断模型是否建立成功。

1.2.2 刺梨果渣调节血脂实验设计 选取建模成功小鼠并随机分为8组,每组10只,60目果渣和300目果渣均按霍恩氏法分别分成高(H)、中(M)、低(L)三个剂量组,剂量组样品添加量为高剂组15.6 g/kg小鼠体重,中剂量组7.8 g/kg小鼠体重,低剂量组3.6 g/kg小鼠体重,另外,设小鼠仅用普通饲料喂养为空白组;设仅对小鼠用高脂饲料诱导而不加用受试物为模型组,对小鼠用高脂饲料诱导且加用不同粒度的刺梨果渣为实验组,饲料与水自由饮食。取受试物刺梨果渣粉5 g用蒸馏水100 ml制成悬浮液,按照0.2 mL/10 g·bw(体重)对相应组别进行每日灌胃处理,连续14 d,而后禁食12 h后通过摘取眼球取血,测定血中TG、TC、HDL-C含量。眼球取血后的小鼠脱颈椎处死,取出心脏、肝脏和肾脏组织,迅速在4 ℃冰水中漂洗,去除表面血液及脂肪组织,滤纸吸干称取重量并记录。将称好的器官组织放入体积为组织块总重量9倍的0.86%生理盐水中,用高速均浆机以10000 r/min粉碎,粉碎过程中使组织液处于冰水状态下。然后在2500 r/min转速下离心10 min,取上清液,用生理盐水制成10%的组织匀浆液,放入4 ℃冰箱,待用[18]。

1.2.3 指标测定方法 血TG、TC、HDL-C值,T-AOC、SOD活性、GSH-PX活性、MDA含量按照测试盒方法测定。心脏、肝脏和肾脏的组织蛋白按照考马斯亮蓝法测定[19-20]。

1.3 数据处理

2 结果与分析

2.1 不同粒度刺梨果渣对高血脂小鼠血清TC、TG、HLD-C的影响

由图1a可知,模型组小鼠血清中TC含量与空白组相比差异极显著(p<0.01),说明高脂模型建模成功;除60目低剂量组外其他各剂量组与模型组差异极显著(p<0.01),说明刺梨果渣能明显降低高脂小鼠TC含量,且300目组效果明显高于60目组。由图1b可知,模型组血清TG含量明显高于空白组,差异达到极显著水平(p<0.01),而300目不同剂量组与模型组差异均达到极显著水平(p<0.01),其中300目高剂量组比模型组降低了37.82%(p<0.01)。由图1c可知,由高脂饲料喂养的模型组HLD-C含量与空白组相比极显著降低(p<0.01),300目高剂量组HLD-C含量比模型组明显提高,差异达到显著水平(p<0.05)。可见,300目刺梨果渣具有良好的降低血TC、TG,升高HDL-C含量,明显改善高脂血症的作用。

图1 不同粒度刺梨果渣对小鼠血清中 TC、TG、HLD-C的影响Fig.1 Effect of different sizes Rosa roxburghii pomance on serum TC、TG and HDL-C levels of mice注:#与空白组比较,差异显著(p<0.05);##与空白组比较, 差异极显著(p<0.01);*与模型组比较,差异显著(p<0.05); **与模型组比较,差异极显著(p<0.01)。图2～图5同。

刺梨果渣富含膳食纤维、维生素C、黄酮等物质,有研究表明,膳食纤维成分具有抑制脂肪和碳水化合物吸收的作用[21],且膳食纤维的补充呈剂量依赖性地改善血清TC、TG、HDL-C、LDL-C水平,LDL-C/HDL-C比值以及肝脏TC和TG水平,并通过粪便排泄的途径抑制TC吸收[22]。同时,研究显示,高纤维的饮食可改善患者的脂质代谢过程[23]。另有报道,黄酮类物质可显著降低高脂饮食C57BL/6小鼠的体重及其血清、肝脏甘油三酯浓度,其作用机制体现在对PPARγ和PPARα基因表达的调控[24]。此外,通过粉碎等物理改性处理使刺梨果渣膳食纤维中SDF含量显著增加[25],由于超微粉碎处理可提高果渣SDF含量,粒径减小,部分淀粉、蛋白质、矿物质等物质被保留[26],且研究表明SDF在溶液中具有较大的粘性,降低人体对血脂的吸收[27],共同导致其对胆固醇吸附能力高于60目果渣。同时果渣经活性超微处理能提高果渣总酚含量,其与多糖还有其他微量物质具有吸附作用[28]。

2.2 不同粒度刺梨果渣对小鼠内脏T-AOC影响

实验结果如图2a所示,模型组心脏T-AOC含量比空白组显著降低(p<0.01),

图2 不同粒度刺梨果渣对高脂小鼠 内脏T-AOC含量的影响Fig.2 Effect of different sizes Rosa roxburghii pomance on hyperlipemia mice visceral T-AOC content

300目中剂量组和空白组差异不显著(p>0.05);除60目低剂量组外,其他不同剂量组T-AOC含量均极显著高于模型组(p<0.01),300目高剂量组T-AOC含量高出空白组7.57%(p<0.01),是模型组的1.89倍(p<0.01),效果最佳,说明刺梨果渣对高脂血症小鼠心脏具有较高的抗氧化能力。由图2b可知,模型组肝脏T-AOC含量极显著低于空白组(p<0.01),60目中剂量组、300目高剂量组极显著高于空白组(p<0.01),分别为2.60 U/mgpro和2.79 U/mgpro;60目和300目不同剂量组与模型组差异极显著(p<0.01),说明刺梨果渣对高脂小鼠肝脏有明显抗氧化作用。由图2c可知,与空白组相比,60目中剂量组和300目中剂量组能使小鼠肾脏T-AOC含量恢复到正常水平(p>0.05),其中60目高剂量组、300目高剂量组T-AOC含量分别高出空白组18.20 U/mgpro(p<0.01)和16.00 U/mgpro(p<0.01);不同粒度和剂量的刺梨果渣对高脂小鼠体内有显著抗氧化效果(p<0.01)。

可见,两种粒度刺梨果渣对高脂小鼠内脏T-AOC均有明显的抑制作用,尤其是高剂量组效果明显。

研究表明,氧化应激是高脂血症发生的病理机制之一[29],血清活性氧的产生与高血脂的发病风险相联系,抗氧化物质浓度降低上调了高脂血症的氧化应激反应,高血脂刺激血管平滑肌细胞产生超氧阴离子,使低密度脂蛋白(LDL)被氧化,当巨噬细胞摄入氧化的LDL后,会转变为泡沫细胞,将导致大量炎症因子和氧化应激物的产生[30]。通过摄入富含多酚、维生素C等化学成分的刺梨果渣[31]可有效保护机体功能,这可能与它们的抗氧化、抗炎、免疫调节功能有关。同时研究显示超微处理能提高果渣总酚含量[32],进一步加强了果渣的抗氧化功效。

2.3 不同粒度刺梨果渣对小鼠内脏总SOD的影响

如图3所示,小鼠心脏、肝脏、肾脏中,模型组比空白组SOD活力极显著下降(p<0.01)。由图3a可知,不同粒度刺梨高、中剂量组对心脏SOD活力降低的抑制效果最佳,与空白组相比差异不显著(p>0.05)。由图3b可知,在小鼠肝脏内,不同粒度果渣的中剂量组效果最优,其中300目的中剂量组SOD为485.37 U/mgpro,比空白组提高了30.85%(p<0.01)。由图3c可知,在小鼠肾脏中,60目中剂量组SOD活力值为562.15 U/mgpro,高出空白组36.93%(p<0.01),抑制效果最佳;其次是300目中剂量组为528.40 U/mgpro。

图3 不同粒度刺梨果渣 对高脂小鼠内脏SOD含量的影响Fig.3 Effect of different sizes Rosa roxburghii pomance on hyperlipemia mice visceral SOD content

可见,300目与60目粒度果渣对小鼠内脏脂质过氧化的抑制作用明显,且中剂量效果明显高于高、低剂量组。

2.4 不同粒度刺梨果渣对小鼠内脏GSH-PX的影响

如图4a所示,小鼠心脏GSH-PX含量模型组比空白组极显著降低(p<0.01),不同粒度果渣比模型组增加显著(p<0.01),说明不同粒度刺梨果渣显著抑制小鼠心脏GSH-Px活力的降低。其中300目高剂量组对提高小鼠心脏GSH-Px活力效果最佳,为44.83 U/mgpro。由图4b可知,不同粒度果渣对小鼠肝脏GSH-PX活力的提高能力随着剂量增大而增大。300目高剂量组对肝脏抗氧化水平的功效最强(p<0.01),比空白组提高了63.46%(p<0.01)。由图4c可知,60目高剂量组GSH-PX活力高出空白组22.96%,作用极显著(p<0.01),其次是300目高剂量组,GSH-PX活力为35.07 U/mgpro。由图4c可知,60目中剂量组和300目中剂量组与空白组之间差异不显著(p>0.05),不同剂量组刺梨果渣GSH-PX比模型组明显提高(p<0.01),其中60目高剂量组GSH-PX活力高出空白组22.96%,作用显著。可见,300目与60目粒度刺梨果渣对小鼠内脏GSH-Px活力降低都起到不同程度的抑制作用,高、中剂量喂养可使小鼠GSH-Px活力恢复甚至高于正常范围。且研究表明,通过灌胃具有多种活性成分的刺梨果渣,可增加内源性抗氧化酶CAT、GR、GPX的含量[33],起到改善机体代谢功能异常的作用。

图4 不同粒度刺梨果渣对高脂 小鼠内脏GSH-PX含量的影响Fig.4 Effect of different sizes Rosa roxburghii pomance on hyperlipemia mice visceral GSH-PX content

2.5 不同粒度刺梨果渣对小鼠内脏MDA的影响

由图5a可知,小鼠心脏MDA含量模型组比空白组极显著提高(p<0.01)。不同粒度果渣比模型组极显著降低(p<0.01),说明不同处理果渣能有效降低心脏中脂质过氧化物。300目高剂量组比空白组降低了28.38%(p<0.01),降低脂质过氧化物效果最佳,抑制效果最显著。由图5b可知,60目高剂量组、300目高、中剂量组与空白组差异不显著(p>0.05),与模型组差异极显著(p<0.01),分别为1.15、1.21、1.36 nmol/mg pro,说明其降低肝脏脂质过氧化物的作用强。由图5c可知,不同粒度果渣与模型组之间差异极显著(p<0.01),其中60目中剂量组对MDA抑制效果最佳,为1.99 nmol/mg pro,比模型组降低了50%(p<0.01)。

图5 不同粒度刺梨果渣对高脂小鼠内脏MDA含量的影响Fig.5 Effect of different sizes Rosa roxburghii pomance on hyperlipemia mice visceral MDA content

结果可见,300目与60目粒度刺梨果渣影响小鼠内脏MDA含量,能抑制高脂血症疾病过程中的脂质过氧化,降低MDA含量。

3 结论

刺梨果渣是刺梨加工中具有开发利用价值的副产物,通过分析不同粒度刺梨果渣对高血脂小鼠血脂及组织抗氧化活性影响,结果发现,60目与300目刺梨果渣均可降低高血脂小鼠TC、TG含量并提高HDL-C水平,其中300目果渣降血脂作用较优,同时两种粒度刺梨果渣粉均能较好改善氧化应激作用,有助于缓解高血脂症状。可见,刺梨果渣特别是微粉碎处理后果渣,有望作为一种有助于改善血脂异常以及减少相关疾病发生的良好食品原料。