不溶性大豆膳食纤维对大鼠采食行为及血液指标的影响

石彦国 郭庆启 杨 杨 刘琳琳 王 冰 刘丽洁，3 张 娜*

（1 哈尔滨商业大学食品工程学院 黑龙江省食品科学与工程重点实验室 哈尔滨 150076

2 东北林业大学林学院 哈尔滨 150040

3 黑龙江正大实业有限公司 哈尔滨 150040）

不溶性膳食纤维是不能被人体消化道分解的多糖类及木植素，是公认的减肥食品[1]。其在消化道中吸水膨胀增加人体饱腹感，由于不易消化，可延长胃排空时间，因此膳食纤维可以提供较长时间的饱腹感，从而抑制人类采食行为[2-3]。多数研究认为膳食纤维可以通过控制采食量[4-5]，提高小鼠的小肠推进率，以显著增加润肠通便作用，来达到控制体重的目的[6]。Du等[7]研究发现膳食纤维剂量与体重变化呈负相关，当人体摄入10 g/d的膳食纤维，体重减轻了39 g/年。有人研究发现大鼠摄入燕麦水溶性膳食纤维，不仅可以有效控制小鼠体重的增长及Lee氏肥胖指数的升高，还可以抑制小鼠血清中总胆固醇、低密度脂蛋白的升高和高密度脂蛋白的降低[8]。也有研究认为膳食纤维可能对体重无影响，如王强等[9]研究发现柚皮膳食纤维高剂量组仅显著降低了大鼠血清中31.7%的总胆固醇量，其对大鼠的体重、体脂百分率和低密度脂蛋白并无显著影响。现在许多研究集中在膳食纤维对采食量和体重的影响上，并证明人体摄入富含膳食纤维的饮食可降低体重[10]，并认为摄入膳食纤维剂量与体重的降低作用成正相关趋势[11]，而大量摄入膳食纤维对血液中维生素A有抑制作用[12]。目前，正常大鼠摄入不溶性膳食纤维对其体重及大鼠血液中维生素A或钙离子含量的影响研究较少。

本研究通过动物实验，对不溶性大豆膳食纤维摄入是否对正常大鼠采食行为有抑制作用进行分析，并研究对大鼠血液中维生素A和钙离子的影响，为大豆膳食纤维的开发利用提供进一步的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大豆不溶性膳食纤维，广州海莎生物技术有限公司；Wistar雄性大鼠6～8周，亿斯实验动物科技有限公司。

动物饲料，亿斯实验动物科技有限公司；肝素钠，上海士锋生物科技有限公司；乙醚，北京蒂华森科技有限公司；生理盐水，上海研生实业有限公司；维生素A Elisa试剂盒，上海亚培生物科技有限公司；钙离子Elisa试剂盒，上海亚培生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

XMTD-204电热恒温水浴锅，天津市欧诺仪器仪表有限公司；SpectraMax 190全波长光吸收型酶标，深圳市华科瑞科技有限公司；LRH-70生化培养箱，上海一恒科学仪器有限公司；G1-21M高速离心机，上海安亭科技仪器厂。

1.3 试验方法

1.3.1 动物实验分组与处理 选择健康雄性Wistar大鼠（6～8周，220～240 g）20只，由吉林亿斯实验动物科技有限公司提供，[实验动物许可证号：SCXK（吉）2016-0003]。随机分为4组：空白对照组（灌胃1mL生理盐水）、高剂量组（灌胃1mL 500mg/kg的大豆膳食纤维溶液）、中剂量组（灌胃1mL 300mg/kg的大豆膳食纤维溶液）、低剂量组（灌胃1mL 100mg/kg的大豆膳食纤维溶液），禁食1夜，在9：00时，对各组大鼠以相应浓度膳食纤维溶液进行灌胃，处理结束后，提供大鼠50 g普通饲料，并观察大鼠采食行为120min，大鼠自由采食至17：00开始禁食，其15 d内每隔3 d对饲喂基础饲料大鼠的采食量、食间间隔、饱腹感率和体重进行测定，从第16天起，以灌胃方式灌入高、中、低剂量的大豆膳食纤维的大鼠的采食量、食间间隔、饱腹感率和体重检测。饲喂40 d的过程中，每隔10 d对大鼠的饱腹感效果和血液指标进行测定。动物实验程序执行按照动物保护道德准则执行。

1.3.2 采食量测定 每日9：00将50 g饲料放置于鼠笼中，大鼠以自由采食形式摄入饲料，17：00时将饲料取回进行称重，记录为M。将从9：00～17：00期间，大鼠自由采食所消耗的饲料量定义为采食量[13]，如公式1所示。

式中，MS——膳食消耗量，g；M——每日17：00剩余饲料量，g。

1.3.3 食间间隔的测定 每天9：00对大鼠进行大豆膳食纤维灌胃，之后提供基础饲料自由采食，观察大鼠采食行为120min，记录每次采食行为开始的时间（t0）和结束的时间（t1），按照公式2 计算食间间隔（IMI），将所有小于5min的IMI舍弃，保留并记录下第1个大于5min的IMI[14]，其余IMI均舍去。

式中，t1——第2次采食行为开始的时间；t0——第1次采食行为结束的时间。

1.3.4 饱腹感率的测定为更加全面科学的评价饱腹效果的强弱，采用食间间隔和采食量的比值对大鼠的饱腹感效果进行评价，将其定义为饱腹感率（Satiety ratio，SR）[15]，计算公式如3所示。

式中，SR——饱腹感率，min/g；IMI——食间间隔，min；MS——采食量，g。

1.3.5 大鼠体重的测定 在55 d的实验期间，每隔3 d对大鼠体重进行监测，每次测定均在9：00进行，将大鼠用乙醚轻度麻醉后，置于500mL烧杯中，采用差量法用电子天平对大鼠体重进行称量。

1.3.6 大鼠血液中维生素A和钙离子的测定 在饲喂膳食纤维第15，25，35，45，55天的9：00对大鼠进行眼眶取血1mL，置于10 g/L肝素钠处理过的EP管中，3 000 r/min离心20min，取上清液，用试剂盒测定维生素A和钙离子含量。

1.4 数据统计

采用Microsft Office Excel 2003软件对数据进行处理和绘图，结果以平均值±标准偏差（n=5）表示，采用SPSS软件中单因素ANOVA对数据进行显著性分析，显著性水平设定为P＜0.05。采用SPSS软件中Pearson相关系数分析法对大豆膳食纤维的剂量与采食量、食间间隔和饱腹感率的相关性进行分析，相关系数用“r”表示。

2 结果与分析

2.1 采食行为的分析

以采食量为考察指标，分析不同剂量大豆膳食纤维对正常大鼠的采食量的变化情况，结果如图1所示。

由图1可知，大鼠摄入大豆膳食纤维45～55 d内，随着时间的延长，大鼠摄入高、中、低剂量的大豆膳食纤维后，其采食量与空白组差异显著（P＜0.05）。第55天时，大鼠摄入大豆膳食纤维的剂量在0～500 g/kg范围内，随着大豆膳食纤维剂量的增加，大鼠的采食量显著降低（P＜0.05），且大鼠摄入大豆膳食纤维的剂量和采食量之间呈强烈的负相关（r=-0.93）。证明当大鼠摄入大豆膳食纤维的剂量小于500mg/kg时，对采食量的抑制效果与剂量之间存在明显的相关性。通过采食量检测结果还发现，摄入高、中、低剂量的大豆膳食纤维的大鼠采食量均显著性低于空白组（P＜0.05），表明大鼠摄入大豆膳食纤维后具有抑制其采食行为的作用。如申瑞玲等[8]发现用4.62 g/kg和6.38 g/kg剂量的大豆膳食纤维可显著抑制小鼠的采食量，其中大鼠摄入6.38 g/kg的大豆膳食纤维，采食量比空白组显著降低2.44 g。

图1 大鼠采食量变化图Fig.1 The changes of meal size in rat

2.2 食间间隔的分析

以食间间隔为考察指标，分析不同剂量大豆膳食纤维对正常大鼠的食间间隔的变化情况，结果如图2所示。

由图2可知，大鼠摄入高、中、低剂量的大豆膳食纤维15～55 d，随着饲喂时间的延长，摄入高、中、低剂量大豆膳食纤维的大鼠在第55天的食间间隔均显著性高于空白组（P＜0.05），其中第25天时，大鼠摄入500mg/kg的大豆膳食纤维显著高于其它组，表明大豆膳食纤维具有抑制其采食行为的作用。第55天时，大鼠摄入大豆膳食纤维的剂量在0～500 g/kg范围内，随着大豆膳食纤维剂量的增加，大鼠的食间间隔呈不断上升的趋势（P＜0.05），大鼠摄入大豆膳食纤维剂量与大鼠食间间隔具有强烈正相关（r=0.84），证明长时间摄入高剂量膳食纤维具有可以控制食间间隔，增加饱腹感的作用。

图2 大鼠采食间隔的变化图Fig.2 The changes of meal interval in rat

2.3 饱腹感率的分析

以饱腹感率为考察指标，分析不同剂量大豆膳食纤维对正常大鼠的饱腹感率的变化情况，结果如图3所示。

由图3可知，大鼠摄入高、中、低剂量的大豆膳食纤维15～55 d，随着饲喂时间的延长，从25 d开始，摄入高、中剂量大豆膳食纤维大鼠的饱腹感率均显著性高于空白组（P＜0.05）。第55天时，摄入大豆膳食纤维在0～500 g/kg剂量范围内，大鼠的饱腹感率随摄入大豆膳食纤维的剂量增加而增加，摄入剂量与饱腹感率呈极强正相关性（r=0.90），证明当大鼠摄入500mg/kg以下的大豆膳食纤维，大鼠饱腹效果随摄入大豆膳食纤维的剂量增加而增加。

2.4 大鼠体重的分析

在大鼠体重监测实验中，前15 d大鼠并未摄食大豆膳食纤维，而是每日餐前摄入1mL生理盐水；从第16天开始，大鼠摄入高、中、低剂量的大豆膳食纤维，每隔3 d测定大鼠体重，直到喂养至第55天，体重的变化结果如图4所示。

由图4可知，在55 d内摄入高、中、低剂量大豆膳食纤维组的大鼠体重均呈上升趋势，其中在15 d内与空白组大鼠相比，体重增加无显著差别（P＞0.05），16 d后空白组大鼠的体重依然迅速增高，并在第55天时达到（434.14±20.98）g，而饲喂高、中、低剂量大豆膳食纤维组的大鼠体重增加受到抑制，且随大豆膳食纤维剂量的增加，抑制作用增强，在第55天时大鼠摄入高剂量的大豆膳食纤维所称体重显著低于摄入低剂量大豆膳食纤维的大鼠体重（340.28±6.15）g，证明大鼠摄入大豆膳

图3 大鼠饱腹感率的变化图Fig.3 The changes of satiety ratio in rat

2.5 血液维生素A含量的分析

维生素A对视网膜的保护起着重要的作用，是上皮组织生长和分化的必需维生素，对骨生长、生殖和胚胎发育也有重要影响。摄入大豆膳食纤维对大鼠血液中维生素A含量的影响如图5所示。

由图5可知，饲喂15～55 d内，随着饲喂时间的延长，15～35 d内摄入高、中、低剂量大豆膳食纤维的大鼠血液中维生素A与空白组无显著差异（P＞0.05），而 45～55 d，摄入高、中剂量大豆膳食纤维的大鼠血液中维生素A随着饲喂时间的延长呈显著差异（P＜0.05），大鼠摄入低剂量大豆膳食纤维，血液中维生素A与空白组相比变化始终不显著（P＞0.05）。有研究发现摄入少量大豆膳食纤维对血液中维生素A没有影响，王洪允等[16]将魔芋、玉米和燕麦中的大豆膳食纤维添加到成年人的食物中，发现摄入大豆膳食纤维对维生素A吸收没有明显的促进或抑制作用。而大鼠摄入高剂量大豆膳食纤维血液中维生素A含量显著降低食纤维可以控制体重增加，膳食纤维具有减肥功效。Du等[7]研究发现膳食纤维剂量与体重变化呈负相关，当人体摄入10 g/d的膳食纤维时，体重减轻了39 g/年，同时腰围减小了0.08 cm/年。有研究发现谷物膳食纤维对控制体重增长有重要作用，Flamm等[5]的研究表明，大鼠增加膳食纤维或全谷物食物的摄入可以减少采食量，增加排便体积，控制大鼠体重增加。（P＜0.05），第55天时，大鼠摄入高剂量大豆膳食纤维，血液中维生素A最低，其含量为（1.33±0.10）μg/mL，比空白组低0.75μg/mL。因为维生素A为脂溶性维生素，需要通过脂化过程才能被机体吸收[17]，从目前结果来看，大豆膳食纤维具有较强的吸附性，抑制维生素A、钙离子、氨基酸等营养素的吸收。有研究针对人体摄入大豆膳食纤维对血液中维生素A的影响进行分析，Khokhar等[12]发现，随膳食纤维摄入量的增加，血浆中维生素A水平明显降低，且长期摄入10%（体积分数）甘蓝膳食纤维，大鼠血浆中维生素A明显低于空白组，仅为空白组大鼠血液中维生素A含量的43.97%。综上所述，长期食用大豆膳食纤维以达到减肥目的，需控制大豆膳食纤维的摄入量，否则会抑制体内维生素A的吸收。

图4 大鼠摄入大豆膳食纤维大鼠55 d的体重变化Fig.4 Changes of rat weight after dietary fiber for 55 d

2.6 血液钙离子含量的分析

钙在人体生理过程中有举足轻重的作用，几乎参与一切生命现象和细胞功能，钙缺乏时就会引发一系列钙缺乏病[18]，摄入大豆膳食纤维对大鼠血液中钙离子含量的影响如图6所示。

由图6可知，在饲喂25～55 d范围内，随饲喂时间的延长，大鼠摄入高、中剂量的大豆膳食纤维后血液中钙离子显著低于空白组（P＜0.05），且到第55天时，大鼠摄入高剂量大豆膳食纤维血液中钙离子含量最低，仅为（23.88±1.86） pg/mL，而大鼠摄入低剂量的大豆膳食纤维仅在第55天与空白组具有显著差异（P＜0.05）。因为大豆膳食纤维为一种不能被胃肠道消化吸收的多糖，在消化过程中其吸水后具有高黏性[19]，导致钙离子随大豆膳食纤维排出体外，使大鼠对钙离子的吸收降低，从而导致体内的钙流失。有些研究也发现相似结果，如Mchale等[20]调查发现成人膳食中加入20 mg纤维素均能显著抑制钙吸收，其尿液中的钙离子含量高于无纤维组的6.81mg/样/d。同时，相关研究还表明体内钙离子流失会影响血液指标。Corrie等[21]研究水溶性玉米纤维对青少年血液中钙离子的影响，发现摄入大豆膳食纤维后血液中钙离子会显著减少4.8mg/L。Flamm等[5]研究大豆膳食纤维对儿童血液中钙离子的影响，发现在6～12个月的儿童摄入15 g/d剂量大豆膳食纤维后，其血液中钙离子含量下降。

图5 大鼠摄入大豆膳食纤维对血液中维生素A影响Fig.5 Effects of dietary fiber on vitamin A

图6 大鼠摄入大豆膳食纤维对大鼠血液钙离子影响Fig.6 The effects of soy peptide or dietary fiber on calciumion

3 结论

大豆膳食纤维经本研究证明对采食行为有抑制作用，并有降低大鼠体重的效果，然而由于大鼠长期食用大豆膳食纤维会导致血液中维生素A和钙离子含量降低，所以不建议长期食用大豆膳食纤维。