鹰嘴豆抗性淀粉对高脂饮食小鼠生理功能及肠道菌群影响

毛红艳，徐 鑫，于 明

(新疆农业科学院粮食作物研究所，乌鲁木齐 830091)

0 引 言

【研究意义】饮食中高脂肪高热量供给量过度增加改变了血浆中总胆固醇和甘油三酯的水平，成为了高脂血症、肥胖、心血管和糖尿病的重要影响因素[1]。研究鹰嘴豆抗性淀粉对高脂饮食小鼠生理功能及肠道菌群影响，对鹰嘴豆抗性淀粉功能性食品开发有实际意义。【前人研究进展】抗性淀粉除具有与膳食纤维相似生理功能，还具有一些独特的功能，如预防结肠疾病[2]、糖尿病[3]、降脂减肥[4]、促进无机盐吸收、提高人体免疫能力[5]等功效。Cyril[6]研究证明，在膳食中加入抗性淀粉能够增强饱腹感，有效控制体重。Shine[7]发现大米抗性淀粉可降低血清中胆固醇和甘油三酯的浓度。Hsing[8]用大米抗性淀粉饲喂大鼠，大米抗性淀粉能良好的降低血中总胆固醇和甘油三酯作用。李伟等[9]研究表明，鹰嘴豆抗性淀粉有辅助小鼠降胆固醇及甘油三酯作用。粪便含水率是肠道状态的直接表征。在一定的范围内，粪便含水率越高，肠道的状态越好，而粪便含水率越低，则是便秘的表现。【本研究切入点】鹰嘴豆的多种提取物对糖尿病、降血脂、抗氧化等具有显著作用[10]。对鹰嘴豆的研究主要集中在其蛋白质[11]、氨基酸[12]、黄酮[13]提取及生理活性等方面。目前国内关于鹰嘴豆抗性淀粉对高脂饮食小鼠生理功能和肠道菌群的影响研究还未见报道。在前期鹰嘴豆抗性淀粉的制备和理化性质研究的基础上[14,15]，研究鹰嘴豆抗性淀粉对高脂饮食小鼠生理功能及肠道菌群的作用。【拟解决的关键问题】以高脂饮食小鼠为试验动物，用鹰嘴豆抗性淀粉进行干预，研究鹰嘴豆抗性淀粉对高脂饮食小鼠体重、饮食、排泄以及血脂、脏器功能和肠道菌群的影响，为鹰嘴豆抗性淀粉功能性食品的进一步研究开发提供依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

鹰嘴豆，新疆农业科学院粮食作物研究所提供；鹰嘴豆抗性淀粉，自制；昆明种小鼠，新疆医科大学附属医学院提供；甘油三酯、低密度脂蛋白、高密度脂蛋白、总胆固醇试剂盒南京建成试剂有限公司。伊红美蓝琼脂(EMB)培养基，LBS培养基，BS培养基，北京博奥星生物技术有限责任公司。

1.2 方 法

1.2.1 动物分组与饲喂

动物房室内温度(22±2)℃、湿度(55±5)%，60只昆明小鼠自由采食和饮水，适应性喂养1周后随机分为6组，每组10只，分别为饲喂基础饲料的基础组(NC)，饲喂高脂饲料的高脂组(HL)，基础+热压鹰嘴豆抗性淀粉组(NC-AT)，高脂+热压鹰嘴豆抗性淀粉组(HL-AT)，基础+酶法鹰嘴豆抗性淀粉组(NC-ET)，高脂+酶法鹰嘴豆抗性淀粉组(HL-ET)。连续8周以抗性淀粉对小鼠进行灌胃，抗性淀粉量为40 g/kg。小鼠自由采食、饮水，10 h/14 h白昼交替喂养8周。

1.2.2 小鼠常规测定

小鼠均自由采食和饮水，试验期为8周，每周记录小鼠体重、饲料的消耗量以及粪便的湿重，并计算饲料消耗量和小鼠体重变化的料重比；每周收集小鼠粪便，测定小鼠粪便的湿重和干重，计算含水率。每周一10：00将试验动物单独放进代谢笼，收集24 h粪便，粪便湿重称重后用滤纸吸干水分，于烘箱80℃干燥72 h后称粪便干重，计算含水率，计算公式：含水率(%)=[(粪便湿重-粪便干重)/粪便湿重]×100。对1 g干粪便中粪便颗粒数进行计数，粒/g。

1.2.3 血清生化指标测定

待小鼠饲喂试验结束后，禁食24 h，摘眼球采血，血样4℃静置过夜后，4℃、5 000 r/min离心15 min，分离血清，-80℃保存备用。用试剂盒检测血清中甘油三酯TG、总胆固醇TC、高密度脂蛋白胆固醇HDL-C，低密度脂蛋白胆固醇LDL-C的含量。

1.2.4 腹腔总脂肪系数测定、 肝脏指数测定

断颈处死小鼠立即解剖，剥出腹腔全部脂肪组织(包括背部脂肪、肠系膜脂肪、肾周脂肪及睾丸周脂肪)，生理盐水清洗后称重，按照公式计算腹腔总脂肪系数：腹腔总脂肪系数 =(脂肪湿重/小鼠体重)×100%。

解剖取出肝脏组织，生理盐水清洗后称重，-80℃储存，按公式计算肝脏指数：肝脏指数= (肝脏湿重/小鼠体重)×100%。

1.2.5 肠道内容物微生物检测

无菌收集小肠内容物，称重后于灭菌生理盐水稀释10倍，充分震荡混匀，再用稀释液将内容物悬液依次稀释至10-2、10-3、10-4、10-5、10-6、10-7。选取合适的稀释度，取稀释度菌液50 μL涂布于选择性培养基(乳酸菌、双歧杆菌、大肠杆菌)中，大肠杆菌在37℃恒温培养箱培养36 h，乳酸杆菌和双歧杆菌厌氧37℃恒温培养36 h，培养后计数，以lg(cfu/g)表示。

1.3 数据处理

2 结果与分析

2.1 鹰嘴豆抗性淀粉对小鼠生长指标的影响

研究表明，饲喂小鼠不同饲料8周后，发现饲喂高脂饲料的HF组小鼠较饲喂基础饲料的NC组小鼠体重明显增加，具有极显著性差异(P<0.01)，肥胖模型建立成功。HF组小鼠体重与HF-AT、HF-ET组相比，具有显著性差异(P<0.05)，HF-AT、HF-ET组小鼠体重增加量分别降低了41.8%、43%；NC-AT、NC-ET组小鼠的体重低于NC正常组，体重增加量分别降低了24.1%、36.1%，鹰嘴豆抗性淀粉有控制高脂饮食和正常饮食小鼠体重作用。与高脂组相比，其他组饮食显著降低(P<0.05)，鹰嘴豆抗性淀粉能调节高脂小鼠饮食。

料重比可以评价控制体重的作用，料重比越大则表明调节体重的作用越好。摄入不同饲料的小鼠料重比出现了一定的差异，HF组料重比最小为8.31，高脂组控制体重的能力最差，HF-AT、HF-ET组分别为11.75和11.56，两者控制体重的作用相当，鹰嘴豆抗性淀粉对高脂饮食小鼠的体重有一定的控制作用。在普通饮食中添加鹰嘴豆抗性淀粉组NC-AT和NC-ET中，料重比为19.18和 22.03，这2组控制体重较好。表1，图1

表1 小鼠体重和饮食变化

图1 小鼠体重和饮食变化

2.2 鹰嘴豆抗性淀粉对小鼠排泄的影响

研究表明，HF组粪便含水率与其他4组相比，显著性降低(P<0.05)，HF-AT、HF-ET组分别增加了41.8%、56.7%，HF-AT与HF-ET组间无显著性差异，鹰嘴豆抗性淀粉对正常小鼠的粪便含水率影响不显著；在粪便颗粒数指标中，HF组与其他组比较，除HF-AT组外，其余均具有显著性差异(P<0.05)；与NC组相比，鹰嘴豆抗性淀粉对正常小鼠的粪便颗粒数影响不显著。摄入抗性淀粉对小鼠的排泄产生了一定的积极影响。 表2，图2

表2 小鼠粪便含水率和1 g粪便颗粒数

图2 小鼠粪便含水率和1 g粪便颗粒数

2.3 鹰嘴豆抗性淀粉对小鼠血清指标的影响

研究表明，在总胆固醇指标中，HF组与其他组相比，具有显著性差异(P<0.05)，HF-AT、HF-ET组分别降低了17.6%、16.4%，鹰嘴豆抗性淀粉有降低血清总胆固醇作用。在甘油三酯指标上，HF组与其他组相比，具有显著性差异(P<0.05)，HF-AT、HF-ET组分别降低了25.8%、29.5%，其他组别间无显著性差异。在高密度脂蛋白指标上，HF组与其他组相比，具有显著性差异(P<0.05)，HF-AT、HF-ET组分别增加了44.9%、48.3%，鹰嘴豆抗性淀粉有升高高密度脂蛋白的作用。在低密度脂蛋白指标上，对照组HF与其他4组比较，具有显著性差异(P<0.05)，HF-AT、HF-ET组分别降低了33.1%、21.5%，鹰嘴豆抗性淀粉有降低低密度脂蛋白的作用。

热压法、酶法2种方法制备的鹰嘴豆抗性淀粉对小鼠的血清指标的影响差异不显著。表3，图3

表3 小鼠血清TG、TC、 L-DLC及H-DLC的含量

图3 小鼠血清TG、TC、 L-DLC及H-DLC的含量

2.4 鹰嘴豆抗性淀粉对小鼠脂肪和肝脏的影响

研究表明，在肝脏指数指标上，HF组与其他组相比，显著性增加(P<0.05)，HF-AT、HF-ET组分别降低了32.9%、22.2%。在腹腔总脂肪系数上，HF组显著高于其他组(P<0.05)，HF-AT、HF-ET组分别降低了53.1%、52.7%，且NC-AT、NC-ET组显著高于正常对照NC组，鹰嘴豆抗性淀粉对高脂和正常饮食小鼠的脂肪有降低作用。鹰嘴豆抗性淀粉对改善小鼠脏器官指数有效果，对维持小鼠生理脏器官正常有积极效果，2种方法制备的鹰嘴豆抗性淀粉对小鼠的腹腔总脂肪系数的影响差异不显著。表4，图4

表4 小鼠肝脏系数和腹腔总脂肪系数

图4 小鼠肝脏指数和腹腔总脂肪系数

2.5 鹰嘴豆抗性淀粉对小鼠肠道微生物的影响

研究表明，在乳酸杆菌和双歧杆菌指标中，HF组与其他组相比，显著性低于其他组(P<0.05)，表明鹰嘴豆抗性淀粉能够调节高脂小鼠肠道内乳酸菌、双歧杆菌的数量。在大肠杆菌指标中，HF组显著高于其他组(P<0.05)，鹰嘴豆抗性淀粉能降低高脂小鼠肠道内大肠杆菌的数量，对小鼠肠道致病菌有降低作用。鹰嘴豆抗性淀粉能降低肠道内大肠杆菌等具有致病性或潜在致病性菌群的数量，增加双歧杆菌、乳酸菌等有益肠道健康菌群的数量，对于肠道疾病的预防、菌群的调节具有较好的促进作用。2种方法制备的鹰嘴豆抗性淀粉对小鼠的肠道菌群数量影响差异不显著。表5，图5

表5 小鼠肠道微生物数量

图5 小鼠肠道微生物数量

3 讨 论

研究表明，抗性淀粉具有一定的生理功能，能降低糖尿病、高血脂、肥胖等慢性病的发病风险[16]。抗性淀粉虽在小肠中不能被消化吸收，但餐后2 h后能到达结肠并被结肠中的微生物菌群发酵继而发挥有益的生理作用[17]，因此，被当作膳食纤维组成成分之一[18]。抗性淀粉作为膳食纤维能够调节脂质代谢，改善机体的脂质构成，同时还能维持饱腹感，有助于维持体重和高血脂等心血管疾病的预防[19]。

鹰嘴豆作为世界上第2大豆类，盛产于我国新疆木垒县，但目前鹰嘴豆开发利用水平低，精深加工产品较少，产品附加值较低，产业发展受到限制。目前国内关于鹰嘴豆抗性淀粉对高脂小鼠影响的生理功能及肠道菌群影响的研究未有报道，研究对鹰嘴豆抗性淀粉对高脂饮食小鼠的体量、饮食、排泄、血清生化、肝脏指数、腹腔总脂肪系数以及肠道微生物等指标进行了分析。

研究表明，鹰嘴豆抗性淀粉对高脂饮食小鼠体重、饮食具有调节作用，同时对小鼠的排泄产生了一定的积极影响，对小鼠血清的血脂成分有缓解作用，对改善小鼠脏器官系数有积极效果，对小鼠肠道菌群结构有调整作用，能够降低肠道内大肠杆菌等具有致病性或潜在致病性菌群的数量，增加双歧杆菌、乳酸菌等有益肠道健康菌群的数量，对于肠道疾病的预防，菌群的调节具有较好的促进作用。

血脂是血液中脂质的总称，血脂包括甘油三酯、胆固醇及磷酯、游离脂肪酸等，当机体血脂水平超过正常值时，被称为高脂血症，会增加肥胖、心血管疾病患病的危险。高脂饮食会导致血脂出现问题，增加动脉粥样硬化等相关疾病发病风险[20]。Cheng[8]和于森[21]研究表明，抗性淀粉能够明显降低血中总胆固醇和甘油三酯含量，抗性淀粉对高脂饲料诱导的血脂水平有调节作用。Lee[22]研究表明，高脂肥胖小鼠饲喂玉米抗性淀粉体重明显降低，王志凡等[23]研究表明，当摄入抗性淀粉后，粪便湿重、粪便含水率显著升高，粪便颗粒数显著降低，使大鼠肠道双歧杆菌和乳酸菌数量增加，使大肠杆菌数量减少。研究发现添加抗性淀粉饲料能减少脂肪在动物体内的沉积，Si等[24]研究表明，抗性淀粉能显著降低高脂饲料引起的小鼠肝脏重量增加和内脏脂肪沉积。

4 结 论

4.1 与高脂HF组相比，小鼠体重增加量和饮食具有显著性差异(P<0.05)，HF-AT、HF-ET组小鼠体重增加量分别降低了41.8%、43%，饮食降低了17.8%、20.9%；粪便含水率具有显著性差异(P<0.05)，HF-AT、HF-ET组分别增加了41.8%、56.7%；小鼠血清总胆固醇、甘油三酯、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白具有显著性差异(P<0.05)，HF-AT、HF-ET组总胆固醇分别降低了17.6%、16.4%，甘油三酯分别降低了25.8%、29.5%，低密度脂蛋白分别降低了33.1%、21.5%，高密度脂蛋白分别增加了44.9%、48.3%；肝脏指数和腹腔总脂肪系数显著降低(P<0.05)，HF-AT、HF-ET组肝脏指数分别降低了32.9%、22.2%，腹腔总脂肪系数分别降低了53.1%、52.7%；大肠杆菌显著降低(P<0.05)，乳酸菌以及双歧杆菌显著增加(P<0.05)。热压法、酶法2种方法制备的鹰嘴豆抗性淀粉对高脂饮食小鼠的生理功能及肠道肠群数量影响差异不显著。

4.2 鹰嘴豆抗性淀粉对高脂饮食小鼠体重、饮食、排泄具有调节作用，对小鼠血清的血脂成分有缓解作用，对维持小鼠生理脏器官正常有积极效果，对菌群的调节具有较好的促进作用。