部分脫脂亞麻籽粉對高脂高糖飲食大鼠血糖的影響

李培培，黃慶德*，許繼取，張亞麗，馬叢叢，鄧乾春

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所，油料油脂加工技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430062）

亞麻籽是一種在干旱和半干旱冷涼地區(qū)廣泛種植和生產(chǎn)的油料植物，世界上常年有50 個國家出產(chǎn)亞麻籽，近年來總產(chǎn)量維持在260萬 t左右。亞麻籽是一種植物油料，也是在很多國家或地區(qū)的食品法典中列入的食用油料，其主要可食用部分為亞麻籽油，因此亞麻籽目前最主要用途是壓榨加工制取亞麻籽油。亞麻籽油是一種富含ω-3系列多不飽和脂肪酸α-亞麻酸的功能性油脂，其功能已有大量研究報(bào)道[1-7]，并已獲得廣泛應(yīng)用。亞麻籽壓榨制油后副產(chǎn)物占亞麻籽質(zhì)量60%～65%的亞麻餅是一種由亞麻籽蛋白、膳食纖維（其中包括纖維素和可溶性膳食纖維亞麻籽膠）、碳水化合物、殘留亞麻籽油、亞麻木酚素（secoisolariciresinol diglucoside，SDG）和微量物質(zhì)構(gòu)成的混合物[8-9]。目前亞麻餅主要用于制備喂養(yǎng)動物的蛋白飼料，由于含有生氰糖苷毒素、抗VB6物質(zhì)和較高含量不被動物消化利用的亞麻籽膠等[10-14]，飼喂動物前需進(jìn)行脫毒處理或只能以少量比例添加到飼料中，用途受到限制，且利用率不穩(wěn)定，需要開展使其更富價(jià)值的利用途徑研究。如何高效利用亞麻籽餅成為亞麻籽加工的研究熱點(diǎn)，目前的研究集中在兩個方面：第一是對其所具有的單一活性物質(zhì)功能開展研究，重點(diǎn)是亞麻SDG，文獻(xiàn)報(bào)道SDG具有抗氧化、清除自由基能力從而改善糖尿病和心腦血管疾病癥狀，在抗腫瘤方面也具有一定效果[15-22]；第二是直接利用亞麻餅，主要是將其加工成部分脫脂亞麻籽粉（partially defatted flaxseed meal，PDFM）后進(jìn)行功能研究，證實(shí)飲食中攝入一定比例PDFM，具有潤腸通便、改善高脂飲食動物的血脂指標(biāo)、提高動物體內(nèi)抗氧化活性、增強(qiáng)動物生產(chǎn)能力等作用[23-28]。

糖尿病是全球威脅人類健康的三大慢性非傳染性疾病之一，近年來中國糖尿病患病人數(shù)已穩(wěn)居世界第一[29]。糖尿病與飲食結(jié)構(gòu)具有極其緊密的關(guān)系，通過合理的飲食結(jié)構(gòu)調(diào)整預(yù)防并控制糖尿病及其并發(fā)癥發(fā)生、發(fā)展一直是科研關(guān)注方向之一。膳食纖維能夠潤腸通便、增加腸道內(nèi)有益微生物、減少厭氧菌、產(chǎn)生飽腹感，對高血糖人群的血糖控制和肥胖人群的體質(zhì)量控制具有一定幫助[30-31]。PDFM含有豐富的膳食纖維類物質(zhì)亞麻纖維素、亞麻膠和SDG，但飲食攝入PDFM對血糖的影響鮮見報(bào)道；因此本實(shí)驗(yàn)以PDFM干預(yù)高脂高糖飼料飲食SD大鼠，通過檢測血糖、糖化血紅蛋白等指標(biāo)，系統(tǒng)評估PDFM對實(shí)驗(yàn)動物血糖的影響，以期檢驗(yàn)PDFM是否具有調(diào)節(jié)血糖的功能作用，從而為其用作健康功能產(chǎn)品開發(fā)提供基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 動物、材料及試劑

SPF級雄性SD大鼠54 只，體質(zhì)量180～220 g，購自湖南斯萊克景達(dá)實(shí)驗(yàn)動物有限公司，許可證號：SCXK（湘）2009-0012。

亞麻籽購自甘肅金昌，為大粒黃色亞麻籽；豬油為實(shí)驗(yàn)室自制；AIN-93M飼料（玉米淀粉62%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）、干酪素14%、蔗糖10%、纖維素5%、大豆油4%、復(fù)合鹽3.5%、復(fù)合維生素1%、氯化膽堿0.2%、DL-蛋氨酸0.3%） 江蘇美迪森生物醫(yī)藥有限公司；白砂糖 上海市糖業(yè)煙酒（集團(tuán)）有限公司。

阿卡波糖片 拜耳醫(yī)藥保健有限公司；低密度脂蛋白膽固醇（low density lipoprotein cholesterol，LDL-C）試劑盒、高密度脂蛋白膽固醇（high density lipoprotein cholesterol，HDL-C）試劑盒、總甘油三酯（total triglyceride，TG）試劑盒、總膽固醇（total cholesterol，TC）試劑盒、糖化血紅蛋白（hemoglobin A1c，HbA1c）試劑盒 北京利德曼生化股份有限公司；肝糖原試劑盒 南京建成生物工程研究所；血糖試紙羅氏制藥有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

超低溫冰箱 青島海爾特種冰柜有限公司；D-37520 Osterode臺式冷凍離心機(jī) 美國Thermo公司；微型離心機(jī) 美國Beckman Coulter公司；ML303/02電子天平 瑞士Mettler Toledo公司；EnSpire酶標(biāo)儀 美國PerkinElmer公司；血糖測試儀 羅氏制藥有限公司；CA59G榨油機(jī) 德國Komet公司。

1.3 方法

1.3.1 PDFM的制備方法

鑒于亞麻籽中含有較高含量的毒性物生氰糖苷，而研究報(bào)道微波處理是一種能夠高效率脫除生氰糖苷的方法[32-34]，為盡可能降低PDFM中的生氰糖苷含量，保證產(chǎn)品在動物飲食制品中的安全，本實(shí)驗(yàn)采用微波技術(shù)脫毒，PDFM生產(chǎn)方法如下：每次將清理除雜的400 g亞麻籽加水潤濕并保存4 h，以800 W功率微波處理5 min，調(diào)水分至質(zhì)量分?jǐn)?shù)7%左右，經(jīng)CA59G榨油機(jī)兩次壓榨得到亞麻餅，將亞麻餅用粉碎機(jī)粉碎，過60 目篩，取樣檢測其成分并密封保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 動物分組及處理

將SD大鼠以常規(guī)飼料進(jìn)行環(huán)境適應(yīng)性喂養(yǎng)7 d后隨機(jī)分為6 組，每組9 只，分別為正常對照組（飼喂AIN-93M飼料）、高糖高脂模型組（飼喂AIN-93M飼料65.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）、豬油12%、白砂糖20%、膽固醇2%、膽酸鈉0.5%）和PDFM低（高脂高糖組飼料95%、PDFM 5%）、中（高脂高糖組飼料90%、PDFM 10%）、高（高脂高糖組飼料80%、PDFM 20%）劑量組以及陽性治療對照組（按每1 kg加阿卡波糖片0.15 g配制）。各組飼料均經(jīng)膨化造粒制成顆粒飼料。每日記錄攝食量，每周稱體質(zhì)量2 次。

喂養(yǎng)8 周后，將大鼠隔夜禁食，進(jìn)行葡萄糖糖耐量實(shí)驗(yàn)。繼續(xù)喂養(yǎng)1 d，隔夜禁食，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%戊巴比妥鈉麻醉、斷頭處死后，腹部解剖，用采血管采取腹部主動脈血液，靜置1 h，4 000 r/min離心10 min后分離血清。取血完畢后，分別摘取肝臟、腎臟、胰腺、脾、腹部脂肪，用冷凍生理鹽水沖洗后，濾紙吸干，電子天平稱取各臟器濕質(zhì)量。分離的血清和臟器均于－80 ℃保存?zhèn)錂z。

1.3.3 理化指標(biāo)、動物生理生化指標(biāo)檢測及計(jì)算

1）PDFM的水分、灰分、蛋白質(zhì)、脂肪、膳食纖維、氰化物含量檢測，分別參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》、GB 5009.4—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中灰分的測定》、GB 5009.5—2016食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測定、GB 5009.6—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測定》、GB 5009.88—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中膳食纖維的測定》和GB 5009.36—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氰化物的測定》方法執(zhí)行。碳水化合物質(zhì)量按照GB/Z 21922—2008《食品營養(yǎng)成分基本術(shù)語定義》進(jìn)行減量計(jì)算獲得，即：食品總質(zhì)量為100 g，減去蛋白質(zhì)、脂肪、水分、灰分和膳食纖維的質(zhì)量即為碳水化合物的質(zhì)量。SDG參照臧茜茜等[35]的方法檢測。

2）動物體質(zhì)量增長率按式（1）計(jì)算。

式中：m0為初始體質(zhì)量/g；m為最終體質(zhì)量/g。

3）臟器指數(shù)按式（2）計(jì)算。

式中：mi為對應(yīng)臟器濕質(zhì)量/g；m為動物體質(zhì)量/g。

4）空腹血糖值：斷尾采尾血，采用血糖儀和血糖試紙條檢測。

5）HbA1c、血清TC、TG、LDL-C、HDL-C濃度分別參照相應(yīng)試劑盒說明書進(jìn)行檢測。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 PDFM的主要成分

經(jīng)檢測，PDFM主要成分包括：水分8.07%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）、總灰分6.0%、膳食纖維40.1%、油脂5.0%、蛋白質(zhì)34.1%、碳水化合物6.7%、SDG 28.8 mg/g、生氰糖苷6.80 mg/kg。從生氰糖苷檢測結(jié)果上看，低于主要含有這類毒性物食品原料的控制指標(biāo)值，如食用木薯淀粉控制生氰糖苷含量（以HCN計(jì)）指標(biāo)為10 mg/kg以下，本實(shí)驗(yàn)所得的實(shí)驗(yàn)材料PDFM生氰糖苷含量為6.80 mg/kg，初步認(rèn)為對攝食動物是安全的。這也說明所采用的微波處理方法達(dá)到了脫毒目的。膳食纖維這種認(rèn)為能產(chǎn)生飽腹感、不能被胃腸道消化吸收但具有增加腸蠕動、控制能量吸收的物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)40.1%。研究認(rèn)為SDG這種具有生理活性物質(zhì)的含量為28.8 mg/g。

2.2 動物生長觀察、解剖觀察及體質(zhì)量檢測結(jié)果

動態(tài)觀察動物生長情況，正常對照組大鼠營養(yǎng)狀態(tài)良好、食欲佳，活動正常，飲水飲食規(guī)律，大便狀態(tài)正常；高糖高脂模型組大鼠大便較稀、腥臭，飲水量大，易怒好斗，精神萎靡，后期出現(xiàn)明顯的多食、多飲和多尿等癥狀；陽性治療對照組（阿卡波糖組），攝食量減少，活動正常；添加PDFM各組，生長都正常，大便形態(tài)也正常。實(shí)驗(yàn)期間各組均未出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)動物非正常死亡。

動物解剖觀察，除正常對照組外，其他各組均出現(xiàn)一定程度脂肪肝，這是高脂高糖食物飼喂動物的一種普遍現(xiàn)象。重點(diǎn)觀察添加PDFM各組，未出現(xiàn)動物內(nèi)臟損傷情況，說明PDFM在所添加的劑量范圍內(nèi)對動物是安全的。

表1 PDFM對大鼠體質(zhì)量的影響（n＝9）Table1 Effect of PDFM on body mass of rats (n= 9)

各組大鼠因是隨機(jī)分組，初始體質(zhì)量基本一致。通過體質(zhì)量監(jiān)測，經(jīng)8 周喂養(yǎng)后，大鼠體質(zhì)量增加值見表1。PDFM中劑量組大鼠體質(zhì)量最大，增長率最高；PDFM高劑量組與正常對照組大鼠增長率其次，且相差不大；陽性治療對照組體質(zhì)量增長率較低，可能是因?yàn)閯游飳Ω咧咛秋暳峡诟胁贿m應(yīng)，加之藥物阿卡波糖的作用，攝食量減少，而添加PDFM顯著改善高脂高糖飼料適口性，體質(zhì)量增長與高脂高糖模型組和陽性治療對照組都無顯著性差異（P＞0.05）。

2.3 PDFM對大鼠空腹血糖值及糖耐量的影響

表2 PDFM對大鼠空腹血糖及糖耐量的影響（n＝9）Table2 Effect of PDFM on fasting blood glucose of rats (n = 9)mmol/L

由表2可知，按照實(shí)驗(yàn)動物空腹血糖值超過7.0 mmol/L為糖尿病判定標(biāo)準(zhǔn)，本實(shí)驗(yàn)高糖高脂模型組大鼠血清空腹血糖值為（7.15±1.22）mmol/L，其中空腹血糖值超過7.0 mmol/L大鼠數(shù)量比例為5/9，明顯高于正常對照組大鼠空腹血糖值（4.46±0.13）mmol/L，說明高脂高糖飲食加速誘導(dǎo)動物患糖尿病的模型造模獲得成功。從0、15、30、60、120 min動態(tài)監(jiān)測大鼠尾血血糖數(shù)據(jù)來看，各組大鼠腹部注射葡萄糖后0～15 min空腹血糖值急劇升高達(dá)到峰值，然后隨著時間延長血糖值下降，高糖高脂模型組各個時間階段的空腹血糖值都高于其他組，PDFM低、中、高劑量組大鼠空腹血糖值與劑量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中PDFM低劑量組已有動物空腹血糖值超過7.0 mmol/L的情況，數(shù)量比例為1/9，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明PDFM具有顯著抑制血糖升高作用，但低劑量PDFM抑制血糖升高的活性較低，要達(dá)到一定的抑制血糖升高的活性，需要給予合適的劑量。

2.4 PDFM對大鼠血液HbA1c和肝組織肝糖原濃度的影響

HbA1c是血液中紅細(xì)胞內(nèi)的血紅蛋白與血糖結(jié)合的產(chǎn)物，HbA1c越高表示血糖與血紅蛋白結(jié)合越多，糖尿病病情也越重。HbA1c在糖尿病監(jiān)測中有重要意義，與血糖值呈正相關(guān)，血糖值越高，HbA1c就越高，所以能反映血糖控制水平。因?yàn)樯删徛虝旱难侵瞪卟粫餒bA1c的升高，但一旦生成不易分解，所以HbA1c不能反映短期內(nèi)的血糖波動，但卻能很好地反映較長時間的血糖控制情況，并反映出平均血糖水平。

表3 PDFM對HbA1c和肝糖原濃度的影響（n＝9）Table3 Effects of PDFM on HbA1c and liver glycogen contents of rats (n= 9)

由表3可知，添加中、高劑量PDFM到飼料中，明顯抑制了動物血液HbA1c濃度升高，達(dá)到并超過陽性治療對照組抑制HbA1c濃度升高的效果。機(jī)體血糖主要是通過神經(jīng)、肝臟和激素對血糖的調(diào)節(jié)作用，從而使其保持在一個比較穩(wěn)定的范圍內(nèi)。合成肝糖原是血糖的消耗途徑之一，肝糖原與血糖值呈負(fù)相關(guān)，當(dāng)肝糖原增加時，血糖值下降，反之肝糖原分解增加時，血糖值上升。本實(shí)驗(yàn)中高脂高糖模型組肝糖原濃度最低，為（2.65±0.34）mmol/L，與高糖高脂模型組比較，PDFM中、高劑量組和陽性治療對照組肝糖原濃度明顯增加。PDFM具有增加肝糖原合成、減少肝糖原分解的作用。

2.5 PDFM對血脂和臟器指數(shù)的影響

本實(shí)驗(yàn)對血脂和臟器指數(shù)檢驗(yàn)是附帶檢驗(yàn)，主要是觀察高脂高糖飲食以及采用PDFM干預(yù)對動物血脂和一些臟器的影響，觀察這些指標(biāo)與血糖變化的相關(guān)性。

表 4 PDFM對血清TG、TC、HDL-C、LDL-C濃度的影響（n＝9）Table4 Effects of PDFM on serum TG, TC, HDL-C and LDL-C of rats (n= 9)mmol/L

由表4可知，與正常對照組相比較，長期高脂高糖飲食導(dǎo)致動物脂質(zhì)代謝紊亂，大鼠血液中TG和TC顯著升高。與高脂高糖模型組比較，在高脂高糖飼料中添加PDFM進(jìn)行干預(yù)，對動物血脂升高具有顯著的抑制作用，且呈現(xiàn)出非常明顯的劑量效應(yīng)關(guān)系，PDFM添加比例越高，動物血漿TG、TC和LDL-C濃度就越低，而對HDL-C濃度的影響則高低不一致。

由表5可知，與正常對照組比較，采用高脂高糖飼料喂養(yǎng)動物，各組動物的腹部脂肪指數(shù)、肝臟指數(shù)都有升高，差異顯著（P＜0.05）。與陽性治療對照組比較，PDFM中、高劑量組肝臟指數(shù)和腹部脂肪指數(shù)均有顯著差異（P＜0.05）。腹部脂肪指數(shù)越大反映大鼠肥胖體質(zhì)越明顯，肝臟指數(shù)一定程度上反映肝臟腫大程度，說明中、高劑量PDFM的干預(yù)具有一定的抑制動物向肥胖和脂肪肝發(fā)展的作用。各組之間胰指數(shù)差異不顯著（P＞0.05）。

表5 PDFM對大鼠各臟器指數(shù)的影響（n＝9）Table5 Effects of PDFM on organ indexes of rats (n= 9)%

綜上可知，PDFM在抑制血脂升高、動物肥胖及脂肪肝方面的表現(xiàn)與抑制血糖升高方面具有一致性。

3 結(jié) 論

將微波處理亞麻籽生產(chǎn)的PDFM添加于動物飼料飼喂動物，實(shí)驗(yàn)動物生長發(fā)育正常，未出現(xiàn)急性和慢性中毒癥狀，無實(shí)驗(yàn)動物異常死亡情況發(fā)生，動物解剖未觀察到內(nèi)臟損傷，說明PDFM在所采用的劑量范圍內(nèi)是安全的。高脂高糖飼料組與正常對照組的動物空腹血糖值、HbA1c濃度升高顯著（P＜0.05），形成高脂高糖飲食誘導(dǎo)的大鼠高血糖糖尿病模型，而在高脂高糖飼料中添加PDFM干預(yù)后，中、高劑量PDFM組空腹血糖值和HbA1c濃度顯著低于高脂高糖飼料組（P＜0.05），從PDFM添加量不同動物的空腹血糖值、HbA1c濃度變化看出，抑制動物血糖升高的效果與PDFM添加量之間存在劑量-效應(yīng)關(guān)系。中、高劑量PDFM組的血糖和HbA1c水平與添加常用糖尿病治療藥物阿卡波糖的陽性治療對照組沒有顯著性差異（P＞0.05），但從水平數(shù)值上看，PDFM達(dá)到甚至好于阿卡波糖抑制血糖升高的效果。同時通過檢測發(fā)現(xiàn)PDFM對動物血脂、肝臟指數(shù)、腹部脂肪指數(shù)等升高也具有明顯抑制作用。

實(shí)驗(yàn)所采用的PDFM是一種由亞麻籽蛋白、膳食纖維（包括纖維素和亞麻籽膠）、碳水化合物、殘留的亞麻籽油、SDG等組成的復(fù)混體系，既具備食品原料的基本要素，又具有膳食纖維和SDG含量高的顯著特點(diǎn)，動物實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)PDFM對高脂高糖飲食動物血糖升高具有顯著的抑制作用，具備成為輔助降血糖功能食品原料的潛力。本實(shí)驗(yàn)將為進(jìn)一步開展PDFM深度開發(fā)利用提供科研數(shù)據(jù)支持。