甘蔗醋对高脂小鼠血脂代谢及组织氧化还原的影响

李志春，陈赶林*，郑凤锦，孙 健，林 波，方晓纯

（1.广西壮族自治区农业科学院农产品加工研究所，广西 南宁 530007;2.广西果蔬贮藏与加工新技术重点实验室，广西 南宁 530007;3.广西农业科学院/中国农业科学院甘蔗研究中心，广西 南宁 530007）

醋作为一种传统调味品，不仅营养成分丰富，还具有很好的保健价值，具有缓解疲劳、调节血糖及脂质代谢、抗氧化等功效[1]。醋中的黄酮类、多酚类化合物及氨基酸等成分通过自身的抗氧化作用清除氧自由基，可降低体内血脂质过氧化物含量，抑制胆固醇及不饱和脂肪酸氧化，减少胆固醇及其氧化物在动脉壁上沉积，促进不饱和脂肪酸对胆固醇的转运和清除，从而抑制动脉硬化形成[2-4]。

甘蔗醋是采用甘蔗汁液体，经压榨、灭菌、乙醇发酵、醋酸发酵、陈酿等工艺加工而成的原醋液体[5-7]。醋的保健功效与其含有抗氧化成分密切相关，甘蔗醋中不仅含有多种氨基酸、维生素、烟酸、核黄素及人体必需的营养元素钙、磷、锰、锌等[8-11]，还含有种类丰富的酚类物质，按质量浓度从高到低依次为香草醛、香豆素、绿原酸、咖啡酸、阿魏酸、对香豆酸、芹菜素、木犀草素、肉桂酸和山柰酚，其中香草醛、香豆素、绿原酸、咖啡酸质量浓度较高（＞2.0 mg/L），芹菜素、木犀草素、肉桂酸和山柰酚质量浓度较低（＜0.1 mg/L）[12]。甘蔗果酒和甘蔗原醋对1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基、羟自由基均有较强的清除作用，且随样品体积的增加而逐渐增强，清除率均高于VC和没食子酸;同时其对亚硝酸根离子也有一定的清除作用，对金属离子有良好的螯合作用，且甘蔗原醋的抗氧化能力优于甘蔗果酒[13]。

目前对于甘蔗汁、酒、醋的研究主要集中在对其营养成分的提取、鉴定、加工以及体外模拟人体肠胃环境中醋的抗氧化活性等功能方面[14-19]，而关于甘蔗醋在预防血脂升高和调节血脂代谢及组织抗氧化应激能力方面的研究却少有报道。本实验通过建立高脂膳食诱发血脂代谢紊乱小鼠模型，研究摄入甘蔗醋对血脂代谢及组织氧化还原性的影响，为食物中抗氧化成分调节脂质平衡提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 动物、材料与试剂

4 周龄雄性SPF级小鼠，体质量16～20 g，购于广西医科大学（广西实验动物中心），使用许可证号SYXK（桂）2014-0002。小鼠饲料：基础料购于广西医科大学（广西实验动物中心）;高脂饲料为自制（基础饲料78.8%（质量分数，下同）、猪油10%、蛋黄粉10%、胆固醇1%、胆酸钠0.2%）。

甘蔗原醋由广西壮族自治区农业科学院农产品加工研究所研发制备，总酸质量分数3.65%，总多酚含量132.08 μg/mL，其中有机酸含量见表1[7]，酚类物质质量浓度分别为：绿原酸4.175 mg/L、咖啡酸2.090 mg/L、香草醛5.418 mg/L、对香豆酸0.731 mg/L、阿魏酸1.175 mg/L、香豆素4.182 mg/L、肉桂酸0.066 mg/L、木犀草素0.072 mg/L、山柰酚0.063 mg/L、芹菜素0.079 mg/L[12]。

表 1 甘蔗醋饮料中有机酸的成分与含量Table 1 Organic acid composition of sugarcane vinegar

氢氧化钠、盐酸、无水乙醇（均为分析纯） 国药集团上海化学试剂有限公司;空腹葡萄糖（glucose，GLU）测定试剂盒、总胆固醇（total cholesterol，TC）测定试剂盒、甘油三酯（triglyceride，TG）测定试剂盒、高密度脂蛋白胆固醇（high-density lipoprotein cholesterol，HDL-C）测定试剂盒、低密度脂蛋白胆固醇（low-density lipoprotein cholesterol，LDL-C）测定试剂盒、谷胱甘肽过氧化物（glutathione peroxidase，GSH-Px）测定试剂盒、丙二醛（malondialdehyde，MDA）测定试剂盒、一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）测定试剂盒、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）测定试剂盒、蛋白测定试剂盒 南京建成生物工程研究所。

1.2 仪器与设备

2800型紫外-可见光分光光度计 日本岛津公司;冷冻离心机 美国Sigma公司;Delta320 pH计梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司;DW-86L288超低温电冰箱 青岛海尔集团;HH系列数显恒温水浴锅常州蒙特仪器制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 受试样品及剂量分组

整个实验设有正常对照组、高脂对照组、阳性对照组、3 个给药组（分别相当于人体推荐量的5、10、20 倍）。用量筒量取甘蔗原醋后，加生理盐水分别配成相应的溶液给动物灌胃，每日1 次。各组实验动物每周称体质量一次，以调整给药量。

1.3.2 分组及饲养

选择体质量相近的4 周龄SPF级雄性小鼠120 只，以基础饲料饲喂1 周后随机分为6 组：正常对照组（CK，即饲喂基础饲料，灌胃生理盐水）、模型对照组（HF，即饲喂高脂饲料，灌胃生理盐水）、阳性对照组（CY，即饲喂高脂饲料，灌胃血脂康胶囊0.007 5 g/mL药液）、甘蔗醋高剂量组（HS，即饲喂高脂饲料，灌胃原醋）、甘蔗醋中剂量组（MS，即饲喂高脂饲料，灌胃稀释3 倍的原醋）、甘蔗醋低剂量组（LS，即饲喂高脂饲料，灌胃稀释6 倍的原醋）。

各组小鼠每周称体质量一次，给药后观察记录其精神活动、毛发改变情况、饮水量、进食量、排泄物量等一般指标，按照分组要求连续灌胃6 周。在环境温度（22±2）℃、相对湿度60%的条件下将小鼠进行分笼饲养，每天更换饲料和饮水，小鼠自由进食和饮水。

1.3.3 标本采集及处理

饲养6 周后称体质量，用乙醚将小鼠麻醉后眼球取血，血液立即放入预先用肝素钠处理的离心管内，4 ℃、4 000 r/min离心15 min，取上清液血浆，并保存在-80 ℃的冰箱中待测。随后立即解剖，迅速取出小鼠的肝脏、心脏和肾脏并称质量，同时称取肝脏分别用冷生理盐水洗涤，洗净血水，去掉筋膜血管等附着物，用滤纸拭干，称质量。移入小烧杯，冰浴，快速剪碎各组织，加入9 倍质量的生理盐水使组织匀浆化;4 ℃、3 000 r/min离心15 min，取上清液即得质量分数10%的组织匀浆液[20]。

1.3.4 小鼠生长指标的测定

体质量增长率按式（1）计算。

各组小鼠连续给药6 周后处死，取全血，取心脏、肝脏、肾脏称质量，按式（2）计算各器官指数。

1.3.5 小鼠血脂生化指标的测定

采用试剂盒测定血浆GLU、TG、TC、HDL-C、LDL-C的浓度，具体操作方法根据试剂盒的说明书进行。

1.3.6 抗氧化应激指标的测定

脂质过氧化反应产物MDA含量及GSH-Px、SOD、NOS活力的测定严格按照试剂盒说明书进行操作。

1.4 数据统计分析

采用Excel 2007软件对实验数据进行统计分析处理，用统计分析软件SPSS 17.0中的单因素方差分析法对数据进行差异显著性分析，结果用平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 甘蔗醋对小鼠体质量增长率及脏器指数的影响

表 2 甘蔗醋对小鼠体质量增长率和脏器指数的影响Table 2 Effects of sugarcane vinegar on body mass gain and visceral organ indexes in mice

由表2可知，HF组的小鼠体质量增长率最大，达到13.83%，甘蔗醋各剂量组与HF组相比，差异极显著（P＜0.01），说明对饲喂高脂饲料的同时灌胃甘蔗醋能有效预防体质量增加。

甘蔗醋各剂量组小鼠体质量增长率均低于高脂喂养组，相比于模型组，各组小鼠除心脏指数显著升高外（P＜0.05），肝脏、肾脏的指数均显著降低（P＜0.05），表明在饲喂高脂膳食的同时灌胃甘蔗醋能预防肝脏、肾脏质量增加，甘蔗醋能够显著降低高脂膳食所致脏器质量增加。

2.2 甘蔗醋对小鼠血脂生化指标的影响

表 3 甘蔗醋对小鼠血脂生化指标的影响Table 3 Effect of sugarcane vinegar on blood lipid levels in mice

由表3可知，HF组血浆中的TG、TC浓度最高，且均显著高于CK组，表明小鼠高脂模型建模成功。甘蔗醋各剂量组TG浓度都低于1.18 mmol/L，与HF组相比均极显著降低（P＜0.01）;MS、HS组TC浓度较HF组均显著降低（P＜0.05）。经过高脂膳食诱导后小鼠血浆中HDL-C浓度较CK组极显著降低（P＜0.01），LDL-C浓度极显著升高（P＜0.01），而灌胃甘蔗醋后HS组HDL-C浓度较HF组极显著升高（P＜0.01）、LDL-C浓度极显著降低（P＜0.01），各项指标均较好地恢复至CK组水平。结果表明，一定剂量的甘蔗醋对高脂小鼠的血脂具有显著的正向调节作用。

表 4 甘蔗醋对小鼠淀粉酶和脂肪酶活力的影响Table 4 Effect of sugarcane vinegar on amylase and lipase activity levels in mice

α-淀粉酶抑制剂属于糖（苷）水解酶抑制剂中的一种，能有效地抑制肠道内唾液及胰淀粉酶的活性，阻碍食物中碳水化合物的水解和消化，减少糖分的摄取，降低血糖和血脂含量水平，餐后不产生高血糖症，从而使胰岛素分泌减少，脂肪合成量降低，体质量下降[20]。由表4可以看出，灌胃甘蔗醋可以极显著降低淀粉酶活力（P＜0.01），说明甘蔗醋对淀粉酶活性具有抑制作用，即甘蔗醋可以抑制碳水化合物在体内的水解，从而减少葡萄糖进入体内循环的量，进而降低血糖浓度。同时，灌胃甘蔗醋能极显著增加脂肪酶活力（P＜0.01），即甘蔗醋可以加快脂肪的分解，从而减少脂肪在血液和体内中的累积，进而降低血脂水平和减轻体质量。

2.3 甘蔗醋对小鼠血浆和肝脏组织匀浆氧化还原指标的影响

表 5 甘蔗醋对小鼠血浆抗氧化指标的影响Table 5 Effect of sugarcane vinegar on antioxidant indexes in blood of mice

表 6 甘蔗醋对小鼠肝脏抗氧化指标的影响Table 6 Effect of sugarcane vinegar on antioxidant indexes in liver of mice

由表5、6可知，与CK组相比高脂膳食可导致小鼠血液、肝脏匀浆液中的SOD活力降低，其中HF组极显著下降（P＜0.01），而灌胃甘蔗醋可以极显著提高SOD活力（P＜0.01）;各剂量甘蔗醋均可显著抑制高脂饮食引起的脂质过氧化（P＜0.05）;高脂膳食可极显著降低GSHPx的活力（P＜0.01），而灌胃不同剂量的甘蔗醋后血液和脏器中的GSH-Px水平均极显著升高（P＜0.01），且HS组的效果最佳。饲喂高脂饲料会导致大鼠体内产生更多NO，灌胃不同剂量的甘蔗醋均可极显著降低血液和脏器中的NOS活力（P＜0.01）。甘蔗醋能较好地保护机体抗氧化系统，且均能恢复至CK组的水平。

3 讨 论

目前的研究认为，肥胖是一种主要的健康风险，会引起其他相关的健康障碍如高血脂症、非酒精性脂肪肝、高血压和心血管功能障碍等[21]。选择富含多酚和抗氧化成分的药物和功能性食物可减少体质量增加和相关健康并发症的发生[22-25]。在本实验中利用高脂饮食构建了小鼠血脂代谢紊乱模型，模拟人类的肥胖、综合代谢和肝脏的氧化应激变化。在研究中发现，高脂膳食能够明显引起小鼠体质量、体内脏器质量增加，诱发小鼠产生肥胖，同时引起血脂代谢紊乱。前期研究表明醋有抗氧化和杀菌作用，并能有效地预防炎症和高血压，降低血清中胆固醇、血糖和甘油三酯含量等[26-30]。本实验结果也表明在饲喂高脂饲料的同时灌胃甘蔗醋可极显著降低高脂膳食引起的血浆中TC、TG以及LDL-C水平的上升（P＜0.01）。Sharma[31]和Shinde[32]等的研究发现多酚提取物可有效降低血糖水平是由于其抑制碳水化合物的代谢淀粉酶和葡萄糖苷酶或者是改善组织中胰岛素耐受性的作用。甘蔗醋中含有丰富的酚类物质，实验结果也表明甘蔗醋能有效降低淀粉酶活力和提高脂肪酶活力，其作用机制有可能是甘蔗醋中的酚类增加了组织中的胰岛素敏感性从而改善胰岛素的耐受性[31]。

在由饮食诱导肥胖的大鼠中，氧化应激被认为是其并发症发生的最重要因素。由于高脂类食物的饲养，氧化应激也会导致大鼠体内的葡萄糖耐受不良和增加胰岛素耐受性[33-34]。饲喂高脂饲料会导致小鼠体内产生更多NO，抗氧化酶（SOD和过氧化氢酶）活力、谷胱甘肽浓度却都降低了，Poudyal等[35]也有类似发现。与模型组相比，甘蔗醋灌胃组的SOD、GSH-Px活力极显著升高。SOD是唯一能清除超氧阴离子自由基的天然抗氧化酶，可使之转化为H2O2;而GSH-Px催化H2O2转变为H2O，二者活力的升高表明机体抗氧化能力提高。甘蔗醋灌胃组与模型组相比NOS活力下降，MDA含量下降。机体产生过量NO将生成大量的自由基，而NOS是NO合成的限速酶，其活力反映机体NO生成的情况。MDA是ROS攻击细胞膜不饱和脂肪酸所形成的脂质过氧化物，它使膜蛋白和线粒体膜脂交联形成Schiff碱，致使细胞膜通透性下降而影响细胞功能，进而反映ROS对机体的损伤程度。实验中NOS活力和MDA含量下降，说明灌胃甘蔗醋使得高脂小鼠机体的损伤程度减弱，可提高高脂小鼠抗氧化能力并有助于抑制高血脂、肥胖及其并发症的进一步发展。存在于甘蔗醋中的抗氧化剂（如多酚类物质）可能对高脂小鼠机体起到了保护作用[23]。综上所述，本实验证明了甘蔗醋具有减少饲喂高脂饲料小鼠的体质量、降低血脂水平、抑制脂质过氧化反应的作用。这些功能作用与甘蔗醋中含量丰富的多酚类抗氧化物质有很大的关系，因此有必要进一步研究阐明甘蔗醋中有效成分在高脂模型小鼠的脂肪代谢酶活力和基因调控机制中的作用。