藍莓花青素對小鼠抗疲勞及體內抗氧化作用

張卓睿，毛迪銳,*，高 晗，魏青青，蔡 沖

（1.北華大學林學院，吉林 吉林 132013；2.吉林省長白山食品藥品檢測檢驗中心，吉林 延邊 133613）

藍莓花青素對小鼠抗疲勞及體內抗氧化作用

張卓睿1，毛迪銳1,*，高 晗2，魏青青1，蔡 沖1

（1.北華大學林學院，吉林 吉林 132013；2.吉林省長白山食品藥品檢測檢驗中心，吉林 延邊 133613）

目的：研究藍莓花青素對小鼠抗疲勞和體內抗氧化的作用。方法：經灌胃給予小鼠低、中、高劑量藍莓花青素30 d后，分別測定負重游泳時間、轉棒時間，肝糖原（liver glycogen，LG）含量、肌糖原（muscle glycogen，MG）含量、血尿素氮（blood urea nitrogen，BUN）含量、血乳酸（blood lactic acid，BLA）含量、乳酸脫氫酶（lactic dehydrogenase，LDH）活力、肝臟總抗氧化能力（total antioxidant capacity，T-AOC）、總超氧化物歧化酶（total superoxide dismutase，T-SOD）活力、谷胱甘肽過氧化物歧化酶（glutathione peroxide dismutase，GSH-Px）活力及丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量。結果：與空白對照組相比，藍莓花青素低、中、高劑量組能顯著延長小鼠負重游泳時間和轉棒時間（P＜0.05，P＜0.01），藍莓花青素低、中、高劑量組能使小鼠體內LG含量顯著增加（P＜0.05），BLA、BUN和MDA含量明顯降低（P＜0.05，P＜0.01），并能顯著增加小鼠肝臟T-AOC和T-SOD、GSH-Px活力（P＜0.05）。藍莓花青素中、高劑量組能使小鼠體內MG含量和LDH活力顯著增加（P＜0.05，P＜0.01）。結論：結果表明藍莓花青素具有較好的抗疲勞及體內抗氧化作用。

藍莓；花青素；抗疲勞；抗氧化

藍莓學名越橘，杜鵑花科（Ericaceae）越橘屬（Vaccinium spp.），多年生落葉或常綠灌木。藍莓最早發現于歐洲東部地區，目前在全世界范圍內都有種植，美國為主產國。在我國藍莓主要種植于山東半島和大、小興安嶺地區，滇西、湖北以及四川盆地等地區也有種植。研究發現：藍莓果實中富含蛋白質（0.40%～0.74%）、脂類（0.33%～0.60%）、碳水化合物（12.90%～14.49%）、VA、VC、VE、氨基酸、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、磷、鈣、鉀、鎂、花青素、鞣花酸、綠原酸等成分[1]。藍莓果實中含有大量的功能因子，具有極高的保健功能，包括預防眼部疾病、保護視力、抗氧化、增強人體免疫機能、消炎、提高記憶力、降膽固醇、保護心腦血管、抗癌等[2-10]，被聯合國糧農組織列為人類五大健康食品之一。藍莓果實中花青素含量很高，野生品種每100 g鮮果中花青素的含量高達330～338 mg，栽培品種也可到70～150 mg。藍莓花青素主要有抗氧化、抗癌、保護視力、抗輻射、抗衰老、提高免疫力等作用[11-17]。目前，關于花青素的研究較多，然而國內外關于藍莓花青素抗疲勞及體內抗氧化作用的研究鮮見報道。因此，研究藍莓花青素抗疲勞及體內抗氧化作用的效果，以期為藍莓在保健食品中的開發應用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

藍莓（品種為‘北藍’）采于吉林省白山市靖宇縣；20～22 g清潔級健康昆明種雄性小白鼠購于吉林大學動物實驗中心，生產和使用許可證號：SCXK（吉）2013-0001，小鼠飼養環境：溫度為20～22 ℃，相對濕度為50%～60%，自由飲水、進食。

血尿素氮（blood urea nitrogen，BUN）、血乳酸（blood lactic acid，BLA）、肝糖原（liver glycogen，LG）、肌糖原（muscle glycogen，MG）、乳酸脫氫酶（lactic dehydrogenase，LDH）、總抗氧化能力（total antioxidant capacity，T-AOC）、總SOD（total SOD，T-SOD）、丙二醛（malondialdehyde，MDA）、谷胱甘肽過氧化物歧化酶（glutathione peroxide dismutase，GSH-Px）試劑盒 南京建成生物工程研究所。

1.2 儀器與設備

722N可見分光光度計 上海佑科儀器儀表有限公司；真空冷凍干燥機 德國Christ公司；XSC型小鼠恒溫游泳池 淮北正華生物儀器設備有限公司；DY89-Ⅱ型電動玻璃勻漿機 寧波新芝生物科技股份有限公司；ZB-200疲勞轉棒儀 成都泰盟科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 藍莓花青素的提取純化

稱取一定質量的藍莓鮮果，通過組織搗碎機搗碎成藍莓漿，加入7 倍體積75%、pH（3.0±0.1）的酒石酸酸化的乙醇提取劑，在浸提溫度52 ℃、pH 3.1、浸提時間145 min的條件下提取，提取液8 000 r/min離心10 min，取上清液，即為藍莓花青素粗提液[18]；然后將藍莓花青素粗提液通過AB-8型大孔樹脂吸附，6 h吸附飽和，再用70%乙醇洗脫，收集乙醇洗脫流出液，減壓蒸發濃縮，除去乙醇后，冷凍干燥即得到藍莓花青素[19]。

1.3.2 動物分組及給藥方法

將適應7 d 后的小鼠按體質量隨機分為空白對照組和3 個不同劑量實驗組，即低、中、高劑量組，每組各40 只。本實驗設低、中、高劑量組分別給予藍莓花青素150、300、450 mg/kg（以體質量計，下同）；空白對照組給予等體積的生理鹽水；灌胃量按0.1 mL/10 g，每日1 次，連續30 d，灌胃期間自由取食和飲水。

1.3.3 小鼠負重游泳實驗

末次給藥30 min后，將小鼠尾部負上砝碼，負載質量為小鼠自身質量的5%，放入小鼠恒溫游泳池中，水溫（25.0±0.5）℃，放入小鼠并開始計時，至小鼠沉于水面下10 s后不能浮出水面的時間作為力竭游泳時間[20]。

1.3.4 小鼠疲勞轉棒實驗

末次給藥30 min后，將小鼠放到小鼠轉棒式疲勞儀進行轉棒實驗，轉速為30 r/min。各組小鼠實驗前先進行訓練，訓練3 次后，開始記錄小鼠由于肌肉疲勞而從轉棒上跌下的時間[21]。

1.3.5 抗疲勞生化指標的測定

末次給藥30min后，小鼠在溫度為（25.0±0.5）℃水中不負重的情況下游泳60 min，休息10 min后，眼球采血，離心，制備血清，備用。將采血后的小鼠立即取肝臟和股四頭肌，經生理鹽水漂洗后用濾紙吸干，保存備用。按照試劑盒提供的方法檢測LG、MG、BLA、BUN含量及LDH活力[22]。

1.3.6 抗氧化生化指標的測定

末次給藥60 min后，立即處死小鼠，取肝臟，用冰生理鹽水將肝臟制成10%肝臟勻漿，按照試劑盒提供的方法檢測T-AOC、MDA含量和T-SOD、GSH-Px的活力[23]。

1.4 數據統計分析

2 結果與分析

2.1 藍莓花青素對小鼠負重游泳時間和轉棒時間的影響

疲勞的主要表現為運動時能量體系輸出的最大功率下降，并且肌肉力量下降。小鼠負重游泳實驗和轉棒實驗是測定小鼠疲勞狀況和運動耐力的常用實驗方法，可以客觀地反映出動物運動抗疲勞的程度。小鼠負重游泳實驗時，肌肉消耗糖原，血糖水平降低，從而引起中樞神經系統供能不足，導致全身性疲勞的發生[24]。

表1 藍莓花青素對小鼠負重游泳時間和轉棒時間的影響Table 1 Effect of blueberry anthocyanins on exhaustive swimming time and rota-rod endurance time of mice

由表1可知，與空白對照組相比，藍莓花青素低、中、高劑量組的小鼠負重游泳時間均有所延長，低劑量組和高劑量組差異具有顯著性（P＜0.05），中劑量組差異具有極顯著性（P＜0.01）。藍莓花青素低、中、高劑量組使小鼠負重游泳時間比空白對照組分別延長30.52%、53.02%和93.48%。在轉棒實驗中，與空白對照組相比，轉棒時間均有所延長，延長率分別為52.28%、64.23%、78.66%，各劑量組均呈顯著性差異（P＜0.05），并在一定范圍內，轉棒時間與藍莓花青素攝入量成正比關系。實驗結果說明藍莓花青素能提高小鼠運動耐力，延長小鼠運動時間，藍莓花青素具有緩解疲勞的作用。

2.2 藍莓花青素對小鼠體內LG和MG含量的影響

小鼠長時間高強度運動中體力的衰竭與LG、MG含量的變化有關，當機體經過一段時間的運動后，體內的糖原會分解成乳酸，并釋放出能量來供肌肉運動，而當機體內的糖原含量不足以為機體活動提供能量時，機體就會產生疲勞現象[25]。LG含量的增多可以為機體提供更多的能量，而MG儲備量越多，機體的耐力就越好，運動時間就越長。

表2 藍莓花青素對小鼠LG 和MG含量的影響Table 2 Effect of blueberry anthocyanins on the contents of LG and MG in mice mg/g

由表2可知，與空白對照組相比，低、中、高劑量組小鼠體內的LG和MG含量均有所增加，但LG含量增加更為顯著，低、中、高劑量組的LG含量與空白對照組相比，均具有顯著性差異（P＜0.05）；而MG含量只有中劑量組和高劑量組與空白對照組相比呈顯著性差異（P＜0.05），低劑量組無顯著性差異（P＞0.05）。實驗結果說明，藍莓花青素可以提高小鼠體內LG和MG的儲備能力，維持小鼠運動時的血糖水平，延緩疲勞的產生。

2.3 藍莓花青素對小鼠BUN、BLA含量和LDH活力的影響

機體在沒有充分能量供給的情況下，糖的無氧代謝和蛋白質的分解代謝都會增加，BUN含量從而增加[26]。因此，BUN的含量可以反映疲勞的程度。無氧條件下，肌肉中的糖原被分解產生大量乳酸，體內乳酸含量的增加，會引起肌肉運動能力的下降，因此減少體內乳酸的含量，可以緩解機體的疲勞狀態。LDH的主要作用是將肌肉中過多乳酸轉變為丙酮酸，從而減少乳酸的積累。LDH活力越強，乳酸的轉變越多，抗疲勞性就越好。所以BLA的含量及LDH的活力可以作為評價抗疲勞的生理指標。

表3 藍莓花青素對小鼠BUN、BLA含量和LDH活力的影響Table 3 Effect of blueberry anthocyanins on the contents of BUN and BLA and LDH activity in mice

由表3可知，與空白對照組相比，低、中、高劑量組的BUN含量均有所降低，低、高劑量組與空白對照組相比有顯著性差異（P＜0.05），中劑量組有極顯著性差異（P＜0.01）；3 個劑量組與空白對照組相比，BLA含量均有所減少，低和中劑量組與空白對照組相比有極顯著性差異（P＜0.01），高劑量組有顯著性差異（P＜0.05）；與空白對照組相比，3 個劑量組LDH活力有所增加，其中低劑量組與對照組相比無顯著差異（P＞0.05），而中劑量組有極顯著性差異（P＜0.01），高劑量組有顯著性差異（P＜0.05）。實驗結果表明，藍莓花青素可以降低小鼠運動后產生的BUN，并且增加了LDH的活力，降低了BLA的含量，使小鼠的疲勞程度有所緩解。

2.4 藍莓花青素對小鼠肝臟T-AOC、T-SOD、MDA、GSH-Px水平的影響

當機體細胞受到自由基的攻擊后，會引發脂質的過氧化作用，促使MDA的產生。因此MDA的含量可以反映機體氧化的程度[27]。T-SOD可以有效地清除體內的超氧陰離子自由基，并使其轉變為過氧化氫；而GSH-Px可以消除體內過氧化氫，減輕脂質過氧化作用，T-SOD和GSH-Px的活力可以反映物質對自由基的消除能力[28]。

表4 藍莓花青素對小鼠T-AOC、T-SOD活力、MDA含量、GSH-Px活力的影響Table 4 Effect of blueberry anthocyanins on T-AOC, T-SOD activity,MDA content and GSH-Px activity in mice

由表4可知，與空白對照組相比，低、中、高3 組劑量的藍莓花青素可以使小鼠肝臟中的T-AOC及T-SOD、GSH-Px活力有所提高，并且降低MDA的含量。與空白對照組相比，藍莓花青素低、中、高劑量均可使T-AOC有所增加，而且有顯著性差異（P＜0.05），其中，中劑量組有極顯著性差異（P＜0.01）；3 個劑量的MDA含量均有所下降，其中，中劑量、高劑量組與空白對照組相比有極顯著性差異（P＜0.01）；低、中、高劑量組的T-SOD和GSH-Px的活力均有所提高，其中，花青素低劑量組和中劑量組的T-SOD活力與空白對照組相比呈顯著性差異（P＜0.05），高劑量組呈極顯著性差異（P＜0.01）；而低劑量組的GSH-Px活力與空白對照組相比無顯著性差異（P＞0.05），但中劑量和高劑量組與空白對照組相比有顯著性差異（P＜0.05）。實驗結果表明，藍莓花青素可以提高肝臟中抗氧化酶的活力，清除肝臟中的過氧化物，因此，藍莓花青素具有較強的抗氧化能力。

2.5 抗疲勞與抗氧化的相關性

以低、中、高3 個劑量組小鼠肝臟中的T-AOC為橫坐標，分別以LG、MG、BUN、BLA、LDH為縱坐標，繪制T-AOC與LG、MG、BUN、BLA、LDH的關系圖[29]，以考察抗疲勞與抗氧化作用之間的關系。

圖1 T-AOC與LG（a）、MG（b）、LDH（c）、BUN（d）、BLA（e）的相關性Fig. 1 Correlations between T-AOC and LG (a), MG (b), LDH (c),BUN (d) and BLA (e)

圖1a、b表明，小鼠肝臟內的T-AOC與小鼠體內的LG和MG含量呈正相關關系，說明當小鼠體內的抗氧化能力越強時，小鼠運動所消耗的LG和MG越少；圖1c表明，LDH的活力與T-AOC成正比關系；圖1d、e表明，BUN、BLA的含量隨著T-AOC的增加而降低，即成反比關系，說明T-AOC越強，運動過程中產生的BUN、BLA越少，可以有效地緩解疲勞現象的產生。圖1說明，小鼠體內的抗氧化活性越強，其抗疲勞效果越好。

3 討 論

當機體生理過程不能維持及其機能在某一特定的水平和/或不能維持預定的運動強度時即為疲勞。抗疲勞包括延緩疲勞的產生和/或加速疲勞的消除[2]。疲勞的評價方法包括耐力實驗和生化指標的檢測。通過負重游泳實驗和轉棒實驗，說明藍莓花青素能延長小鼠運動時間，提高運動耐力，并能夠提高運動后小鼠的LG和MG的儲備，增強血LDH的活力，加快乳酸的分解，降低BUN和BLA的含量，延緩疲勞的發生。若一項或一項以上的耐力運動實驗和兩項或兩項以上的生化指標為陽性，即可判定受試物具有抗疲勞活性[31]。藍莓花青素組2 項運動指標和5 項生化指標均成陽性，說明藍莓花青素具有顯著的抗疲勞作用。

運動性疲勞產生的重要原因是運動中超氧陰離子自由基的產生和血漿脂質過氧化物的升高[30]。因此，補充具有抗氧化能力的物質，可以提高體內抗氧化酶的活力，清除超氧陰離子自由基，達到抗疲勞的效果。實驗結果表明，藍莓花青素可以使小鼠肝臟中T-SOD和GSH-Px活力提高，MDA含量降低，T-AOC增強，說明藍莓花青素具有顯著的抗氧化作用。通過抗氧化性和抗疲勞性相關性的分析可知，抗氧化能力與抗疲勞效果呈正相關關系。但有關藍莓花青素具體的抗疲勞機制尚需進一步研究。

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Anti-Fatigue and Antioxidant Effects of Anthocyanins from Blueberry in Mice

ZHANG Zhuorui1, MAO Dirui1,*, GAO Han2, WEI Qingqing1, CAI Chong1
(1. Forestry College of Beihua University, Jilin 132013, China;2. Jilin Province Changbai Mountain Food and Drug Inspection Testing Center, Yanbian 133613, China)

Objective: This work investigated the anti-fatigue and antioxidant effects of blueberry anthocyanins in mice.Methods: Mice were administrated with low, medium and high doses of blueberry anthocyanins by gavage for 30 days.After that, weight-loaded swimming time, rota-rod endurance time, and the levels of liver glycogen (LG), muscle glycogen(MG), blood urea nitrogen (BUN), blood lactic acid (BLA), serum lactate dehydrogenase (LDH), and liver total antioxidant capacity (T-AOC), total superoxide dismutase (T-SOD), malondialdehyde (MDA), and glutathione peroxide dismutase(GSH-Px). Results: Compared with the blank control group, blueberry anthocyanins at all doses significantly prolonged weight-loaded swimming time and rota-rod endurance time (P 〈 0.05, P 〈 0.01), increased LG content (P 〈 0.05), decreased BLA, BUN and MDA contents (P 〈 0.05, P 〈 0.01), and improved the activity of liver T-AOC, T-SOD and GSH-Px in mice(P 〈 0.05). Blueberry anthocyanins at medium and high doses could noticeably improve LDH activity and MG content in mice (P 〈 0.05, P 〈 0.01). Conclusion: Blueberry anthocyanins have good anti-fatigue and anti-oxidant effects in vivo.

blueberry; anthocyanins; anti-fatigue; antioxidant

10.7506/spkx1002-6630-201721033

TS201.2

A

1002-6630（2017）21-0207-05

張卓睿, 毛迪銳, 高晗, 等. 藍莓花青素對小鼠抗疲勞及體內抗氧化作用[J]. 食品科學, 2017, 38(21): 207-211.

10.7506/spkx1002-6630-201721033. http://www.spkx.net.cn

ZHANG Zhuorui, MAO Dirui, GAO Han, et al. Anti-fatigue and antioxidant effects of anthocyanins from blueberry in mice[J]. Food Science, 2017, 38(21): 207-211. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201721033.http://www.spkx.net.cn

2016-08-02

吉林市科技計劃項目（2015431015）；2016年國家級大學生創新項目（201610201013）

張卓睿（1978—），女，講師，碩士，研究方向為功能食品開發。E-mail：teacher_zzr@163.com

*通信作者：毛迪銳（1978—），女，副教授，碩士，研究方向為天然產物開發利用。E-mail：mdrteacher@163.com