微囊化獼猴桃的便秘預防效果

馮 璨,馮 霞,祝義偉,趙 欣,*

(1.重慶食品工業研究所,重慶 400020;2.重慶第二師范學院 生物與化學工程系,重慶 400067)

微囊化獼猴桃的便秘預防效果

馮 璨1,馮 霞2,祝義偉1,趙 欣2,*

(1.重慶食品工業研究所,重慶 400020;2.重慶第二師范學院 生物與化學工程系,重慶 400067)

本研究對微囊獼猴桃的活性炭誘導昆明小鼠便秘預防效果進行了研究。將微囊獼猴桃對昆明小鼠實施喂養9 d,對小鼠體重、糞便狀態、排便時間、小腸推進率和胃動素(MTL)、胃泌素(Gas)、內皮素(ET)、生長抑素(SS)、乙酰膽堿酯酶(AChE)、P物質(SP)、血管活性腸肽(VIP)血清水平進行了測定以評價微囊獼猴桃的便秘預防效果。微囊化獼猴桃飼料組的小鼠的排便較為正常,接近正常組和沙可啶處理組。10%微囊獼猴桃飼料喂養可以縮短小鼠排出首例黑便的時間(112 min),短于5%微囊獼猴桃飼料喂養小鼠。10%微囊獼猴桃飼料還可以使小鼠的小腸活性炭推進率達到77.7%,顯著高于5%微囊獼猴桃飼料喂養組和對照組。同時相比對照組小鼠,微囊獼猴桃可以顯著(p<0.05)提高小鼠血清中的MTL、Gas、ET、AChE、SP、VIP水平,降低SS的水平。通過成分分析發現微囊獼猴桃含有豐富的維生素A、C、E和膳食纖維。這些結果表明微囊獼猴桃包含有豐富的功能性物質,具有預防小鼠便秘的效果。

微囊,獼猴桃,血清,便秘,比沙可啶

微囊化是一種新型的固定化技術,可以將生物大分子和植物細胞包裹在珠狀的微囊里,防止生物大分子和細胞逸出,充分保持生物大分子和細胞的原本形態[1]。通過微膠囊化技術加工食品能根據需要改變食品原有的形態而且可以保持食品原有特性不受形態的改變而損失。微囊化技術能將加工過程中易損失的成分充分保留,例如易氧化的維生素等[2]。獼猴桃是一種具有豐富營養價值的水果,獼猴桃中含有豐富的膳食纖維、多種礦物質元素和維生素A、C、E[3],特別是維生素C的含量能達到柑橘的幾十倍[4]。獼猴桃在運輸過程中比較容易受到機械損傷,并且口味好的成熟獼猴桃較易發生變質,采用傳統的罐頭和果汁加工又使大量的營養成分損失;微囊化加工獼猴桃可以避免運輸和加工工程中對獼猴桃造成的機械損傷,并且能改善加工過程中的營養成分流失。

便秘是一種復雜的生理狀態,便秘狀態可導致排便次困難且數次減少;糞便量和糞便的水分含量都下降[5]。便秘可發生在任何年齡的人,有超過20%的人處于便秘狀態,有研究表明多數便秘狀態可以通過條件飲食使排便正常[6]。食品中含有的多種物質均具有抑制便秘的效果,有研究顯示維生素B族和維生素K能有效的減輕便秘[7-9]。獼猴桃果汁有較好的潤腸通便作用[10],其作用可能來源于獼猴桃果汁中豐富的維生素含量。本研究對微囊化加工獼猴桃進行了動物體內便秘抑制效果的研究,觀察了微囊化加工獼猴桃的營養成分以及其對昆明小鼠排便的影響,得到的結果將對微囊加工技術對獼猴桃保健效果的影響提供數據基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

獼猴桃 為重慶產新鮮獼猴桃;分析純活性炭 茂名市鴻生活性炭廠;2,6-二氯靛酚 上海入吉生物科技發展有限公司;胃動素、胃泌素、內皮素、生長抑素、乙酰膽堿酯酶、P物質、血管活性腸肽 南京建成生物工程研究所;其余試劑均為國產分析純。

昆明小鼠100只(SPF級,雌性,6周齡,體重20～25 g,動物許可證號:SCXK(渝)2012-0001)購自于重慶醫科大學動物實驗中心。

FA2004電子分析天平 上海奕宇電子科技有限公司;DHG-9202-2SA恒溫干燥箱 常州一諾儀器制造有限公司;HH-S6電熱雙列6孔水浴鍋 武漢格萊莫檢測設備有限公司;UV-1750型紫外分光光度計 日本島津公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 微囊獼猴桃成分檢測 采用2,6-二氯靛酚滴定法測定微囊獼猴桃中維生素C的含量[11],采用高效液相色譜法測定微囊獼猴桃中維生素A和E的含量[12],采用酶-重量法測定微囊獼猴桃中總膳食纖維的含量[13]。

1.2.2 微囊獼猴桃飼料制作 取鮮獼猴桃5 kg用蒸餾水洗凈去皮切塊,按獼猴桃塊重加入0.5倍的蒸餾水后再加入0.2%亞硫酸氫鈉進行護色。榨汁后用40目篩網過濾去除殘留的果籽,然后加入β-CD(環狀糊精)進行包埋囊合,再加入0.5%(占果漿重)三聚磷酸鈉起抗結作用后加入0.5%(占果漿重)明膠,最后進行噴霧干燥(進風溫度:150 ℃,出風溫度:90 ℃,進料速度:7.6 r/min,噴霧用時:200 min)后得到微囊獼猴桃粉。將制作好的微囊獼猴桃粉按5%和10%(重量比)和粉碎的小鼠飼料混合,壓制成含有5%和10%微囊獼猴桃的小鼠飼料。

1.2.3 微囊獼猴桃便秘預防實驗 將實驗小鼠隨機分為5組,每組10只,分別為正常組、便秘對照組(陰性對照組)、藥物陽性對照組(比沙可啶)、5%和10%微囊獼猴桃喂養組。實驗分為兩個階段,第一階段時間為6 d,該實驗階段正常組和便秘對照組小鼠自由取食普通鼠糧,藥物陽性對照組小鼠給予普通鼠糧的同時每日按濃度100 mg/kg(小鼠體重)灌胃比沙可啶,微囊獼猴桃喂養組小鼠給予含5%和10%微囊獼猴桃的鼠糧,同時各組小鼠給予自由飲水。實驗第二階段時間為3 d,該階段使用活性炭誘導小鼠便秘,該階段內各組小鼠按第一階段自由攝取飲食和飲水后,除正常組外其他各組小鼠每日灌胃0.2 mL活性炭水(將活性炭按重量比10%加入冰水中)[14]。最后一天正常組小鼠也進行一次灌胃活性炭水,灌胃活性炭水后各組小鼠一半觀察小鼠排便情況,記錄小鼠首次排除黑便時間;另一半小鼠灌胃活性炭水后30 min解剖小鼠,取小鼠血液進行測定,同時計算活性炭在小鼠小腸中的推進率,推進率(%)=活性炭在小腸中推進距離/小腸總長度×100%[14]。在實驗整個過程中觀察小鼠的排便次數,排便量和糞便中的水分含量。

1.2.4 血清指標檢測 將小鼠血液在4500 r/min轉速下離心10 min,分離得到小鼠血清,各組小鼠血清使用胃動素、胃泌素、內皮素、生長抑素、乙酰膽堿酯酶、P物質、血管活性腸肽試劑盒測定相關指標。

1.3 數據統計

對實驗樣本重復實驗3次,實驗結果以平均值±標準偏差表示使用SAS統計軟件對所得數據采用one-way ANOVA法分析數據結果在p<0.05水平上是否具有顯著性差異。

2 結果與分析

2.1 微囊獼猴桃中維生素和膳食纖維含量測定

由表1可知微囊獼猴桃中含有豐富的營養物質,維生素A、C和E的含量達到116.7 μg/100 g、443.3 mg/100 g和10.2 mg/100 g;而且還含有豐富的膳食纖維,達到了13.6%。有研究表明維生素E可以緩解便秘,和其他便秘治療中藥共用時可以加強藥物的效果[15],維生素A可以促進維生素E的吸收和加強維生素E的作用[16]。維生素C濃度到達一定程度后會引發腹瀉,水果中的維生素C濃度較高時可能對促進腸道通暢也能起到一定作用[17]。膳食纖維具有促進胃腸道蠕動,通過蠕動可減少食物在腸中通過的時間,同時膳食纖維通過細菌發酵后能吸收水分,使大便變軟,有利于排便,有減輕便秘的作用[18]。微囊獼猴桃含有豐富的維生素A、C、E和膳食纖維,特別是高含量的膳食纖維和維生素C有利于緩解便秘,這些功效成分的共同作用是微囊獼猴桃具有較好便秘效果的因素。

表1 微囊獼猴桃中維生素A、C、E和膳食纖維含量

表2 實驗過程中小鼠體重變化(g)

注:
注:同行中字母不同表示差異顯著(p<0.05),表3～表5,圖1同。

表3 實驗過程中小鼠糞便狀態

2.2 微囊獼猴桃對實驗過程小鼠體重的影響

由實驗結果可以看出在實驗的第一階段,食用微囊獼猴桃飼料的小鼠體重比正常組和便秘對照組略低,藥物比沙可啶也輕微降低小鼠的體重,但無顯著性差異(p>0.05)(表2)。進入第二階段后,正常組小鼠體重繼續正常增長,其他各組小鼠由于活性炭誘導便秘,體重均出現下降,微囊獼猴桃飼料喂養組小鼠和比沙可啶處理組小鼠的體重下降較少,10%微囊獼猴桃飼料喂養和便秘藥(比沙可啶)治療可以大幅度緩解體重的下降,各組小鼠體重存在顯著差異(p<0.05)。體重下降是患便秘后的一個主要表現,通過調整改善飲食避免體重下降是改善便秘狀態的重要方式[14],微囊獼猴桃可以明顯改善由于便秘造成的體重下降,且采用10%的微囊獼猴桃飼料喂養時,效果接近便秘治療藥比沙可啶(100 mg/kg治療濃度)。

2.3 微囊獼猴桃對實驗過程小鼠排便的影響

由表3可知,各組小鼠在實驗第一階段中每日糞便重量、糞便顆粒數(陽性對照組除外)和糞便水分含量沒有顯著差異(p>0.05),比沙可啶和微囊獼猴桃處理使小鼠的排便更為通暢,導致小鼠的糞便重量、顆粒數和水分含量都有所提高。實驗第二階段活性炭誘導便秘后,便秘對照組小鼠的糞便重量、顆粒數和水分含量較正常小鼠大幅度顯著下降(p<0.05),藥物比沙可啶和微囊獼猴桃可以顯著緩解便秘對小鼠排便造成的影響,比沙可啶和10%微囊獼猴桃飼料可使小鼠的便秘狀態顯著好轉,糞便顆粒數接近于正常小鼠,5%微囊獼猴桃飼料也具有一定的減輕便秘作用,效果低于10%微囊獼猴桃飼料。便秘最重要的表現就是排便困難,每日的排便次數和排便量下降,糞便干燥[5],由動物實驗可以看出,微囊獼猴桃飼料可以改善便秘狀態下糞便的形態,使排便接近正常狀態,并且增加飼料中微囊獼猴桃的含量,可以近一步緩解便秘。

2.4 微囊獼猴桃對小鼠首粒黑便排除時間的影響

實驗最后一天采用活性炭誘導便秘后,觀察小鼠的排便情況,結果顯示正常組、便秘對照組、藥物陽性對照組(比沙可啶)、5%和10%微囊獼猴桃喂養組小鼠排除首粒黑便的時間分別為76、202、95、148、112 min(圖1)。實驗結果表明微囊獼猴桃可以顯著降低小鼠排出首粒黑便的時間(p<0.05),并且比沙可啶在藥物處理濃度(100 mg/kg)下能起到很好的減少排出首粒黑便的時間,10%微囊獼猴桃飼料也能達到接近藥物比沙可啶的效果。活性炭可導致便秘,本研究中采用活性炭作為誘導便秘藥誘導小鼠便秘,便秘可導致小鼠排便困難,使進入腸道內的活性炭附著在腸道長,不宜排出[19]。實驗結果表明,微囊獼猴桃可以顯著降低排出活性炭黑便的時間,表示微囊獼猴桃可以大大緩解小鼠由于排便的困難,10%微囊獼猴桃的效果好于5%微囊獼猴桃。

圖1 最后一天活性炭誘導便秘后小鼠排出首粒黑便時間Fig.1 First black stool defecation time of miceafter inducing constipation by activated carbonat the last day in the experiment

2.5 微囊獼猴桃對活性炭推進率的影響

由圖2小鼠的小腸圖可以看到便秘對照組小鼠小腸中的活性炭僅推進了一小段,而正常組小鼠灌胃30 min后活性炭已經完全通過小腸。藥物陽性對照組小鼠由于比沙可啶的作用,活性炭通過香腸的速率加快,活性炭在小腸中推進率高于其他各組。微囊獼猴桃飼料飼養小鼠也可以大大提高活性炭在小腸中的推進率,10%微囊獼猴桃飼料的作用強于5%微囊獼猴桃飼料(表4)。保健食品或者功能性物質對活性炭在小鼠小腸推進率的影響是衡量食品對便秘減輕效果的重要標準,推進率越大表示減輕便秘的能力越強[19]。由此可見,微囊獼猴桃具有很好的預防和控制便秘的效果,且隨著作用量的增強,效果越好。

表4 微囊獼猴桃對活性炭誘導便秘小鼠的小腸推進效果

表5 微囊獼猴桃對活性炭誘導便秘小鼠胃動素(MTL)、胃泌素(Gas)、內皮素(ET)、生長抑素(SS)、乙酰膽堿酯酶(AchE)、P物質(SP)和血管活性腸肽(VIP)血清水平的影響

圖2 活性炭誘導便秘小鼠的小腸Fig.2 Small intestine ofactivated carbon-induced constipation mice

2.6 微囊獼猴桃對小鼠血清指標的影響

由表5可以看到正常組小鼠血清中的MTL、Gas、ET、AchE、SP、VIP水平最高,SS水平最低;便秘對照組呈現出相反的結果,便秘小鼠血清中的MTL、Gas、ET、AchE、SP、VIP水平最低,SS水平最高。微囊獼猴桃飼養組小鼠血清中的MTL、Gas、ET、AchE、SP、VIP水平高于便秘對照組,SS水平低于便秘對照組,且10%微囊獼猴桃飼養組小鼠血清中各項水平接近藥物陽性對照組。MTL是一種胃腸激素,能夠刺激產生饑餓感,同時刺激胃蛋白酶的分泌和促進腸胃運動[19]。Gas是一種多肽激素,Gas也可以促進胃和膽囊的收縮;大量的生長抑素可抑制胃腸激素,抑制小腸平滑肌的收縮;乙酰膽堿酯酶能充分調節肌肉收縮[20]。ET可以穩定血管張力和維持正常的心血管系統,避免由便秘引發的心腦血管疾病[21]。SS能抑制胃腸激素的釋放,減少平滑肌收縮,減少胃排空,這些都可以導致便秘,控制SS的水平可以減輕便秘程度[22]。AchE可以調節腸道中肌肉的收縮和增強粘液的分泌,使大便更易排出[23]。便秘患者的腸壁肌肉層出現異常后出現SP缺乏,SP被認為有助于腸道蠕動,避免便秘[24]。腸壁中的VIP含量發生紊亂后有很大可能可以導致便秘,維持和恢復腸壁中的VIP含量是避免和減輕便秘的方式之一[25]。動物實驗證實便秘小鼠的MTL、Gas、ET、AchE、SP、VIP水平低于正常小鼠,SS水平高于正常小鼠[26]。由實驗結果可以看到,微囊獼猴桃可以顯著升高便秘小鼠血清中MTL、Gas、ET、AchE、SP、VIP水平和降低SS水平(p<0.05),使這些水平接近正常小鼠,抑制便秘。

3 結論

本研究通過動物實驗對微囊獼猴桃的便秘預防效果進行了研究。通過觀察小鼠的體重發現微囊獼猴桃可以減輕便秘造成的體重下降;觀察小鼠的糞便發現微囊獼猴桃可以使小鼠排便量增加,糞便的水分含量提高,改善排便;觀察小鼠排黑便的時間發現微囊獼猴桃可以加速黑便的排泄,10%的微囊獼猴桃可以使排出黑便的時間由202 min降低到112 min;解剖小鼠后發現10%微囊獼猴桃還可以提高活性炭在小腸中的推進率,使推進率由44.0%提高到77.7%;同時微囊獼猴桃還可以提高小鼠的胃動素(MTL)、胃泌素(Gas)、內皮素(ET)、乙酰膽堿酯酶(AchE)、P物質(SP)和血管活性腸肽(VIP)血清水平和降低生長抑素(SS)血清水平。通過這些數據可以得出微囊獼猴桃具有很好的便秘抑制效果,能接近藥物(比沙可啶)治療濃度下的效果。結合對微囊獼猴桃進行營養成分分析發現經過微囊加工的獼猴桃的維生素A、C、E含量仍然達到116.7 μg/100 g、443.3 mg/100 g和10.2 mg/100 g;同時膳食纖維的含量十分豐富,達到13.6%,這些功效物質使微囊獼猴桃產生了良好的便秘預防效果。通過本研究可以看到微囊技術加工獼猴桃可以保持產品中的維生素和膳食纖維,微囊獼猴桃可以作為一種具有預防和抑制便秘效果的加工食品進行使用。

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Prophylactic effect of microencapsulated kiwi on constipation

FENG Can1,FENG Xia2,ZHU Yi-wei1,ZHAO Xin2,*

(1.Chongqing Food Technology Institute,Chongqing 400020,China;2.Department of Biological and Chemical Engineering,Chongqing University of Education,Chongqing 400067,China)

This study was to investigate the prophylactic effect of microencapsulation kiwi fruit on activated carbon-induced constipation in Kunming mice. KM mice were fed with microencapsulation kiwi fruit for 9 d. Body weight,defecation status,defecation time,gastrointestinal transit,and the serum levels of MTL(motilin),Gas(gastrin),ET(endothelin),SS(somatostatin),AChE(acetylcholinesterase),SP(substance P),VIP(vasoactive intestinal peptide)were used to evaluate the preventive effect of microencapsulation kiwi fruit on constipation. Bisacodyl,a laxative drug,was used as a positive control. After inducing constipation,the defecation status of mice fed with microencapsulation kiwi fruit was almost normal,was close to the normal mice and constipation therapeutic drug(bisacodyl)treated mice. 10% microencapsulation kiwi fruit could reduce the time to the first black stool defecation(112 min),which was shorter than 5% microencapsulation kiwi fruit treated mice. 10% microencapsulation kiwi fruit could also increase the gastrointestinal transit 77.7%,which was significantly higher than 5% microencapsulation kiwi fruit and control group. In contrast to the control mice,the serum levels of MTL,Gas,ET,AChE,SP and VIP were significantly(p<0.05)increased and the serum levels of SS were reduced in the mice treated with microencapsulation kiwi fruit. Through the analysis of components,microencapsulation kiwi was rich in vitamin A,C,E and dietary fiber. These results demonstrated that microencapsulation kiwi included rich functional components,and it had preventive effect on mouse constipation.

microencapsulation;kiwi;serum;constipation;bisacodyl

2014-10-21

馮璨(1981-)，女，學士，工程師，研究方向：功能性食品加工,E-mail：554527436@qq.com。

*通訊作者:趙欣(1981-)，男，博士，教授，研究方向：功能性食品及營養與安全,E-mail：zhaoxin@zhaoxin.org。

重慶市應用開發計劃項目(cstc2013yykfB0209)；重慶高校創新團隊建設計劃資助項目( KJTD201325)。

TS201.1

A

1002-0306(2015)15-0352-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.15.066