低聚木糖潤腸通便及調(diào)節(jié)腸道菌群功能的研究

王　鑫，朱　婧，劉　靜，肖　林，孫忠偉，陳小剛，李　東，*

（1.北京市營養(yǎng)源研究所，北京100069；2.山東省秸桿生物煉制技術(shù)重點實驗室，山東禹城251200）

低聚木糖潤腸通便及調(diào)節(jié)腸道菌群功能的研究

王鑫1，朱婧1，劉靜1，肖林2，孫忠偉2，陳小剛2，李東1，*

（1.北京市營養(yǎng)源研究所，北京100069；2.山東省秸桿生物煉制技術(shù)重點實驗室，山東禹城251200）

參照保健食品檢驗與技術(shù)評價規(guī)范（2003版）中關(guān)于通便功能及調(diào)節(jié)腸道菌群功能的評價方法，對小鼠攝入低聚木糖后的小腸推進率、首粒黑便時間、排黑便粒數(shù)及重量進行測定，評價低聚木糖對小鼠的排便及腸道菌群的影響。結(jié)果表明低聚木糖劑量組的小鼠小腸推進率均與模型對照組小鼠無顯著性差異（p＞0.05）；排便實驗中低聚木糖1.0、2.0g/kg劑量組小鼠首粒黑便時間、5h排便粒數(shù)及5h排便質(zhì)量均與模型對照組具有顯著性差異（p＜0.05）。低聚木糖干預(yù)后，小鼠腸道內(nèi)雙歧桿菌及乳桿菌數(shù)量較干預(yù)前顯著增加（p＜0.05），并與對照組形成顯著性差異（p＜0.05）。本研究驗證了低聚木糖具有潤腸通便和調(diào)節(jié)腸道菌群的功效。

低聚木糖，調(diào)節(jié)腸道菌群，潤腸通便，雙歧桿菌，乳桿菌

腸道健康影響著整個機體的綜合健康水平，其對機體的健康影響不亞于心臟、肝臟等重要器官。人體通過胃腸道對食物的消化吸收來獲取營養(yǎng)，維持正常的生命體征，腸道屏障和胃腸微生物是抵御病原微生物和食物變應(yīng)原的重要防線，多種營養(yǎng)物質(zhì)均需通過腸道細(xì)菌發(fā)酵而成，腸道的健康狀態(tài)影響人體的衰老速度，對人體健康起著至關(guān)重要的作用［1］。

研究發(fā)現(xiàn)低聚糖對于腸道健康具有積極作用［2］，但大多數(shù)的關(guān)于低聚糖與腸道健康的研究均集中在其對于腸道益生菌的增殖效應(yīng)上，如低聚果糖因為其優(yōu)良的益生菌增殖效果而被譽為“超強益生元”，其余還有低聚木糖、低聚半乳糖、低聚異麥芽糖、低聚乳果糖及大豆低聚糖等。各種低聚糖由于結(jié)構(gòu)及聚合度的不同而使其具有不一樣的腸道健康效應(yīng)，研究證明，低聚半乳糖和低聚異麥芽糖對于各種雙歧桿菌均有較好的增殖作用［3］，低聚木糖只能被青春雙歧桿菌和長雙歧桿菌利用，但它對雙歧桿菌的整體增殖效果更強［2］。每人每天攝入0.7g的低聚木糖，3周后雙歧桿菌比例可由8.5%提高到20.2%［4］。

低聚糖屬于膳食纖維，從理論上講，低聚糖應(yīng)具有膳食纖維相關(guān)的效應(yīng)，如潤腸通便。目前已有研究資料證明連續(xù)攝入14d低聚果糖有利于小鼠糞便的排出［5］，但對于低聚木糖潤腸通便的研究文獻卻十分稀少，北京聯(lián)合大學(xué)魏濤等使用BALB/c小鼠，以0.5g/kg和1.0g/kg的劑量給予低聚木糖14d后，小鼠的腸推進率、排便狀況及腸道益生菌的數(shù)量均比陰性對照組優(yōu)良［6］，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（p＜0.05）。本文即采用動物實驗，按照保健食品功能評價程序和檢驗方法進行實驗設(shè)計，通過小腸推進實驗、排便實驗及腸道菌群增殖實驗對低聚木糖的通便效果和益生菌增殖效應(yīng)進行研究，為其在不同人群和食物種類、膳食搭配等應(yīng)用方面提供指導(dǎo)和借鑒。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

健康清潔級雄性昆明小鼠100只（體重18～21g），健康清潔級BALB/c雄性小鼠50只（體重18～21g） 華阜康生物科技有限公司；低聚木糖（XOS） 白色粉末，純度95%（以木二糖～木七糖計），山東龍力生物科技股份有限公司；復(fù)方地芬諾酯（每片含鹽酸地芬諾酯2.5mg） 江蘇常州康普藥業(yè)有限公司；阿拉伯樹膠粉廣西汕頭市西隴化工廠；墨汁上海精細(xì)文化用品有限公司；BBL培養(yǎng)基，MRS培養(yǎng)基，EMB培養(yǎng)基，疊氮鈉-結(jié)晶紫-七葉苷培養(yǎng)基中國疾病預(yù)防控制中心營養(yǎng)與食品安全所實驗室。

XS-1003s型電子天平梅特勒-托利多公司；SW-CJ-2F型超凈工作臺江蘇省蘇州市蘇凈安泰儀器有限公司；SMZ745T型電子顯微鏡日本尼康公司。

1.2實驗方法

1.2.1小腸運動實驗參照保健食品檢驗與評價技術(shù)規(guī)范（2003版）中關(guān)于通便功能檢驗的方法安排實驗［7］。50只昆明小鼠適應(yīng)性喂養(yǎng)5d后，按照體重將小鼠隨機分為正常對照組、模型對照組、0.16g/kg劑量組、0.6g/kg劑量組、1.0g/kg劑量組共5組，每組10只小鼠，飼養(yǎng)于中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院協(xié)和藥物研究所動物房，室溫（25±2）℃，相對濕度55%±5%，自由獲取食物和飲水。灌胃14d后，各組小鼠禁食16h（期間自由飲水）。模型對照組和各糖受試物組灌胃給予0.25g/L復(fù)方地芬諾酯，正常對照組給予蒸餾水（灌胃量為20mL/kg）30min后，各受試物實驗組小鼠灌胃含相應(yīng)劑量受試物的阿拉伯膠墨汁懸液，正常對照組和模型對照組灌胃給予空白阿拉伯膠墨汁（小鼠灌胃量為20mL/kg）。25min后，脫頸椎處死動物，打開腹腔分離腸系膜，剪取上端自幽門、下端至回盲部的腸管，輕輕將小腸拉成直線，測量腸管長度為“小腸總長度”，從幽門至墨汁前沿為“墨汁推進長度”，計算墨汁推進率如下：

推進率（%）=墨水移動距離（cm）/小腸全長（cm）×100

1.2.2排便實驗參照保健食品檢驗與評價技術(shù)規(guī)范（2003版）中關(guān)于通便功能檢驗的方法安排實驗［7］。50只昆明小鼠適應(yīng)性喂養(yǎng)5d后，按照體重將小鼠隨機分為正常對照組、模型對照組、0.6g/kg劑量組、1.0g/kg劑量組、2.0g/kg劑量組共5組，每組10只小鼠，灌胃給予相應(yīng)的受試物。灌胃14d后，將各組小鼠禁食16h（期間自由飲水）。模型對照組和各受試物實驗組灌胃給予0.50g/L復(fù)方地芬諾酯，正常對照組給予蒸餾水（灌胃量為20mL/kg），30min后，各受試物實驗組小鼠灌胃給予含相應(yīng)劑量受試物的阿拉伯膠墨汁懸液，正常對照組和模型對照組灌胃給予空白阿拉伯膠墨汁懸液（小鼠灌胃量為20mL/kg）。動物均單籠飼養(yǎng)，正常飲水進食，從灌胃阿拉伯膠墨汁懸液起開始計時，記錄每只動物排首粒黑便時間、5h內(nèi)自排出首粒黑便后的糞便粒數(shù)及重量。

1.2.3調(diào)節(jié)腸道菌群功能實驗參照保健食品檢驗與評價技術(shù)規(guī)范（2003版）中關(guān)于調(diào)節(jié)腸道菌群功能檢驗相關(guān)方法進行實驗設(shè)計和腸道菌群的檢驗［7］。50只BALB/c小鼠，按照體重將小鼠隨機分為正常對照組、0.6g/kg劑量組、1.0g/kg劑量組、2.0g/kg劑量組共4組，每組10只小鼠。給予受試物前及14d后，無菌采取小鼠糞便（約0.1g），進行腸道雙歧桿菌、乳桿菌、腸球菌、腸桿菌的檢測，檢測方法參照保健食品檢驗與評價技術(shù)規(guī)范（2003版）規(guī)定的腸道菌群檢測方法進行［7］，菌群數(shù)量以菌落形成單位的對數(shù)值表示。

1.2.4數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件對各組數(shù)據(jù)進行方差齊性分析，滿足方差齊性要求之后對受試組數(shù)據(jù)與對照組數(shù)據(jù)進行兩兩比較分析，以p＜0.05作為差異顯著性判定標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.5結(jié)果判定參照保健食品檢驗與評價技術(shù)規(guī)范（2003版）中關(guān)于排便和調(diào)節(jié)腸道菌群陽性結(jié)果判定方法執(zhí)行［7］。

2　結(jié)果與分析

2.1低聚木糖對小鼠小腸運動功能的影響

由表1可見，模型對照組小鼠的墨汁推進率顯著低于正常對照組的墨汁推進率（p＜0.01），即小鼠腸蠕動抑制模型成立。與模型對照組相比，0.16、0.6、1.0g/kg劑量組的墨汁推進率均未出現(xiàn)顯著性差異（p＞0.05）。

表1　低聚木糖對小鼠小腸墨汁推進率的影響Table 1　The effect of intestinal propulsion rate on mice

2.2低聚木糖對小鼠小腸排便功能的影響

由圖1可見，模型對照組小鼠的首粒黑便時間較正常對照組顯著推遲（p＜0.05），排便粒數(shù)及排便重量較正常對照組顯著降低（p＜0.05），便秘模型成立。1.0g/kg和2.0g/kg低聚木糖組對便秘小鼠的首粒黑便時間、排便粒數(shù)和排便重量均有顯著影響（p＜0.05）。與模型對照組相比，1.0g/kg組小鼠的首粒黑便時間提早了21.3%，排便重量和粒數(shù)分別增加了133.3%和183.3%；2.0g/kg組小鼠的首粒黑便時間提早了22.7%，排便重量和排便粒數(shù)分別增加了122.2%和125.0%。在本次實驗中，0.6g/kg低聚木糖劑量組小鼠的首粒黑便時間、排便粒數(shù)、排便重量與模型組相比未發(fā)現(xiàn)顯著性的變化。

圖1　不同低聚木糖組的排便功能比較Fig.1　Laxative effect comparison between the groups

2.3低聚木糖對小鼠腸道菌群的影響

從表2可以看出，與實驗前比較，正常對照組小鼠腸道內(nèi)的雙歧桿菌和乳桿菌數(shù)量對數(shù)值在實驗前后未出現(xiàn)顯著變化（p＞0.05）。在攝入低聚木糖14d后，小鼠腸道內(nèi)的雙歧桿菌及乳桿菌數(shù)量對數(shù)值較實驗前明顯增加（p＜0.01）。與正常對照組相比，攝入低聚木糖14d后小鼠腸道內(nèi)雙歧桿菌及乳桿菌數(shù)量對數(shù)值均顯著高于正常對照組（p＜0.01），腸桿菌和腸球菌的數(shù)量對數(shù)值未見顯著性變化。實驗前后各組小鼠腸道內(nèi)的腸桿菌數(shù)量對數(shù)值未有顯著變化（p＞0.05），小鼠腸道內(nèi)腸球菌數(shù)量對數(shù)值較實驗前增加，但其增加幅度遠遠低于雙歧桿菌及乳桿菌增加幅度。

表2　攝入低聚木糖前后動物腸道菌群的變化（lg cfu/g）Table 2　Changes in the intestinal flora of mice after intake xylooligosaccharides（lg cfu/g）

3　討論

腸道是人體接受外來物質(zhì)的主要場所，腸道不僅擔(dān)負(fù)著消化吸收營養(yǎng)物質(zhì)的重任，而且是人體最大的微生態(tài)系統(tǒng)和最大的免疫器官，掌管著人體70%的免疫功能［8］。因此，腸道健康關(guān)系著整個機體的正常運行。

對于改善胃腸功能的評價，包括調(diào)節(jié)腸道菌群、促進消化、潤腸通便、對胃粘膜有輔助保護作用等多個方面［7］。低聚木糖屬于低聚糖的一種，研究發(fā)現(xiàn)低聚果糖［9-11］、低聚異麥芽糖［12-14］等低聚糖具有潤腸通便及調(diào)節(jié)腸道菌群的功能，關(guān)于低聚木糖的潤腸通便及益生菌增殖效應(yīng)的研究還相對較少，魏濤等［6］使用BALB/c小鼠，以0.5g/kg和1.0g/kg劑量對低聚木糖的腸道保健功能進行了研究，發(fā)現(xiàn)連續(xù)給予小鼠低聚木糖14d后，糞便中的益生菌數(shù)量呈現(xiàn)顯著性增長，給予21d后，小鼠的小腸推進率、排便時間等指標(biāo)均呈現(xiàn)顯著性的變化。保健食品檢驗與評價技術(shù)規(guī)范中規(guī)定，滿足排糞便重量和糞便粒數(shù)一項結(jié)果陽性，同時小腸運動實驗和排便時間一項結(jié)果陽性，可判定該受試樣品通便功能動物實驗結(jié)果陽性［7］。本研究中使用0.16、0.6、1.0g/kg的劑量對小鼠進行灌胃，低聚木糖干預(yù)后小鼠的糞便粒數(shù)和排便重量較便秘模型組顯著增加（p＜0.05），排便時間較便秘模型組明顯縮短（p＜0.05），這與魏濤的研究結(jié)果相符，滿足通便功能實驗結(jié)果陽性的判定要求。但本實驗中鼠的腸推進率并未出現(xiàn)顯著性差異，這可能跟本次實驗所使用的小鼠品種有關(guān)，昆明小鼠是遠交系，個體之間的遺傳性狀差異較大，而BALB/c小鼠是近交系小鼠，個體與個體之間保持著與親代幾乎一致的遺傳性狀。在進行實驗時，遠交系小鼠不同個體所得到的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差較大，而近交系小鼠所得結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)差較小，數(shù)據(jù)離散度對統(tǒng)計結(jié)果產(chǎn)生了影響。

根據(jù)保健食品檢驗與評價技術(shù)規(guī)范（2003版），動物實驗中符合以下任一項，可判定該受試樣品調(diào)節(jié)腸道菌群功能動物實驗結(jié)果陽性：雙歧桿菌和/或乳桿菌（或其他益生菌）明顯增加，梭菌減少或無明顯變化、腸球菌、腸桿菌無明顯變化；雙歧桿菌和/或乳桿菌（或其他益生菌）明顯增加，梭菌減少或無明顯變化、腸球菌和/或腸桿菌明顯增加，但增加的幅度低于雙歧桿菌、乳桿菌（或其他益生菌）增加的幅度［7］。在本實驗中，低聚木糖干預(yù)后小鼠的雙歧桿菌和乳桿菌較非干預(yù)組顯著增加，對數(shù)值增加幅度約為1，表示干預(yù)后益生菌的菌落形成單位數(shù)量增加約10倍。與實驗前比較，實驗后高、中劑量低聚木糖干預(yù)組的腸球菌數(shù)量增加，對數(shù)值增加幅度約為0.3，變化幅度小于雙歧桿菌和乳桿菌的變化幅度。

4　結(jié)論

本研究中低聚木糖的攝入促進了小鼠的排便和腸道雙歧桿菌、乳桿菌的增殖，進而可以推論攝入低聚木糖對于改善機體腸道具有積極作用，根據(jù)保健食品檢驗與評價技術(shù)規(guī)范中排便和調(diào)節(jié)腸道菌群功能評價方法中陽性結(jié)果的判定標(biāo)準(zhǔn)，可認(rèn)為低聚木糖具有通便功能和調(diào)節(jié)腸道菌群的功能。本研究為低聚木糖在食品中的應(yīng)用提供了研究基礎(chǔ)。但動物實驗結(jié)果應(yīng)用于人體還存在著一定的局限性，低聚木糖應(yīng)用于人體的劑量-效應(yīng)關(guān)系及適宜劑量，還需要人體實驗加以驗證。

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Study on laxative and regulating function for the intestinal flora of xylooligosaccharides

WANG Xin1，ZHU Jing1，LIU Jing1，XIAO Lin2，SUN Zhong-wei2，CHEN Xiao-gang2，LI Dong1，*
（1.Beijing Research Institute for Nutritional Resources，Beijing 100069，China；2.Key Laboratory of Shandong Province Straw Bio-refining Technology，Yucheng 251200，China）

According to the health food inspection and evaluation of technical specifications，impact of oligosaccharide on defecation and intestinal flora had been researched by detected the mice intestinal propulsive rate，the first time grain black stools，ranked melena grains and weight.There was no significant difference in intestinal propulsive rates between model group of mice and intervention groups.And there were significant differences（p＜0.05）on the first grain black stools time，defecation quality and weight between model group and intervention groups.After the xylooligosaccharides intervention，a significant（p＜0.05）increase in the number of bifidobacteria and lactobacilli，and there was significant difference（p＜0.05）compare intervention groups with the control group.According this result，positive effect of defecation promoting and intestinal flora regulation of xylooligosaccharides could be determined.

xylooligosaccharides；intestinal flora；defecation promoting；bifidobacterium；lactobacillus

TS201.1

A

1002-0306（2015）14-0359-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.14.065

2014－11－18

王鑫（1987-），男，碩士，實習(xí)研究員，研究方向：食品成分檢測與功能評價。

李東（1965-），男，教授級高工，研究方向：食品營養(yǎng)與生物技術(shù)。

國家科技支撐計劃（2012BAD33B05）。