吕梁木枣多糖与交城骏枣多糖的抗疲劳作用比较研究

李强,刘钧珂

(河南财政金融学院,郑州 450046)

红枣在我国已有4 000多年的栽培历史,枣类具有健胃补血和养胃补气的功效,是典型的药食同源植物[1]。现代医学药理研究结果表明,枣中除了有糖类、蛋白质、脂肪、维生素等成分外,还有多糖、三萜、黄酮、皂苷等多种生物活性物质,这些物质具有抗肿瘤、降血糖、抗氧化等多种生物活性功能[2-3]。

多糖是由10多个单糖连接而成的大分子物质,其相对分子质量有几万甚至几百万[4]，存在于动植物和微生物中,深入研究发现,大部分多糖物质具有抗氧化、抗肿瘤、抗病毒等多种生理功效[5]。

植物中的多糖是重要的多糖来源,存在于植物的细胞壁中,植物能够通过光合作用合成多糖,这些多糖包括淀粉类和非淀粉类,如纤维素类、半纤维素类和果胶类[6]。我国对植物多糖的研究主要集中于提取方法的研究和优化、植物多糖结构分析和生物活性研究等方面[7-8]。

不同的提取方法对多糖理化性质和生物活性均有较大的影响,根据不同的材料和理化性质,采用不同的提取方法,避免破坏多糖的天然结构和生物活性[9]。目前提取多糖的方法有溶剂浸提法、酶解提取法、超声提取法、微波提取法和双水相萃取法[10]。

疲劳是一种生物体正常的生理现象,是由机体的活动造成的各种器官中的营养大量消耗，从而引起的暂时性身体机能降低的现象[11-12]。机体从产生疲劳到疲劳缓解,到最后疲劳消失,辅以一定的饮食治疗,成为当前研究的热门课题之一[13-14]。

本试验通过对吕梁木枣多糖和交城骏枣多糖对小鼠的抗疲劳活性研究,一方面为吕梁木枣和交城骏枣开发了新的利用途径,另一方面也为开发抗疲劳活性的植物性药物提供了新的研究方向。

1 材料与方法

1.1 试验材料

吕梁木枣和交城骏枣。

1.2 主要试剂

谷胱甘肽过氧化物酶、碘化钾、ATP酶测定试剂盒、氢化钾、尿素氮、葡萄糖、乳酸、甘露醇、半乳糖、丙二醛、糖原含量测定试剂盒、五氧化二磷、蛋白质含量测定试剂盒、四氢呋喃、氯仿、乙醚、无水乙醇。

1.3 主要设备

磁力搅拌器 郑州长城科工贸有限公司;电子天平 瑞士赛多利斯公司;分光光度计 上海光谱仪器有限公司;烘箱 上海设备有限公司。

1.4 多糖提取工艺

将木枣和红枣烘干、去核之后粉碎,用无水乙醇浸泡20 h,除去上清液,晾干乙醇,在40 ℃条件下清除乙醇并进行脱脂,加入双水相体系,利用超声波辅助法提取木枣和红枣中的多糖,对提取液进行醇沉透析,干燥之后获得木枣和红枣多糖。

1.5 试验方法

1.5.1 小鼠游泳抗疲劳试验

小鼠的鼠龄为6周,平均体重为25.7 g。小鼠适应一个星期之后,对小鼠进行游泳能力的测定,根据小鼠的体重和游泳能力将小鼠随机分成7个小组。空白对照(不添加任何多糖)、吕梁木枣多糖和交城骏枣多糖各高、中、低3个小组。连续饲喂20 d,每天下午5点进行饲喂,见表1。

表1 不同组别小鼠的饲喂情况Table 1 Feeding conditions of mice in different groups

最后一次饲喂后1 d,对小鼠进行负重(小鼠体重5%的铁片)游泳试验,以小鼠的头沉入水中10 s作为试验的终点,同时采用水迷宫的方法,测量小鼠放入水中前5 s的游泳距离,测定小鼠的游泳距离[15]。

1.5.2 小鼠血清制备

将负重游泳结束的小鼠,每组选取10只(雌鼠5只，雄鼠5只),当小鼠完成负重游泳试验30 min后,对小鼠的血液指标和脏器指标进行评价,在血清的生化指标测定时从小鼠的眼球部位取样,取出之后,在3 000 r/min的转速下离心10 min,并对小鼠的肌肉组织进行生化指标分析,采用生化试剂盒对小鼠的内源性酶GPH-Px和ATP活力进行分析,同时对小鼠细胞中的肝糖原和肌糖原进行水平分析[16]。

1.5.3 小鼠组织制备

将小鼠的肌肉和肝脏进行粉碎,加入90%的生理盐水,粉碎之后获得其组织液,所有的试验步骤均在冰上进行。

1.6 生化指标检测

1.6.1 酶活力的测定

1.6.1.1 超氧化物歧化酶(SOD)活力的测定

超氧化物歧化酶活力的测定原理为黄嘌呤氧化酶体系的超氧阴离子自由基,把氨类成分氧化成亚硝酸成分,在显色条件下呈现的颜色为紫红色[17]。超氧阴离子自由基具有一定的专一性抑制作用,使亚硝酸盐的含量减少,测定比色管中的吸光度。

1.6.1.2 谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活力的测定

谷胱甘肽过氧化物酶活力可以用其酶促反应的速度来表示,测定酶促反应中谷胱甘肽的消耗,则可以求得酶活力,根据412 nm处的吸光度,对其进行计算。

1.6.2 血清代谢物的测定

1.6.2.1 血清乳酸的测定

将NAD+作为血清乳酸中的氢离子受体,乳酸在脱氢酶的条件下产生丙酮酸,从而使NAD+转化为NADH,氢离子使NMT变为紫色,该颜色的深浅在530 nm的波长下与乳酸呈现线性关系。

1.6.2.2 血清尿素氮的测定

血清中的尿素在尿素氮试剂中与二己酰一肟一起加热之后,能够合成红色的化合物。颜色的深浅与血清中尿素含量成正比,并推算出血清中的尿素氮含量。

1.7 糖原的测定

在浓硫酸的条件下,糖原会变成糖醛的衍生物,这些物质与蒽酮反应,生成蓝色的化合物,糖原在浓碱的条件下非常稳定,按照试剂盒上的糖原测定方法进行测定。

2 结果与讨论

2.1 吕梁木枣多糖与交城骏枣多糖对小鼠负重游泳能力的影响研究

小鼠的游泳时长和游泳能力是研究抗疲劳能力的直接指标。以前的研究结果总是以小鼠的游泳时长作为评价抗疲劳活性的指标。在本试验过程中,小鼠在游泳的起始阶段,会快速地通过一定的游泳距离,这个距离被称为小鼠运动的爆发力距离。通过各组试验发现,小鼠的游泳时长在50～120 min之间,所以选用5 min(小鼠游泳总时长的5%～10%)。通过统计食用不同剂量的吕梁木枣多糖与交城骏枣多糖对小鼠的游泳总时长和游泳速率的影响来评价小鼠的负重游泳能力。

图1 吕梁木枣多糖与交城骏枣多糖对小鼠负重游泳能力的影响Fig.1 Effect of polysaccharides from Lyuliang Zizyphus jujubaMill. cv. Muzao and Jiaocheng Zizyphus jujuba Mill. cv. Junzao on load-bearing swimming ability of mice

由图1可知,小鼠吕梁木枣多糖和交城骏枣多糖服用量少于25 mg/kg时,两种多糖对小鼠均无明显的缓解疲劳作用。小鼠吕梁木枣多糖和交城骏枣多糖服用量为50 mg/kg和100 mg/kg时,均展现了一定的抗疲劳活性。不服用任何多糖的小鼠的平均游泳速率为5 cm/s,游泳时长为100 min,服用50 mg/kg 吕梁木枣多糖的小鼠的平均游泳速率为7.2 cm/s,游泳时长为110 min。当小鼠服用100 mg/kg吕梁木枣多糖时,小鼠的平均游泳速率为10 cm/s,游泳时长为120 min。可见,吕梁木枣多糖具有明显的抗疲劳活性。而与吕梁木枣多糖相比,小鼠无论是服用50 mg/kg还是100 mg/kg的交城骏枣多糖,抗疲劳活性都明显强于吕梁木枣多糖。

2.2 吕梁木枣多糖与交城骏枣多糖对小鼠血生化指标的影响

2.2.1 两种多糖对小鼠血清中的酶活力的影响

目前,大量的研究结果表明,很多天然的物质都具有抗氧化能力,从而缓解机体的疲劳度。在机体疲劳时,易产生很多的自由基,使得代谢过程中的机体平衡被打破。所以,通过检测体内GSH-Px(谷胱甘肽过氧化物酶)和SOD(超氧化物歧化酶)的活力[18]来判断机体的抗疲劳活性。

与对照组中小鼠血清中GSH-Px 酶活力和SOD酶活力相比,服用低浓度(25 mg/kg)的吕梁木枣多糖和交城骏枣多糖,对小鼠体内的GSH-Px酶活力和SOD酶活力并未有明显的影响。随着吕梁木枣多糖和交城骏枣多糖浓度逐渐增加,小鼠体内的GSH-Px酶活力和SOD 酶活力逐渐增强,说明一定浓度的吕梁木枣多糖与交城骏枣多糖能够明显地增强小鼠体内的GSH-Px酶活力和SOD 酶活力,从而缓解小鼠的机体疲劳。吕梁木枣多糖与交城骏枣多糖对小鼠血清GSH-Px酶活力和SOD酶活力影响见图2。

图2 吕梁木枣多糖与交城骏枣多糖对小鼠血清GSH-Px酶活力和SOD酶活力的影响Fig.2 Effect of polysaccharides from Lyuliang Zizyphus jujubaMill. cv. Muzao and Jiaocheng Zizyphus jujuba Mill. cv.Junzao on GSH-Px enzyme activity and SOD enzyme activity in serum of mice

2.2.2 两种多糖对小鼠体内代谢产物的影响

抗氧化能力下降容易导致机体的疲劳,机体内的代谢物质不断地积累也容易导致疲劳现象的发生。相关研究表明,体内不断地积累LA(乳酸)和BUN(血清尿素氮),容易造成机体的过度疲劳。

通过对血清中的LA 和BUN 含量进行测定,研究饲喂吕梁木枣多糖与交城骏枣多糖对小鼠体内LA和BUN 含量的影响。血清中的乳酸过度积累,容易导致机体内环境发生改变,从而影响机体的代谢。

图3 两种多糖对小鼠血清中LA活力和BUN活力的影响Fig.3 Effect of two kinds of polysaccharides on LA activity and BUN activity in serum of mice

由图3可知,饲喂一定量的吕梁木枣多糖与交城骏枣多糖有助于降低小鼠血清中的LA 和BUN 浓度。和正常的小鼠血清中的LA 和BUN含量相比,高浓度的吕梁木枣多糖与交城骏枣多糖能够明显地降低小鼠体内代谢产物的积累。随着吕梁木枣多糖与交城骏枣多糖的饲喂量逐渐增多,小鼠体内的代谢产物逐渐降低。当不饲喂两种多糖时,小鼠体内的代谢产物最多。吕梁木枣多糖与交城骏枣多糖对小鼠体内的代谢物质清除率并没有明显的差异。

2.3 吕梁木枣多糖与交城骏枣多糖对小鼠体内能量物质的影响

图4 两种多糖对小鼠体内能量物质的影响Fig.4 Effect of two kinds of polysaccharides on energy substances in mice

肌原糖和肝原糖是机体维持正常生命活动必需的能量物质,与葡萄糖之间存在着相互转化的关系。由图4可知,小鼠体内的肌原糖和肝原糖受吕梁木枣多糖与交城骏枣多糖添加量的影响,随着这两种多糖添加量的增加,小鼠体内的肌原糖和肝原糖也受到了明显的影响。肝糖原受两种多糖的影响较为明显,饲喂吕梁木枣时,肝糖原下降得较为明显,饲喂交城骏枣时,小鼠体内的肝糖原一直处于低水平状态。说明在降低肝糖原方面,交城骏枣多糖使用较低的浓度即可,而吕梁木枣多糖则需要更高的浓度。在降低肌糖原时,两种枣类的多糖没有明显的区别。

图5 两种多糖对小鼠血清ATP酶活力的影响Fig.5 Effect of two kinds of polysaccharides on ATPase activity in serum of mice

ATP酶在能量的转化过程中有着重要的作用。在磷酸系统中,ATP是生物体储存能量的中心,人体内的ATP是一个不断合成和消耗的过程,由图5可知,小鼠饲喂两种红枣多糖时,能够减缓机体合成的速度。在机体的ATP中,肌肉中的酶活力较低,说明需要的ATP能量并不多。当饲喂小鼠吕梁木枣多糖时,小鼠肌肉中的ATP酶活力逐渐降低;当饲喂小鼠交城骏枣多糖时,较低的浓度会造成肌肉中的ATP酶活力较低。说明交城骏枣多糖相比吕梁木枣多糖具有更加明显的降低肌肉中ATP酶活力的能力。

3 小结

红枣具有药食同源的特性,不仅可以作为药材使用,也可以作为食品在日常生活中食用。红枣中有大量的生物活性成分物质,比如多酚、类黄酮、三萜和多糖。这些活性成分也具有抗氧化、抗疲劳、抗炎、保肝和抗癌等多种生物活性，所以红枣是一种非常具有潜力的健康食品。本研究基于此,对红枣中多糖的抗疲劳活性进行了研究和分析。研究结果表明,吕梁木枣多糖与交城骏枣多糖均有一定的抗疲劳作用,但是两种枣类作用于机体的能力不尽相同。