殼寡糖硫酸鹽對小鼠體內(nèi)鐵鋅銅鈣含量的影響

（孝感學(xué)院生物質(zhì)資源化學(xué)與環(huán)境生物技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北孝感 432000）

殼寡糖硫酸鹽對小鼠體內(nèi)鐵鋅銅鈣含量的影響

（孝感學(xué)院生物質(zhì)資源化學(xué)與環(huán)境生物技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北孝感 432000）

攝食含0.75%殼寡糖硫酸鹽的飼料30天的小鼠與對照組比較，小鼠的肺和心臟內(nèi)的鐵、鋅、銅和鈣四種元素含量沒有明顯變化，所測最大器官肝臟內(nèi)的鐵和鋅含量沒有明顯變化，但是其銅含量有所上升，而鈣含量下降嚴(yán)重.研究結(jié)果建議，服用殼寡糖硫酸鹽不會(huì)降低體內(nèi)鐵、鋅和銅的含量，但是需適當(dāng)補(bǔ)充鈣質(zhì).

殼寡糖硫酸鹽；小鼠；金屬元素

0 引 言

殼聚糖是甲殼素脫乙酰產(chǎn)物，來源豐富，作為食品添加劑、保健食品、果汁處理劑［1］，已經(jīng)被廣泛用于食品行業(yè).殼聚糖的單體氨基葡萄糖的鹽酸鹽和硫酸鹽已在歐洲被使用預(yù)防和治療骨關(guān)節(jié)炎有幾十年歷史，沒有發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生重要的毒副作用.哺乳動(dòng)物奶水中的寡糖含有乙酰氨基葡萄糖單元.1983年美國FDA批準(zhǔn)了殼聚糖作為飼料添加劑［2］，日本、韓國、西歐、美國、中國都有多種食品殼聚糖在銷售.殼寡糖是聚合度小的殼聚糖，在生理p H條件下可溶，有許多有益的生理活性作用.上世紀(jì)八十年代科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)甲殼六聚糖和殼六聚糖對小鼠移植性癌細(xì)胞有明顯的抑制作用［3］.經(jīng)過研究已顯示相對分子質(zhì)量為5 000的水溶性殼聚糖具有更好的抗腫瘤及免疫促進(jìn)作用［4］.

殼寡糖工業(yè)化制備的方法主要是采用酶催化水解，一般將殼聚糖原料先溶解在醋酸、檸檬酸、乳酸等弱酸溶液中，進(jìn)行水解，所得產(chǎn)物經(jīng)超濾膜分離，然后冷凍干燥，產(chǎn)物是殼寡糖的弱酸鹽.不過，這些產(chǎn)品的貨架壽命短，在較高氣溫條件下易變成棕黑色，失去其水溶性和活性.研究發(fā)現(xiàn)殼寡糖的鹽酸鹽比殼寡糖的弱酸鹽穩(wěn)定，易于產(chǎn)品保存［5］.但是殼寡糖鹽酸鹽中引入氯離子，不適宜于心血管病及腎病患者，所以，將殼寡糖制備成殼寡糖硫酸鹽，從而克服殼寡糖弱酸鹽和鹽酸鹽的不足之處.作為一種新的殼聚糖產(chǎn)品，研究其生理活性作用很有必要.由于殼寡糖硫酸鹽與金屬離子的絡(luò)合能力較強(qiáng)，又含硫酸根，而鐵、鋅、銅和鈣都是生命體中重要的元素，探討攝食殼寡糖硫酸鹽對小鼠體內(nèi)器官中鐵、鋅、銅和鈣含量的影響確有必要.

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

殼聚糖原料由浙江金殼生物化學(xué)有限公司提供，殼寡糖硫酸鹽由本實(shí)驗(yàn)室采用殼聚糖用酶降解制備所得的殼寡糖［6］，產(chǎn)品重均分子量Mw約為3×103.65%濃的HNO3為優(yōu)級純試劑，其他試劑均為分析純.昆明小鼠和其食用的基礎(chǔ)飼料（19.1%粗蛋白，12.13%氨基酸，4.80%粗纖維，4.25%粗脂肪，1.08%鈣，41.77 mg／kg磷，164.1 mg／kg鐵和54.12 mg／kg鋅），由湖北省實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供.TAS－986原子吸收分光光度計(jì)是北京普析通用儀器有限責(zé)任公司產(chǎn)品.鉛空心陰極燈是北京曙光明電子光源儀器有限公司產(chǎn)品.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 急性毒性試驗(yàn) 以5 g／kg體重灌胃劑量配制樣品濃度.取昆明小鼠40只，分成2組，每組20只，雌雄各半，以每籠5只飼養(yǎng).一組作為對照組.樣品實(shí)驗(yàn)組每只小鼠被灌胃樣品溶液0.2 m L后，觀察小鼠的死亡情況、食量、活動(dòng)狀況和體重變化.

1.2.2 喂食小鼠殼寡糖硫酸鹽對其體內(nèi)鐵、鋅、銅和鈣含量影響的實(shí)驗(yàn) 將20只雌性小鼠，隨機(jī)分為2組（每組10只），其中一組為空白對照組，僅喂食小鼠基礎(chǔ)飼料；樣品組喂食含0.75%殼寡糖硫酸鹽的基礎(chǔ)飼料，觀察小鼠的死亡情況、食量、活動(dòng)狀況和體重變化，第30天將小鼠斷頭致死，取出肝臟、腎臟、脾臟和心臟等器官，觀察，稱重.并采取一定量的肝臟，通過石蠟切片和染色，觀察喂食樣品對小鼠肝細(xì)胞的影響.

稱取0.1～0.2 g取出的臟器，向其中加1.0 m L高氯酸，5.0 m L濃硝酸加熱消化，冷卻后定容至10.00 m L.采用金屬離子標(biāo)準(zhǔn)液制定標(biāo)準(zhǔn)曲線，用火焰原子吸收分光光度計(jì)測定樣品中金屬元素的含量（乙炔氣流量：1.6 L／min；鈣：3.0 m A，0.4 nm，422.7 nm；鋅：3.0 m A，0.4 nm，213.89 nm；鐵：4.0 m A，0.2 nm，248.3 nm；銅：3.0 m A，0.4 nm，324.7 nm）.最后采用t測驗(yàn)的方法比較實(shí)驗(yàn)組與對照組的差異.

2 結(jié)果與分析

2.1 急性毒性

根據(jù)前期研究結(jié)果，小鼠對殼寡糖的最大耐受量大于10 g／kg體重［7］.本實(shí)驗(yàn)僅選擇5 g／kg體重劑量配制樣品濃度對小鼠灌胃，相當(dāng)于成年人的擬口服用量為4～6 g／d［8］.在7天觀察期內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)小鼠出現(xiàn)明顯的中毒癥狀和死亡，小鼠食量沒有改變，活動(dòng)和其它行為如常，毛色光亮貼身，體重正常增加，說明殼寡糖硫酸鹽對小鼠沒有急性毒性.

2.2 喂食小鼠殼寡糖硫酸鹽對其體內(nèi)鐵、鋅、銅和鈣含量影響

添加0.75%殼寡糖硫酸鹽（COS）的飼料對小鼠進(jìn)行30天的喂養(yǎng).一個(gè)月內(nèi)的觀察發(fā)現(xiàn)小鼠的食量沒有改變，各試驗(yàn)組動(dòng)物反應(yīng)靈敏且活動(dòng)正常，毛色光亮貼身，體重正常增加，其體重變化如表1所示.樣品組比對照組的體重略高，但是均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，體重變化無顯著性差異（P＞0.05）.

表1 小鼠體重的變化（X±S／g，n＝10）Table 1 Body weight changes of mice（X±S／g，n＝10）

表2是喂養(yǎng)30天后小鼠的臟器指數(shù)，可以看出對肝、肺、心、腎等的臟器指數(shù)沒有明顯影響.喂食殼寡糖硫酸鹽的小鼠的脾和胸腺指數(shù)有明顯增加.胸腺、脾臟是動(dòng)物體內(nèi)主要的免疫器官，免疫器官的重量是反映機(jī)體非特異性免疫功能的重要而直觀的指標(biāo).說明喂食殼寡糖硫酸鹽可能提高小鼠免疫功能.

把隨機(jī)分離出來的肝臟經(jīng)固定、浸蠟、包埋和切片后，各隨機(jī)抽出10組染色制片，分別在顯微鏡下經(jīng)高倍鏡觀察.根據(jù)在顯微鏡下觀察到的結(jié)果拍下的照片表明，對照組與樣品組肝細(xì)胞核膜完整，核仁清晰，胞漿正常，肝組織沒有明顯的病理改變.

表2 小鼠臟器指數(shù)Table 2 Organ／body weight index of the mice（body weight） mg·g－1

表3顯示了攝食殼寡糖硫酸鹽的小鼠與對照組小鼠器官中鐵、鋅、銅和鈣含量情況.攝食殼寡糖硫酸鹽的小鼠肝、肺、心臟器官中鐵含量與對照組相比有所上升，但是沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），脾、胸腺和腎臟中含量降低，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；攝食殼寡糖硫酸鹽的小鼠脾和胸腺中鋅含量與對照組相比有降低，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其他器官中鋅含量變化沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；攝食殼寡糖硫酸鹽的小鼠肝和腎臟中銅含量有所上升，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），其他器官中鋅含量變化沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；攝食殼寡糖硫酸鹽的小鼠中肝和脾中鈣含量降低，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），嚴(yán)重影響鈣吸收.

表3 小鼠器官中鐵、鋅、銅和鈣含量Table 3 The levels of Fe，Zn，Cu and Ca in organs of the mice（organ，X±S，n＝10） μg·g－1

3 結(jié) 語

哺乳動(dòng)物體內(nèi)所需的金屬元素主要由小腸從消化后的食物中吸收后進(jìn)入血液.一些植物成分如植酸、酚類物質(zhì)對一些礦物質(zhì)金屬元素的體內(nèi)吸收有很強(qiáng)阻礙作用［9－10］.金屬元素以可溶性形態(tài)存在容易被吸收.鈣和銅是吸收利用率較高的元素，而鋅和鐵的吸收利用率較差［11］，體內(nèi)所需銅的含量遠(yuǎn)低于鋅、鐵和鈣，因而在喂養(yǎng)小鼠的飼料中鋅、鐵和鈣含量較高.哺乳動(dòng)物體內(nèi)所需銅元素含量易于從普通飼料中滿足，不易受到飲食纖維的阻礙而影響正常水平［12］.

殼寡糖是可溶的，與這四種金屬元素的配合物也是可溶的，且小分子殼寡糖可以被腸道吸收，少量攝食不會(huì)對鐵、鋅和銅的吸收有阻礙作用［13］.另外，殼寡糖有利腸道益生菌的生長，促使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)的吸收.殼寡糖硫酸鹽是可溶的，在溶液中可以電離出硫酸根陰離子和殼寡糖的陽離子，由于硫酸鈣溶解性較弱，殼寡糖硫酸鹽與飼料一起食用，降低了鈣的吸收，而鐵、鋅和銅的硫酸鹽是可溶的，不會(huì)因引入硫酸根后其吸收受到明顯影響.為了避免鈣吸收降低，殼寡糖硫酸鹽與食物的攝取需要間隔進(jìn)行.

因此，攝食殼寡糖硫酸鹽不會(huì)明顯影響體內(nèi)鐵、鋅和銅的吸收，但是攝食殼寡糖硫酸鹽期間需要補(bǔ)鈣，進(jìn)一步詳細(xì)的研究有待進(jìn)行.

［1］ 匡銀近，池偉林，覃彩芹.殼聚糖在食品工業(yè)中應(yīng)用的研究進(jìn)展［J］.孝感學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，26（3）：30－35.

［2］ Knorr D.Nutritional quality，food processing and biotechnology aspects of chitin and chitosan：a review［J］.Process Biochemistry，1986（6）：90－92.

［3］ Koide S S.Chitin－chitosan：properties，benefits and risks［J］.Nutrition Research，1998，18：1091－1101.

［4］ Qin C Q，Du Y M，Xiao L，et al.Enzymic preparation of water－soluble chitosan and their antitumor activity［J］.International Journal of Biological Macromolecules，2002（311）：111－117.

［5］ Zeng L T，Qin C Q，Li W，et al.A simple method for the preparation of stable chitooligomers［J］.Journal of Applied Polymer Science，2009（114）：956－961.

［6］ 王巍，曾林濤，池偉林，等.殼低聚糖硫酸鹽的制備及其特性研究［J］.孝感學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，26（6）：15－18.

［7］ Qin C Q，Gao J N，Wang L S，et al.Safety evaluation of short－term exposure to chitooligomers from enzymic preparation［J］.Food Chemistry Toxicology，2006，44（6）：855－861.

［8］ 覃容貴，吳建偉，國果，等.蠅蛆殼聚糖急性毒性實(shí)驗(yàn)［J］.時(shí)珍國醫(yī)國藥，2009，20（3）：555－556.

［9］ Brune M，Rossander L，Hallberg L.Iron absorption and phenolic compounds：importance of different phenolic structures［J］.European Journal of Clinical Nutrition，1989（43）：547－557.

［10］ Hallberg L，Rossander L，Skinberg A B.Phytates and the inhibitory effect of bran on iron.absorption in man［J］.American Journal of Clinical Nutrition，1987（45）：988－996.

［11］ Fairweather－Tait S，Hurrell R F.Bioavailability of mineral and trace elements［J］.Nutrition Research Reviews，1996（9）：295－324.

［12］ Turnlund J R，Keyes W R，Hudson C A，et al.A stable－isotope study of zinc，copper，and iron absorption and retention by young women fed vitamin B－6－deficient diets［J］.American Journal of Clinical Nutrition，1991（54）：1059－1064.

［13］ Zeng L T，Qin C Q，He G H，et al.Effect of dietary chitosans on trace iron，copper and zinc in mice［J］.Carbohydrate Polymers，2008（74）：279－282.

Effect of dietary chitooligomer sulfate on levels of iron zinc copper and calcium in mice

WANG Lian－sheng，WANG Wei，DING Yu，LI Wei，QIN Cai－qin
（Hubei Key Laboratory of Biomass－Resource Chemistry and Environmental Biotechnology，Xiaogan University，Xiaogan 432000，China）

A 30－day feeding study showed that feeding 0.75%dietary chitooligomer sulfate did not influence the levels of Fe，Zn，Cu and Ca in the lungs and hearts of mice.The levels of Zn and Fe did not change，but the level of the Cu increased and the level of Ca significantly decreased in the livers of mice.Therefore，the dietary ingestion of chitosan can not depress the level of Fe，Zn and Cu in vivo，but the Ca supplement should be needed.

chitooligomer sulfate；mouse；metal element

鄒禮平

O636.1

A

10.3969／j.issn.1674－2869.2011.10.006

16742869（2011）10002203

20110830

國家自然科學(xué)基金（20942011）

汪連生（1965），男，湖北孝感人，副教授，博士.研究方向：可降解高分子.＊通信聯(lián)系人