多肋藻渣膳食纤维对小鼠降血脂作用的研究

(大连海洋大学国家海藻加工技术研发中心辽宁省水产品加工及综合利用重点实验室,辽宁大连116023)

摘要：通过试验研究了多肋藻Costaria costata渣膳食纤维对高血脂小鼠的降血脂作用。试验用昆明小鼠140只,随机平均分成14组,分别饲喂添加5%、10%、15%三种剂量的多肋藻渣和多肋藻渣膳食纤维(DF)的高脂饲料,以及高脂饲料和基础饲料,共饲养4周,试验结束时测定小鼠血清中各项血脂参数。结果表明:饲喂高脂饲料可成功构建高脂动物模型;各剂量的多肋藻渣不溶性膳食纤维(IDF)和中、高剂量的混合DF能显著降低小鼠血清总胆固醇(TC)的含量(P＜0.05);各剂量的多肋藻渣IDF和高剂量的混合DF能显著降低小鼠血清甘油三酯(TG)的含量(P＜0.05);各剂量的多肋藻渣IDF、可溶性膳食纤维(SDF)、混合DF和多肋藻渣均能显著提高小鼠血清高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)的含量(P＜0.05),显著降低小鼠血清低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)的含量(P＜0.05),极显著降低小鼠动脉硬化指数(AI)和肝脏脂肪的含量(P＜0.01),并能显著促使小鼠粪便胆固醇的排泄(P＜0.01);中、高剂量的多肋藻渣IDF能显著降低小鼠的肝脏指数(P＜0.05);各剂量的多肋藻渣SDF、混合DF和高剂量的多肋藻渣能显著提高小鼠的脾脏指数(P＜0.05)。研究表明,多肋藻渣膳食纤维具有明显的降血脂作用。

随着人们生活水平的提高,由饮食不合理造成的高血脂、动脉粥样硬化、冠心病等心血管疾病的发病率正逐年上升[1]。研究表明,膳食纤维摄入量不足是引发此类疾病的一个主要因素[2]。因此,作为辅助降血脂保健食品的膳食纤维已受到广泛关注。膳食纤维的降血脂效果因其种类和组成成分的不同而异,国内外对陆生植物类降血脂效果的研究较多[3-6],而对海藻类的研究相对较少。多肋藻Costaria costata是自然分布在太平洋北部沿岸的一年生大型褐藻[7],多肋藻富含碘以及多种人体必需的微量元素,营养价值高,口感好,味道鲜美,为海藻中的营养佳品。多肋藻除了可以食用外还是海藻工业的重要原料,可以提取甘露醇、褐藻胶、褐藻糖胶等以及制备褐藻淀粉等。目前,关于多肋藻膳食纤维的研究鲜有报道,为此本研究中作者通过试验研究了多肋藻渣膳食纤维(dietary fiber, DF)对高血脂小鼠血脂水平的影响,以期为开发降脂保健食品提供参考。

1 材料与方法

试验用昆明小鼠体质量为(20±2)g,由大连医科大学提供。多肋藻渣为提取岩藻聚糖硫酸酯后剩余的物质,冷冻保存备用。

试验试剂:碳酸钠、氯化钠、氯化钙、浓盐酸均为市售分析纯,乙醇为体积分数为95%的食用乙醇,胆固醇、猪胆盐购自国药集团化学试剂有限公司;血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)等试剂盒均购自南京建成生物工程公司;热稳定α-淀粉酶、淀粉葡糖苷酶溶液均为Sigma公司产品;枯草杆菌中性蛋白酶、MES(2-(N-吗啉代)磺酸基乙烷)均为北京索莱宝科技有限公司产品。

主要仪器与设备:LD5-2A离心机、FJ-300-S高速均质机、ALPHAI-5真空冷冻干燥机、HH-4数显恒温水浴锅。

1.2.1 多肋藻渣可溶性膳食纤维(SDF)和不溶性膳食纤维(IDF)的提取称取解冻后的多肋藻渣50 g,加入体积分数为3%的碳酸钠溶液2 500 mL,混合均质后于55℃水浴下加热3 h,待混合液冷却后离心。

1)将离心得到的滤液用盐酸调节pH值至中性,加入5倍量体积分数为10%的氯化钙溶液,搅拌后静置凝胶30 min,以体积分数为0.5%的氯化钠活化30 min;将活化后的胶体洗净,离心过滤,用适量乙醇脱水,干燥,粉碎后过60目筛,即为多肋藻渣SDF。2)将离心得到的滤渣用水洗至中性,用次氯酸钠脱色,干燥,粉碎后过60目筛,即为多肋藻渣IDF。

1.2.2 小鼠分组与饲养试验用昆明小鼠共140只,用基础饲料饲喂3 d后,随机平均分成14组: 1)正常对照组(记为C组),饲喂基础饲料;2)高脂模型组(记为GZ组),饲喂高脂饲料(添加10%猪油、0.5%猪胆盐和2%胆固醇的基础饲料);3)多肋藻渣SDF低、中、高剂量组(记为SDF-L、SDF-M、SDF-H组),饲喂添加5%、10%、15%多肋藻渣SDF的高脂饲料;4)多肋藻渣IDF低、中、高剂量组(记为IDF-L、IDF-M、IDF-H组),饲喂添加5%、10%、15%多肋藻渣IDF的高脂饲料;5)多肋藻渣混合DF低、中、高剂量组(记为混合DF-L、混合DF-M、混合DFH组),饲喂添加5%、10%、15%多肋藻渣混合DF(SDF∶IDF=1∶3)的高脂饲料;6)多肋藻渣低、中、高剂量组(记为L、M、H组),饲喂添加5%、10%、15%多肋藻渣的高脂饲料。试验期间,每组小鼠的饲喂量相同,动物自由饮水和摄食,试验期为4周。

1.2.3 指标的测定小鼠分组时称重1次,以后每周称重1次,每天记录1次饲料的消耗情况。

收集试验结束前3 d的小鼠粪便,冷冻干燥,采用GB/T 5009.128—2003中的方法测定粪便中胆固醇的含量。试验结束后,从小鼠眼底取血,按照酶试剂盒的方法分别测定血清中的TC、TG、HDL -C和LDL-C含量,并根据下式计算动脉硬化指数(Atherosclerosis index,AI)[8]:

使用SPSS 18.0软件对试验数据进行统计分析,试验数据以¯x±s表示,n=10;用t检验比较组间差异的显著性。

2 结果与分析

测定结果表明,多肋藻渣中总膳食纤维占其干基的77.54%,其中IDF占52.61%,SDF占23.43%,因此以多肋藻渣作为试验原料来制备膳食纤维很有研究价值。

从表1可见,各组小鼠的日平均摄食量之间不存在显著差异(P＞0.05),从而排除了因摄食量的不同而引起的试验差异。

表1 小鼠日平均摄食量
Tab.1 The average food intake in miceg/d

注:a、b分别表示与正常对照组相比差异显著(P＜0.05)和极显著(P＜0.01);c、d分别表示与高脂模型组相比差异显著(P＜0.05)和极显著(P＜0.01),下同。
Note:compare with the control group,a and b represent significant difference and very significant difference respectively;compare with high lipid model group,c and d represent significant difference and very significant difference respectively,et sequentia.

组别5.01±0.095.28±0.165.27±0.115.47±0.38 GZ5.34±0.385.44±0.135.22±0.375.58±0.24 SDF-L5.37±0.055.40±0.175.47±0.405.12±0.20 SDF-M5.40±0.445.18±0.464.97±0.085.20±0.35 SDF-H5.34±0.055.22±0.085.36±0.235.56±0.27 IDF-L5.13±0.095.11±0.535.46±0.545.36±0.33 IDF-M5.25±0.045.16±0.145.19±0.245.35±0.13 IDF-H5.09±0.275.27±0.195.14±0.055.15±0.03混合DF-L5.42±0.465.09±0.245.22±0.195.46±0.32混合DF-M5.29±0.135.05±0.115.42±0.355.47±0.19混合DF-H5.33±0.125.02±0.055.16±0.165.37±0.38 L5.26±0.225.27±0.325.54±0.105.44±0.20 M5.36±0.305.43±0.095.30±0.265.34±0.27 group0～7 d8～14 d15～21 d22～28 d对照(C) H5.15±0.145.29±0.155.25±0.165.44±0.20

从表2可见,试验初各组小鼠体质量之间均无显著差异(P＞0.05),随着试验时间的延长,各组小鼠的体质量均呈增加趋势。试验结束时(第28天),与正常对照组相比,其余各组小鼠的体质量均出现不同程度的增加,这说明高脂饲料能增加小鼠的体质量;与高脂模型组相比,其余各组小鼠的体质量均出现不同程度的降低,其中IDF剂量组小鼠的体质量降低的程度最明显,这说明多肋藻渣IDF具有一定的减肥功效,且IDF添加量越多,减肥效果越好。

表2 试验期间小鼠体质量的变化
Tab.2 The changes in body weight of miceg/d

组别group0 d7 d14 d21 d28 d对照(C)19.79±1.1321.99±0.82c24.56±0.78d27.15±0.95d27.55±0.85dGZ19.10±0.7422.80±1.26a26.13±0.72b30.35±1.20b31.25±0.77bSDF-L19.10±0.7322.13±1.3125.22±1.12c28.97±0.65bd29.81±0.91bdSDF-M19.21±0.6921.95±0.57c24.75±0.91d28.45±0.87bd29.27±0.82bdSDF-H19.22±0.7222.04±0.7824.98±0.54d28.28±0.69bd29.07±0.68bdIDF-L19.83±0.5822.47±0.7825.41±0.96a28.35±0.93bd29.07±0.79bdIDF-M19.77±1.0722.39±0.9322.39±0.51bd25.19±0.88bd25.78±0.70bdIDF-H19.27±1.2421.66±0.72d21.66±0.90bd24.65±1.07bd25.20±1.22bd混合DF-L19.64±1.1822.05±0.5224.59±0.59d27.44±0.99d27.89±0.98d混合DF-M19.39±0.8921.70±0.6924.16±0.82d27.19±1.03d27.62±1.23d混合DF-H19.58±0.5522.15±1.13d24.83±1.24d27.50±1.33d27.91±1.11dL 19.80±1.0122.57±1.1526.15±1.41b29.73±1.26b30.52±0.84bM 19.62±0.8922.08±0.7025.10±0.75c28.12±0.81ad28.90±0.86bdH 19.81±0.8022.29±0.5025.13±0.83c27.97±0.94ad28.73±0.97bd

从表3可见,饲喂高脂饲料的高脂模型组、膳食纤维各剂量组以及多肋藻渣各剂量组小鼠血清的TC和TG含量均显著高于正常对照组(P＜0.05),这表明高脂饲料能显著增加小鼠血清的TC和TG含量。与高脂模型组相比,多肋藻渣膳食纤维和多肋藻渣各剂量组小鼠血清的TC和TG含量均有不同程度的降低,其中IDF各剂量组和混合DF中、高剂量组小鼠血清的TC含量显著降低(P＜0.05);IDF各剂量组和混合DF高剂量组小鼠血清的TG含量显著降低(P＜0.05)。由此表明,各剂量的IDF和高剂量的混合DF具有显著降低小鼠血清TC和TG水平的作用,且膳食纤维的添加量越大,血清中TC和TG含量越高。统计分析表明,多肋藻渣膳食纤维及多肋藻渣的低、中、高剂量组间TC和TG含量差异均不显著(P＞0.05)。

表3 多肋藻渣DF对小鼠血清总胆固醇、血清甘油三酯、高密度脂蛋白胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇和动脉硬化指数的影响
Tab.3 Effects of DF from Costaria costata residues on TC,TG,HDL-C,LDL-C and AI in mice serum

组别group剂量dose/%TC/(mmol·L-1)TG/(mmol·L-1)HDL-C/(mmol·L-1)LDL-C/(mmol·L-1)AI对照(C)2.96±0.28d0.68±0.19d2.21±0.32d0.50±0.26d0.38±0.20dGZ4.54±0.37b1.23±0.36b0.78±0.54b3.09±0.50b4.89±0.39bSDF-L54.47±0.76b1.13±0.27b1.25±0.59bc2.59±0.36bc2.53±0.85bdSDF-M104.39±0.47b1.12±0.21b1.26±0.71bc2.55±0.41bc2.48±0.44bdSDF-H154.30±0.75b1.09±0.52b1.40±0.30bc2.32±0.82bd2.02±0.77bdIDF-L53.96±0.70bc1.01±0.25ac1.59±0.29ad1.95±0.65bd1.45±0.51bdIDF-M103.78±0.51bd0.99±0.17ac1.65±0.62ad1.68±0.34bd1.26±0.47bdIDF-H153.75±0.46bd0.96±0.29ad1.68±0.68ad1.61±0.44bd1.21±0.51bd混合DF-L54.14±0.40b1.05±0.24a1.46±0.57bd2.20±0.52bd1.80±0.41bd混合DF-M103.96±0.45bc1.02±0.23a1.47±0.40ad2.00±0.64bd1.67±0.50bd混合DF-H153.87±0.77bc0.97±0.32ad1.50±0.49ad1.93±0.59bd1.58±0.42bdL 5 4.29±0.87b1.19±0.28b1.34±0.50bc2.39±0.48bd2.24±0.79bdM 104.25±0.72b1.11±0.51b1.38±0.54bc2.32±0.61bd2.09±0.83bdH 154.18±0.51b1.08±0.34b1.45±0.77bc2.25±0.73bd1.90±0.52bd

从表3可见,饲喂高脂饲料的高脂模型组、膳食纤维各剂量组以及多肋藻渣各剂量组小鼠血清的HDL-C含量均显著低于正常对照组(P＜0.05),这表明高脂饲料能显著降低小鼠血清的HDL-C含量。与高脂模型组相比,多肋藻渣膳食纤维及多肋藻渣各剂量组小鼠血清的HDL-C含量均显著升高(P＜0.05),这表明各剂量的IDF、SDF、混合DF和多肋藻渣都具有显著提高小鼠HDL-C水平的作用,且膳食纤维的添加量越大,血清中HDL-C的含量越高。统计分析表明,多肋藻渣膳食纤维及多肋藻渣的低、中、高剂量组间HDL-C含量差异均不显著(P＞0.05)。

由LDL-C和AI含量变化情况可知,饲喂高脂饲料的高脂模型组、膳食纤维各剂量组以及多肋藻渣各剂量组的小鼠血清的LDL-C含量和AI值均极显著高于正常对照组(P＜0.01)。与高脂模型组相比,多肋藻渣膳食纤维及多肋藻渣各剂量组小鼠血清中的LDL-C含量均显著降低(P＜0.05),血清中的AI值均极显著降低(P＜0.01)。由此表明,各剂量的IDF、SDF、混合DF和多肋藻渣都具有显著降低小鼠血清LDL-C水平和AI值的作用,且膳食纤维的添加量越大,LDL-C含量和AI值越低。统计分析表明,多肋藻渣膳食纤维及多肋藻渣的低、中、高剂量组间LDL-C含量和AI值差异均不显著(P＞0.05)。

从表4可见,多肋藻渣膳食纤维及多肋藻渣各剂量组小鼠粪便中的胆固醇含量均极显著高于正常对照组和高脂模型组(P＜0.01),这表明各剂量的IDF、SDF、混合DF和多肋藻渣都具有显著促使小鼠胆固醇排泄的作用。高脂模型组小鼠粪便中胆固醇的含量极显著高于正常对照组(P＜0.01),这可能是由于高脂模型组小鼠摄食高脂饲料使粪便中胆固醇含量增加所致。

表4 多肋藻渣DF对小鼠粪便胆固醇(FC)和肝脏脂肪(LF)含量以及肝脏指数(LI)和脾脏指数(SI)的影响
Tab.4 Effects of DF from Costaria costata residues on the contents of FC,and LF,liver index and spleen index of mice

组别group SI×10/%对照10.3±1.1d24.32±1.63d4.36±0.61d3.53±0.62粪便胆固醇FC/ (mg·kg-1)肝脏脂肪含量LF/%肝脏指数LI/%脾脏指数d GZ32.9±1.2b43.29±2.83b5.99±0.87b2.53±0.40bSDF-L50.7±1.5bd36.90±2.23bd5.67±0.39b3.35±0.67dSDF-M51.6±1.0bd33.57±1.96bd5.65±0.93b3.36±0.81dSDF-H52.9±0.9bd31.71±2.14bd5.62±0.44b3.40±0.57dIDF-L56.8±0.2bd29.82±1.58bd5.23±0.63b2.60±0.34bIDF-M59.1±2.5bd29.68±1.79bd5.19±0.65ac2.79±0.73aIDF-H62.8±1.4bd29.29±1.70bd5.09±0.74ac2.80±0.75a混合DF-L 53.2±0.8bd34.91±2.49bd5.38±0.62b3.18±0.47c混合DF-M 55.3±1.7bd35.56±2.02bd5.33±0.34b3.20±0.80c混合DF-H 56.9±1.0bd32.03±1.76bd5.23±0.40b3.31±0.78cL54.2±2.2bd35.44±1.80bd5.57±0.40b2.94±0.45 M54.7±2.1bd33.25±2.41bd5.56±0.49b3.09±0.51 H55.0±2.4bd31.23±1.54bd5.48±0.70b3.15±0.84c

从表4可见,高脂模型组、膳食纤维各剂量组以及多肋藻渣各剂量组小鼠肝脏的脂肪含量均极显著高于正常对照组(P＜0.01),这表明高脂饲料能显著增加小鼠肝脏的脂肪含量。与高脂模型组相比,多肋藻渣膳食纤维及多肋藻渣各剂量组小鼠肝脏的脂肪含量均极显著下降(P＜0.01)。由此表明,各剂量的IDF、SDF、混合DF和多肋藻渣都具有显著降低小鼠肝脏脂肪含量的作用。

长期摄食高脂饲料可导致受试小鼠脏器脂质积累及病变,并通过脏器指数来反映。从表4可见,高脂模型组、膳食纤维各剂量组以及多肋藻渣各剂量组小鼠的肝脏指数均显著高于正常对照组(P＜0.05),这表明高脂饲料能显著增加小鼠的肝脏指数。与高脂模型组相比,多肋藻渣膳食纤维及多肋藻渣各剂量组小鼠的肝脏指数均有不同程度的降低,其中IDF中、高剂量组小鼠的肝脏指数显著降低(P＜0.05),这说明中、高剂量的IDF具有显著降低小鼠肝脏指数的作用。

与高脂模型组相比,SDF和混合DF各剂量组及多肋藻渣高剂量组小鼠的脾脏指数显著升高(P＜0.05),这表明各剂量的SDF、混合DF和高剂量的多肋藻渣都具有显著提高小鼠脾脏指数的作用,因此,多肋藻渣膳食纤维可能具有增强机体免疫功能的作用。

3 讨论

与正常对照组相比,高脂模型组小鼠血清TC、TG、LDL-C、AI含量均极显著升高(P＜0.01), HDL-C含量显著降低(P＜0.01),表明本试验中饲喂高脂饲料可成功构建高脂动物模型。与高脂模型组相比,IDF各剂量组小鼠的TC、TG含量显著降低,IDF、SDF、混合DF、多肋藻渣各剂量组小鼠血清的LDL-C、AI含量显著降低(P＜0.05),而HDL-C含量显著上升(P＜0.05),这表明多肋藻渣膳食纤维对高脂膳食引起的TC、TG、LDL-C和AI含量的上升具有明显的抑制作用,对血管内脂质“清道夫”[10]HDL-C含量具有明显的升高作用。肖洪波等[11]的研究表明,裙带菜纤维能显著降低高脂血症大鼠血清TC、TG、LDL-C的含量,显著提高血清HDL-C的含量;Sharma等[12]的研究表明,谷物麸和豆科种皮膳食纤维能显著提高小鼠血清HDL-C的含量,显著降低血清TC、TG和LDL-C的含量;李季[5]的研究表明,随着柑橘皮膳食纤维添加量的增加,大鼠血清TC、TG和LDL -C的含量降低,而血清HDL-C的含量升高。本试验结果与上述研究结果一致。

与高脂模型组相比,多肋藻渣DF及多肋藻渣各剂量组小鼠的肝脏脂肪含量均极显著下降(P＜0.01),这表明多肋藻渣DF具有显著降低小鼠肝脏脂肪含量的作用,能减少肝细胞的脂肪变性,可用于脂肪肝的防治。陈晗等[13]认为,食用复配式粗杂粮能使脂代谢紊乱的SD大鼠肝脏脂肪变性程度显著减轻,其中起重要作用的成分是膳食纤维。本研究中发现多肋藻渣DF各剂量组小鼠粪便中的胆固醇含量极显著高于正常对照组和高脂模型组(P＜0.01),这说明多肋藻渣DF能显著促进小鼠粪便胆固醇的排泄。有研究表明,高膳食纤维的摄入常常伴有粪便中脂肪和中性固醇排泄量的增加,可降低血浆中TC和TG的水平[14],这也可能是多肋藻渣DF降低胆固醇的原因之一。

综上所述,多肋藻渣SDF、IDF、混合DF、多肋藻渣都具有降血脂的作用,且多肋藻渣IDF的降血脂作用较SDF显著。多肋藻渣DF的降血脂作用与其不溶性成分含量的高低有关,即不溶性成分含量越高,降血脂作用就相对越强。

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Functional effect of dietary fiber from seaweed Costaria costata residues on reduce in serum lipids in mice

FU Hui,WANG Qiu-kuan,HE Yun-hai,REN Dan-dan
(Key Laboratory of Fishery Product Processing and Utilization of Liaoning Province,Dalian Ocean University,Dalian 116023,China,National Research &Development Center for Seaweed Processing,Dalian Ocean University,Dalian 116023,China)

Abstract：A total of 140 mouse was fed diets containing 5%,10%,and 15%of seaweed Costaria costata residues,fiber(DF)from the seaweed residues,and high lipid for 4 weeks to evaluate the functional effect of dietary fiber(DF)from the seaweed residues on reduce in serum lipids in the mouse by monitoring of total serum cholesterol(TC),total triglyceride(TG),high density lipoprotein cholesterol(HDL-C),low density lipoprotein cholesterol(LDL-C),fecal cholesterol(FC)and liver fat(LF)contents,atherosclerosis index(AI),liver index and spleen index.The results showed that the high-fat model was found in the mouse fed the diet containing high lipid.The insoluble dietary fiber(IDF)and mixed DF with high dose were found to lead to significant reduce in the TC and TG levels(P＜0.05),and the mixed DF with medium dose lower to result in significant reduce in the TC level(P＜0.05).There were significantly lower LDL-C,AI levels and LF content in the mouse fed the diets containing IDF, soluble dietary fiber(SDF),mixed DF and the sea weed residues with low,medium and high dose(P＜0.05),while the HDL-C level was improved and the excretion of FC was accelerated(P＜0.05).There was significantly lower liver index in the mouse fed the diets containing IDF with medium and high dose and significantly higher spleen index in the mouse fed the diets containing SDF,mixed DF various and the seaweed residues with high dose(P＜0.05).Therefore,DF from the seaweed residues shows an effect on reducing serum lipids and can be applied in preventing atherosclerosis and coronary heart disease.