豆渣復配粉對老齡大鼠蛋白質消化動力的影響

摘 要：我國老齡化人口逐年遞增，老年人消化機能減退，進而影響健康狀況。以老齡大鼠為動物模型來研究富含膳食纖維的豆渣復配粉對其腸道消化蛋白質功能的影響，進而對豆渣膳食纖維在老齡人中的應用提供理論依據和實踐參考。采用擠壓膨化的方法制備了大豆渣復配粉，復配粉中豆渣與淀粉的比例為3∶7，復配粉可溶性膳食纖維的含量平均值為15.47%。大鼠試驗選用15月齡大鼠15只，隨機分為3組，分別接受3個處理：標準日糧組（AIN）、魚肉蛋白組（FP）、魚肉蛋白+豆渣復配粉組（FPS，0.3g/kg）。每組5只大鼠，大鼠單籠飼養，組內設5個重復。結果表明：FPS組大鼠蛋白質整腸道消化率較其他2組顯著提高（Plt;0.05），FP組顯著降低了蛋白質消化率（Plt;0.05），FP組和FPS組大鼠腸道胰蛋白酶和腸肽酶都顯著高于對照組（Plt;0.05），FPS組大鼠肝臟氨肽酶（APN），小肽轉移酶（PepT1）和谷氨酸脫氫酶（GDH）mRNA表達量分別顯著高于其他2組（Plt;0.05）。以上研究結果說明豆渣復配粉有利于提高老齡大鼠對日糧蛋白的消化率，改善腸道相關蛋白消化酶的基因表達。

關 鍵 詞：豆渣復配粉; 蛋白質消化動力; 老齡大鼠; 基因表達; 膳食纖維關 鍵 詞：分子篩; 鈦硅沸石; 無溶劑法; 硅鈦摩爾比

中圖分類號：TS210.9 文獻標志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1673-5862.2024.03.009

Effects of soybean residue compound powder on protein digestion dynamic in aging mice

CUI Song^1，2， LYU Yan^1，2， CHEN Lanfeng^1，2YANG Xiaofei， MENG Haoran， XIU Wenyi， CHEN Huiling， CHEN Siming， QIAO Guohua

（1. College of Physical Science and Technology， Shenyang Normal University， Shenyang 110034， China）（College of Grain Science and Technology， Shenyang Normal University， Shenyang 110034， China）

Abstract：The number of elderly person is annually increasing in China. The digestive function declines in elderly people， which in turn affects their health status. The aim of this study is to investigate the effects of soybean residue compound powder with high dietary fiber on gut protein digestion using aging mice as donate animal model， and further more provide theoretical base and practical recommendations for the soybean residue compound powder application in elderly people. This experiment adopted method of extrusion and expansion to prepare soybean residue compound， in which the ratio of soybean residue to starch is 30：70 and the average soluble dietary fiber content reached 15.47%. 15-month mice were selected and randomly assigned to 3 treatments i.e. standard diet group （AIN）， fish protein group （FP） and fish protein plus soybean residue （FPS， 0.3g/kg）. Results indicate that the whole digestive tract digestibility of protein in FPS group was significantly higher than the other 2 groups （Plt;0.05）， and FP dietary protein digestibility is lower than control group （Plt;0.05）. The proteases trypsin and pepsin involved in protein digestion in FP group and FPS group are higher than control group respectively （Plt;0.05）. The gene mRNA expressions of APN， PEPT1 and GDH involved in protein digestion in liver of mice fed soybean residue compound powder were higher than the other 2 groups （Plt;0.05）. The above mentioned results show that soybean residue compound powder favored protein digestion in aging mice and improved the relative gene expression of protein digestion.

Key words：soybean residue compound powder；digestion dynamic of protein；aging mice; gene expression; dietary fiber

近年來，我國老齡人口數量迅速增加。老年人因其身體器官的老化導致身體各項功能減退，如嗅覺、味覺退化，腸動力下降，牙齒脫落，肌肉萎縮，行動遲緩等，這些功能的退化使得其飲食結構發生了變化，進而導致其免疫功能降低、基礎性疾病頻發、致病因子積累、組織細胞易感性增高等問題^［1-2］。

消化不良主要包括功能性消化不良（functional dyspepsia，FD）和器質性消化不良（organic dyspepsia，OD）。據報道，35%～40%的老年人至少患有一種嚴重程度不等的消化系統疾病，我國老齡人口的消化系統發病率為18%～35%，且發生率與年齡成正比，65歲及以上老年人達24.4%^［3-4］。在我國，老年人是FD的高發人群^［5-6］。

豆渣具有豐富的營養價值，含有大量的低碳水化合物（膳食纖維類），還具有高含量的脂肪、蛋白質、礦物質和酚類化合物。目前，豆渣主要應用于其中功能性成分的提取，主要包括大豆多糖、異黃酮、抗氧化物質以及其他營養素和微量元素。還有一部分研究將豆渣進行發酵，以提高豆渣中的營養成分含量，可應用到飼料行業。另外，豆渣也廣泛應用于食品領域，但由于豆渣所具有的不良風味及粗糙質地，豆渣在食品中的添加量極低。據報道，豆渣膳食纖維有益生元的作用，可以在腸道后段發酵產生短鏈脂肪酸（short chain fatty acids，SCFA），從而為腸道細胞提供能量和維持腸道健康，提高了膳食總消化率，但是沒有研究具體對哪種營養物質起作用^［7］。目前，豆渣中膳食纖維的提取、功能性物質的鑒定篩選及其在人類膳食中的應用成為食品與糧食領域的主要研究方向之一^［8-9］。本試驗以老齡大鼠為模型動物來探究豆渣復配粉對其日糧蛋白質消化動力的影響，以期為豆渣復配粉在老齡人口飲食中的應用提供理論基礎和數據參考。

1 材料與方法

1.1 雙螺桿擠壓機

試驗采用的儀器為雙螺桿擠壓機（SLG72-A型，山東，濟南）；原料為豆渣、酪蛋白、魚肉粉、L-胱氨酸、玉米淀粉、糊精、蔗糖、纖維素、大豆油。

1.2 豆渣復配粉的制備

試驗采用擠壓膨化的方法（雙螺桿擠壓機SLG72-A型，山東，濟南）制備了豆渣復配粉，復配粉中豆渣與淀粉的比例為3∶7。擠壓條件為：物料水分30%、擠壓溫度180℃、螺桿轉速160r/min、復配粉可溶性膳食纖維的含量平均值為15.47%。

1.3 大鼠日糧及試驗設計

大鼠日糧中所使用的微量元素和維生素為飼料級原料（購自沈陽慧嘉飼料有限公司）。其中包括：硫酸銅（25.10%）、氧化鋅（76.30%）、硫酸亞鐵（30%）、磷酸氫鈣（20%）、硫酸錳（31.80%）、硫酸鎂（54%）、亞硒酸鈉（1.03%）、碘酸鈣（1%）、硫酸鈷（1%）、維生素A（50萬IU/g）、維生素D₃（50萬IU/g）、維生素E（50%）。

大鼠試驗選用15月齡大鼠15只，隨機分為3組，分別接受3個處理：標準日糧對照組（AIN-93M）^［10］、魚肉蛋白組（FP）、魚肉蛋白+豆渣復配粉組（FPS，0.3g/kg）。每組5只大鼠，大鼠單籠飼養，組內設5個重復，每個重復1只大鼠。大鼠全部自由采食，自由飲水。每日16：00定時灌胃，豆渣復配粉組灌胃復配粉0.3g/kg，對照組和魚粉蛋白組分別灌胃同等劑量的生理鹽水。動物飼養實驗室常溫，相對濕度為50%，每天光照12h。飼養4周，期間定期更換墊料和水。前14d為預飼期，后14d為試驗期。在試驗期根據大鼠編號全收大鼠糞便，置于-20℃冰箱保存待測，并且準確記錄大鼠的采食量。小腸內容物的胃蛋白酶（Pepsin）、胰蛋白酶（Trypsin）和腸肽酶（PRSS7）活性和血液生化指標谷草轉氨酶（aspartate transaminase，AST）、血清尿素氮（blood urea nitrogen，BUN）、谷丙轉氨酶（alanine transaminase，ALT）、白蛋白（Albumin）、總蛋白（total protein）和血清總氨基酸（serum total amino acid）的測定均采用試劑盒進行測定。

1.4 指標測定

膳食纖維含量參照《食品安全國家標準食品中膳食纖維的測定》（GB 5009.88-2014）測得^［11］。

蛋白質含量采用凱氏定氮法進行測定，根據公式（1）計算蛋白質消化率。

試驗周期結束后，小鼠禁食過夜12～14h，脊椎脫臼處死，無菌收集胃、小腸的內容物，用于酶活性的測定。取肝臟，用0.9%冰凍生理鹽水洗凈后用吸水紙吸干表面水滴，用于測定氨肽酶（aminopeptidase N，APN）、小肽轉運蛋白1（peptide transporter 1，PepT1）、谷氨酸脫氫酶（glutamate dehydrogenase，GDH）的基因表達。同時取血用于血液生化指標的測定，血液于37℃水域中靜置2.5h，取自動析出的血清用于測定。在實時熒光定量（polymerase chain reaction，PCR）儀上進行mRNA的擴增，上游引物序列為：5′-AGGTCGGTGTGAACGGATTTG-3′，下游引物序列為：5′-GGGGTCGTTGATGGCAACA-3′。實時熒光定量PCR的使用程序為：94℃下30s，40個循環；58℃下30s；72℃下50s；最后75℃下10min，測定其Ct值。

取老年小鼠胃、小腸內容物，分別對胃蛋白酶、胰蛋白酶和腸肽酶活性進行測定，測定方法按照ELISA試劑盒說明書要求（試劑盒購自上海雙贏生物科技有限公司）。

血液生化指標的檢測按照試劑盒說明書進行。測定指標為：谷草轉氨酶、血清尿素氮、谷丙轉氨酶、白蛋白、總蛋白和血清總氨基酸（試劑盒購自北京博泰宏達生物科技有限公司）。

1.5 數據分析

通過單因素方差（analysis of variance，ANOVA）中的Duncan多重比較來進行顯著性（Plt;0.05）分析。

2 結果與分析

2.1 魚肉蛋白日糧對大鼠日糧蛋白質消化率的影響

從圖1可以看出，AIN組的日糧消化率為87.35%，與AIN組相比，高蛋白日糧（魚肉蛋白）組的蛋白質消化率顯著降低，僅為80.11%，添加了豆渣膳食纖維的日糧蛋白質消化率顯著提高到94.43%（Plt;0.05）。這個結果說明，老年大鼠對高蛋白質日糧中的蛋白質消化率是低的，豆渣膳食纖維的添加對調控蛋白質消化起到了積極的作用。

2.2 魚肉蛋白日糧對大鼠血清氮代謝指標和含氮物質水平的影響

從表2中數據可以看出，標準日糧對照組大鼠血清尿素氮水平顯著低于魚肉蛋白組和添加豆渣復配粉組，而且添加豆渣復配粉組的尿素氮水平又顯著低于魚肉蛋白組大鼠（Plt;0.05）。說明添加豆渣復配粉可以提高日糧蛋白的利用率和降低尿素氮含量。高魚肉蛋白組日糧顯著降低了血液谷丙轉氨酶（GPT）活力（Plt;0.05），而豆渣復配粉組日糧顯著提高了GPT活力（Plt;0.05）。豆渣復配粉組大鼠血液谷草轉氨酶（GOT）的活力顯著高于其他2組（Plt;0.05）。3個處理組的白蛋白濃度無顯著差異（Pgt;0.05）。對于總蛋白濃度和球蛋白濃度2個指標，高魚肉蛋白組和添加豆渣復配粉組大鼠之間無顯著差異，但是均顯著高于對照組（Plt;0.05）。以上結果說明，血液中氨基酸的含量、總蛋白含量和球蛋白含量隨著日糧蛋白的提高而提高，而GPT在高魚肉蛋白組中降低，說明老年大鼠肝臟對高蛋白日糧有負反饋調節作用，大鼠不能耐受高魚肉蛋白。

2.3 魚肉蛋白日糧對大鼠腸道酶活性的影響

從表3中可以看出，高魚肉蛋白組和添加豆渣復配粉組大鼠胃蛋白酶的活力分別比標準日糧對照組低（Plt;0.05），FPS組胃蛋白酶活力比FP高（Plt;0.05）。FP和FPS組大鼠胰蛋白酶活力分別高于標準日糧對照組（Plt;0.05）。FP和FPS組大鼠腸肽酶活力分別高于標準日糧對照組（Plt;0.05）。以上結果說明，高蛋白日糧可以刺激胃腸道消化蛋白的酶活力。

2.4 魚肉蛋白日糧對大鼠胃腸道蛋白酶相關基因表達的影響

從圖2可以看出，與對照組相比高魚肉蛋白日糧組大鼠APN、PepT1和GDH的mRNA表達量沒有顯著提高（Pgt;0.05）。添加豆渣復配粉組日糧比標準日糧對照組和高魚肉蛋白日糧組大鼠APN、PepT1和GDH的mRNA表達量有顯著提高（Plt;0.05）。以上結果說明，豆渣復配粉可以上調與蛋白質消化相關的3種酶的mRNA表達。

3 討 論

3.1 魚肉蛋白日糧對大鼠蛋白質消化率及血清氮代謝的影響

試驗采用15月齡老年大鼠作為模型動物，用于模擬65～70歲的老年人。由于老年人消化機能減退，需要額外補充蛋白質來維持正常的生理功能和免疫力。試驗選擇魚肉蛋白作為高質量的蛋白質來源（FP組），進而又在此基礎上添加了豆渣膳食纖維（FPS組）。試驗結果說明老年大鼠對高魚肉蛋白日糧中的蛋白質消化率是降低的（見圖1），這是由于老年大鼠消化機能下降，其中包括胃腸道蠕動性較差，食糜不能很好地與消化蛋白質的酶混合造成的，這一結果與Ban等和Mierlita等的研究結果是一致的^［12-13］。豆渣膳食纖維對胃腸道有很好的刺激作用，而且還含有大豆異黃酮等抗氧化成分，這些都對修復胃腸道損傷起到積極作用。添加豆渣復配粉組的日糧蛋白質消化率上升證明了這一點。

3.2 高魚肉蛋白日糧對大鼠腸道酶活性的影響

胃腸道參與消化蛋白質的酶主要為胃蛋白酶、胰蛋白酶和腸肽酶。其中最主要的參與消化蛋白的酶在腸道，胰蛋白酶和腸肽酶是決定蛋白質消化率的2種最關鍵的酶。試驗中對照組日糧（蛋白最低）大鼠胃蛋白酶的活力是最高的，這個結果的合理解釋是，老年大鼠胃的蠕動性變差，高蛋白日糧以負反饋的機制抑制了胃蛋白酶的分泌。而添加豆渣膳食纖維的日糧對胃蛋白酶的分泌有一定的刺激作用。高蛋白日糧和添加了膳食纖維的日糧總體上看提高了胰蛋白酶和腸肽酶的活力，這個結果與邵慶均等和Bermúdez-oria等的研究結果是一致的^［14-15］。高蛋白日糧可以刺激腸道蛋白酶的分泌，而膳食纖維可以起到刺激腸道蠕動的作用，把腸道內容物向后腸道推送，從而使得腸道蛋白酶活性下降，這個結果與Bashiardes等，Chattopadhyay等的研究結果是一致的^［16-17］。

3.3 高魚肉蛋白日糧對大鼠肝臟關鍵蛋白酶表達的影響

從圖2可以看出，添加豆渣復配粉組日糧比對照組和魚肉蛋白日糧組大鼠APN、PepT1和GDH的mRNA表達量有顯著提高（Plt;0.05）。這個結果的合理解釋是，豆渣含有一些功能性調控物質，如膳食纖維、異黃酮、維生素等。這些調控物質被吸收進入血液后到達肝臟，從而對肝臟實質細胞的代謝產生影響，提高了與蛋白質代謝相關酶的表達水平。具體的調控機理有待于在分子生物學水平進行深入的研究。總體上看，豆渣復配粉提高了日糧蛋白質的代謝活性和生物學利用率。

4 結 論

豆渣膳食纖維可以提高老年大鼠日糧蛋白質的消化率，即生物學利用率；豆渣膳食纖維可以有效提高腸道GPT和GOT的酶活力；豆渣膳食纖維可以顯著地提高肝臟參與蛋白質代謝關鍵酶APN、PepT1和GDH的mRNA的表達量。

致謝 感謝沈陽師范大學大學生創新創業項目的支持（X202310166016，X202310166170）。

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【責任編輯：孫 可】