辣椒紅色素和辣椒堿體內(nèi)抗氧化活性及降血脂功能

范三紅，王嬌嬌，李佳妮，白寶清

（山西大學生命科學學院，特色植物資源研究與利用山西省重點實驗室，山西 太原 030006）

據(jù)報道，長期高脂膳食使得高血脂癥（即血脂代謝異常）發(fā)病率呈逐漸上升趨勢[1]。高血脂癥常常伴有糖尿病、動脈粥樣硬化和肝臟、腎臟等組織沉積過多過氧化脂質(zhì)等并發(fā)癥[2-4]，嚴重影響人體健康。臨床上常用他汀類藥物治療高血脂癥[5]，同時，從天然可食資源中探索能調(diào)節(jié)人體血脂代謝水平的成分也已成為研究熱點。辣椒屬茄科草本植物，營養(yǎng)豐富，在我國分布較廣且資源豐富[6]。辣椒紅色素是存在于辣椒中的一類天然色素，包括辣椒紅素、辣椒玉紅素、玉米黃質(zhì)素和β-胡蘿卜素等，被廣泛應(yīng)用于食品添加劑和彩妝領(lǐng)域[7]。辣椒紅色素屬于類胡蘿卜素復烯同類，是VA的前體，研究發(fā)現(xiàn)其具有抗氧化活性[8-9]。辣椒堿類物質(zhì)是辣椒中的辛辣成分，包括辣椒堿、二氫辣椒堿、降二氫辣椒堿等一系列物質(zhì)，具有抑菌抗炎、減肥、調(diào)節(jié)血糖、血脂等藥理作用[10]。

當前大多數(shù)研究都是針對辣椒堿的降血脂活性，較少有針對辣椒紅色素抗氧化活性的報道，聶乾忠等[11]發(fā)現(xiàn)辣椒素類物質(zhì)對高脂血癥大鼠有降血脂和膽固醇的作用。Manjunatha等[12]研究表明姜黃素和辣椒堿的協(xié)同作用可以減輕高脂喂養(yǎng)大鼠的血脂代謝紊亂，并能減緩由高脂血癥引起的氧化應(yīng)激損失。陳朝軍等[13]研究花椒麻素和辣椒素對實驗性高血脂癥大鼠血脂水平的協(xié)同作用，結(jié)果顯示，不同質(zhì)量比的花椒麻素和辣椒素有降血脂和延緩體質(zhì)量增加的作用。牟文燕等[14]研究不同水平辣椒紅色素對血鸚鵡生長、體形、體色和抗氧化能力的影響，發(fā)現(xiàn)1%辣椒紅色素組血鸚鵡的過氧化氫酶（catalase，CAT）活力顯著高于對照組（P＜0.05）。

本實驗通過飼喂高脂飼料建立高血脂小鼠模型，探討辣椒紅色素的體內(nèi)抗氧化活性和辣椒堿的降血脂作用，以期為辣椒資源的深層探索提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 動物、材料與試劑

SPF級昆明小鼠64 只，體質(zhì)量（23±2）g，由山西省第三人民醫(yī)院提供，生產(chǎn)許可證號：SCXK（京）2019-0010。

基礎(chǔ)飼料山西省第三人民醫(yī)院；高脂飼料南京盛民科研動物公司；辣椒粉末（編號s4）山西省農(nóng)業(yè)科學院蔬菜研究所。

乙腈、二氯甲烷、石油醚（沸點60～90 ℃）、K2HPO4（均為分析純），甲醇、乙腈、二氯甲烷（均為色譜純），辣椒紅素（純度98%）、玉米黃質(zhì)素（純度97%）、β-胡蘿卜素（純度97%）、辣椒堿（純度99%）、二氫辣椒堿（純度98%）、降二氫辣椒堿（純度98%）北京百靈威科技有限公司；血清總膽固醇（total cholesterol，TC）、甘油三酯（triglyceride，TG）、高密度脂蛋白膽固醇（high-density lipoprotein cholesterol，HDL-C）、低密度脂蛋白膽固醇（low-density lipoprotein cholesterol，LDL-C）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、CAT、丙二醛（malondialdehyde，MDA）、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）測定試劑盒南京建成生物工程研究所。

1.2 儀器與設(shè)備

WJX-800A型高速多功能粉碎機上海緣沃工貿(mào)有限公司；AL204電子分析天平梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；SB-5200DT型超聲波清洗器寧波新芝生物科技股份有限公司；1260 Infinity II高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）儀美國安捷倫公司；Synergy H1多功能酶標儀美國伯騰儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 辣椒紅色素和辣椒堿的制備

干辣椒經(jīng)粉碎機粉碎處理，過45 目篩，得到干辣椒粉末。采用三相鹽析體系萃取分離辣椒紅色素和辣椒堿，具體步驟如下：向20 mL的具塞試管中加入0.5 g辣椒粉末、4 g磷酸氫二鉀、4 g乙腈、3.2 g石油醚和8.8 g蒸餾水，充分混勻，45 ℃下超聲輔助萃取10 min。靜置待三相分離后，辣椒紅色素聚集在上相，辣椒堿類物質(zhì)富集于中相，收集上相和中相萃取液，即為辣椒紅色素和辣椒堿提取液，濃縮后冷凍干燥，備用。

1.3.2 辣椒紅色素和辣椒堿各組分含量測定

將上相和中相萃取液過0.4 5 μ m 有機濾膜，進行HPLC分析。辣椒紅色素HPLC條件：辣椒紅色素分析色譜柱ZORBAX RX-SIL（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流動相：甲醇-乙腈-二氯甲烷體積比5∶10∶85，流速為1 mL/min；柱溫為30 ℃；檢測波長475 nm。辣椒堿HPLC條件：色譜柱ZORBAX Eclipse Plus C18（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流動相：體積分數(shù)70%甲醇溶液，流速為1 mL/min；柱溫為30 ℃；檢測波長280 nm。以峰面積外標法定量。標準品溶液與樣品溶液進樣量均為10 μL。

1.3.3 動物分組及給藥處理

小鼠的給藥劑量由實驗室前期藥效學動物實驗得出的灌胃劑量確定。SPF級昆明種雄性小鼠64 只，飼養(yǎng)于無毒塑料鼠盒中，每盒8 只，飼喂基礎(chǔ)詞料、蒸餾水，室內(nèi)溫度22～25 ℃、相對濕度40%～60%，適應(yīng)性喂養(yǎng)1 周后，稱體質(zhì)量，剔除體質(zhì)量異常的小鼠后。隨機分為8 組，每組8 只。每天給辣椒紅色素低、中、高劑量組灌胃辣椒紅色素，辣椒堿低、中、高劑量組灌胃辣椒堿，空白對照組和高脂模型組灌胃生理鹽水，連續(xù)飼養(yǎng)4 周，實驗期間小鼠自由飲水和進食。具體分組及給藥方法見表1。

表 1 動物分組及飼料、灌胃條件（n＝8）Table 1 Animal grouping and feeding and gavage conditions (n= 8)

1.3.4 指標測定

1.3.4.1 血清和組織樣品制備

實驗第28天末次給藥后，斷食不斷水12 h，稱量體質(zhì)量后摘眼球取全血，低溫冷凍離心機4 000 r/min離心15 min，分離血清，于-20 ℃冷凍保存?zhèn)溆谩Ｐ∈笕⊙螅i椎脫臼處死并摘取肝臟，經(jīng)冷生理鹽水沖洗后用濾紙吸干后稱質(zhì)量，用鋁箔紙包好裝入樣品袋，-80 ℃保存待用。測定時取一定量的組織，按1∶9（m/V）的比例加入預冷的質(zhì)量分數(shù)0.9%生理鹽水，在冰上用玻璃勻漿器迅速研磨成10%的組織勻漿，冷凍離心機4 000 r/min離心10 min后取上清液，-20 ℃保存待測。

1.3.4.2 小鼠體質(zhì)量及肝臟指數(shù)測定

每周固定時間，飼喂前稱量每只小鼠體質(zhì)量并記錄。最后解剖小鼠后稱量各肝臟質(zhì)量，肝臟指數(shù)按照下式計算。

式中：m為末次稱取的小鼠體質(zhì)量/g；m1為小鼠肝臟質(zhì)量/g。

1.3.4.3 小鼠體內(nèi)抗氧化指標測定

取備用的小鼠肝組織勻漿，小鼠肝臟組織中MDA含量和GSH-Px、SOD、CAT活力的測定按試劑盒說明書進行。

1.3.4.4 小鼠體內(nèi)血脂水平測定

取適量存放于EP管中處理后的小鼠血清，血清中TG、TC、HDL-C、LDL-C濃度按試劑盒說明書進行測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析與處理

2 結(jié)果與分析

2.1 辣椒紅色素和辣椒堿各組分分析結(jié)果

表 2 辣椒紅色素和辣椒堿各組分含量Table 2 Composition of capsanthin and capsaicin prepared in this study

由表2可知，經(jīng)HPLC測定辣椒（編號s4）中辣椒紅色素總含量和辣椒堿總含量分別為0.686 mg/g和3.230 mg/g，辣椒堿含量遠多于辣椒紅色素。HPLC分析鑒定出辣椒紅色素的3 種組分，分別為β-胡蘿卜素、辣椒紅素和玉米黃質(zhì)素，辣椒堿同樣鑒定出3 種組分，分別為降二氫辣椒堿、辣椒堿和二氫辣椒堿。其中辣椒紅色素中辣椒紅素為主要的色素組分，含量為0.632 mg/g，辣椒堿為總辣椒堿的主要組分，含量為1.852 mg/g，二氫辣椒堿含量也較多，為1.014 mg/g。

2.2 辣椒紅色素和辣椒堿對小鼠平均攝食量的影響

表 3 不同階段小鼠平均攝食量Table 3 Average food intake of mice during gavage

辣椒紅色素和辣椒堿對受試小鼠攝食量的影響如表3所示，在整個實驗周期中，小鼠攝食量稍有波動，整體趨于平穩(wěn)。在同一階段，小鼠平均攝食量在4～5 g，組間攝食量均無顯著性差異，由此可以排除實驗過程中由于攝食量增加或減少而引起的包括體質(zhì)量、血脂水平和抗氧化活性等變化。

2.3 辣椒紅色素和辣椒堿對小鼠體質(zhì)量及肝臟指數(shù)的影響

表 4 辣椒紅色素和辣椒堿對小鼠體質(zhì)量、肝臟指數(shù)的影響Table 4 Effects of capsaicin and capsaicin on body mass and liver index in mice

在整個實驗過程中，各組實驗小鼠生長良好，體質(zhì)量均隨時間延長逐漸增長。由表4可知，實驗前各組小鼠質(zhì)量之間無顯著差異（P＞0.05）。實驗結(jié)束后，模型組小鼠的體質(zhì)量極顯著高于空白對照組（P＜0.01），說明高脂模型的建立對小鼠體質(zhì)量有極顯著的影響。實驗組小鼠體質(zhì)量顯著低于高脂模型組小鼠（P＜0.05）。灌胃2 周開始，小鼠體質(zhì)量增長速率減慢。灌胃4 周后，辣椒紅色素低、中劑量組小鼠體質(zhì)量顯著低于高脂模型組小鼠（P＜0.05），辣椒紅色素高劑量組小鼠體質(zhì)量與高脂模型組相比，差異極顯著（P＜0.01）。灌胃4 周后，辣椒堿各劑量組小鼠體質(zhì)量均極顯著低于高脂模型組（P＜0.01），且隨著辣椒堿劑量的增大，對小鼠體質(zhì)量的降低作用越明顯；辣椒紅色素各劑量組體質(zhì)量也有所下降，說明辣椒紅色素和辣椒堿可以一定程度上減緩小鼠體質(zhì)量的增長。同時可以看出，同劑量組下辣椒堿對小鼠體質(zhì)量的影響更顯著。與空白對照組比較，模型組的肝臟指數(shù)極顯著升高（P＜0.01）；而與高脂模型組比較，辣椒堿中、高劑量組肝臟系數(shù)分別為顯著（P＜0.05）和極顯著降低（P＜0.01）。

2.4 辣椒紅色素、辣椒堿對小鼠肝臟抗氧化水平的影響

圖 1 辣椒紅色素和辣椒堿對小鼠肝臟抗氧化活性的影響Fig. 1 Effects of capsanthin and capsaicin on antioxidant system parameters in the liver of mice

高血脂癥動物往往組織中的脂質(zhì)過氧化物含量較高，GSH-Px是一種重要的還原脂質(zhì)過氧化物的酶類，能催化過氧化氫分解，可防止細胞膜與其他生物組織免受過氧化損傷[15]。由圖1A可知，高脂模型組GSH-Px活力與空白對照組相比顯著降低（P＜0.05）。辣椒紅色素和辣椒堿各劑量組與高脂模型組相比均有升高。辣椒紅色素低、中劑量組與模型組相比顯著升高（P＜0.05），辣椒紅色素高劑量組GSH-Px活力與高脂模型組差異極顯著（P＜0.01），其活力與空白對照組相差僅4.21%，同時各實驗組小鼠肝臟GSH-Px活力與辣椒紅色素灌胃劑量呈正相關(guān)；辣椒堿各劑量組中僅高劑量組的GSH-Px活力極顯著高于模型組（P＜0.01），其活力高于模型組52.12%。這表明辣椒紅色素和辣椒堿提取組分能一定程度幫助氧化損傷機體的GSH-Px活力恢復至正常水平，提高機體的抗氧化能力[16]。

SOD是生物體內(nèi)重要的抗氧化酶，可以保護細胞免受自由基攻擊[17]。如圖1B所示，高脂模型組小鼠SOD活力下降，與空白對照組相比差異極顯著（P＜0.01），表明長期飼喂高脂飼料能夠使小鼠肝組織的抗氧化能力降低[18]。辣椒紅色素低、中劑量組小鼠SOD活力相差不大，辣椒紅色素高劑量組小鼠SOD活力較高脂模型組上升了31.87%（P＜0.01）；辣椒堿中、高劑量組SOD活力與模型組相比分別升高了9.59%和15.61%（P＜0.05），這說明一定劑量的辣椒紅色素和辣椒堿組分均可以提高小鼠體內(nèi)SOD的活性，但同劑量組下，辣椒紅色素組效果更好。

CAT在動物肝臟組織中活力較高，在機體內(nèi)具有抗氧化作用[19]。從圖1C可以看出，高脂模型組小鼠CAT活力顯著下降（P＜0.05），辣椒堿高劑量組較模型組的CAT活力增加了21.86%；辣椒紅色素低、中劑量組差異顯著，其CAT活力分別增加了3.10%、12.11%（P＜0.05），辣椒紅色素高劑量組CAT活力則極顯著增加了32.72%（P＜0.01），表明辣椒紅色素各劑量組小鼠肝臟組織中SOD活力呈明顯的劑量-效應(yīng)關(guān)系，這與文獻[20]的結(jié)論一致。

MDA是膜脂過氧化的主要產(chǎn)物之一，其含量代表肝臟的損傷程度，與細胞氧化損傷的程度呈正相關(guān)[21]。從圖1D可以得出，與空白對照組相比較，模型組小鼠肝臟組織中MDA含量極顯著升高（P＜0.01）。與模型組相比較，辣椒堿中、高劑量組MDA含量分別降低28.98%、35.80%（P＜0.05）；辣椒紅色素低、中、高劑量組MDA含量分別降低26.70%、34.94%、41.19%，說明辣椒紅色素和辣椒堿各組分能不同程度降低小鼠體內(nèi)MDA含量，減輕機體內(nèi)脂質(zhì)過氧化的程度，從而保護細胞結(jié)構(gòu)和功能的完整性[23]。并且同為高劑量組，辣椒紅色素降低MDA含量比辣椒堿組分高5.39%，隨辣椒紅色素和辣椒堿劑量的增大，其對機體的保護作用增強。

2.5 辣椒紅色素、辣椒堿對小鼠血脂水平的影響

高血脂癥是血脂代謝異常所致，其主要表現(xiàn)為血清中TC、TG和LDL-C水平過高或HDL-C水平過低[24]。血清中TC、TG水平的異常增加與心血管疾病的發(fā)生呈正相關(guān)。其中HDL-C可作為逆向轉(zhuǎn)運TC的載體，其水平增加可加快血液中TC的分解[23]。

圖 2 辣椒紅色素和辣椒堿對小鼠血脂水平的影響Fig. 2 Effects of capsanthin and capsaicin on blood lipid levels in mice

如圖2所示，模型組小鼠與空白對照組小鼠比較，TC、TG、LDL-C濃度極顯著升高（P＜0.01），HDL-C濃度極顯著降低（P＜0.01），表明高脂模型組小鼠出現(xiàn)明顯的血脂代謝紊亂[25]。

由圖2A可知，與高脂模型組相比，辣椒紅色素高劑量組和辣椒堿高劑量組小鼠血清中TC濃度分別降低了17.17%（P＜0.05）和23.26%（P＜0.01）。從圖2B可以看出，辣椒堿各劑量組小鼠與高脂模型組小鼠的TG濃度相比差異顯著（P＜0.05），與空白對照組對比無顯著差異（P＞0.05），且小鼠血清中TG濃度與辣椒堿劑量呈負相關(guān)，即辣椒堿劑量越高，小鼠血清中TG濃度越低，而對于辣椒紅色素各劑量組TG濃度均有所下降，但僅高劑量組小鼠與模型組比差異顯著（P＜0.05）。

如圖2C所示，辣椒紅色素高劑量組小鼠HDL-C濃度較模型組升高了12.99%，辣椒堿低、中劑量組小鼠與高脂模型組小鼠HDL-C濃度相比顯著升高（P＜0.05），辣椒堿高劑量組小鼠HDL-C濃度較模型組極顯著升高

57.14%（P＜0.01）。

從圖2D可以得出，辣椒堿各劑量組小鼠血清中LDL-C濃度與高脂模型組相比均降低，其中辣椒堿低、中劑量組與模型組相比差異顯著（P＜0.05），辣椒堿高劑量組差異極顯著（P＜0.01），且隨著辣椒堿劑量的升高，小鼠血清中LDL-C濃度降低；辣椒紅色素中、高劑量組LDL-C濃度與模型組相比顯著下降（P＜0.05），辣椒紅色素高劑量組和辣椒堿高劑量組小鼠較模型組相比，其LDL-C濃度分別降低了15.32%和24.77%。綜合來看，辣椒紅色素和辣椒堿各劑量組均有一定降低血脂功效，并具有統(tǒng)計學意義，但辣椒堿富集組分在調(diào)節(jié)小鼠血脂水平上作用更明顯，這與文獻[26]的結(jié)論一致。

3 討 論

以天然植物資源辣椒為原料，以三相萃取分離同步得到的辣椒紅色素和辣椒堿提取物為研究對象，通過飼喂高脂飼料建立高血脂癥小鼠模型，經(jīng)不同劑量的辣椒紅色素和辣椒堿灌胃干預后，對肝臟組織和血清中相關(guān)指標進行測定。

GSH-Px、SOD、CAT這3 種酶是體內(nèi)重要的抗氧化酶，其活性高低可間接反映機體清除氧自由基的能力，MDA是體內(nèi)脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物之一，其含量與機體內(nèi)脂質(zhì)過氧化程度成正比[27-28]。結(jié)果顯示，經(jīng)辣椒紅色素和辣椒堿富集組分灌胃干預的實驗組小鼠肝組織中的GSH-Px、SOD和CAT活力均高于高脂模型組小鼠，同時各劑量組小鼠肝臟中的MDA含量降低，可初步表明辣椒紅色素和辣椒堿提取物具有一定的體內(nèi)抗氧化活性，降低脂質(zhì)過氧化程度。但對比來看，辣椒紅色素組分的抗氧化作用更明顯，這可能是由于辣椒紅色素組分均為類胡蘿卜素（VA前體），結(jié)構(gòu)中含有共軛雙鍵，其中辣椒紅素單組分還含有共軛酮基和環(huán)戊烷環(huán)，使得辣椒紅色素富集組分的抗氧化功效更加顯著[29]。通過測定辣椒紅色素和辣椒堿各劑量組小鼠血清的血脂水平，結(jié)果表明，經(jīng)辣椒紅色素和辣椒堿富集組分灌胃的實驗組小鼠血清中的TC、TG和LDL-C濃度明顯低于高脂模型組，HDL-C濃度與模型組相比顯著升高[30-31]，表明辣椒紅色素和辣椒堿富集組分具有調(diào)節(jié)高血脂癥小鼠血脂代謝異常的功效，其中辣椒堿類物質(zhì)效果更佳，這是因為辣椒堿可以激活瞬時電位香草酸1受體，而瞬時電位香草酸1在調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝以及保護心血管系統(tǒng)等方面具有一定作用[32]。這為開發(fā)天然降脂、抗氧化產(chǎn)品，擴大辣椒資源的利用提供了新思路和理論參考。