瓜爾豆膠降血脂作用研究進展

梁菡峪，王 健，丁曉雯 ，張亞瓊

( 西南大學食品科學學院，農業部農產品加工和貯藏保鮮質量安全風險評估重點實驗室，重慶400715)

近年來，隨著人們生活習慣和飲食習慣改變等諸多因素影響，高脂血癥發病率呈明顯增高趨勢［1］。高脂血癥即血脂異常，通常是指血液中總膽固醇(total cholesterol，TC)、低密度脂蛋白膽固醇(low density lipoprotein-cholesterol，LDL-C)、甘油三酯(triglyceride，TG)超過正常值或高密度脂蛋白膽固醇(high density lipoprotein-cholesterol，HDL-C)低于正常值［2］。高脂血癥是導致動脈粥樣硬化和心腦血管疾病發生的主要因素，高膽固醇血癥則會引起機體氧化與抗氧化狀態失衡，即氧自由基增加，同時自由基相關清除酶活力下降，機體的脂質過氧化和氧化壓力增加，從而導致動脈粥樣硬化、冠心病、心肌梗塞等心腦血管疾病的發生，對人類健康造成嚴重威脅［3-5］。研究表明，常見的心腦血管疾病如動脈粥樣硬化、高血壓、冠心病、高脂血癥都與膳食纖維(dietary fiber，DF)攝入量不足有關，膳食纖維作為一種輔助降血脂保健食品也受到廣泛關注［6］。瓜爾豆膠(Cyamopsis tetragonoloba，Guar Gum)是一種來源于印度豆類植物中的可溶性纖維物質，多年來一直作為動物飼料和人類食品的輔料、黏合劑或添加劑，具有巨大的膨脹性、黏合性并含有豐富的可溶纖維素。研究發現，瓜爾豆膠可明顯延長實驗動物胃的排空時間，降低血液中脂類化合物和膽固醇的含量，減少機體脂肪儲存［7］。為此，本文對近年來國內外瓜爾豆膠降血脂的相關研究及可能機制進行綜述。

1 瓜爾豆膠

瓜爾豆為一年生豆科植物，主要產自印度西北部和美國西南部、澳大利亞、非洲的干旱和半干旱地區［8-9］，其胚乳中含有的大量半乳甘露聚糖(結構式見圖1)，為瓜爾豆膠的主要成分［10-11］，90 年代初瓜爾豆膠進入中國市場后，瓜爾豆在我國也有一定面積的種植［12］。

1.1 理化性質

瓜爾豆膠是非離子、具分支的鏈型聚合物，主鏈為(1→4)-β-D-甘露糖單位，側鏈則由單個的α-D-半乳糖以(1→6)鍵與主鍵相連接［13-14］，主鏈上平均每兩個甘露糖單位中有一個半乳糖單位在C—6位與之相聯，甘露糖對半乳糖之比為1.8 ∶1(約為2∶1)［15］。

圖1 半乳甘露聚糖Fig.1 Galactomannan

瓜爾豆膠呈中性，是一種溶脹高聚物，具有良好的親水性性能［16］，易溶于水和與水混溶的溶劑，具有良好的無機鹽類兼容性能，耐受一價金屬鹽，但高價金屬離子的存在可使其溶解度下降。將瓜爾豆膠置于pH 小于3 的酸溶液中或加熱至80～95℃持續一段時間，其會發生降解，粘度喪失，膨脹率降低［7，15］。

1.2 在食品工業中的應用

瓜爾豆膠具有良好的親水凝膠成型性能，在食品工業中具有很廣泛的應用［16］，主要可用作增稠劑、持水劑、乳化劑，能夠防止冰結晶，穩定并保持液-固體系等［17］。通常單獨或與其它食用膠復配，用于色拉醬、肉汁中起增稠作用;用于冰淇淋中使產品融化緩慢并提高產品抗驟熱性能;用于烘焙制品可延長老化時間;用于罐頭食品可稠化產品中的水分使肉菜固體表面包裹一層肉汁;用于奶酪可增加涂布性，同時也可作為穩定劑使牛奶和果汁結合成含有牛奶蛋白質、礦物質及果汁的重制飲料等［15，18］。

1.3 瓜爾豆膠的功能作用

研究顯示，瓜爾豆膠對糖尿病、高血脂、心臟病、結腸癌等疾病問題都有很好的調節作用［9，19-20］，食用瓜爾豆膠使人食欲下降［21］，有助于降低餐后人體血糖濃度，幫助體重減少并對肥胖癥起預防作用［11］。瓜爾豆膠的攝入也與胃酸合成量下降相關，能夠有效地防止胃食管反流病和十二指腸潰瘍的發生［22］，并減輕腸易激綜合征的癥狀［23］。因此，適當攝入瓜爾豆膠有利于維持腸道規律，降低TC 與LDL-C，增強腸道對礦物質的吸收并防止便秘等消化問題的發生［24-25］。

2 瓜爾豆膠對血脂的調節作用

40 多年前，Fahrenbach 等［26］發現瓜爾豆能夠有效降低血清總膽固醇濃度。隨后，越來越多的學者對其進行研究，至今已有大量研究報道，包括動物實驗和臨床實驗［27］，普遍認為攝入瓜爾豆膠能有效降低TC 和LDL-C 水平，同時對HCL-C 和TG 無影響［26，28-29］。

初期研究常直接以瓜爾豆作為研究對象。1983年，Sarathy 等［30］將瓜爾豆直接添加在血高膽固醇膳食中喂食大鼠，研究發現食用了添加0.5%和2.5%水平瓜爾豆膳食的大鼠血漿膽固醇含量和肝臟膽固醇濃度明顯降低。今年最新研究也顯示，在高膽固醇膳食中分別添加12.5%、25%干燥瓜爾豆喂食小鼠，發現實驗組(12.5% +高膽固醇膳食;25% +高膽固醇膳食)小鼠血漿HDL-C 濃度水平從21.6mg/dl 分別增加至28.8、31.5mg/dl;實驗組小鼠相對空白組(0% +高膽固醇膳食)小鼠的TC 和LDL +VLDL 水平有明顯的下降，喂食12.5%瓜爾豆的小鼠其血漿總膽固醇下降13.5%，LDL+VLDL 降低18%［3］。

在初期研究后，有研究人員開始將瓜爾豆膠從瓜爾豆中提出添加入高膽固醇膳食中，一并喂食小鼠，得出類似研究結果［31-33］。Fernandez 等［34］研究顯示喂食豚鼠高膽固醇食物(含量為0.25%)+12.5%瓜爾豆膠會使其血漿膽固醇下降43%，并且喂食高膽固醇食物組相比于未喂食高膽固醇的組降血脂的效果更加明顯。經過Moundras 等［35］的進一步研究證實在攝入7.5% 瓜爾豆膠的同時，進食高膽固醇(0.3%)的大鼠與未進食膽固醇類食物大鼠的血漿膽固醇下降水平分別為32%和14%。

在以上研究基礎上，有研究者將瓜爾豆與其他食物混合進行類似的實驗研究。最新報道顯示，將15%瓜爾豆混合1%蒜喂食威斯塔大鼠(經過喂食8周0.5%膽固醇食物使血漿高膽固醇升高)，一段時間后其血漿膽固醇含量下降56%，同時血漿甘油三酯呈上升趨勢，而肝臟膽固醇與甘油三酯含量呈下降趨勢［16］。

除了動物實驗，臨床實驗方面關于瓜爾豆膠降低人血漿膽固醇的研究報道也有很多［14，36］。Butt 等證實瓜爾豆膠能夠降低人體TC 和LDL-C 含量［9］。Anderson 等［22］隨機選取非糖尿病型實驗者進行臨床實驗，每人每天進食9～30g 瓜爾豆膠(分3 次攝入)，一段時間后，LDL- C 的含量下降10.6%。截止2009 年統計，關于瓜爾豆膠降血脂的臨床實驗已超過40 個［22］，且無論是以粉末、顆粒、膠囊或添加入膳食形式攝入瓜爾豆膠，或將其與口服降血糖藥物，抗高血壓藥物等同時攝入，其降膽固醇的作用均無影響［36］。

3 瓜爾豆膠降血脂機制研究

3.1 抑制膽汁酸與膽固醇吸收、促進膽汁酸的排泄

膳食纖維的攝入對機體膽固醇的調節作用包括腸道內膽固醇吸收、固醇糞便排泄和膽汁酸流失［27］。由于瓜爾豆膠是水溶性纖維，黏性和膠凝性都較好，它能夠延長胃排空時間，進入小腸能夠增加腸內容物的黏度，直接阻礙膳食中膽固醇向腸壁黏膜細胞的擴散過程，影響膽汁與膽固醇的乳化作用，其在腸道內溶脹后凝膠特性能夠抑制膽固醇吸收，吸附膽酸，較大程度地干擾膳食膽固醇吸收，降低脂質代謝物的吸收率，從而降低體內脂質含量和膽固醇值，影響VLDL-C 和LDL-C 水平［14，19，37］。不僅如此，瓜爾豆膠還能減少膳食中膽固醇經乳糜微粒形式運送至肝臟，從而間接導致肝臟膽固醇池減少。研究證實，12.5%瓜爾豆膠的攝入能夠分別減少豚鼠肝臟游離和酯化膽固醇水平21%、16%［27］。

人體膽固醇排泄方式主要有二條途徑，一是經由肝臟膽固醇7α-羥化酶將膽固醇轉變成膽汁酸隨糞便排出體外，二是以中性固醇的形式排出體外［38］。瓜爾豆膠與其他膳食纖維一樣能直接而有效地抑制膽汁酸在腸道內重吸收，促進糞便膽汁酸的排泄［9，19，27］。喂食7.5%瓜爾豆膠膳食的大鼠被觀察到膽汁流明顯升高，膽汁酸的排泄增加74%［39］。

3.2 干擾膽汁酸的肝腸循環

腸道內脂類食物的消化每日需12～32g 膽汁酸，但肝臟合成膽汁酸的能力僅為0.4～0.6g，因此，機體需要通過肝腸循環，回收排出的膽汁酸再利用，即膽汁酸在肝細胞中由膽固醇合成后隨膽汁儲存于膽囊中，當食物進入腸道時，其通過膽管進入小腸，幫助食物中脂肪和類脂的消化吸收，隨后大部分(95%以上)在回腸末端被重吸收，經門靜脈進入肝臟后被肝細胞重吸收并再次分泌至膽囊中，如此不斷地進行肝腸循環［40-41］。

瓜爾豆膠能夠阻斷膽汁酸的肝腸循環［27］，使膽汁酸不能再經腸黏膜回吸收，導致伴隨糞便排除的膽汁酸的增加，肝細胞的膽固醇來源減少，肝細胞膜LDL 受體(LDL-R)增加［1］，同時肝腸膽汁酸池大小的減少會促進更多的肝臟膽固醇向膽汁酸轉化，膽固醇的生物合成也同時被加速，肝臟中游離膽固醇的濃度下降［42］，而肝臟中微粒游離膽固醇池的下降會導致其從血液中攝取膽固醇、促使細胞內和細胞膜中儲存的膽固醇脂釋放出游離膽固醇［27］，最終降低了體內膽固醇水平［19］。Rideoud 等［43］證實瓜爾豆膠能夠上調LDL 受體活性。90 年代末有大量文獻顯示瓜爾豆膠的攝入導致腸道內膽汁酸向肝臟的流量增加［27］。

3.3 影響肝臟中膽固醇的代謝，阻斷膽固醇生物合成

肝臟是脂質代謝的重要靶器官，作為內源性和外源性脂質代謝途徑的交匯點及調節中心，它能夠合成、釋放各種脂蛋白，即脂代謝相關酶類物質，在脂類代謝平衡中發揮著重要作用。維持體內膽固醇正常代謝對人體的健康相當重要，而肝臟膽固醇代謝則是維持人體膽固醇動態平衡的關鍵。肝臟中與膽固醇代謝相關的酶有膽固醇 7α - 羥化酶(CYP7A1)和3-羥-3 甲基戊二酸單酰COA(HMGCOA)還原酶［38］。

HMG-COA 還原酶是體內催化HMG-CoA 生成二羥甲基戊酸的關鍵酶，肝臟中膽固醇合成的第一限速酶，也是內源性膽固醇的主要來源［38］。目前HMG-COA 還原酶是高血脂癥臨床藥物的最主要靶點，HMG-CoA 還原酶抑制劑是降血脂主要手段之一［1］。大量研究顯示，攝入瓜爾豆膠能夠增強HMG-COA 還原酶的活性［27，44］，同時減少膽汁酸運送至肝臟，從而誘導HMG-COA 還原酶的產生［44］，但研究顯示喂食含7.5%瓜爾豆膠的膳食對HMG-COA 還原酶活力的增強作用并不能彌補類固醇經糞便排泄的程度［27］。

另一方面，胰島素可以促進膽固醇生物合成，但瓜爾豆膠能降低葡萄糖的吸收量，稀釋血糖并降低胰島素的水平，胰島素分泌減少，間接導致肝臟膽固醇合成減少［1，7］。鄭輝等［7］證實口服瓜爾豆膠后2h各劑量組(4、2、1g/kg)糖尿病大鼠血糖濃度均有不同程度的降低，且降低血糖幅度與口服劑量有關，以4g/kg 劑量組最為明顯，峰值比空白對照組降低31.3%。此外，瓜爾豆膠為腸道內微生物繁殖提供有利條件，產生短鏈脂肪酸(SCFA)［45］，這些酸在結腸被吸收，也能抑制肝臟膽固醇合成［1］。

4 展望

高血脂及心腦血管疾病是近年來威脅人類生命健康的主要疾病，國外對瓜爾豆膠降血脂的作用及其機理已大量研究報道并趨于成熟，其對血脂的調節作用主要是由于其凝膠特性，在腸道內阻礙膽固醇的吸收，阻礙膽汁酸重吸收進入肝腸循環，導致膽汁酸和固醇排出;另一方面通過增強HMG-COA 還原酶的活性和降低葡萄糖吸收從而間接導致肝臟膽固醇合成減少。

然而可能由于引種時間較短和種植面積較少等原因，國內至今很少有此方面的報道出現。隨著人們對保健食品需求的增加和功能性食品的不斷開發，加大對瓜爾豆膠等膳食纖維認識和研究就顯得尤為重要。近年來，關于瓜爾豆膠降血脂的動物實驗報道較多，但臨床實驗不足，今后的研究應多進行人體實驗來驗證其降血脂功能作用，同時有必要對瓜爾豆膠的長期高劑量進食進行毒理學評價。此外，瓜爾豆膠和其他食物進行膳食搭配增強其輔助降脂作用或多方面發揮其功能作用可能會成為今后的發展趨勢。

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