發芽粟米對高血脂癥小鼠血脂調節和抗氧化作用的研究

張佳麗 張愛霞 趙 巍 李少輝 劉瑩瑩 劉敬科 郝慶紅 陳秀勇

(河北省農林科學院谷子研究所；國家谷子改良中心；河北省雜糧研究實驗室1，石家莊 050035) (河北農業大學生命科學學院2，保定 071001) (遵化市工業和信息化局3，唐山 064200)

郝慶紅，男，1979年出生，副教授，食品功能性研究

谷子[Setariaitalica(L.)P.Beauv.]，為禾本科狗尾草屬農作物，具有生育期短、耐旱和耐貧瘠等優勢，是北方地區廣泛種植的作物[1]。粟米為谷子脫殼后產物[2]，其最大程度地保留胚芽及皮層的營養價值，但因外層的纖維素及其復合物難以咀嚼，不容易被人體消化，使得粟米的使用受到限制。發芽技術能有效改善谷物的使用品質和功能性質[3-5]，更易被人體消化吸收，易開發功能型食品。谷物發芽過程中，生物酶被激活和釋放，部分蛋白質、淀粉、脂酸等被酶降解[6]，產生并增加大量具有生理功能的活性物質。

隨著生活水平的提高和飲食結構的變化，高血脂癥患者逐年增加，發病率達21.4%，同時高血脂癥還可導致高血壓、糖尿病、脂肪肝、肝癌等疾病[7, 8]，嚴重危害人體健康。谷物發芽后具有降血脂的功能，目前已有報道，糙米發芽后，γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid, GABA)和膳食纖維等含量增加，具有降血脂、降血壓、抗氧化等生理功能[9, 10]；薏米發芽后，提高了對高脂血脂小鼠降血脂和抗氧化作用[11]；燕麥發芽后，多酚含量增加，抗氧化活性增強[12]。目前對于發芽粟米的研究，主要集中在對活性成分GABA[13]和多酚[14]的提取與富集，而對其調節血脂和抗氧化性功能驗證鮮有報道，導致市場對發芽粟米的認識不足，產品開發較少，未能發揮發芽粟米營養功能。

本實驗以發芽粟米為研究對象，考察了發芽粟米對高血脂癥小鼠血脂的調節作用和抗氧化功效，對明確發芽粟米的功能作用，開發發芽粟米功能型產品提供一定的參考。同時開發和利用發芽粟米可以改善人類主食結構、提高人們健康水平，促進粟米及其制品的生產和發展具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 動物、材料與試劑

1.1.1 動物

SPF級昆明小鼠60只，雄性，4周齡，體重(20±2) g，動物合格證號為No.1103241911015151，實驗動物生產許可證號SCXK(京)2016-0002、基礎飼料。

1.1.2 材料與試劑

發芽粟米：實驗室研制、TG試劑盒、TC試劑盒、LDL-C試劑盒、HDL-C試劑盒、MDA試劑盒、GSH試劑盒、CAT試劑盒、SOD試劑盒、GSH-Px試劑盒、豬油、膽固醇、丙硫氧嘧啶、去氧膽酸鈉、吐溫-80、丙二醇。

1.2 儀器與設備

SY88-TH礱谷機；IKA MF10粉碎機； Scientz-207A均質機；Avanti J-301高速離心機；HWS28型電熱恒溫水浴鍋；DHG-9240A型電熱恒溫鼓風干燥箱。

1.3 方法

1.3.1 發芽粟米制備方法

谷子(冀谷19號)，經曬干(水分含量低于10%)脫殼后為粟米。將篩選過的粟米用蒸餾水清洗，10%次氯酸鈉溶液殺菌5 min，再用0.5%的氯化鈣溶液浸泡12 h，將浸泡后的粟米放置于墊有紗布的平皿上，發芽24 h，發芽結束后，置于60 ℃烘箱中烘干，粉碎過100目篩，備用。

1.3.2 高脂乳劑的制備方法

稱取豬油20 g，80 ℃水浴融化，倒入研缽中。向研缽中加入膽固醇10 g，丙硫氧嘧啶1 g，充分研磨溶解混勻。分別加入吐溫- 80和丙二醇各20 mL，充分研磨混勻，再邊研磨邊加入20 mL 10%去氧膽酸鈉水溶液，充分研磨至乳化，轉移至100 mL容量瓶中，蒸餾水定容，密封，冷藏，備用。每次使用前于80 ℃水浴融化。

1.3.3 發芽粟米主要活性成分檢測方法

維生素B6：GB 5009.154—2016；

L(+)-抗壞血酸：GB 5009.86—2016；

葉酸： GB 5413.16—2010；

GABA：根據段智紅等[15]實驗方法，并稍作修改。準確稱取1 g粟米粉于10 mL離心管中，加入5 mL水進行振搖處理2 h，離心(4 000 r/min，10 min)，收集上清液，按著上述步驟重復提取1次，合并上清液。取上清液1 mL進行衍生化，后進行HPLC分析。

總黃酮：根據楊芙蓮等[16]實驗方法，并稍作修改。準確稱取0.5 g粟米粉，利用3 mL純甲醇超聲提取90 min(分三次提取，每次超聲30 min)，10 000 g離心3 min，收集上清液，備用。

取提取液1 mL，加入0.5 mL 5%亞硝酸鈉，靜置5 min，加入 0.5 mL 10%硝酸鋁，靜置5 min，加入2 mL 4% NaOH，搖勻，15 min后測定510 nm處吸光值，利用蘆丁制作標準曲線。

總酚：根據徐磊[11]實驗方法，并稍作修改。準確稱取0.5 g粟米粉，利用3 mL 純甲醇超聲提取90 min(分三次提取，每次超聲30 min)，10 000 g離心3 min，收集上清液，備用。

取提取液200 μL，置于5 mL試管中，依次加入2 mL 蒸餾水，400 μL 20%碳酸鈉，400 μL 福林酚試劑，充分混勻，室溫避光靜置120 min，在波長760 nm處測吸光值。用沒食子酸作為標準品制作標準曲線。

1.3.4 動物分組及模型的建立

60只實驗小鼠，適應性飼養1周后隨機分為空白對照組、高脂模型組、低劑量組、中劑量組和高劑量組共5組，每組12只。第2周開始，每天早上，高脂模型組、低、中、高劑量給小鼠灌胃高脂乳劑，空白對照組給小鼠灌胃相應量的生理鹽水。因小鼠存在個體差異，故其余時間小鼠自由飲水進食，每組小鼠飼喂飼料為平均5 g/只。實驗共6周，2 d換一次墊料，每周稱一次體重[17]，實驗設計方案如表1所示。

表1 實驗設計方案

1.3.5 體重和肝重比的測定

體重增重率=(終體重-初體重)/初體重×100%

肝重比(g/100 g)=肝臟重量(g)/體質量(g)×100

1.3.6 血清的制備

實驗周期5周，定期稱體重。實驗終期，禁食不禁水12 h，稱體重并記錄，眼球取血法取血，3 000 r/min離心15 min，分離血清，-20 ℃保存備用。

1.3.7 肝組織勻漿制備

頸椎脫臼法處死小鼠，分離肝臟，預冷生理鹽水沖洗后吸干水分，稱取質量，計算肝臟指數。剪取0.3 g肝組織置于均漿管中，再向其中加入2.7 mL 4 ℃的生理鹽水，均漿，制備10%勻漿。將10%勻漿用離心機3 500 r/min條件下離心10 min，取上清液分裝，貯存于-80 ℃冰箱備用。

1.4 數據處理

實驗數據用SPSS 19.0軟件進行單因素方差分析(ANOVA)，統計結果均以“平均數±標準差(X±SD)”表示。組間做t檢驗，P<0.05則表示有顯著性差異，有統計學意義，P<0.01為極顯著性差異。

2 結果與分析

2.1 發芽粟米主要活性成分

由表1可知，在發芽粟米中檢測到具有生理活性成分的化合物，如GABA、總黃酮和總酚等。維生素B6、L(+)-抗壞血酸和葉酸都具有抗氧化的生理活性作用；GABA具有抑制中樞神經、增加腦供血液流量、降血脂、降血壓和防止肥胖等生理活性作用[15, 18]；酚類化合物具有抗氧化、護肝、降膽固醇、抑菌等作用[19]；黃酮類化合物是酚類化合物的一個分類，具有抗氧化、保護肝臟、改善心腦血管循環、保護心臟、抑制癌細胞生長等作用[20, 21]。

表2 發芽粟米主要活性成分含量

2.2 發芽粟米對小鼠體重和肝重比的影響

發芽粟米能夠降低高血脂癥小鼠體重的增長率。由圖1可知，與空白對照組相比，高脂模型組的體重和肝臟指數均顯著升高(P<0.05)，可見長期的高脂飲食可影響體重和肝重比的變化。與高脂模型組相比，發芽粟米各劑量組喂養小鼠的體重增長率和肝重比顯著降低，其中低劑量組體重增長率已經較高脂模型組降低了約1/5，說明發芽粟米對于小鼠體重的增長有明顯的抑制作用。相同的結論在其他發芽谷物中也有報道，如文瓊[22]在發芽糙米控制小鼠體重的實驗中同樣發現低劑量組(12.5%發芽糙米)的體重增長率也有了顯著的降低。這可能是由于發芽粟米中膳食纖維和GABA有關，膳食纖維遇水膨脹，飼喂小鼠的過程中，膳食纖維能讓小鼠容易產生飽腹感，導致進食量減少[8]；GABA能夠調節小鼠胃腸道激素的分泌，控制下丘腦的飽中樞，調節食欲，降低小鼠體重[23]。

高脂模型組小鼠的肝重比達到(4.89±0.44) g/100 g，是飼喂發芽粟米組的肝臟指數的1.1～1.2倍，說明發芽粟米對于小鼠肝臟重量的增長有一定的抑制作用。這一結果與其他發芽谷物飼喂小鼠的結果相似，如徐磊[11]利用發芽薏米飼喂小鼠發現肝臟增長率降低。本研究利用發芽粟米飼喂小鼠，使得肝重比降低，可能原因是由于一些發芽過程中內含成分的增加導致的。如Sharma等[24]的文獻報道，谷物發芽后黃酮類化合物有了明顯的增長，而黃酮類化合物有抑制脂肪肝的作用。

圖1 發芽粟米對小鼠體重的影響(X ± SD, n=12)

表3 發芽粟米對小鼠肝重比的影響

分組肝臟指數/g/100 g空白對照組4.53±0.52高脂模型組4.89±0.44a低劑量組3.90±0.34b中劑量組4.31±0.35b高劑量組3.80±0.36b

注：“a”：高脂模型組與空白對照組相比較P<0.05；“b”：各劑量組與高脂模型組相比較P<0.05；數據中沒有字母表示無顯著差異P>0.05。

2.3 發芽粟米對小鼠血清和肝臟血脂指標的影響

發芽粟米能夠降低小鼠血清和肝臟中的TC、TG、LDL-C，升高血清中HDL-C水平。由表4和表5可知，與空白對照組相比，高脂模型組小鼠血清和肝臟中TC、TG和LDL-C顯著升高(P<0.05)，HDL-C水平顯著降低(P<0.05)，說明高脂模型組造模成功。與高脂模型組相比，發芽粟米各劑量組均能降低小鼠血清和肝臟中的TC、TG和LDL-C的水平和升高HDL-C(P<0.05)的水平。在血清中，高劑量組效果最為明顯，高劑量組對TC、TG、LDL-C分別下降39.40%、31.67%、51.89%，對HDL-C升高36.80%。在肝臟中，中劑量組效果最為顯著，降低率TC、TG、LDL-C分別為58.75%、15.38%、40.81%，升高率HDL-C為50.00%。

表4 發芽粟米對小鼠血清中血脂水平的影響

注：“a”：高脂模型組與空白對照組相比較P<0.05；“b”：各劑量組與高脂模型組相比較P<0.05，數據中沒有字母表示無顯著差異P> 0.05。

表5 發芽粟米對小鼠肝臟中血脂水平的影響

注：“a”：高脂模型組與空白對照組相比較P<0.05；“b”：各劑量組與高脂模型組相比較P<0.05，數據中沒有字母表示無顯著差異P>0.05。

高血脂癥是指機體脂類代謝異常引起血中TC、TG和LDL-C過高，HDL-C偏低的一種疾病[25]。LDL-C作用是將肝臟合成的膽固醇轉運到全身組織；HDL-C作用是運送周圍組織和動脈壁上的膽固醇到肝臟中進行分解，通過膽汁排出體外，起到疏通血管的作用[26]。

在實驗中發現，發芽粟米可以降低血漿中TC、TG和LDL-C水平，升高HDL-C水平。文瓊和Imam等[22, 27]利用發芽糙米飼喂小鼠也到了相似的研究結果，說明發芽谷物能夠降低小鼠血脂。本文研究結果可能是由于發芽粟米中含有GABA和膳食纖維等生物活性物質對血脂起到調節作用。GABA通過抑制谷氨酸脫羧反應，使血液中的氨基酸含量降低，解除氨毒，具有活化肝臟的作用，加快膽固醇在機體內的轉化和分解，改善脂質在體內代謝[28, 29]。膳食纖維可減少機體對膽固醇和脂肪酸吸收、干擾膽汁代謝、改變肝臟脂質代謝，達到降低血脂的目的[30]。發芽粟米有效緩解了小鼠體內脂質代謝紊亂，抑制脂質在血管壁和肝臟中的沉積，改善脂質在體內的代謝。

2.4 發芽粟米對小鼠血清和肝臟抗氧化指標的影響

發芽粟米飼喂小鼠具有明顯的抗氧化功能。由表6和表7可知，與空白對照組相比，高脂模型組血清和肝臟中MDA的含量顯著升高(P<0.01或P<0.05)，SOD、GSH-Px、CAT的活力和GSH的含量顯著降低(P<0.01或P<0.05)，具有統計學意義，說明高脂飼料促使大鼠體內發生脂質過氧化反應。血清中，與高脂模型組相比，發芽粟米各劑量組MDA含量顯著降低(P<0.05或P<0.01)，SOD、GSH-PX、CAT的活力和GSH的含量顯著升高(P<0.05或P<0.01)，并且高劑量組的效果最明顯。在肝臟中，與高脂模型組相比，中、高劑量組MDA的含量極顯著降低(P<0.01)，SOD、GSH-PX、CAT的活力顯著升高(P<0.01或P<0.05)，GSH的含量顯著升高(P<0.05)。由此可見，發芽粟米對小鼠血清和肝臟內的脂質過氧化有一定的調節作用。

表6 發芽粟米對小鼠血清中抗氧化指標的影響

注：與空白對照組相對比a:P<0.01，b:P<0.05；與高脂模型組相對比c:P<0.01，d:P<0.05；數據中沒有字母表示無顯著差異P>0.05，余同。

表7 發芽粟米對小鼠肝臟中抗氧化指標的影響

高血脂癥可造成機體脂質代謝紊亂，引起機體氧自由基產生增加而自由基相關清除酶活力下降[26]。MDA 是脂質過氧化終產物，干擾脂肪酸的氧化降解，其含量與生物體內過氧化的程度呈相關，MDA含量增加可損傷肝臟[31]；SOD、GSH-Px、CAT是體內重要的抗氧化應激酶，可轉化自由基為氧化氫，減少脂質過氧化反應的發生[32]；GSH是體內抗氧化劑，可清除體內自由基和調節物質作用。

在實驗中發現，高血脂癥小鼠的MDA含量顯著升高、SOD、GSH-Px、CAT的活力顯著降低和GSH的含量顯著降低，結果表明高血脂癥小鼠體內抗氧化能力下降，機體有脂質過氧化損傷。用發芽粟米飼喂后，降低了高脂血癥小鼠血清和肝臟中脂質過氧化產物MDA含量，增強抗氧化酶SOD、GSH-Px、CAT的活力和升高抗氧化劑GSH的含量。這與劉雅晴等[33]研究結果相似，糙米在經過發芽后，可提高大鼠肝臟組織勻漿中總抗氧化能力(Total antioxidant caPacity, T-AOC)、總超氧化物歧化酶(Total suPeroxide dismutase, T-SOD)的活力，減少肝臟中MDA的生成，抗氧化活性有所增強，對肝臟起到保護作用，此研究結果可能與發芽糙米中含有γ-谷維素、維生素E、多酚等生物活性物質有關[34-37]。

本研究結果， 可能與發芽粟米中含有維生素B6、黃酮類化合物和酚類化合物等有關。Sharma等[24]研究發現，谷子在發芽過程中黃酮類化合物和酚酸類化合物大量增加。黃酮類化合物通過抑制氧化應激、改善脂質代謝、誘導細胞凋亡、減輕線粒體損傷、調節信號通路等機制作用，達到抗氧化作用[38]；酚酸類物質通過捕捉自由基，主動提供氫原子切斷自動連鎖反應機制作用，從而消除自由基和氧對人體的損傷[39]。發芽粟米明顯增強高脂血脂小鼠體內組織抗氧化酶和抗氧化劑的活力，抑制過氧化物的生成，對高脂血癥引起的機體脂質過氧化有顯著抑制作用，從而恢復機體氧化和抗氧化系統的動態平衡，有效減少脂質過氧化物對心腦血管的損傷。

3 結論

發芽粟米具有降低小鼠體重和肝臟指數的作用，且劑量越高越明顯；發芽粟米有一定的調節血脂的作用，降低了小鼠血清和肝臟血脂中TC、TG、LDL-C水平，升高HDL-C水平。血清中效果明顯的是高劑量組，而肝組織中效果明顯的是中劑量組，可能與血清和肝組織中某些組分構成不同有關，需具體進一步實驗加以探索；發芽粟米降低血清和肝組織中的MDA含量，升高 GSH的含量和提高GSH-Px、SOD、CAT的活力，其中高劑量效果最好。因此，發芽粟米可以提高機體的抗氧化酶活力，并減少脂質過氧化產物的形成，有良好的抗氧化作用。綜上所述，發芽粟米喂養高血脂小鼠，可起到控制體重、調節血脂、抗氧化和保護肝臟的作用。