瓜尔豆胶降血脂作用研究进展

梁菡峪，王 健，丁晓雯 ，张亚琼

( 西南大学食品科学学院，农业部农产品加工和贮藏保鲜质量安全风险评估重点实验室，重庆400715)

近年来，随着人们生活习惯和饮食习惯改变等诸多因素影响，高脂血症发病率呈明显增高趋势［1］。高脂血症即血脂异常，通常是指血液中总胆固醇(total cholesterol，TC)、低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoprotein-cholesterol，LDL-C)、甘油三酯(triglyceride，TG)超过正常值或高密度脂蛋白胆固醇(high density lipoprotein-cholesterol，HDL-C)低于正常值［2］。高脂血症是导致动脉粥样硬化和心脑血管疾病发生的主要因素，高胆固醇血症则会引起机体氧化与抗氧化状态失衡，即氧自由基增加，同时自由基相关清除酶活力下降，机体的脂质过氧化和氧化压力增加，从而导致动脉粥样硬化、冠心病、心肌梗塞等心脑血管疾病的发生，对人类健康造成严重威胁［3-5］。研究表明，常见的心脑血管疾病如动脉粥样硬化、高血压、冠心病、高脂血症都与膳食纤维(dietary fiber，DF)摄入量不足有关，膳食纤维作为一种辅助降血脂保健食品也受到广泛关注［6］。瓜尔豆胶(Cyamopsis tetragonoloba，Guar Gum)是一种来源于印度豆类植物中的可溶性纤维物质，多年来一直作为动物饲料和人类食品的辅料、黏合剂或添加剂，具有巨大的膨胀性、黏合性并含有丰富的可溶纤维素。研究发现，瓜尔豆胶可明显延长实验动物胃的排空时间，降低血液中脂类化合物和胆固醇的含量，减少机体脂肪储存［7］。为此，本文对近年来国内外瓜尔豆胶降血脂的相关研究及可能机制进行综述。

1 瓜尔豆胶

瓜尔豆为一年生豆科植物，主要产自印度西北部和美国西南部、澳大利亚、非洲的干旱和半干旱地区［8-9］，其胚乳中含有的大量半乳甘露聚糖(结构式见图1)，为瓜尔豆胶的主要成分［10-11］，90 年代初瓜尔豆胶进入中国市场后，瓜尔豆在我国也有一定面积的种植［12］。

1.1 理化性质

瓜尔豆胶是非离子、具分支的链型聚合物，主链为(1→4)-β-D-甘露糖单位，侧链则由单个的α-D-半乳糖以(1→6)键与主键相连接［13-14］，主链上平均每两个甘露糖单位中有一个半乳糖单位在C—6位与之相联，甘露糖对半乳糖之比为1.8 ∶1(约为2∶1)［15］。

图1 半乳甘露聚糖Fig.1 Galactomannan

瓜尔豆胶呈中性，是一种溶胀高聚物，具有良好的亲水性性能［16］，易溶于水和与水混溶的溶剂，具有良好的无机盐类兼容性能，耐受一价金属盐，但高价金属离子的存在可使其溶解度下降。将瓜尔豆胶置于pH 小于3 的酸溶液中或加热至80～95℃持续一段时间，其会发生降解，粘度丧失，膨胀率降低［7，15］。

1.2 在食品工业中的应用

瓜尔豆胶具有良好的亲水凝胶成型性能，在食品工业中具有很广泛的应用［16］，主要可用作增稠剂、持水剂、乳化剂，能够防止冰结晶，稳定并保持液-固体系等［17］。通常单独或与其它食用胶复配，用于色拉酱、肉汁中起增稠作用;用于冰淇淋中使产品融化缓慢并提高产品抗骤热性能;用于烘焙制品可延长老化时间;用于罐头食品可稠化产品中的水分使肉菜固体表面包裹一层肉汁;用于奶酪可增加涂布性，同时也可作为稳定剂使牛奶和果汁结合成含有牛奶蛋白质、矿物质及果汁的重制饮料等［15，18］。

1.3 瓜尔豆胶的功能作用

研究显示，瓜尔豆胶对糖尿病、高血脂、心脏病、结肠癌等疾病问题都有很好的调节作用［9，19-20］，食用瓜尔豆胶使人食欲下降［21］，有助于降低餐后人体血糖浓度，帮助体重减少并对肥胖症起预防作用［11］。瓜尔豆胶的摄入也与胃酸合成量下降相关，能够有效地防止胃食管反流病和十二指肠溃疡的发生［22］，并减轻肠易激综合征的症状［23］。因此，适当摄入瓜尔豆胶有利于维持肠道规律，降低TC 与LDL-C，增强肠道对矿物质的吸收并防止便秘等消化问题的发生［24-25］。

2 瓜尔豆胶对血脂的调节作用

40 多年前，Fahrenbach 等［26］发现瓜尔豆能够有效降低血清总胆固醇浓度。随后，越来越多的学者对其进行研究，至今已有大量研究报道，包括动物实验和临床实验［27］，普遍认为摄入瓜尔豆胶能有效降低TC 和LDL-C 水平，同时对HCL-C 和TG 无影响［26，28-29］。

初期研究常直接以瓜尔豆作为研究对象。1983年，Sarathy 等［30］将瓜尔豆直接添加在血高胆固醇膳食中喂食大鼠，研究发现食用了添加0.5%和2.5%水平瓜尔豆膳食的大鼠血浆胆固醇含量和肝脏胆固醇浓度明显降低。今年最新研究也显示，在高胆固醇膳食中分别添加12.5%、25%干燥瓜尔豆喂食小鼠，发现实验组(12.5% +高胆固醇膳食;25% +高胆固醇膳食)小鼠血浆HDL-C 浓度水平从21.6mg/dl 分别增加至28.8、31.5mg/dl;实验组小鼠相对空白组(0% +高胆固醇膳食)小鼠的TC 和LDL +VLDL 水平有明显的下降，喂食12.5%瓜尔豆的小鼠其血浆总胆固醇下降13.5%，LDL+VLDL 降低18%［3］。

在初期研究后，有研究人员开始将瓜尔豆胶从瓜尔豆中提出添加入高胆固醇膳食中，一并喂食小鼠，得出类似研究结果［31-33］。Fernandez 等［34］研究显示喂食豚鼠高胆固醇食物(含量为0.25%)+12.5%瓜尔豆胶会使其血浆胆固醇下降43%，并且喂食高胆固醇食物组相比于未喂食高胆固醇的组降血脂的效果更加明显。经过Moundras 等［35］的进一步研究证实在摄入7.5% 瓜尔豆胶的同时，进食高胆固醇(0.3%)的大鼠与未进食胆固醇类食物大鼠的血浆胆固醇下降水平分别为32%和14%。

在以上研究基础上，有研究者将瓜尔豆与其他食物混合进行类似的实验研究。最新报道显示，将15%瓜尔豆混合1%蒜喂食威斯塔大鼠(经过喂食8周0.5%胆固醇食物使血浆高胆固醇升高)，一段时间后其血浆胆固醇含量下降56%，同时血浆甘油三酯呈上升趋势，而肝脏胆固醇与甘油三酯含量呈下降趋势［16］。

除了动物实验，临床实验方面关于瓜尔豆胶降低人血浆胆固醇的研究报道也有很多［14，36］。Butt 等证实瓜尔豆胶能够降低人体TC 和LDL-C 含量［9］。Anderson 等［22］随机选取非糖尿病型实验者进行临床实验，每人每天进食9～30g 瓜尔豆胶(分3 次摄入)，一段时间后，LDL- C 的含量下降10.6%。截止2009 年统计，关于瓜尔豆胶降血脂的临床实验已超过40 个［22］，且无论是以粉末、颗粒、胶囊或添加入膳食形式摄入瓜尔豆胶，或将其与口服降血糖药物，抗高血压药物等同时摄入，其降胆固醇的作用均无影响［36］。

3 瓜尔豆胶降血脂机制研究

3.1 抑制胆汁酸与胆固醇吸收、促进胆汁酸的排泄

膳食纤维的摄入对机体胆固醇的调节作用包括肠道内胆固醇吸收、固醇粪便排泄和胆汁酸流失［27］。由于瓜尔豆胶是水溶性纤维，黏性和胶凝性都较好，它能够延长胃排空时间，进入小肠能够增加肠内容物的黏度，直接阻碍膳食中胆固醇向肠壁黏膜细胞的扩散过程，影响胆汁与胆固醇的乳化作用，其在肠道内溶胀后凝胶特性能够抑制胆固醇吸收，吸附胆酸，较大程度地干扰膳食胆固醇吸收，降低脂质代谢物的吸收率，从而降低体内脂质含量和胆固醇值，影响VLDL-C 和LDL-C 水平［14，19，37］。不仅如此，瓜尔豆胶还能减少膳食中胆固醇经乳糜微粒形式运送至肝脏，从而间接导致肝脏胆固醇池减少。研究证实，12.5%瓜尔豆胶的摄入能够分别减少豚鼠肝脏游离和酯化胆固醇水平21%、16%［27］。

人体胆固醇排泄方式主要有二条途径，一是经由肝脏胆固醇7α-羟化酶将胆固醇转变成胆汁酸随粪便排出体外，二是以中性固醇的形式排出体外［38］。瓜尔豆胶与其他膳食纤维一样能直接而有效地抑制胆汁酸在肠道内重吸收，促进粪便胆汁酸的排泄［9，19，27］。喂食7.5%瓜尔豆胶膳食的大鼠被观察到胆汁流明显升高，胆汁酸的排泄增加74%［39］。

3.2 干扰胆汁酸的肝肠循环

肠道内脂类食物的消化每日需12～32g 胆汁酸，但肝脏合成胆汁酸的能力仅为0.4～0.6g，因此，机体需要通过肝肠循环，回收排出的胆汁酸再利用，即胆汁酸在肝细胞中由胆固醇合成后随胆汁储存于胆囊中，当食物进入肠道时，其通过胆管进入小肠，帮助食物中脂肪和类脂的消化吸收，随后大部分(95%以上)在回肠末端被重吸收，经门静脉进入肝脏后被肝细胞重吸收并再次分泌至胆囊中，如此不断地进行肝肠循环［40-41］。

瓜尔豆胶能够阻断胆汁酸的肝肠循环［27］，使胆汁酸不能再经肠黏膜回吸收，导致伴随粪便排除的胆汁酸的增加，肝细胞的胆固醇来源减少，肝细胞膜LDL 受体(LDL-R)增加［1］，同时肝肠胆汁酸池大小的减少会促进更多的肝脏胆固醇向胆汁酸转化，胆固醇的生物合成也同时被加速，肝脏中游离胆固醇的浓度下降［42］，而肝脏中微粒游离胆固醇池的下降会导致其从血液中摄取胆固醇、促使细胞内和细胞膜中储存的胆固醇脂释放出游离胆固醇［27］，最终降低了体内胆固醇水平［19］。Rideoud 等［43］证实瓜尔豆胶能够上调LDL 受体活性。90 年代末有大量文献显示瓜尔豆胶的摄入导致肠道内胆汁酸向肝脏的流量增加［27］。

3.3 影响肝脏中胆固醇的代谢，阻断胆固醇生物合成

肝脏是脂质代谢的重要靶器官，作为内源性和外源性脂质代谢途径的交汇点及调节中心，它能够合成、释放各种脂蛋白，即脂代谢相关酶类物质，在脂类代谢平衡中发挥着重要作用。维持体内胆固醇正常代谢对人体的健康相当重要，而肝脏胆固醇代谢则是维持人体胆固醇动态平衡的关键。肝脏中与胆固醇代谢相关的酶有胆固醇 7α - 羟化酶(CYP7A1)和3-羟-3 甲基戊二酸单酰COA(HMGCOA)还原酶［38］。

HMG-COA 还原酶是体内催化HMG-CoA 生成二羟甲基戊酸的关键酶，肝脏中胆固醇合成的第一限速酶，也是内源性胆固醇的主要来源［38］。目前HMG-COA 还原酶是高血脂症临床药物的最主要靶点，HMG-CoA 还原酶抑制剂是降血脂主要手段之一［1］。大量研究显示，摄入瓜尔豆胶能够增强HMG-COA 还原酶的活性［27，44］，同时减少胆汁酸运送至肝脏，从而诱导HMG-COA 还原酶的产生［44］，但研究显示喂食含7.5%瓜尔豆胶的膳食对HMG-COA 还原酶活力的增强作用并不能弥补类固醇经粪便排泄的程度［27］。

另一方面，胰岛素可以促进胆固醇生物合成，但瓜尔豆胶能降低葡萄糖的吸收量，稀释血糖并降低胰岛素的水平，胰岛素分泌减少，间接导致肝脏胆固醇合成减少［1，7］。郑辉等［7］证实口服瓜尔豆胶后2h各剂量组(4、2、1g/kg)糖尿病大鼠血糖浓度均有不同程度的降低，且降低血糖幅度与口服剂量有关，以4g/kg 剂量组最为明显，峰值比空白对照组降低31.3%。此外，瓜尔豆胶为肠道内微生物繁殖提供有利条件，产生短链脂肪酸(SCFA)［45］，这些酸在结肠被吸收，也能抑制肝脏胆固醇合成［1］。

4 展望

高血脂及心脑血管疾病是近年来威胁人类生命健康的主要疾病，国外对瓜尔豆胶降血脂的作用及其机理已大量研究报道并趋于成熟，其对血脂的调节作用主要是由于其凝胶特性，在肠道内阻碍胆固醇的吸收，阻碍胆汁酸重吸收进入肝肠循环，导致胆汁酸和固醇排出;另一方面通过增强HMG-COA 还原酶的活性和降低葡萄糖吸收从而间接导致肝脏胆固醇合成减少。

然而可能由于引种时间较短和种植面积较少等原因，国内至今很少有此方面的报道出现。随着人们对保健食品需求的增加和功能性食品的不断开发，加大对瓜尔豆胶等膳食纤维认识和研究就显得尤为重要。近年来，关于瓜尔豆胶降血脂的动物实验报道较多，但临床实验不足，今后的研究应多进行人体实验来验证其降血脂功能作用，同时有必要对瓜尔豆胶的长期高剂量进食进行毒理学评价。此外，瓜尔豆胶和其他食物进行膳食搭配增强其辅助降脂作用或多方面发挥其功能作用可能会成为今后的发展趋势。

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