納米甘薯渣纖維素對高脂膳食大鼠腸道內環境及形態的影響

陸紅佳，張　磊，劉金枝，郭　婷，王倩倩，劉　雄，*

（1.西南大學食品科學學院，重慶400715；2.重慶師范大學生命科學學院，重慶401331）

納米甘薯渣纖維素對高脂膳食大鼠腸道內環境及形態的影響

陸紅佳1，張磊2，劉金枝1，郭婷1，王倩倩1，劉雄1，*

（1.西南大學食品科學學院，重慶400715；2.重慶師范大學生命科學學院，重慶401331）

目的：探討納米甘薯渣纖維素對高脂膳食大鼠腸道內環境及形態的影響。方法：選用40只Sprague-Dawley（SD）成年雄性大鼠隨機分為5組，其中1組大鼠喂食基礎飼料（正常組），另外4組大鼠喂食高脂飼料和添加不同粒度甘薯渣纖維素的高脂飼料，分為對照組、普通甘薯渣纖維素組（OC組）、微晶甘薯渣纖維素組（MCC組）和納米甘薯渣纖維素組（CNC組），實驗期28d后解剖，測定大鼠采食量、體質量、盲腸組織和盲腸內容物相關指標、糞便干質量、小腸液干質量和總膽汁酸含量、小腸形態等。結果：納米甘薯渣纖維素可以顯著降低高脂膳食大鼠體質量和盲腸游離氨含量，顯著升高盲腸組織各項指標、盲腸內容物短鏈脂肪酸含量、pH值以及小腸液總膽汁酸含量（P＜0.05），同時具有增加小腸絨毛長度及肌層厚度的作用。結論：隨著甘薯渣纖維素粒度的減小，其對腸道內環境及形態作用愈加明顯，說明納米甘薯渣纖維素能有效降低SD雄性大鼠體質量，提高其腸道健康。

納米甘薯渣纖維素；高脂膳食；盲腸；短鏈脂肪酸；小腸形態

隨著生活水平的提高，人們的飲食習慣發生了改變，過于精細、高脂肪、高熱量及高膽固醇膳食的攝入導致各種“文明病”發病率增加，健康飲食越來越受到人們的關注，而富含膳食纖維的食品可以降低此類疾病的發生［1-2］。膳食纖維素具有降血脂和肝脂、調節脂質代謝、降血糖和清除體內有害物質等作用［3-4］。腸道健康與膳食纖維也有著密不可分的關系。膳食纖維具有調節腸胃的功能，可以改善腸內菌群，并有輔助抑制腫瘤的作用［5］。膳食纖維在小腸內不被消化吸收，到達大腸后部分被微生物發酵產生短鏈脂肪酸，從而降低大腸內pH值，使得有益菌數量增多，有害菌數量減少，同時能夠刺激腸黏膜細胞的增生，對保護腸道的屏蔽功能至關重要［6］。膳食纖維可以縮短糞便在腸道內的停留時間，吸附腸道中的一些有害物質，減少腸道與致癌物的接觸，降低致癌物的濃度。另外，腸道內的膽汁酸能被細菌代謝為次生膽汁酸，它是一種致癌、致突變的物質，而膳食纖維能通過吸附腸道膽汁酸而減少致癌物的產生。

膳食纖維的這些生理活性與其物理化學特性（如持水力、膨脹力等）相關聯，而物化特性除與原料來源、化學組成等有關外，還與加工工藝、顆粒粒度、結晶狀態等有極大關系［7-10］。膳食纖維的粒度越小，則其比表面積越大，持水力和膨脹性也相應增大，生理功能的發揮越顯著。陳鋼等［11］采用瞬時超高壓處理對荷葉膳食纖維進行了超微細化，使其致密結構變疏松，物理性能得到顯著改善。Chau等［12］研究了不同微細化處理對胡蘿卜不溶性膳食纖維功能性的影響，比較了不同的微細化方法對膳食纖維理化特性的影響，測定了其持水性、持油性、溶脹性，陽離子交換能力，α-淀粉酶和胰脂肪酶活力抑制力等性質，結果表明，微細化處理能有效提高不溶性膳食纖維的理化特性。納米纖維素（cellulose nanocrystals，CN）是天然纖維素或微晶纖維素經強酸降解而制得。它不但具有纖維素的基本結構與性能，還具有納米顆粒的特性，如巨大的比表面積、超強的吸附能力和高反應活性，因此導致其性質與普通纖維素的性質有很大差異［13］。目前國內外對于納米纖維素的研究較少，主要集中在納米纖維素的微觀結構、結晶結構和熱穩定性方面［13-15］。而納米纖維素不僅在理化特性方面與普通纖維有所不同，其在功能特性方面也有所差異。有研究表明［16］，大豆膳食纖維超微化至納米級后，成為一種高活性膳食纖維，其持水力、結合水力、膨脹力和離子交換能力等顯著提高，比表面積劇增、口感變細膩、可溶性成分含量提高、生物活性強度增強。關于納米纖維素是否對動物腸道有更好的改善作用，粒度大小對盲腸組織，以及盲腸內容物、pH值、短鏈脂肪酸（short chain fatty acids，SCFAs）、游離氨等會產生怎樣的影響，是值得研究的內容。本研究以納米甘薯渣纖維素為原料，研究其對高脂膳食大鼠腸道內環境及形態的影響，同時對比普通甘薯渣纖維素和微晶甘薯渣纖維素，分析纖維素粒度大小與動物腸道健康之間的相關性。

1　材料與方法

1.1動物、材料與試劑

Sprague-Dawley（SD）成年雄性大鼠，體質量約120～140g，由重慶滕鑫比爾實驗動物銷售有限公司提供，動物許可證號：SCXK（渝）2012-0006。

基礎飼料重慶滕鑫比爾實驗動物銷售有限公司；甘薯渣四川光友薯業有限公司。

氫氧化鈉、苯酚成都市科龍化工試劑廠；巴豆酸（色譜級）日本東京天成工業株式會社；乙酸（色譜級）阿法埃莎（中國）化學有限公司；丙酸、丁酸、異丁酸均為色譜級梯希愛（上海）化成工業發展有限公司；次氯酸鈉成都市科龍化工試劑廠；亞硝基鐵氰化鈉天津市光復精細化工研究所；大鼠總膽汁酸酶聯免疫吸附測定（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）試劑盒上海豐翔生物科技有限公司；其他均為生化試劑或分析純試劑。

1.2儀器與設備

JA2003A型電子天平上海精天電子儀器有限公司；WH-1型微型旋渦混合儀上海滬西分析儀器廠；PHS-3C型精密酸度計上海大普儀器有限公司；Spectrumlab22型可見光分光光度計上海棱光技術有限公司；低溫離心機德國Sigma公司；GC-2010型高效氣相色譜儀日本島津公司；ES-315型高壓蒸汽滅菌鍋日本Shima Seisakusyo公司；EG1150H切片機、A1130440數碼顯微鏡德國Leica公司；iMark酶標儀美國Bio-Rad公司。

1.3方法

1.3.1不同粒度甘薯渣纖維素的制備［17］

1.3.1.1普通甘薯渣纖維素制備

甘薯渣預處理→煮沸3min→降溫至60℃→超聲波輔助淀粉酶水解→滅酶（100℃，5min）→離心（4500r/min，10min）棄去上清液→堿水解→洗滌→過濾→漂白→洗滌至中性→干燥粉碎→普通甘薯渣纖維素

1.3.1.2微晶甘薯渣纖維素制備

普通甘薯渣纖維素→超微粉碎→過180目篩→微晶甘薯渣纖維素

1.3.1.3納米甘薯渣纖維素制備

微晶甘薯渣纖維素→加入體積分數65%的硫酸（料液比1∶10（m/V））→超聲波120W，溫度為55℃，120min→加入5倍蒸餾水稀釋，離心（1000r/min，10min）→棄去沉淀物（水解度低、粒度較大的纖維素）→得到上層納米級懸濁液，離心（11000r/min，15min）→沉淀物反復洗滌，離心（11000r/min，15min）→均質→得到穩定的納米甘薯渣纖維素懸濁液→干燥后即得到納米甘薯渣纖維素粉體

1.3.2動物分組與飼養

體質量為120～140g的4周齡SD成年雄性大鼠40只，每只單籠飼養在不銹鋼大鼠籠中，室溫（25±1）℃，12h明暗輪換（8：00—20：00）。適應性喂養一周后，按大鼠體質量隨機分為5組，每組8只，任選一組作為空白組（CON組）喂食基礎飼料，其余4組喂食高脂飼料或添加有不同粒度甘薯渣纖維素的高脂飼料，每組的飼料配方見表1，即分別為對照組（MC組）、普通甘薯渣纖維素組（OC組）、微晶甘薯渣纖維素組（MCC組）和納米甘薯渣纖維素組（CNC組）。實驗期間各組大鼠每天均自由攝食及飲水，每天記錄大鼠采食量，每3d稱量大鼠體質量，實驗周期為4周。

表1　實驗飼料配方Table1Composition of the experimental dietsdiets

1.3.3樣品采集

實驗期最后一天斷糧12h，19：00—21：00乙醚麻醉后斷頭處死大鼠，取出小腸并收集小腸內容物，將沖洗干凈的小腸置于培養皿中，用刀片截取1cm小腸放入中性甲醛固定液中用于制作組織切片，小腸內容物真空冷凍干燥后稱質量，干物質用于檢測總膽汁酸含量。取出盲腸組織，稱質量，將盲腸組織縱向剪開，稱取0.2g左右盲腸內容物，加入10倍去離子水，旋渦混合儀上混勻，電子pH計測定其pH值；稱取0.5g左右盲腸內容物放入超純水處理過的10mL離心管中，立即加入2mL含有5mmol/L巴豆酸的10mmol/L氫氧化鈉溶液，充分混勻后冷藏用于短鏈脂肪酸檢測。稱取0.3g左右盲腸內容物放入預先恒質量的鋁盒中，105℃條件下恒質量測其含水量。稱取0.3g左右盲腸內容物，加入10倍無氨水，-20℃冷凍待測游離氨含量。

1.3.4指標檢測

1.3.4.1飼料效率測定

按照公式（1）計算實驗期間大鼠的飼料效率。

1.3.4.2盲腸壁表面積測定[18]

用生理鹽水洗凈盲腸，展開后固定在劃有標準刻度線的白色塑料板上，用數碼相機拍攝展開的盲腸，將盲腸照片用打印紙打印，然后將紙上的盲腸輪廓圖剪下，測出照片上的1cm刻度線的長度（L，cm），用精度為0.0001g的電子稱精確稱量輪廓圖紙質量（m1，g）和平方厘米的紙質量（m2，g），按照公式（2）計算出盲腸表面積。

1.3.4.3盲腸內容物含水量測定

稱取一定質量的盲腸內容物，放入預恒質量鋁盒中，105℃恒質量，按照公式（3）計算其含水量。

式中：m為盲腸內容物干質量/g；mW為盲腸內容物濕質量/g。

1.3.4.4盲腸內容物pH值測定

稱取一定質量的盲腸內容物于10mL去離子水預處理離心管中，加入10倍（V/m）去離子水，旋渦混合儀上混勻后靜置，測上清液pH值。

1.3.4.5盲腸內容物SCFAs含量測定

將預處理的盲腸內容物樣品4000r/min離心15min，吸取上清液轉移至預處理10mL離心管中，10000r/min繼續離心15min，1mL一次性注射器吸取上清液1mL，0.25μm濾膜過濾至2mL進樣小瓶中待測［19］。

氣相色譜條件：進樣量1μL；進樣口溫度220℃；柱流量0.95mL/min，柱溫90℃、平衡時間0.5min，5℃/min升溫至150℃，保留時間7min；檢測器溫度230℃；氫氣流量40mL/min，空氣流量400mL/min，尾吹流量40mL/min。

1.3.4.6盲腸內容物游離氨含量測定

將預處理的盲腸內容物樣品4000r/min離心5min，吸取上清液1mL，依次加入1mL含有0.001mol/L亞硝基鐵氰化鈉的0.5mol/L苯酚溶液和1mL含有0.03mol/L次氯酸鈉的0.625mol/L氫氧化鈉溶液，60℃保溫5min，625nm波長處測定吸光度［20］。

配制5mmol/L氯化銨溶液，分別移取0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mL于4mL比色皿中，無氨水稀釋至1.0mL，按上述步驟測定吸光度，繪制標準曲線得到回歸方程y=2.51x-0.0022，R2=0.9994。

1.3.4.7小腸液總膽汁酸含量測定

按大鼠總膽汁液酸ELISA試劑盒說明書進行操作，使用酶標儀測定小腸液總膽汁酸含量。

1.3.4.8小腸組織切片檢測［21］

石蠟切片：取出經波恩氏（Bouins）固定液固定24h后的小腸標本，用流水沖洗洗去固定液，材料移入70%乙醇溶液中保存。采用不同體積分數的乙醇梯度脫水，乙醇體積分數及處理時間依次為70%（10min）→80%（10min）→85%（10min）→90%（10min）→95%（15min）→95%（10min）→100%（15min）→100%（10min）。樣本依次經二甲苯-無水乙醇（1∶1，V/V）處理10min→二甲苯Ⅰ處理20min→二甲苯Ⅱ處理30min。將透明好的組織放入包埋機的樣品盒中，依次于石蠟Ⅰ和石蠟Ⅱ中透蠟各30min。最后將材料用石蠟進行包埋，將包埋好的蠟塊修整后，固定于切片機上，制成厚度為5μm的組織切片，展片、貼片后染色。

蘇木精-伊紅染色：制好的切片依次經過二甲苯Ⅰ（15min）→二甲苯Ⅱ（15min）→二甲苯-無水乙醇（1∶1）（10min）充分脫去組織周圍的石蠟。切片依次經100%乙醇（3min）→95%乙醇（3min）→90%乙醇（3min）→85%乙醇（3min）→80%乙醇（3min）→70%乙醇（3min）→自來水沖洗處理進行復水；將切片置于蘇木精染料中染色5min后取出，用自來水沖洗5min；切片依次經70%、80%、85%、90%和95%的乙醇各處理5min。切片置于含有0.5%伊紅的95%乙醇溶液中染色30s；再依次經95%乙醇（5min）→95%乙醇（5min）→100%乙醇（5min）→100%乙醇（5min）脫水；經二甲苯-無水乙醇（1∶1）處理10min→二甲苯Ⅰ處理10min→二甲苯Ⅱ處理10min脫水。將制好的切片取出，滴上中性樹膠，沿一側小心蓋上蓋玻片，置于烤片板上，于37℃烘箱中烘干過夜。

圖像分析：采用尼康H550高分辨率數碼成像系統觀察切片并拍照。

1.4數據處理

實驗數據經Excel初步統計后用SPSS17.0進行顯著性分析。實驗結果以表示，各組間顯著性差異采用SPSS分析，P＜0.05被認為有顯著性差異。

2　結果與分析

2.1納米甘薯渣纖維素對大鼠體質量增加量、采食量和飼料效率的影響

表 2 納米甘薯渣纖維素對大鼠體質量增加量、采食量和飼料效率的影響（）Table 2 Effects of cellulose nanocrystals on body weight gain， food intake and food efficienc

表 2 納米甘薯渣纖維素對大鼠體質量增加量、采食量和飼料效率的影響（）Table 2 Effects of cellulose nanocrystals on body weight gain， food intake and food efficienc

注：*.空白組與對照組相比有顯著差異（P＜0.05）；同行小寫字母不同表示高脂膳食組間差異顯著（P＜0.05）。下同。

指標空白組高脂膳食組對照組普通甘薯渣纖維素組微晶甘薯渣纖維素組納米甘薯渣纖維素組體質量增加量/g118.86±18.37*159.75±13.12a149.13±28.81ab137.63±27.22b129.00±13.63b采食量/g477.01±20.51*526.69±43.00545.21±39.09531.21±25.51531.96±8.41飼料效率/（g/g）0.25±0.04*0.30±0.020.27±0.050.26±0.030.26±0.01

由表1可知，與空白組相比，對照組大鼠的體質量增加量、采食量和飼料效率都顯著升高（P＜0.05）。說明長期食用高脂膳食能明顯增加大鼠的體質量。高脂膳食組之間進行比較可知，對照組各項指標均高于其他幾組，其中微晶甘薯渣纖維素組和納米甘薯渣纖維素組大鼠4周的體質量增加量與對照組相比顯著降低，分別降低了22.12g和30.75g，而普通甘薯渣纖維素組大鼠體質量增加量雖也有降低，但與對照組相比差異不顯著。與對照相比，普通甘薯渣纖維素組、微晶甘薯渣纖維素組和納米甘薯渣纖維素組大鼠4周的采食量有升高的趨勢，而飼料效率有降低趨勢，但都沒有達到顯著水平，其中采食量升高可能與纖維素具有增加腸道蠕動和排便量等有關［22］。與普通甘薯渣纖維素組和微晶甘薯渣纖維素相比，納米甘薯渣纖維素組大鼠的體質量增加量最小。說明納米甘薯渣纖維素有降低大鼠體質量的作用，同時也說明大鼠體質量增加量與纖維素粒度的大小呈正比。

2.2納米甘薯渣纖維素對大鼠盲腸組織的影響

表3納米甘薯渣纖維素對大鼠盲腸組織的影響TTaabbllee33EEffffeecctt ooff cceelllluulloossee nnaannooccrryyssttaallss oonn tthhee ccaaccuumm ttiissssuuee iinn rraattss

表3納米甘薯渣纖維素對大鼠盲腸組織的影響TTaabbllee33EEffffeecctt ooff cceelllluulloossee nnaannooccrryyssttaallss oonn tthhee ccaaccuumm ttiissssuuee iinn rraattss

指標空白組高脂膳食組對照組普通甘薯渣纖維素組微晶甘薯渣纖維素組納米甘薯渣纖維素組盲腸總質量/g3.02±0.282.74±0.30a3.54±0.38b3.68±0.40bc3.95±0.32c盲腸壁濕質量/g0.76±0.100.74±0.070.77±0.100.78±0.090.79±0.12盲腸質量/體質量/（g/g）0.99±0.10*0.86±0.10a1.14±0.24b1.16±0.13b1.19±0.17b盲腸壁面積/cm219.45±2.8018.96±2.86a21.74±1.17b22.25±2.20b23.36±1.05b

由表3可知，與空白組相比，對照組大鼠盲腸的各項指標均有所降低，其中盲腸質量/體質量顯著性降低（P＜0.05），降低了0.13g/g。在高脂膳食組中，與對照組相比，各粒度甘薯渣纖維素組大鼠盲腸的各項指標均有升高的趨勢，其中大鼠盲腸總質量、盲腸質量/體質量和盲腸壁面積顯著升高（P＜0.05），而盲腸壁濕質量升高不具有顯著性。與普通甘薯渣纖維素組和微晶甘薯渣纖維素組相比，納米甘薯渣纖維素組的盲腸總質量、盲腸壁濕質量、盲腸質量/體質量和盲腸壁面積各項指標均升高，其中納米甘薯渣纖維素組大鼠盲腸總質量顯著高于普通甘薯渣纖維素組和微晶甘薯渣纖維素組（P＜0.05）。從不同粒度甘薯渣纖維素組之間變化可知，隨著甘薯渣纖維素粒度的減小，盲腸各項指標呈升高趨勢，說明纖維素粒度越小，盲腸組織的各項指標越高，其中納米甘薯渣纖維素增加盲腸總質量的作用最明顯。

2.3納米甘薯渣纖維素對大鼠盲腸內容物和糞便量的影響由表4可知，與空白組相比，對照組的盲腸內容物質量、含水量、pH值以及糞便干質量分別下降了0.32g、

2.15%、0.25和0.03g/d，其中盲腸內容物pH值呈顯著性降低（P＜0.05）。在高脂膳食組中，與對照組相比，不同粒度甘薯渣纖維素組大鼠的盲腸內容物含水量、pH值以及糞便干質量均顯著升高。與普通甘薯渣纖維素組和微晶甘薯渣纖維素組相比，納米甘薯渣纖維素組的盲腸內容物質量和pH值均顯著升高（P＜0.05）。盲腸內容物質量和含水量，以及糞便干質量的增加，主要是由于甘薯渣纖維素不被小腸消化吸收，進入到盲腸，使得盲腸內容物增加，同時甘薯渣纖維素的吸水性隨粒度減小而增強［19］，進而導致排便量增加，因此，納米甘薯渣纖維素組的盲腸內容物質量和含水量及糞便干質量的值最大。

表4　納米甘薯渣纖維素對大鼠盲腸內容物和糞便量的影響（xTable4fet of cellulose nanocrystals on cecum contents and faeces n rats

表4　納米甘薯渣纖維素對大鼠盲腸內容物和糞便量的影響（xTable4fet of cellulose nanocrystals on cecum contents and faeces n rats

指標空白組高脂膳食組對照組普通甘薯渣纖維素組微晶甘薯渣纖維素組納米甘薯渣纖維素組盲腸內容物質量/g2.40±0.282.08±0.19a2.75±0.38b2.85±0.28b3.25±0.55c盲腸內容物含水量/%81.52±5.2679.37±4.51a83.92±3.13b85.27±4.03bc88.68±2.63c盲腸內容物pH7.37±0.21*7.12±0.21a7.69±0.17b7.71±0.15b7.92±0.24c糞便干質量/（g/d）0.43±0.070.40±0.03a1.48±0.18b1.67±0.12bc1.82±0.23c

2.4納米甘薯渣纖維素對大鼠盲腸內容物SCFAs含量的影響

表5納米甘薯渣纖維素對大鼠盲腸內容物SCFAs含量的影響Table5Effect of cellulose nanocrystals on the SCFAs of cecum contents in ratsrats

由表5可知，與空白組相比，對照組大鼠盲腸內容物中乙酸、丙酸、異丁酸、丁酸和總短鏈脂肪酸的含量均降低，其中丙酸、異丁酸和總短鏈脂肪酸具有顯著性（P＜0.05）。在高脂膳食組中，與對照組相比，不同粒度甘薯渣纖維素組大鼠盲腸內容物丙酸、異丁酸、丁酸和總短鏈脂肪酸含量顯著升高（P＜0.05），說明甘薯渣纖維素能增加盲腸內容物短鏈脂肪酸的含量；隨著纖維素粒度的減小，各短鏈脂肪酸和總短鏈脂肪酸含量呈升高趨勢，其中納米甘薯渣纖維素組大鼠盲腸內容物中各短鏈脂肪酸和總短鏈脂肪酸含量最高。表明大鼠盲腸內容物短鏈脂肪酸的含量與甘薯渣纖維素粒度大小呈反比，同時也說明，納米甘薯渣纖維素的添加有助于促進大鼠盲腸內短鏈脂肪酸的產生。

2.5納米甘薯渣纖維素對大鼠盲腸內容物游離氨含量的影響

圖1　納米甘薯渣纖維素對大鼠盲腸內容物游離氨含量的影響Fig.1Effect of cellulose nanocrystals on the free ammonia of cecum contents in rats

如圖1所示，與空白組相比，對照組大鼠盲腸內容物游離氨含量升高且達到顯著水平（P＜0.05）；而高脂膳食組中，與對照組相比，喂食甘薯渣纖維素的大鼠盲腸內容物游離氨含量分別降低了94.25、119.46、

160.06μg/g，并且均具有顯著差異（P＜0.05）；與普通甘薯渣纖維素組和微晶甘薯渣纖維素組相比，納米甘薯渣纖維素組的游離氨含量顯著降低（P＜0.05），說明納米甘薯渣纖維素有降低大鼠盲腸內容物游離氨含量的作用，同時也說明隨著甘薯渣纖維素粒度的減小，其降低大鼠盲腸內容物游離氨含量的作用愈加明顯。

2.6納米甘薯渣纖維素對大鼠小腸液干質量和總膽汁酸含量的影響

圖2納米甘薯渣纖維素對大鼠小腸液干質量及總膽汁酸含量的影響Fig.2Effect of cellulose nanocrystals on the dry weight and total bile acid of small intestine in rats

如圖2所示，與空白組相比，對照組大鼠小腸液干質量沒有顯著變化，而小腸液總膽汁酸含量顯著降低（P＜0.05）。高脂膳食組中，與對照組相比，添加不同粒度甘薯渣纖維素的大鼠小腸液干質量沒有顯著性變化，而小腸液總膽汁酸含量分別升高了1.18、1.22、1.75μmol/g，并且具有顯著差異（P＜0.05）；與普通甘薯渣纖維素組和微晶甘薯渣纖維素組相比，納米甘薯渣纖維素組的小腸液總膽汁酸含量顯著升高（P＜0.05）。膽汁酸在體內膽固醇代謝和腸道脂質吸收中起關鍵作用，纖維素吸附膽汁酸，必然降低進入腸道中的脂質乳化與吸收，同時會削弱膽汁酸通過肝腸循環回到肝臟中的量，刺激肝臟膽汁酸合成，降低血漿膽固醇含量，任何膽汁酸的損失都會促使膽固醇氧化分解，從而起到降膽固醇的作用［23］。纖維素粒度越小，其對膽汁酸吸附能力越強，因此導致添加納米甘薯渣纖維素組大鼠小腸液總膽汁酸的含量顯著升高。結果表明甘薯渣纖維素粒度越小，大鼠小腸液總膽汁酸含量越高。

2.7納米甘薯渣纖維素對大鼠小腸組織形態的影響

圖3納米甘薯渣纖維素對大鼠小腸組織形態的影響Fig.3Effect of cellulose nanocrystals on small intestinal morphology in rats

如圖3所示，與空白組相比，對照組大鼠的小腸絨毛變短、變寬，刷狀緣不明顯且排列不規則，黏膜層和肌層略微變薄。說明喂食高脂飼料對大鼠小腸形態產生一定的影響。在高脂膳食組中，與對照組相比，喂食不同甘薯渣纖維素的大鼠小腸絨毛變長，且刷狀緣排列較規則，黏膜層和肌層厚度增加，杯狀細胞豐富，固有層可見毛細血管和散在淋巴細胞，說明甘薯渣纖維素有促進腸道細胞生長的作用，納米甘薯渣纖維素的作用較明顯。產生以上作用可能是由于甘薯渣纖維素不被小腸消化吸收，使腸壁蠕動時承受機械壓力增大，從而使肌細胞肥大所致；這可能是腸道黏膜對纖維素刺激的一種適應性反應，以增強腸黏膜對機械作用的承受能力。隨著甘薯渣纖維粒度的減小，其吸水性增強，而納米甘薯渣纖維素吸水可形成類似黏性凝膠的形態，因此作用更加明顯。

3　結論與討論

研究納米甘薯渣纖維素對高脂膳食大鼠腸道內環境及形態的影響，結果表明，高脂飲食不僅會使大鼠體質量增加，還會破壞腸道內環境及形態。在大鼠的高脂膳食中添加一定量的不同粒度甘薯渣纖維素后，大鼠的體質量增加量和盲腸內容物游離氨含量降低，而盲腸各項指標、盲腸內容物短鏈脂肪酸含量及pH值、小腸液總膽汁酸含量升高，大鼠小腸液干質量無顯著變化。分析對比不同甘薯渣纖維素粒度可知，納米甘薯渣纖維素顯著降低大鼠體質量增加量和盲腸內容物游離氨含量（P＜0.05），同時顯著升高盲腸各項指標、盲腸內容物短鏈脂肪酸含量及pH值、小腸液總膽汁酸含量（P＜0.05）。從小腸組織形態來看，喂食不同甘薯渣纖維素的大鼠小腸絨毛變長，且刷狀緣排列較規則，黏膜層和肌層厚度增加，杯狀細胞豐富，固有層可見毛細血管和散在淋巴細胞。研究顯示，膳食纖維可增加實驗動物小腸和盲腸的質量和腸壁厚度［24-25］。一方面是由于膳食纖維發酵產生短鏈脂肪酸對腸道提供了較為全面的營養，另一方面則是由于其中的一些黏性纖維有吸水膨脹性，遇水形成凝膠后增加了腸壁蠕動時的機械壓力，致使肌細胞肥大，肌層厚度增加。通過分析對比不同粒度甘薯渣纖維素對腸道的影響，發現隨著纖維素粒度的減小，其對腸道的改善作用愈加明顯，也說明納米甘薯渣纖維素具有較好的減輕大鼠體質量的作用，同時還具有促進大鼠腸道健康的作用。

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Effect of Cellulose Nanocrystals from Sweet Potato Residue on Intestinal Morphology and Environment in Rats Fed with High Fat Diet

LU Hongjia1，ZHANG Lei2，LIU Jinzhi1，GUO Ting1，WANG Qianqian1，LIU Xiong1，*
（1.College of Food Science，Southwest University，Chongqing400715，China；2.College of Life Science，Chongqing Normal University，Chongqing401331，China）

Objective：To investigate the effect of cellulose nanocrystals from sweet potato residue on intestinal morphology and environment in rats fed with high fat diet.Methods：Forty mature male Sprague-Dawley（SD）rats were divided into five groups.One group was fed with basic forage as control group（CON）.The other four groups including model control（MC），ordinary cellulose（OC），microcrystalline cellulose（MCC）and cellulose nanocrystals（CNC）groups were fed with high fat diet supplemented with dietary fibers of different particle sizes.All rats were sacrificed after28days of feeding to assay the area of cecum，the content of water，pH and short chain fatty acids in cecum contents，the dry weight of faeces and small intestine，the total bile acid and morphology of small intestine.Results：cellulose nanocrystals could reduce body weight in rats and the concentration of free ammonia in the cecum，and raise all the tested cecum tissue indexes，the concentration of short chain fatty acids and pH of cecum contents and the total bile acid of small intestine significantly（P<0.05）.The cellulose nanocrystals also could increase the small intestinal villus length and muscle layer thickness.Conclusion：Dietary sweet potato fiber of lower granularity can promote rat intestinal environment，suggesting that cellulose nanocrystals from sweet potato residue can effectively reduce body weight and improve the intestinal health.

cellulose nanocrystals from sweet potato residue；high fat diet；cecum；short chain fatty acids；intestinal morphology

TS201.4

A

1002-6630（2015）05-0172-07

10.7506/spkx1002-6630-201505033

2014-04-15

中央高校基本科研業務費專項資金項目（XDJK2014D017）

陸紅佳（1986—），女，博士研究生，研究方向為食品化學與營養學。E-mail：aaluhongjia@163.com

劉雄（1970—），男，教授，博士，研究方向為碳水化合物功能與利用，食品營養學。E-mail：liuxiong848@hotmail.com