羊肚菌多糖PMEP-1對(duì)大鼠腸道內(nèi)短鏈脂肪酸的影響

明 建，吳素蕊，曾凱芳，桂明英，陳宗道，趙國華,*

(1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715； 2.重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶 400715；3.昆明食用菌研究所，云南 昆明 650223)

羊肚菌多糖PMEP-1對(duì)大鼠腸道內(nèi)短鏈脂肪酸的影響

明 建1,2，吳素蕊3，曾凱芳1,2，桂明英3，陳宗道1,2，趙國華1,2,*

(1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715； 2.重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶 400715；3.昆明食用菌研究所，云南 昆明 650223)

研究羊肚菌多糖PMEP-1對(duì)大鼠腸道內(nèi)短鏈脂肪酸的影響。以SD大鼠為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停M(jìn)行分組喂養(yǎng)，分別灌胃高劑量(400mg/(kg bw·d))、中等劑量(200mg/(kg bw·d))、低劑量(mg/(kg bw·d))的羊肚菌多糖PMEP-1，為期4周，定期收集大鼠糞便樣。糞便處理后通過氣相色譜法測定大鼠腸道內(nèi)的短鏈脂肪酸含量。結(jié)果表明：羊肚菌多糖PMEP-1對(duì)于大鼠腸道內(nèi)乙酸、丙酸、異丁酸、丁酸、戊酸、己酸的產(chǎn)生有較大影響，而對(duì)于庚酸和異戊酸沒有明顯作用；不同的灌胃劑量對(duì)大鼠腸道短鏈脂肪酸的影響有較大差異，以中等劑量和低劑量多糖對(duì)短鏈脂肪酸的產(chǎn)生影響明顯，各劑量組大鼠腸道內(nèi)短鏈脂肪酸的含量在第7～14天時(shí)最多。

羊肚菌；多糖；短鏈脂肪酸；大鼠

Abstract：In this study, the effect of a polysaccharide fraction from fruit bodies ofMorchella esculenta(L.) Pers, named PMEP-1 on short-chain fatty acids in the intestinal tract of rats was investigated. SD rats were orally administered PMEP-1 at high dosage (400 mg/kg bw·d), medium dosage (200 mg/kg bw·d) and low dosage (100 mg/kg bw·d) for a period of four weeks.Rat feces were collected periodically during the trial. Short-chain fatty acids in intestinal tract of rats were determined by gas chromatography. The results indicated that PMEP-1 had an obvious effect on the production of acetic acid, propionic acid,isobutyric acid, butyric acid, valeric acid and caproic acid, but had no obvious effect on the production of heptanoic acid and isovaleric acid. PMEP-1 at various dosages exhibited considerably different effects on short-chain fatty acids. An obvious effect of medium and low dosages of PMEP-1 on short-chain fatty acids was observed. The highest productivity of short-chain fatty acids in intestinal tract of rats in each dose group appeared at 7－14 days.

Key words：Morchella esulenta(L.) Pers.；polysaccharide；short-chain fatty acids；rat

羊肚菌(Morchella esulenta(L.)Pers.)，又稱羊肚蘑、羊肝菜、編笠菌，因外觀極似羊肚而得名，屬于盤菌(Pezizales)，羊肚菌科(Morchellaceae)[1]。《本草綱目》記載羊肚菌具有“甘寒無毒，益腸胃，化痰理氣”的特性和功效[2-3]。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)，羊肚菌可以防癌、抗癌、預(yù)防感冒，并有增強(qiáng)人體免疫力的功效，具有重要的開發(fā)和利用價(jià)值[4-5]。

短鏈脂肪酸(short-chain fatty acids，SCFA)是碳鏈為1～6的有機(jī)脂肪酸，主要在大腸內(nèi)由厭氧微生物發(fā)酵難消化碳水化合物(寡糖、非淀粉多糖、抗性淀粉等)而產(chǎn)生，其中的乙酸、丙酸、丁酸所占比例高達(dá)85%[6-7]。SCFA在很多方面都起著重要的作用[8-12]，可以影響結(jié)腸上皮細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)，促進(jìn)結(jié)腸細(xì)胞和小腸細(xì)胞的代謝、生長、分化，為腸黏膜上皮細(xì)胞及肌肉、腎、心、腦提供能量，增加腸道血供，影響肝脂質(zhì)與碳水化合物的調(diào)控。

本實(shí)驗(yàn)以SD大鼠為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停M(jìn)行分組飼養(yǎng)，分別灌胃不同劑量的羊肚菌多糖PMEP-1，定期收集大鼠便樣，糞便處理后通過氣相色譜法測定大鼠腸道中的短鏈脂肪酸含量，實(shí)驗(yàn)通過觀察腸道內(nèi)短鏈脂肪酸的變化情況，了解羊肚菌多糖PMEP-1對(duì)腸道短鏈脂肪酸的影響，為進(jìn)一步研究羊肚菌多糖在體內(nèi)的代謝途徑提供參考。

1 材料與方法

1.1 動(dòng)物與飼料

SD大鼠：體質(zhì)量(220±15)g，雌雄各半，由重慶騰鑫生物技術(shù)有限公司提供。

飼料及配方：基礎(chǔ)飼料配方(%)：面粉25、麥片25、玉米面25、豆面10、魚粉8、骨粉4、酵母粉2、精鹽1；高脂飼料配方(%)：基礎(chǔ)飼料88.2、膽固醇1.5、豬油10、豬膽鹽0.3。

1.2 材料與試劑

羊肚菌多糖(polysaccharides fromMorchella esculenta(L.)Pers.，PMEP-1)：由本實(shí)驗(yàn)室按文獻(xiàn)[13]方法分離純化所得；標(biāo)準(zhǔn)品乙酸、丙酸、異丁酸、丁酸、異戊酸、戊酸、己酸、庚酸、2-乙基丁酸均為色譜純 美國Sigma公司；HCl(分析純) 成都科龍?jiān)噭S。

1.3 儀器與設(shè)備

GC2010型氣相色譜 日本島津公司；LXJ-64-01型高速臺(tái)式離心機(jī) 北京醫(yī)療儀器廠；JA5002型電子天平上海精天電子儀器有限公司。

1.4 方法

1.4.1 動(dòng)物分組飼養(yǎng)與糞便收集[14]

取SD大鼠30只，雄雌各半，實(shí)驗(yàn)前喂養(yǎng)基礎(chǔ)飼料10d后，空腹稱質(zhì)量。根據(jù)體質(zhì)量、性別隨機(jī)分為5組：正常對(duì)照組(NC)、高脂對(duì)照組(MC)、低劑量組(LD)、中等劑量組(MD)和高劑量組(HD)，每組6只。NC組喂基礎(chǔ)飼料，其余各組均喂高脂飼料，且LD組、MD組和HD組分別按100、200、400mg/(kg bw·d)的劑量給予受試多糖，給予方式為灌胃。實(shí)驗(yàn)大鼠自由進(jìn)食及飲水，實(shí)驗(yàn)期為4周。在大鼠飼養(yǎng)的過程中，每隔一周采集一次大鼠糞便，并編號(hào)待測。共計(jì)收集5次，每次分為5組，分別是正常對(duì)照組(NC)、高脂對(duì)照組(MC)、低劑量組(LD)、中等劑量組(MD)和高劑量組(HD)并做好記錄。

1.4.2 短鏈脂肪酸的測定

采用氣相色譜法[15]。

標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：按文獻(xiàn)[15]分別配制不同濃度的乙酸、丙酸、異丁酸、丁酸、異戊酸、戊酸、己酸、庚酸、2-乙基丁酸(內(nèi)標(biāo))標(biāo)準(zhǔn)溶液后，用帶有火焰離子化檢測器和自動(dòng)進(jìn)樣器的氣相色譜儀器進(jìn)行氣相色譜分析。最后以面積為縱坐標(biāo)，以濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

色譜條件：石英毛細(xì)管柱(30m×0.53mm，0.5μm)。測定采用程序升溫，初溫100℃，保持0.5min，然后以8℃/min速度升至180℃，保持1min，采用不分流測定方式，然后以20℃/min的速度升至200℃，保持5min。FID溫度為240℃，進(jìn)樣口溫度為200℃；進(jìn)樣量為1 μL；載氣：氮?dú)猓魉贋? m L/m i n。數(shù)據(jù)處理在H P ChemStation氣相色譜工作站中進(jìn)行。

樣品的分析測定：準(zhǔn)確稱取糞便樣品0.5g于10mL離心管中；加入4mL稀釋液(15mL 100mmol/L 2-乙基丁酸和50mL 5mmol/L的HCl混合而成)；均質(zhì)1min；于5000r/min離心20min；取1mL上清液于安培瓶中，進(jìn)行GC分析。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得出短鏈脂肪酸含量。

1.4.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2000統(tǒng)計(jì)分析，重復(fù)3次，結(jié)果用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 羊肚菌多糖PMEP-1對(duì)大鼠腸道內(nèi)乙酸含量的影響

圖1 不同劑量羊肚菌多糖PMEP-1對(duì)大鼠腸道內(nèi)乙酸含量的影響Fig.1 Effect of PMEP-1 at different dosages on acetic acid in intestinal tract of rats

乙酸是膳食纖維發(fā)酵的主要代謝物，乙酸可以被許多組織攝取和利用，是機(jī)體從小腸不能消化吸收的碳水化合物中得到能量的主要途徑。由圖1可知，灌胃羊肚菌多糖PMEP-1后，大鼠腸道內(nèi)產(chǎn)生的乙酸隨著灌胃時(shí)間的延長而增加，其濃度比NC組的大鼠高；喂養(yǎng)高脂飼料的大鼠腸道內(nèi)產(chǎn)生的乙酸也比NC組多，原因可能是高脂飼料在大鼠體內(nèi)分解產(chǎn)生了較多的乙酸；羊肚菌多糖PMEP-1不同劑量組之間，大鼠腸道內(nèi)乙酸的濃度也有明顯差異，其中中等劑量組大鼠在第7天時(shí)腸道內(nèi)產(chǎn)生的乙酸最多。

2.2 羊肚菌多糖PMEP-1對(duì)大鼠腸道內(nèi)丙酸含量的影響

圖2 不同劑量羊肚菌多糖PMEP-1對(duì)大鼠腸道內(nèi)丙酸含量的影響Fig.2 Effect of PMEP-1 at different dosages on propionic acid in intestinal tract of rats

由圖2可知，只喂養(yǎng)基礎(chǔ)飼料的NC組大鼠腸道內(nèi)的丙酸含量變化不大，而灌胃不同劑量羊肚菌多糖PMEP-1后，大鼠腸道內(nèi)丙酸的含量顯著增加，低劑量組大鼠腸道內(nèi)丙酸含量在第14天時(shí)最高，之后顯著下降，中高劑量組大鼠則在第7天就達(dá)到最大值，之后隨灌胃時(shí)間緩慢下降；喂養(yǎng)高脂飼料的大鼠，腸道內(nèi)產(chǎn)生的丙酸也增多，主要還是高脂飼料在大鼠體內(nèi)分解產(chǎn)生了較多的丙酸。

2.3 羊肚菌多糖PMEP-1對(duì)大鼠腸道內(nèi)異丁酸含量的影響

圖3 不同劑量羊肚菌多糖PMEP-1對(duì)大鼠腸道內(nèi)異丁酸含量的影響Fig.3 Effect of PMEP-1 at different dosages on isobutyric acid in intestinal tract of rats

由圖3可知，隨著灌胃時(shí)間的延長，正常對(duì)照組的大鼠腸道內(nèi)的異丁酸在前14d內(nèi)上升，從第14天開始逐漸下降；高脂對(duì)照組的大鼠腸道內(nèi)的異丁酸一直呈下降趨勢(shì)；高劑量組大鼠腸道內(nèi)的異丁酸在前14d幾乎沒有變化，從14d開始呈下降趨勢(shì)；中等劑量組的大鼠腸道內(nèi)的異丁酸在第7天達(dá)到最高，而后開始下降；而低劑量組的大鼠腸道內(nèi)的異丁酸變化總體呈降低趨勢(shì)，前14d幾乎沒有變化。但各劑量組和高脂對(duì)照組相比，中等劑量的羊肚菌多糖PMEP-1在第7天時(shí)能明顯提高大鼠腸道內(nèi)的異丁酸含量。

2.4 羊肚菌多糖PMEP-1對(duì)大鼠腸道內(nèi)丁酸含量的影響

圖4 不同劑量羊肚菌多糖PMEP-1對(duì)大鼠腸道內(nèi)丁酸含量的影響Fig.4 Effect of PMEP-1 at different dosages on butyric acid in intestinal tract of rats

丁酸是腸道所有發(fā)酵產(chǎn)物中最重要的一種，它是人類結(jié)腸、盲腸上皮細(xì)胞最重要的能量來源，在維持腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定和預(yù)防結(jié)腸癌發(fā)生等方面發(fā)揮良好的作用。由圖4可知，與NC組大鼠相比，灌胃不同劑量的羊肚菌多糖PMEP-1后，大鼠腸道內(nèi)丁酸的含量均有顯著增加；在第7天時(shí)，中劑量和高劑量組大鼠產(chǎn)生的丁酸比其他實(shí)驗(yàn)組多，最為顯著；而低劑量組大鼠腸道內(nèi)丁酸的含量變化較小。高脂對(duì)照組大鼠腸道內(nèi)產(chǎn)生的丁酸在第14天時(shí)達(dá)到最大，之后也顯著降低。

2.5 羊肚菌多糖PMEP-1對(duì)大鼠腸道內(nèi)異戊酸含量的影響

圖5 不同劑量羊肚菌多糖PMEP-1對(duì)大鼠腸道內(nèi)異戊酸含量的影響Fig.5 Effect of PMEP-1 at different dosages on isovaleric acid in intestinal tract of rats

由圖5可知，隨著喂養(yǎng)時(shí)間的延長，正常對(duì)照組大鼠腸道內(nèi)的異戊酸在前14d內(nèi)先降后升，第14天達(dá)到最高，之后顯著下降；高脂對(duì)照組大鼠腸道內(nèi)的異戊酸總體上呈下降趨勢(shì)；高劑量組大鼠腸道內(nèi)的異戊酸在前14d內(nèi)呈緩慢上升趨勢(shì)，之后逐漸下降；中等劑量組大鼠腸道內(nèi)的異戊酸在第7天達(dá)到最高，而后開始下降；低劑量組大鼠腸道內(nèi)的異戊酸變化不大。與高脂對(duì)照組相比，只有中等劑量的羊肚菌多糖PMEP-1在第7天時(shí)能提高大鼠腸道內(nèi)的異戊酸含量。

2.6 羊肚菌多糖PMEP-1對(duì)大鼠腸道內(nèi)戊酸含量的影響

圖6 不同劑量羊肚菌多糖PMEP-1對(duì)大鼠腸道內(nèi)戊酸含量的影響Fig.6 Effect of PMEP-1 at different dosages on valeric acid in intestinal tract of rats

由圖6可知，隨著時(shí)間的延長，NC組大鼠腸道內(nèi)戊酸的含量持續(xù)增加；高脂對(duì)照組大鼠，腸道內(nèi)產(chǎn)生的戊酸在第7天達(dá)到最高；與對(duì)照組相比，不同劑量的羊肚菌多糖PMEP-1對(duì)大鼠腸道內(nèi)戊酸的影響比較復(fù)雜：各劑量組之間相比，中劑量組大鼠在第7天產(chǎn)生的戊酸比灌胃低劑量和高劑量都多，低劑量組大鼠在第14～21天產(chǎn)生的戊酸含量較多。

2.7 羊肚菌多糖PMEP-1對(duì)大鼠腸道內(nèi)己酸含量的影響

圖7 不同劑量羊肚菌多糖PMEP-1對(duì)大鼠腸道內(nèi)己酸含量的影響Fig.7 Effect of PMEP-1 at different dosages on caproic acid in intestinal tract of rats

由圖7可知，隨著喂養(yǎng)時(shí)間的延長，正常對(duì)照組大鼠腸道內(nèi)的己酸在前7d內(nèi)上升，從第14天開始逐漸下降；高脂對(duì)照組大鼠腸道內(nèi)的己酸在前14d內(nèi)顯著增加，之后顯著降低；高劑量組大鼠腸道內(nèi)的己酸變化不明顯，在21～28d時(shí)己酸的含量極少；低劑量組大鼠腸道內(nèi)的己酸一直呈下降趨勢(shì)；中等劑量組的大鼠腸道內(nèi)的己酸含量在第7天達(dá)到最高，而后急劇降低。各劑量組與對(duì)照組相比，只有中等劑量的羊肚菌多糖PMEP-1能明顯提高大鼠腸道內(nèi)的己酸含量。

2.8 羊肚菌多糖PMEP-1對(duì)大鼠腸道內(nèi)庚酸含量的影響

由圖8可知，隨著喂養(yǎng)時(shí)間的延長，正常對(duì)照組大鼠腸道內(nèi)的庚酸含量在前7d內(nèi)上升，之后顯著下降；高脂對(duì)照組大鼠腸道內(nèi)的庚酸含量在前14d內(nèi)呈緩慢上升趨勢(shì)，之后顯著降低；高劑量組的大鼠腸道內(nèi)的庚酸在前7d內(nèi)不能測出，從7d開始呈上升趨勢(shì)，到14d后開始下降；低劑量組大鼠腸道內(nèi)的庚酸含量在前14d幾乎沒有變化，而后開始下降；而中等劑量組的大鼠腸道內(nèi)的庚酸含量在前7d內(nèi)逐漸增加，之后降低直至測不出來。

圖8 不同劑量羊肚菌多糖PMEP-1對(duì)大鼠腸道內(nèi)庚酸含量的影響Fig.8 Effect of PMEP-1 at different dosages on heptanoic acid in intestinal tract of rats

3 討 論

羊肚菌多糖PMEP-1對(duì)于大鼠腸道內(nèi)乙酸、丙酸、異丁酸、丁酸、戊酸、己酸的產(chǎn)生有較大影響。不同的灌胃劑量對(duì)大鼠腸道短鏈脂肪酸的影響有較大差異，就不同劑量而言，本研究發(fā)現(xiàn)，以中等劑量和低劑量多糖對(duì)短鏈脂肪酸的產(chǎn)生影響明顯，而高劑量多糖對(duì)各短鏈脂肪酸的產(chǎn)生影響不大，其主要原因是高劑量組大鼠在喂養(yǎng)過程中食欲逐漸降低所致；就灌胃時(shí)間而言，在第7～14天各劑量對(duì)大鼠腸道短鏈脂肪酸的影響最大，幾乎都是在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)達(dá)到了最大值。羊肚菌多糖PMEP-1對(duì)于大鼠腸道內(nèi)庚酸和異戊酸的產(chǎn)生沒有明顯作用。而且不同劑量組之間對(duì)庚酸和異戊酸的產(chǎn)生幾乎沒有什么規(guī)律。

許多實(shí)驗(yàn)研究表明，碳水化合物底物的不同，發(fā)酵產(chǎn)生的短鏈脂肪酸的比例和生理作用也不同[16-17]。短鏈脂肪酸是由小腸內(nèi)不被消化吸收的復(fù)雜碳水化合物(寡糖、非淀粉多糖、抗性淀粉等)進(jìn)入大腸后由厭氧微生物發(fā)酵而產(chǎn)生的，其中短鏈脂肪酸(乙酸、丙酸、丁酸)所占比例高達(dá)85%，占產(chǎn)物的大部分。不同的多糖發(fā)酵可以產(chǎn)生不同比例的短鏈脂肪酸，這主要是由于碳水化合物結(jié)構(gòu)的不同而影響腸道中不同菌群的發(fā)酵能力。由于羊肚菌多糖是由阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖等寡糖構(gòu)成的高度分支雜多糖[13]，不同種類的寡糖被降解成不同種類的短鏈脂肪酸，果膠與木聚糖降解的主要產(chǎn)物是乙酸，阿拉伯糖和半乳糖的則以丙酸為主。

羊肚菌多糖具有重要的生理功能活性[18-19]，但其發(fā)揮生理功能的作用形式、構(gòu)效關(guān)系等還有待明確。實(shí)驗(yàn)通過觀察腸道內(nèi)短鏈脂肪酸的變化情況，了解羊肚菌多糖PMEP-1對(duì)腸道短鏈脂肪酸的影響，為進(jìn)一步研究羊肚菌多糖在體內(nèi)的代謝提供參考。

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Effect of a Polysaccharide Fraction from Fruit Bodies ofMorchella esculenta(L.) Pers on Short-chain Fatty Acids in Intestinal Tract of Rats

MING Jian1,2，WU Su-rui3，ZENG Kai-fang1,2，GUI Ming-ying3，CHEN Zong-dao1,2，ZHAO Guo-hua1,2,*
(1. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China；2. Chongqing Special Food Programme and Technology Research Center, Chongqing 400715, China；3. Kunming Research Institute of Edible Mushroom, Kunming 650223, China)

R972.6

A

1002-6630(2010)19-0367-05

2010-05-10

中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目(XDJK2009C044)；西南大學(xué)博士基金項(xiàng)目(SWU109005)；云南省省校省院科技合作支持項(xiàng)目(2005YX24)

明建(1972—)，男，副教授，博士，研究方向?yàn)槭称坊瘜W(xué)與營養(yǎng)學(xué)。E-mail：mingjian1972@163.com

*通信作者：趙國華(1972—)，男，教授，博士，研究方向?yàn)槭称坊瘜W(xué)與營養(yǎng)學(xué)。E-mail：zhaoguohua1971@163.com