濃縮山西老陳醋對高脂血癥小鼠血脂及血糖的調節作用

丁月娣,閆裕峰,陳亨業,陳福生

(1.江蘇省原子醫學研究所,江蘇無錫 214063;2.山西紫林醋業股份有限公司,山西清徐 030400;3.中南民族大學藥學院,湖北武漢 430070;4.華中農業大學食品科技學院,湖北省傳統發酵食品國際科技合作基地,湖北武漢 430070)

隨著生活水平提高,人們飲食結構和生活習慣的改變,肥胖、高血脂、高血糖等慢性病癥的發病率不斷增加[1-3]。因肥胖引起的高脂血癥是導致心血管疾病發生的重要原因之一[4-6],而飲食療法被公認為是防治高脂血癥的高效方法[7-8]。食醋,特別是山西老陳醋等谷物醋,因富含對心腦血管等有益的川穹嗪、阿魏酸和苯乳酸等結構和功效明確的健康成分[9],其調節血脂和血糖等作用一直是研究熱點[10-11],并開發出眾多以食醋為主要成分的高附加值的健康食品[12]。但是,由于這些健康成分在食醋中的含量均很低,所以在攝入足夠量的健康成分的同時,往往要攝入過量的醋酸等有機酸,從而對胃黏膜產生刺激和破壞作用[13]。

本研究以我國四大名醋之一的山西老陳醋為實驗材料,通過真空濃縮,去除部分對胃黏膜副作用較大的醋酸等揮發性有機酸,濃縮川穹嗪、阿魏酸和苯乳酸等健康成分,以及氨基酸、維生素和非揮發性酸等成分[14-16],比較研究了山西老陳醋及其濃縮物對調節高脂血癥小鼠的血脂和血糖的功能,該研究結果為高附加值食醋產品的開發奠定了基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

健康清潔級C57BL/6J雄性小鼠 30只,6～7周齡,體重(20±2) g,從常州卡文斯實驗動物有限公司購入;山西老陳醋(手工八年) 山西老陳醋集團有限公司;食醋濃縮物 5000 g山西老陳醋55 ℃真空濃縮至1578.53 g,濃縮比31.57%;60 kcal%高脂飼料(D12492) 江蘇省協同醫藥生物工程有限責任公司;Accu-Chek Active血糖試紙 羅氏血糖健康醫護公司產品;葡萄糖粉劑 廣西梧州制藥集團股份有限公司產品;血清總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)測定試劑盒 上海酶聯生物科技有限公司。

SpectraMax M5多功能酶標儀 美谷分子儀器(Molecular Devices,上海)有限公司;Accu-Chek Active血糖儀 羅氏診斷產品(上海)有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 山西老陳醋及其濃縮物中主要成分的測定 主要成分測定均參考文獻[17]的操作。

1.2.1.1 褐度測定 吸取1.0 mL山西老陳醋置于100 mL容量瓶中,同時吸取1.0 mL醋濃縮液置于250 mL容量瓶中,加水至刻度,取3 mL至玻璃比色皿中測定OD420數值。

1.2.1.2 酸度測定 采用GB/T 5009.41-2003《食醋衛生標準的分析方法》中的酸堿滴定法,以酸度計測定pH8.2為滴定終點,結果以醋酸(g/100 mL)計。

1.2.1.3 氨基總量測定 采用茚三酮比色法[18],以異亮氨酸為標準品,于570 nm下檢測,結果以異亮氨酸(g/100 mL)計。

1.2.1.4 還原糖測定 采用GB/T 19777-2013《地理標志產品山西老陳醋》中的菲林試劑直接滴定法,以葡萄糖為標準品,結果以葡萄糖(g/100 mL)計。

1.2.1.5 多酚測定 采用Folin-Ciocalteu比色法[19],以沒食子酸為標準品,于765 nm下檢測,結果以沒食子酸(g/100 mL)計。

1.2.1.6 黃酮測定 采用GB/T 19777-2013《地理標志產品山西老陳醋》中的化學比色法,以蘆丁為標準品,于510 nm下檢測,結果以蘆丁(g/100 mL)計。

1.2.2 實驗動物飼養及高血脂模型的建立 健康清潔級C57BL/6J雄性小鼠36只,飼喂正常基礎飼料,適應性喂養1周后,隨機分為6組(6只/組):空白對照組(Blank),飼喂基礎飼料;山西老陳醋低劑量組(Vin-L)和高劑量組(Vin-H)及食醋濃縮物低劑量組(Con-L)和高劑量組(Con-H),均為連續飼喂60 kcal%高脂飼料63 d的高血脂模型組(Vehicle)小鼠。除對照組飼喂基礎飼料外,其余小鼠持續飼喂60 kcal%高脂飼料,直至實驗結束。每周記錄1次小鼠體重的變化。

1.2.3 小鼠分組灌胃給藥 高血脂模型建成后(連續63 d飼喂60 kcal%高脂飼料,平均體重超過對照組5 g以上),每天對受試小鼠灌胃給藥,持續35 d。山西老陳醋低、高劑量組的給藥量分別為1、4 mL/(kg·bw·d);食醋濃縮物低、高劑量組的給藥量相當于4、16 mL/(kg·bw·d)的山西老陳醋,但經真空濃縮成食醋濃縮物。具體處理方法與計量見表1。

表1 實驗設計方案Table 1 Experimental design scheme

1.2.4 測定指標及方法 小鼠建模及灌胃給藥期間,每周稱重1次,記錄小鼠的體質量;每周補充60 kcal%高脂飼料2次,紀錄食物攝取情況;在實驗第34 d,禁食14 h,進行口服葡萄糖耐量(OGTT)試驗[20],即按2 g/kg的劑量給受試小鼠灌胃20% D-葡萄糖溶液,分別在0、0.5、1.0、2.0 h剪尾取血,用血糖儀測定小鼠血糖水平;在實驗第35 d末次給藥后,小鼠摘除眼球取血,于1.5 mL抗凝管冰上靜置1 h,3000 r/min 4 ℃離心30 min,取上層血漿用于血脂TC、TG及HDL-C的測定[21];取血后頸椎脫臼法處死小鼠,取其生殖器周圍的附睪脂肪稱重,計算脂肪系數[22-23]:脂肪系數(%)=(脂肪質量/小鼠質量)×100。

1.3 數據處理

2 結果與分析

2.1 山西老陳醋及其濃縮物的成分分析

通過常規化學方法對山西老陳醋及其濃縮物中主要成分的含量進行測定,結果見表2。山西老陳醋中主要包含有機酸、糖、氨基酸、多酚和黃酮類等物質,伴隨55 ℃真空濃縮過程,其含量均有所富集。由于以乙酸為代表的有機酸具有揮發性,醋濃縮物中總酸的含量損失最大,達45.61%。經過濃縮,醋濃縮物的褐度反而增加了39.1%,推測在真空濃縮過程中,醋溶液繼續發生褐變反應,使褐變產物進一步增加。其他主要成分包括氨基酸、還原糖、多酚和黃酮等物質,均有部分損失,分別為8.52%、10.28%、14.37%和27.95%,其中黃酮的損失較大。

表2 山西老陳醋及其濃縮物的主要成分Table 2 Main constituents of Shanxi aged vinegar and vinegar concentrate

2.2 山西老陳醋及其濃縮物對小鼠體重的影響

如圖1所示,連續63 d飼喂60 kcal%高脂飼料,高血脂模型組小鼠相比空白對照組,其體重顯著增加(P<0.05),說明小鼠高血脂模型建模成功。從第64 d開始,對受試小鼠灌胃不同劑量山西老陳醋及其濃縮物,持續35 d。結果顯示,各試驗組小鼠的體重增長顯著低于高血脂模型組,說明山西老陳醋及其濃縮物均能有效降低高血脂小鼠的體重,且食醋濃縮物的效果要優于山西老陳醋。在灌胃第1周,小鼠體重有明顯下降,推測是小鼠對突然的食醋及其濃縮物的灌胃行為產生的應激反應。

圖1 山西老陳醋及其濃縮物對小鼠體重的影響Fig.1 Effect of Shanxi aged vinegar and vinegarconcentrate on body weight of mice

2.3 山西老陳醋及其濃縮物對小鼠附睪脂肪質量和脂肪系數的影響

解剖取小鼠生殖器周圍的附睪脂肪稱重,發現高血脂模型組的附睪脂肪質量和脂肪系數均顯著(P<0.05)高于空白對照組,給小鼠灌胃不同劑量山西老陳醋和食醋濃縮物,給藥小鼠的附睪脂肪質量和脂肪系數較模型組有明顯降低,且與劑量相關(見表3),說明山西老陳醋和食醋濃縮物均能有效降低高血脂小鼠的體脂含量,且食醋濃縮物的效果要優于山西老陳醋。

表3 山西老陳醋及其濃縮物對小鼠附睪脂肪質量和脂肪系數的影響Table 3 Effect of Shanxi aged vinegar and vinegar concentrateon total weight of epididymal fat and fatty coefficient

表4 山西老陳醋及其濃縮物對小鼠血脂水平的影響Table 4 Effect of Shanxi aged vinegar and vinegar concentrate on serum lipid levels in mice

2.4 山西老陳醋及其濃縮物對小鼠血糖的影響

口服葡萄糖耐量試驗(OGTT)是為了觀察空腹及葡萄糖負荷后各時點血糖的動態變化,了解機體對葡萄糖的利用和耐受情況,是診斷糖尿病的重要檢查項目[24]。對高血脂模型小鼠進行OGTT檢測,可以判斷山西老陳醋及其濃縮物對小鼠血糖調節能力的影響。如圖2所示,與空白對照組相比,高血脂模型組的空腹血糖和餐后2 h血糖均有顯著升高(P<0.05),可見血脂異常引發小鼠空腹血糖受損和糖耐量減退。

圖2 山西老陳醋及其濃縮物對小鼠血糖調節能力的影響Fig.2 Effect of Shanxi aged vinegar and vinegarconcentrate on blood glucose regulation in mice

山西老陳醋低劑量組的空腹血糖高于模型組,并且老陳醋高低劑量組餐后2 h血糖均高于模型組,說明山西老陳醋在調節高血脂小鼠血糖方面并沒有獲得預期效果。食醋濃縮物低劑量組僅略微改善高血脂小鼠的空腹血糖,而高劑量組卻能顯著降低高血脂小鼠的空腹血糖,且兩者均顯著降低高血脂小鼠的餐后2 h血糖,說明食醋濃縮物能有效提高高血脂小鼠對葡萄糖的耐受能力。

2.5 山西老陳醋及其濃縮物對小鼠血脂水平的影響

脂質代謝異常會引發高脂血癥,表現為血清總膽固醇、甘油三酯水平高或高密度脂蛋白水平低[25]。由表4可以看出,與空白對照組相比,高血脂模型組的TC和TG含量均明顯升高且差異極顯著(P<0.05),HDL-C含量顯著降低(P<0.05),表明本次實驗建模成功。山西老陳醋和食醋濃縮物的高低劑量組均能顯著降低小鼠血清TG的含量,且食醋濃縮物的效果優于山西老陳醋。同時,山西老陳醋和食醋濃縮物也有效改善了小鼠血清TC和HDL-C指標,其中高劑量組老陳醋的效果不如低劑量組,高劑量食醋濃縮物的效果要優于低劑量組。這些結果表明,山西老陳醋和食醋濃縮物均能有效調節小鼠血脂水平,食醋濃縮物能在一定程度替代山西老陳醋的功效。

3 結論

對山西老陳醋及其濃縮物進行調節血脂和血糖的研究,發現山西老陳醋和食醋濃縮物均能降低高血脂小鼠的體重、附睪脂肪質量以及脂肪系數,說明兩者均可緩解高脂飲食引起的肥胖,并且食醋濃縮物的效果要優于山西老陳醋;山西老陳醋和食醋濃縮物均降低高血脂小鼠血清中TC和TG含量,有效提高HDL-C水平,表明兩者對高膳食引起的高脂血癥均有改善作用;食醋濃縮物能提高高血脂小鼠對葡萄糖的耐受能力,而山西老陳醋在這方面效果并不明顯,這可能與老陳醋中含有較多的乙酸有關。綜上所述,山西老陳醋及其濃縮物均具有調節血脂和血糖的能力,為避免高濃度醋酸對人體產生不適,將食醋濃縮物取代山西老陳醋開發成新的保健食品是完全可行的。