發酵果蔬汁的通便和減肥功能

張敏佳，歐陽道福，王曉寧，劉文穎，劉偉，喻勤，周雅琳，許雅君, 5*，谷瑞增*

1(北京大學 公共衛生學院，營養與食品衛生學系，北京，100191) 2(完美(中國)有限公司，廣東 中山，528402) 3(中國人民解放軍國防大學 聯合勤務學院，北京，100039) 4(中國食品發酵工業研究院，北京市蛋白功能肽工程技術研究中心，北京，100015) 5(食品安全毒理學研究與評價北京市重點實驗室，北京，100191)

發酵果蔬汁是指以一種或多種新鮮果蔬、菌菇和中草藥等為原料，經多種或單一乳酸菌發酵而成的果蔬汁類飲料[1]。其利用微生物發酵萃取天然蔬果原料精華，濃縮了微生物代謝生成的有機酸、功能性低聚糖、多肽等功能成分。已有研究發現，發酵果蔬汁具有調節腸道菌群、提高免疫力、消除自由基等保健功效[2]。這類產品在日本和臺灣地區發展迅速，目前國內的果蔬酵素市場也開始孕育和發展，但正規的產品及相關功能研究仍然較少[3]。本實驗的發酵果蔬汁樣品以常年種植，產量大，易儲藏的新鮮果蔬或未添加任何添加劑的干燥后的果實為主要原料，其他應季蔬果為輔料，使用先進的高純度凍干直投式菌種，多菌株混合發酵，同時采用發酵促進技術和分步發酵技術，充分利用底物營養，富集對身體有益的發酵代謝物，酵素濃度高，含有豐富的有機酸、低聚糖、膳食纖維等。

便秘是臨床上常見的消化道癥狀，主要表現為排便減少(<3次/周)，糞便干硬和(或)排便困難[4]。根據產生原因，可分為先天性、原發性和繼發性便秘，原發性便秘即功能性便秘(functional constipation，FC)，是一類排除了器質性病變的便秘癥狀。肥胖是指攝入的熱量遠大于消耗，造成體內脂肪堆積致體質量增加。肥胖不僅影響美觀，還伴隨一系列病癥如高膽固醇血癥、高甘油三酯血癥等。隨著人們飲食結構改變，生活節奏加快，功能性便秘和肥胖已成為影響現代人生活質量的重要病癥。目前，功能性便秘的藥物治療通常采用膨松藥、滲透性瀉藥、糞便軟化劑等[5]。但調查[6]顯示，47%的患者對于藥物治療滿意度差，且不同藥物的副作用也為患者帶來新的困擾；對于肥胖的干預方法主要有食療、運動、藥物和外科手術等，其中食療方法被認為是安全可靠且易接受的減肥方法之一。發酵果蔬汁富含有機酸、低聚糖、膳食纖維等，功能性便秘和肥胖都被證明與膳食纖維攝入較少有關。且已有大量研究表明，膳食纖維具有改善功能性便秘和肥胖的功能[7-13]。因此，本研究旨在建立功能性便秘和肥胖的實驗動物模型基礎上，探究發酵果蔬汁的通便和減肥功能，為開發利用發酵果蔬汁提供科學依據，為功能性便秘和肥胖的治療提供思路，改善肥胖人群的生活質量。

1 材料與方法

1.1 受試物

本實驗所用發酵果蔬汁以17種新鮮果蔬或未添加任何添加劑的果蔬干制品或果蔬漿料為原料，采用現代生物發酵工藝制成，原料配比和膳食纖維含量分別見表1和表2。

表1 發酵果蔬汁原料配比

表2 發酵果蔬汁膳食纖維含量 單位：g/100g

1.2 試劑及儀器

鹽酸洛哌丁胺，規格為2 mg×6粒，西安楊森制藥有限公司，商品編碼: 02000553，批準文號:國藥準字H10910085；阿拉伯樹膠粉、活性炭粉，北京寶瑞杰科技有限公司。

小鼠灌胃針，大鼠灌胃針，手術剪，眼科鑷，直尺，1 mL注射器，電子天平(奧豪斯SPN3001F、賽多利斯BS2000S)。

1.3 實驗動物及飼養條件

SPF級健康雄性ICR小鼠，體重約18～22 g，由北京大學醫學部實驗動物科學部提供，動物合格證號：SCXK(京)2016—0010，SPF級健康雄性SD大鼠，體重約160～200 g,由北京大學醫學部實驗動物科學部提供，動物合格證號：SCXK(京)2011—0012。動物飼養于屏障環境中，實驗動物使用許可證號：SYXK(京)2012—0011。飼養環境溫度(23±2) ℃，濕度50%～60%，明暗交替12 h∶12 h。

1.4 通便功能評價實驗

1.4.1 實驗分組及受試樣品給予

小鼠適應性喂養3 d后，稱量體重，按體重隨機分成5組，分別為空白對照組、模型對照組和3個劑量組，每組12只。空白對照組和模型對照組經口灌胃給予蒸餾水，3個劑量組相同途徑給予相應濃度的發酵果蔬汁，連續給予受試物15 d。按照以上方法飼養相同的2批動物，分別進行小腸運動實驗和排便實驗。各組小鼠在整個實驗周期內自由飲水、進食，具體實驗分組及受試樣品給予見表3。

表3 實驗分組及受試樣品給予

1.4.2 功能性便秘模型的建立

進行小腸運動實驗的動物在灌胃15 d后，各組小鼠禁食不禁水16 h后，模型對照組和3個劑量組灌胃給予鹽酸洛哌丁胺(5 mg/kg BW)，空白對照組給予蒸餾水。進行排便實驗的動物鹽酸洛哌丁胺為10 mg/kg BW，其余處理同上。

1.4.3 指標測定

給鹽酸洛哌丁胺0.5 h后，發酵果蔬汁低、中、高劑量組分別灌胃給予含受試樣品的墨汁(含5%的活性炭粉、10%阿拉伯樹膠)，對照組給墨汁灌胃。

進行小腸運動實驗的動物在灌胃墨汁25 min后立即脫頸椎處死，打開腹腔分離腸系膜，剪取上端自幽門、下端至回盲部的腸管，置于托盤上，輕輕將小腸拉成直線，測量腸管長度為“小腸總長度”，從幽門至墨汁前沿為“墨汁推進長度”。按公式(1)計算墨汁推進率：

(1)

墨汁推進率需進行數據轉換，X=Sin-1√P，式中P為墨汁推進率，用小數表示。

進行排便實驗的動物從灌胃墨汁開始，記錄每只動物排首粒黑便時間、5 h內排黑便粒數，稱量糞便鮮重，并將其烘干至恒重，稱量糞便干重，按公式(2)計算糞便含水量：

(2)

1.5 減肥功能評價實驗

1.5.1 實驗分組及受試樣品給予

大鼠適應性喂養5 d后，稱量體重，按體重隨機分成2組，10只大鼠給予維持飼料作為空白對照組，60只給予高熱量飼料作為模型對照組。每周記錄給食量、撒食量、剩食量，稱量體重1次。喂養2周后，給予高熱量飼料的大鼠按體重增重排序，淘汰體重增重較低的1/3肥胖抵抗大鼠。

將篩選出的40只肥胖敏感大鼠按體重隨機分成4組，分別為模型對照組和3個劑量組。模型對照組和3個劑量組給予高熱量模型飼料，上述空白對照組給予維持飼料。各劑量組灌胃給予不同劑量的受試樣品，模型對照組和空白對照組給予等量的相應溶劑，受試樣品給予時間6周。具體實驗分組及受試樣品給予同表3。

1.5.2 指標測定

每周記錄給食量、撒食量、剩食量，稱量體重1次。喂養6周后，各組動物禁食不禁水過夜，第2天清晨稱量體重后在乙醚麻醉下經股動脈放血處死。處死后的動物剖腹完整分離腎周及睪周脂肪并稱重，計算脂肪/體重值。

1.6 統計分析

實驗結果以X±SD(均數±標準差)表示。所有數據使用SPSS 22.0軟件進行統計分析。采用單因素方差分析(one-way ANOVA)對不同實驗組的結果進行統計檢驗，以P<0.05作為差異具有統計學意義的判斷標準。方差齊時，采用LSD法進行兩兩比較；方差不齊時，采用Tamhane′s法進行兩兩比較。

2 結果與分析

2.1 通便功能評價實驗結果

2.1.1 小腸運動實驗

小腸運動實驗期間各組動物未出現腹瀉癥狀，飲食和活動正常，健康狀況和精神狀況良好。發酵果蔬汁對小鼠體重的影響如表4所示。由表4可見，小腸運動實驗各組動物初始體重無明顯差異(P>0.05)；經口灌胃給予受試物15 d后，各組動物終末體重也無明顯差異(P>0.05)。表明受試樣品發酵果蔬汁對動物的生長無不良影響。

表4 小腸運動實驗發酵果蔬汁對小鼠體重的影響(n=12)

小腸運動實驗結果如表5所示。與空白對照組相比，模型對照組墨汁推進率顯著降低(P<0.01)，說明使用鹽酸洛哌丁胺構建小鼠便秘模型成功。與模型對照組相比，發酵果蔬汁劑量組小鼠的墨汁推進率均高于模型組，且隨劑量增大而更接近空白對照組，其中發酵果蔬汁中、高劑量組墨汁推進率顯著升高(P<0.05，P<0.01)，且與空白對照組相比差異無統計學意義(P>0.05)，表明中、高劑量發酵果蔬汁可促進便秘模型小鼠的小腸蠕動。

表5 發酵果蔬汁對小鼠小腸運動的影響(n=12)

注：與空白對照組相比差異有統計學意義，*P<0.05，**P<0.01；與模型對照組相比差異有統計學意義，#P<0.05，##P<0.01。

2.1.2 排便實驗

排便實驗期間各組動物未出現腹瀉癥狀，飲食和活動正常，健康狀況和精神狀況良好。發酵果蔬汁對小鼠體重的影響如表6所示。由表6可見，排便實驗各組動物初始體重無明顯差異(P>0.05)；經口灌胃給予受試物15 d后，各組動物終末體重也無明顯差異(P>0.05)。表明受試樣品發酵果蔬汁對動物的生長無不良影響。

表6 排便實驗發酵果蔬汁對小鼠體重的影響(n=12)

排便實驗結果如表7所示。與空白對照組相比，模型對照組排首粒黑便時間顯著延長(P<0.01)，5 h排黑便粒數、5 h排黑糞便質量均顯著減少(P<0.01)，說明使用鹽酸洛哌丁胺構建小鼠便秘模型成功。與模型對照組相比，發酵果蔬汁低、中、高劑量組排首粒黑便時間均有不同程度的縮短，且差異具有統計學意義(見表7)，且存在劑量反應關系，中、高劑量5 h排黑便粒數顯著增多(P<0.05，P<0.01)，表明發酵果蔬汁能縮短小鼠的首便時間，改善便秘癥狀。

與空白對照組相比，模型對照組糞便含水量無顯著差異(P>0.05)，說明本研究所用造模藥物對受試動物糞便含水量無顯著影響。與模型對照組相比，發酵果蔬汁劑量組糞便含水量無顯著差異(P>0.05)，但均有上升，且存在隨劑量增大糞便含水量增加的趨勢，提示發酵果蔬汁可能通過增加糞便含水量改善便秘癥狀，但要深入探討發酵果蔬汁對受試動物糞便含水量的影響尚需采用更合適的造模方法。

表7 發酵果蔬汁對小鼠排便時間、糞便粒數、糞便質量和糞便含水量的影響(n=12)

注：與空白對照組相比差異有統計學意義，*P<0.05，**P<0.01；與模型對照組相比差異有統計學意義，#P<0.05，##P<0.01。

2.2 減肥功能評價實驗結果

2.2.1 實驗期間動物體重增長

實驗期間動物體重變化如表8所示，造模結束后，各組動物初始體重無明顯差異(P>0.05)。整個實驗期間，各組動物的平均體重均呈現隨周齡增加逐漸增加的趨勢。從第4周開始，B組體重顯著高于A組(P<0.05)，并一直延續至實驗結束(第5周，P<0.05；第6周，P<0.01)，提示肥胖模型建立成功。第1周，C組、E組體重顯著低于B組(P<0.05)。從第3周開始，E組體重顯著低于B組直至實驗結束(P<0.05)，提示一定劑量的發酵果蔬汁可降低肥胖大鼠體重。

表8 發酵果蔬汁對飼喂高熱量飼料大鼠體重的影響(n=10) 單位：g

注：與空白對照組(A組)相比差異有統計學意義，*P<0.05，**P<0.01；與模型對照組(B組)相比差異有統計學意義，#P<0.05。A-空白對照組；B-模型對照組；C-發酵果蔬汁低劑量組；D-發酵果蔬汁中劑量組；E-發酵果蔬汁高劑量組，下同。

2.2.2 實驗期間動物攝食量

實驗期間各組動物的攝食量如表9所示，各組動物攝食量無明顯差異(P>0.05)，提示發酵果蔬汁對實驗動物攝食行為無不良影響。

表9 發酵果蔬汁對飼喂高熱量飼料大鼠攝食量的影響(n=10) 單位：g

2.2.3 脂/體比

如表10所示，與A組相比，B、C、D組睪丸及腎周脂肪重顯著升高(P<0.05)，脂/體比也顯著增加(見表10)，提示肥胖模型建立成功。與B組相比，E組睪丸及腎周脂肪重和脂/體比均顯著降低(P<0.01)，提示一定劑量的發酵果蔬汁可降低肥胖大鼠體內脂肪含量，有助于減肥。

表10 發酵果蔬汁對飼喂高熱量飼料大鼠脂/體比值的影響(n=10)

注：與空白對照組(A組)相比差異有統計學意義，*P<0.05；與模型對照組(B組)相比差異有統計學意義，##P<0.01。

3 結論與討論

發酵果蔬汁富含膳食纖維，便秘的產生與飲食結構密切相關,其中一個重要原因就是膳食纖維缺乏，已有研究[13-15]顯示肉蓯蓉膳食纖維、復合膳食纖維具有良好的潤腸通便功能，其重要機制之一是水不溶性膳食纖維具有較強的持水力，使糞便柔軟易于排出，同時具有一定的溶脹性，且不易被消化酵解，從而形成較多食物殘渣，使糞便的重量和體積增大利于排出[16]。此外，水溶性膳食纖維容易被腸道菌群酵解，產生丁酸、乙酸等短鏈脂肪酸(SCFA)，降低腸內pH值，同時與酵解產物二氧化碳、甲烷等氣體共同刺激腸粘膜，也可促進腸道蠕動[16]。另一方面，膳食纖維的持水力使其能夠增加小腸內容物的體積、容量和黏度，延緩人體對營養物質的吸收[12]，同時，還能夠調節胃腸道中相關激素的分泌來增加飽腹感，從而調控體重增長[17]。

本實驗使用鹽酸洛哌丁胺構建小鼠功能性便秘模型，使用高熱量飼料構建大鼠營養性肥胖模型，結果顯示模型構建成功。同時，發酵果蔬汁組墨汁推進率、排首粒黑便時間和5h排黑便粒數與模型對照組相比有顯著改善；發酵果蔬汁組體重、睪丸及腎周脂肪重和脂/體比也顯著低于模型組，根據《保健食品檢驗與評價技術規范》，可判定本實驗所用發酵果蔬汁具有通便和減肥功能。本研究為開發利用發酵果蔬汁提供了科學依據，為功能性便秘和肥胖的治療提供了思路。