浓缩山西老陈醋对高脂血症小鼠血脂及血糖的调节作用

丁月娣,闫裕峰,陈亨业,陈福生

(1.江苏省原子医学研究所,江苏无锡 214063;2.山西紫林醋业股份有限公司,山西清徐 030400;3.中南民族大学药学院,湖北武汉 430070;4.华中农业大学食品科技学院,湖北省传统发酵食品国际科技合作基地,湖北武汉 430070)

随着生活水平提高,人们饮食结构和生活习惯的改变,肥胖、高血脂、高血糖等慢性病症的发病率不断增加[1-3]。因肥胖引起的高脂血症是导致心血管疾病发生的重要原因之一[4-6],而饮食疗法被公认为是防治高脂血症的高效方法[7-8]。食醋,特别是山西老陈醋等谷物醋,因富含对心脑血管等有益的川穹嗪、阿魏酸和苯乳酸等结构和功效明确的健康成分[9],其调节血脂和血糖等作用一直是研究热点[10-11],并开发出众多以食醋为主要成分的高附加值的健康食品[12]。但是,由于这些健康成分在食醋中的含量均很低,所以在摄入足够量的健康成分的同时,往往要摄入过量的醋酸等有机酸,从而对胃黏膜产生刺激和破坏作用[13]。

本研究以我国四大名醋之一的山西老陈醋为实验材料,通过真空浓缩,去除部分对胃黏膜副作用较大的醋酸等挥发性有机酸,浓缩川穹嗪、阿魏酸和苯乳酸等健康成分,以及氨基酸、维生素和非挥发性酸等成分[14-16],比较研究了山西老陈醋及其浓缩物对调节高脂血症小鼠的血脂和血糖的功能,该研究结果为高附加值食醋产品的开发奠定了基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

健康清洁级C57BL/6J雄性小鼠 30只,6～7周龄,体重(20±2) g,从常州卡文斯实验动物有限公司购入;山西老陈醋(手工八年) 山西老陈醋集团有限公司;食醋浓缩物 5000 g山西老陈醋55 ℃真空浓缩至1578.53 g,浓缩比31.57%;60 kcal%高脂饲料(D12492) 江苏省协同医药生物工程有限责任公司;Accu-Chek Active血糖试纸 罗氏血糖健康医护公司产品;葡萄糖粉剂 广西梧州制药集团股份有限公司产品;血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)测定试剂盒 上海酶联生物科技有限公司。

SpectraMax M5多功能酶标仪 美谷分子仪器(Molecular Devices,上海)有限公司;Accu-Chek Active血糖仪 罗氏诊断产品(上海)有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 山西老陈醋及其浓缩物中主要成分的测定 主要成分测定均参考文献[17]的操作。

1.2.1.1 褐度测定 吸取1.0 mL山西老陈醋置于100 mL容量瓶中,同时吸取1.0 mL醋浓缩液置于250 mL容量瓶中,加水至刻度,取3 mL至玻璃比色皿中测定OD420数值。

1.2.1.2 酸度测定 采用GB/T 5009.41-2003《食醋卫生标准的分析方法》中的酸碱滴定法,以酸度计测定pH8.2为滴定终点,结果以醋酸(g/100 mL)计。

1.2.1.3 氨基总量测定 采用茚三酮比色法[18],以异亮氨酸为标准品,于570 nm下检测,结果以异亮氨酸(g/100 mL)计。

1.2.1.4 还原糖测定 采用GB/T 19777-2013《地理标志产品山西老陈醋》中的菲林试剂直接滴定法,以葡萄糖为标准品,结果以葡萄糖(g/100 mL)计。

1.2.1.5 多酚测定 采用Folin-Ciocalteu比色法[19],以没食子酸为标准品,于765 nm下检测,结果以没食子酸(g/100 mL)计。

1.2.1.6 黄酮测定 采用GB/T 19777-2013《地理标志产品山西老陈醋》中的化学比色法,以芦丁为标准品,于510 nm下检测,结果以芦丁(g/100 mL)计。

1.2.2 实验动物饲养及高血脂模型的建立 健康清洁级C57BL/6J雄性小鼠36只,饲喂正常基础饲料,适应性喂养1周后,随机分为6组(6只/组):空白对照组(Blank),饲喂基础饲料;山西老陈醋低剂量组(Vin-L)和高剂量组(Vin-H)及食醋浓缩物低剂量组(Con-L)和高剂量组(Con-H),均为连续饲喂60 kcal%高脂饲料63 d的高血脂模型组(Vehicle)小鼠。除对照组饲喂基础饲料外,其余小鼠持续饲喂60 kcal%高脂饲料,直至实验结束。每周记录1次小鼠体重的变化。

1.2.3 小鼠分组灌胃给药 高血脂模型建成后(连续63 d饲喂60 kcal%高脂饲料,平均体重超过对照组5 g以上),每天对受试小鼠灌胃给药,持续35 d。山西老陈醋低、高剂量组的给药量分别为1、4 mL/(kg·bw·d);食醋浓缩物低、高剂量组的给药量相当于4、16 mL/(kg·bw·d)的山西老陈醋,但经真空浓缩成食醋浓缩物。具体处理方法与计量见表1。

表1 实验设计方案Table 1 Experimental design scheme

1.2.4 测定指标及方法 小鼠建模及灌胃给药期间,每周称重1次,记录小鼠的体质量;每周补充60 kcal%高脂饲料2次,纪录食物摄取情况;在实验第34 d,禁食14 h,进行口服葡萄糖耐量(OGTT)试验[20],即按2 g/kg的剂量给受试小鼠灌胃20% D-葡萄糖溶液,分别在0、0.5、1.0、2.0 h剪尾取血,用血糖仪测定小鼠血糖水平;在实验第35 d末次给药后,小鼠摘除眼球取血,于1.5 mL抗凝管冰上静置1 h,3000 r/min 4 ℃离心30 min,取上层血浆用于血脂TC、TG及HDL-C的测定[21];取血后颈椎脱臼法处死小鼠,取其生殖器周围的附睾脂肪称重,计算脂肪系数[22-23]:脂肪系数(%)=(脂肪质量/小鼠质量)×100。

1.3 数据处理

2 结果与分析

2.1 山西老陈醋及其浓缩物的成分分析

通过常规化学方法对山西老陈醋及其浓缩物中主要成分的含量进行测定,结果见表2。山西老陈醋中主要包含有机酸、糖、氨基酸、多酚和黄酮类等物质,伴随55 ℃真空浓缩过程,其含量均有所富集。由于以乙酸为代表的有机酸具有挥发性,醋浓缩物中总酸的含量损失最大,达45.61%。经过浓缩,醋浓缩物的褐度反而增加了39.1%,推测在真空浓缩过程中,醋溶液继续发生褐变反应,使褐变产物进一步增加。其他主要成分包括氨基酸、还原糖、多酚和黄酮等物质,均有部分损失,分别为8.52%、10.28%、14.37%和27.95%,其中黄酮的损失较大。

表2 山西老陈醋及其浓缩物的主要成分Table 2 Main constituents of Shanxi aged vinegar and vinegar concentrate

2.2 山西老陈醋及其浓缩物对小鼠体重的影响

如图1所示,连续63 d饲喂60 kcal%高脂饲料,高血脂模型组小鼠相比空白对照组,其体重显著增加(P<0.05),说明小鼠高血脂模型建模成功。从第64 d开始,对受试小鼠灌胃不同剂量山西老陈醋及其浓缩物,持续35 d。结果显示,各试验组小鼠的体重增长显著低于高血脂模型组,说明山西老陈醋及其浓缩物均能有效降低高血脂小鼠的体重,且食醋浓缩物的效果要优于山西老陈醋。在灌胃第1周,小鼠体重有明显下降,推测是小鼠对突然的食醋及其浓缩物的灌胃行为产生的应激反应。

图1 山西老陈醋及其浓缩物对小鼠体重的影响Fig.1 Effect of Shanxi aged vinegar and vinegarconcentrate on body weight of mice

2.3 山西老陈醋及其浓缩物对小鼠附睾脂肪质量和脂肪系数的影响

解剖取小鼠生殖器周围的附睾脂肪称重,发现高血脂模型组的附睾脂肪质量和脂肪系数均显著(P<0.05)高于空白对照组,给小鼠灌胃不同剂量山西老陈醋和食醋浓缩物,给药小鼠的附睾脂肪质量和脂肪系数较模型组有明显降低,且与剂量相关(见表3),说明山西老陈醋和食醋浓缩物均能有效降低高血脂小鼠的体脂含量,且食醋浓缩物的效果要优于山西老陈醋。

表3 山西老陈醋及其浓缩物对小鼠附睾脂肪质量和脂肪系数的影响Table 3 Effect of Shanxi aged vinegar and vinegar concentrateon total weight of epididymal fat and fatty coefficient

表4 山西老陈醋及其浓缩物对小鼠血脂水平的影响Table 4 Effect of Shanxi aged vinegar and vinegar concentrate on serum lipid levels in mice

2.4 山西老陈醋及其浓缩物对小鼠血糖的影响

口服葡萄糖耐量试验(OGTT)是为了观察空腹及葡萄糖负荷后各时点血糖的动态变化,了解机体对葡萄糖的利用和耐受情况,是诊断糖尿病的重要检查项目[24]。对高血脂模型小鼠进行OGTT检测,可以判断山西老陈醋及其浓缩物对小鼠血糖调节能力的影响。如图2所示,与空白对照组相比,高血脂模型组的空腹血糖和餐后2 h血糖均有显著升高(P<0.05),可见血脂异常引发小鼠空腹血糖受损和糖耐量减退。

图2 山西老陈醋及其浓缩物对小鼠血糖调节能力的影响Fig.2 Effect of Shanxi aged vinegar and vinegarconcentrate on blood glucose regulation in mice

山西老陈醋低剂量组的空腹血糖高于模型组,并且老陈醋高低剂量组餐后2 h血糖均高于模型组,说明山西老陈醋在调节高血脂小鼠血糖方面并没有获得预期效果。食醋浓缩物低剂量组仅略微改善高血脂小鼠的空腹血糖,而高剂量组却能显著降低高血脂小鼠的空腹血糖,且两者均显著降低高血脂小鼠的餐后2 h血糖,说明食醋浓缩物能有效提高高血脂小鼠对葡萄糖的耐受能力。

2.5 山西老陈醋及其浓缩物对小鼠血脂水平的影响

脂质代谢异常会引发高脂血症,表现为血清总胆固醇、甘油三酯水平高或高密度脂蛋白水平低[25]。由表4可以看出,与空白对照组相比,高血脂模型组的TC和TG含量均明显升高且差异极显著(P<0.05),HDL-C含量显著降低(P<0.05),表明本次实验建模成功。山西老陈醋和食醋浓缩物的高低剂量组均能显著降低小鼠血清TG的含量,且食醋浓缩物的效果优于山西老陈醋。同时,山西老陈醋和食醋浓缩物也有效改善了小鼠血清TC和HDL-C指标,其中高剂量组老陈醋的效果不如低剂量组,高剂量食醋浓缩物的效果要优于低剂量组。这些结果表明,山西老陈醋和食醋浓缩物均能有效调节小鼠血脂水平,食醋浓缩物能在一定程度替代山西老陈醋的功效。

3 结论

对山西老陈醋及其浓缩物进行调节血脂和血糖的研究,发现山西老陈醋和食醋浓缩物均能降低高血脂小鼠的体重、附睾脂肪质量以及脂肪系数,说明两者均可缓解高脂饮食引起的肥胖,并且食醋浓缩物的效果要优于山西老陈醋;山西老陈醋和食醋浓缩物均降低高血脂小鼠血清中TC和TG含量,有效提高HDL-C水平,表明两者对高膳食引起的高脂血症均有改善作用;食醋浓缩物能提高高血脂小鼠对葡萄糖的耐受能力,而山西老陈醋在这方面效果并不明显,这可能与老陈醋中含有较多的乙酸有关。综上所述,山西老陈醋及其浓缩物均具有调节血脂和血糖的能力,为避免高浓度醋酸对人体产生不适,将食醋浓缩物取代山西老陈醋开发成新的保健食品是完全可行的。