不同粒度刺梨果渣對高血脂小鼠血脂 及組織抗氧化活性的影響

梁欣妍,張 瑜,丁筑紅,*

(1.中山大學中山醫學院,廣東廣州 510080; 2.貴州大學釀酒與食品工程學院,貴州貴陽 550025)

高脂血癥對人體健康危害極大,是各種心血管疾病如動脈粥樣硬化、冠心病發生的重要因素[1],以總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白(LDL-C)含量升高,高密度脂蛋白(HDL-C)降低為特征[2]。研究表明,膳食纖維具有降低血脂、膽固醇的作用[3],其中可溶性膳食纖維被認為是更有效的成分[4]。同時,流行病學研究也發現,富含黃酮的食物可改善HDL功能[5],降低心血管危險因素及心血管疾病包括心梗、血脂異常和冠脈疾病的死亡率[6];此外,研究證實,氧自由基也參與了高脂血癥的病理生理過程,通過提高體內T-AOC、SOD含量或降低MDA含量,能有效改善抗氧化能力,促進脂肪酸的氧化分解,減輕脂質過氧化損害帶來的脂肪肝及肝損傷[7]。

刺梨(RosaroxburghiiTratt)屬于薔薇科薔薇屬多年生落葉小灌木,果實藥食兼用,主要分布在貴州、云南、四川等省份,其中貴州刺梨品種最多、貯量較大[8]。刺梨產品加工過程中產生大量(占果實重量50%)的果渣副產物,其含有豐富的膳食纖維、維生素C、多酚、黃酮類等活性物質[9],目前對其高值化開發利用尚屬空白。研究表明,果渣原料通過改性技術如通過超微粉碎可減小其松密度、緊密度及流動度,而增加其溶解性[10],提高可溶性膳食纖維含量比例[11],另外,刺梨果渣具有良好的抗氧化特性[12],與其豐富的抗氧化成分如抗壞血酸、黃酮等及抗氧化酶類有關[13-14],這些成分可有效對抗高脂血癥中的氧化應激反應,對于改善疾病起到一定效果[15]。由于膳食纖維功能已被大量報道,而對于刺梨加工副產物——刺梨果渣的研究普遍缺乏,因此本試驗主要以刺梨果渣為材料,采用對照試驗的方法對小鼠進行分組并灌胃,針對果渣的功能特性進行探究,以期為果渣副產物高值化利用提供理論依據和技術參考。同時,本實驗對刺梨果渣進行粉碎處理,研究不同粒度果渣在降血脂及抗氧化功能方面的表現,為刺梨果渣的深加工提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

果渣原料 貴州省龍里縣,貴農5號品種刺梨,新鮮無霉爛變質,清洗,冷凍保藏(≤-10 ℃),將刺梨榨汁后取果渣(出汁率50%),新鮮刺梨果渣60 ℃遠紅外干燥至恒重,粗粉碎過60目篩備用,另將過60目篩刺梨果渣粗粉經超微粉碎機4 ℃下粉碎,過300目篩備用;高脂飼料、TC測定試劑盒、HDL-C測定試劑盒、丙二醛(MDA)測試盒、總超氧化物歧化酶(T-SOD)測試盒、總抗氧化能力(T-AOC)測定試劑盒、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-PX)測試盒 南京建成生物工程研究所;TG測定試劑盒 美國Sigma公司;清潔級健康昆明種小鼠 雌雄各半,5周齡,體重18～22 g,貴州醫科大學實驗動物中心提供。

GX-45B遠紅外干燥箱、FW100高速萬能粉碎機 天津市泰斯特儀器有限公司;YR-8超微粉碎機 濟南銀潤包裝機械有限公司;LS13320激光粒度分析儀 美國貝克曼公司;XHF-D高速分離器 寧波新芝生物科技股份有限公司;SPECTRA Max190酶標儀 美谷分子儀器有限公司;TGL-16G高速臺式離心機 上海安亭科學儀器廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 高脂血癥模型的建立 高脂飼料的制備[16-17]:基礎飼料83%,膽固醇1.5%,豬油5%,膽鹽0.5%。將實驗組小鼠用高脂飼料喂養14 d,然后從空白組(僅用普通飼料喂養的小鼠)和模型組(用高脂飼料誘導而不加用受試物的小鼠)中隨機選6只小鼠,經眼球取血,分離血清,根據試劑盒的說明方法測定其TC、TG和HDL-C值以判斷模型是否建立成功。

1.2.2 刺梨果渣調節血脂實驗設計 選取建模成功小鼠并隨機分為8組,每組10只,60目果渣和300目果渣均按霍恩氏法分別分成高(H)、中(M)、低(L)三個劑量組,劑量組樣品添加量為高劑組15.6 g/kg小鼠體重,中劑量組7.8 g/kg小鼠體重,低劑量組3.6 g/kg小鼠體重,另外,設小鼠僅用普通飼料喂養為空白組;設僅對小鼠用高脂飼料誘導而不加用受試物為模型組,對小鼠用高脂飼料誘導且加用不同粒度的刺梨果渣為實驗組,飼料與水自由飲食。取受試物刺梨果渣粉5 g用蒸餾水100 ml制成懸浮液,按照0.2 mL/10 g·bw(體重)對相應組別進行每日灌胃處理,連續14 d,而后禁食12 h后通過摘取眼球取血,測定血中TG、TC、HDL-C含量。眼球取血后的小鼠脫頸椎處死,取出心臟、肝臟和腎臟組織,迅速在4 ℃冰水中漂洗,去除表面血液及脂肪組織,濾紙吸干稱取重量并記錄。將稱好的器官組織放入體積為組織塊總重量9倍的0.86%生理鹽水中,用高速均漿機以10000 r/min粉碎,粉碎過程中使組織液處于冰水狀態下。然后在2500 r/min轉速下離心10 min,取上清液,用生理鹽水制成10%的組織勻漿液,放入4 ℃冰箱,待用[18]。

1.2.3 指標測定方法 血TG、TC、HDL-C值,T-AOC、SOD活性、GSH-PX活性、MDA含量按照測試盒方法測定。心臟、肝臟和腎臟的組織蛋白按照考馬斯亮藍法測定[19-20]。

1.3 數據處理

2 結果與分析

2.1 不同粒度刺梨果渣對高血脂小鼠血清TC、TG、HLD-C的影響

由圖1a可知,模型組小鼠血清中TC含量與空白組相比差異極顯著(p<0.01),說明高脂模型建模成功;除60目低劑量組外其他各劑量組與模型組差異極顯著(p<0.01),說明刺梨果渣能明顯降低高脂小鼠TC含量,且300目組效果明顯高于60目組。由圖1b可知,模型組血清TG含量明顯高于空白組,差異達到極顯著水平(p<0.01),而300目不同劑量組與模型組差異均達到極顯著水平(p<0.01),其中300目高劑量組比模型組降低了37.82%(p<0.01)。由圖1c可知,由高脂飼料喂養的模型組HLD-C含量與空白組相比極顯著降低(p<0.01),300目高劑量組HLD-C含量比模型組明顯提高,差異達到顯著水平(p<0.05)。可見,300目刺梨果渣具有良好的降低血TC、TG,升高HDL-C含量,明顯改善高脂血癥的作用。

圖1 不同粒度刺梨果渣對小鼠血清中 TC、TG、HLD-C的影響Fig.1 Effect of different sizes Rosa roxburghii pomance on serum TC、TG and HDL-C levels of mice注:#與空白組比較,差異顯著(p<0.05);##與空白組比較, 差異極顯著(p<0.01);*與模型組比較,差異顯著(p<0.05); **與模型組比較,差異極顯著(p<0.01)。圖2～圖5同。

刺梨果渣富含膳食纖維、維生素C、黃酮等物質,有研究表明,膳食纖維成分具有抑制脂肪和碳水化合物吸收的作用[21],且膳食纖維的補充呈劑量依賴性地改善血清TC、TG、HDL-C、LDL-C水平,LDL-C/HDL-C比值以及肝臟TC和TG水平,并通過糞便排泄的途徑抑制TC吸收[22]。同時,研究顯示,高纖維的飲食可改善患者的脂質代謝過程[23]。另有報道,黃酮類物質可顯著降低高脂飲食C57BL/6小鼠的體重及其血清、肝臟甘油三酯濃度,其作用機制體現在對PPARγ和PPARα基因表達的調控[24]。此外,通過粉碎等物理改性處理使刺梨果渣膳食纖維中SDF含量顯著增加[25],由于超微粉碎處理可提高果渣SDF含量,粒徑減小,部分淀粉、蛋白質、礦物質等物質被保留[26],且研究表明SDF在溶液中具有較大的粘性,降低人體對血脂的吸收[27],共同導致其對膽固醇吸附能力高于60目果渣。同時果渣經活性超微處理能提高果渣總酚含量,其與多糖還有其他微量物質具有吸附作用[28]。

2.2 不同粒度刺梨果渣對小鼠內臟T-AOC影響

實驗結果如圖2a所示,模型組心臟T-AOC含量比空白組顯著降低(p<0.01),

圖2 不同粒度刺梨果渣對高脂小鼠 內臟T-AOC含量的影響Fig.2 Effect of different sizes Rosa roxburghii pomance on hyperlipemia mice visceral T-AOC content

300目中劑量組和空白組差異不顯著(p>0.05);除60目低劑量組外,其他不同劑量組T-AOC含量均極顯著高于模型組(p<0.01),300目高劑量組T-AOC含量高出空白組7.57%(p<0.01),是模型組的1.89倍(p<0.01),效果最佳,說明刺梨果渣對高脂血癥小鼠心臟具有較高的抗氧化能力。由圖2b可知,模型組肝臟T-AOC含量極顯著低于空白組(p<0.01),60目中劑量組、300目高劑量組極顯著高于空白組(p<0.01),分別為2.60 U/mgpro和2.79 U/mgpro;60目和300目不同劑量組與模型組差異極顯著(p<0.01),說明刺梨果渣對高脂小鼠肝臟有明顯抗氧化作用。由圖2c可知,與空白組相比,60目中劑量組和300目中劑量組能使小鼠腎臟T-AOC含量恢復到正常水平(p>0.05),其中60目高劑量組、300目高劑量組T-AOC含量分別高出空白組18.20 U/mgpro(p<0.01)和16.00 U/mgpro(p<0.01);不同粒度和劑量的刺梨果渣對高脂小鼠體內有顯著抗氧化效果(p<0.01)。

可見,兩種粒度刺梨果渣對高脂小鼠內臟T-AOC均有明顯的抑制作用,尤其是高劑量組效果明顯。

研究表明,氧化應激是高脂血癥發生的病理機制之一[29],血清活性氧的產生與高血脂的發病風險相聯系,抗氧化物質濃度降低上調了高脂血癥的氧化應激反應,高血脂刺激血管平滑肌細胞產生超氧陰離子,使低密度脂蛋白(LDL)被氧化,當巨噬細胞攝入氧化的LDL后,會轉變為泡沫細胞,將導致大量炎癥因子和氧化應激物的產生[30]。通過攝入富含多酚、維生素C等化學成分的刺梨果渣[31]可有效保護機體功能,這可能與它們的抗氧化、抗炎、免疫調節功能有關。同時研究顯示超微處理能提高果渣總酚含量[32],進一步加強了果渣的抗氧化功效。

2.3 不同粒度刺梨果渣對小鼠內臟總SOD的影響

如圖3所示,小鼠心臟、肝臟、腎臟中,模型組比空白組SOD活力極顯著下降(p<0.01)。由圖3a可知,不同粒度刺梨高、中劑量組對心臟SOD活力降低的抑制效果最佳,與空白組相比差異不顯著(p>0.05)。由圖3b可知,在小鼠肝臟內,不同粒度果渣的中劑量組效果最優,其中300目的中劑量組SOD為485.37 U/mgpro,比空白組提高了30.85%(p<0.01)。由圖3c可知,在小鼠腎臟中,60目中劑量組SOD活力值為562.15 U/mgpro,高出空白組36.93%(p<0.01),抑制效果最佳;其次是300目中劑量組為528.40 U/mgpro。

圖3 不同粒度刺梨果渣 對高脂小鼠內臟SOD含量的影響Fig.3 Effect of different sizes Rosa roxburghii pomance on hyperlipemia mice visceral SOD content

可見,300目與60目粒度果渣對小鼠內臟脂質過氧化的抑制作用明顯,且中劑量效果明顯高于高、低劑量組。

2.4 不同粒度刺梨果渣對小鼠內臟GSH-PX的影響

如圖4a所示,小鼠心臟GSH-PX含量模型組比空白組極顯著降低(p<0.01),不同粒度果渣比模型組增加顯著(p<0.01),說明不同粒度刺梨果渣顯著抑制小鼠心臟GSH-Px活力的降低。其中300目高劑量組對提高小鼠心臟GSH-Px活力效果最佳,為44.83 U/mgpro。由圖4b可知,不同粒度果渣對小鼠肝臟GSH-PX活力的提高能力隨著劑量增大而增大。300目高劑量組對肝臟抗氧化水平的功效最強(p<0.01),比空白組提高了63.46%(p<0.01)。由圖4c可知,60目高劑量組GSH-PX活力高出空白組22.96%,作用極顯著(p<0.01),其次是300目高劑量組,GSH-PX活力為35.07 U/mgpro。由圖4c可知,60目中劑量組和300目中劑量組與空白組之間差異不顯著(p>0.05),不同劑量組刺梨果渣GSH-PX比模型組明顯提高(p<0.01),其中60目高劑量組GSH-PX活力高出空白組22.96%,作用顯著。可見,300目與60目粒度刺梨果渣對小鼠內臟GSH-Px活力降低都起到不同程度的抑制作用,高、中劑量喂養可使小鼠GSH-Px活力恢復甚至高于正常范圍。且研究表明,通過灌胃具有多種活性成分的刺梨果渣,可增加內源性抗氧化酶CAT、GR、GPX的含量[33],起到改善機體代謝功能異常的作用。

圖4 不同粒度刺梨果渣對高脂 小鼠內臟GSH-PX含量的影響Fig.4 Effect of different sizes Rosa roxburghii pomance on hyperlipemia mice visceral GSH-PX content

2.5 不同粒度刺梨果渣對小鼠內臟MDA的影響

由圖5a可知,小鼠心臟MDA含量模型組比空白組極顯著提高(p<0.01)。不同粒度果渣比模型組極顯著降低(p<0.01),說明不同處理果渣能有效降低心臟中脂質過氧化物。300目高劑量組比空白組降低了28.38%(p<0.01),降低脂質過氧化物效果最佳,抑制效果最顯著。由圖5b可知,60目高劑量組、300目高、中劑量組與空白組差異不顯著(p>0.05),與模型組差異極顯著(p<0.01),分別為1.15、1.21、1.36 nmol/mg pro,說明其降低肝臟脂質過氧化物的作用強。由圖5c可知,不同粒度果渣與模型組之間差異極顯著(p<0.01),其中60目中劑量組對MDA抑制效果最佳,為1.99 nmol/mg pro,比模型組降低了50%(p<0.01)。

圖5 不同粒度刺梨果渣對高脂小鼠內臟MDA含量的影響Fig.5 Effect of different sizes Rosa roxburghii pomance on hyperlipemia mice visceral MDA content

結果可見,300目與60目粒度刺梨果渣影響小鼠內臟MDA含量,能抑制高脂血癥疾病過程中的脂質過氧化,降低MDA含量。

3 結論

刺梨果渣是刺梨加工中具有開發利用價值的副產物,通過分析不同粒度刺梨果渣對高血脂小鼠血脂及組織抗氧化活性影響,結果發現,60目與300目刺梨果渣均可降低高血脂小鼠TC、TG含量并提高HDL-C水平,其中300目果渣降血脂作用較優,同時兩種粒度刺梨果渣粉均能較好改善氧化應激作用,有助于緩解高血脂癥狀。可見,刺梨果渣特別是微粉碎處理后果渣,有望作為一種有助于改善血脂異常以及減少相關疾病發生的良好食品原料。