雜糧功能醋粉體內降血脂、輔助降血糖和抗氧化作用

陳樹俊，張君梅，李佳益，鄭 婕，邢慧雅，吳夢月

（山西大學生命科學學院，山西 太原 030006 ）

高脂血癥是由代謝紊亂引起的一種多發、常見性疾病[1]。近年來，隨著人們飲食結構和生活方式的改變，高脂血癥患病率顯著增加，且由此引發的心腦血管疾病已經嚴重危害到人類健康[2]。高血糖作為一種慢性代謝類疾病與高血脂往往相伴發生而非獨立存在，故高脂血癥也是誘發糖尿病形成的危險因素[3]。目前，常用降血脂藥物不僅價格昂貴，且對人體存在潛在威脅[4]，如何安全高效地通過飲食療法達到調節人體脂代謝水平已成為大眾關注的焦點[5-6]。

食醋作為一種酸性調味品一直深受大家喜愛，其中山西老陳醋富含多酚、多肽等成分，具有抗菌、緩解疲勞、促進消化吸收、調節血糖血脂、抗氧化等多重功效[7]。山西老陳醋是熏醋醅經過淋醋陳釀而來，醋沉淀物不可食用且很難利用，會造成營養成分的損失，而且醋中水分含量較高，給運輸攜帶造成困難；因此，醋粉應運而生。目前的研究大多集中在液體醋通過噴霧干燥等方式制成醋粉并研究其功能特性[8]，在醋釀造過程中直接制粉的研究鮮見報道。

以苦蕎面為原料，黑豆皮、燕麥麩皮為輔料，按照山西老陳醋傳統工藝進行釀造，熏醅階段后直接將熏醋醅進行冷凍干燥制粉[9]，因原輔料均可食用，最大限度保留了營養成分，減少沉淀浪費[10]，且苦蕎、黑豆皮和燕麥麩皮中含有豐富的多酚、黃酮、花青素和β-葡聚糖等成分，賦予了雜糧醋粉新的功效；因此，本實驗建立高脂血癥模型小鼠，研究雜糧功能醋粉體內降血脂、降血糖和抗氧化功效，為雜糧功能醋粉的開發利用提供依據。此外，雜糧功能醋粉將山西省特色小雜糧與山西老陳醋傳統釀造工藝進行有機結合，使小雜糧副產品經濟附加值得以提升，在繼承山西老陳醋傳統釀造工藝的同時又為醋粉未來市場化發展提供創新點。

1 材料與方法

1.1 動物、材料與試劑

SPF級ICR雄性小鼠70 只，4 周齡，體質量（20±2）g，購自山西醫科大學動物實驗中心，動物生產許可證號：SCXK（晉）2015-0001。

山西老陳醋醋醅由山西紫林醋業股份有限公司提供，經真空冷凍干燥后進行粉碎制得山西老陳醋醋粉。

安穩血糖試條、一次性使用采血針 三諾生物傳感股份有限公司；血清總膽固醇（total cholesterol，TC）、甘油三酯（triglyceride，TG）、高密度脂蛋白膽固醇（high density lipoprotein-cholesterol，HDL-C）、低密度脂蛋白膽固醇（low density lipoprotein-cholesterol，LDL-C）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、過氧化氫酶（catalase，CAT）、丙二醛（malondialdehyde，MDA）、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）試劑盒南京建成生物工程研究所；辛伐他汀、鹽酸川芎嗪標準品、β-葡聚糖標準品 北京索萊寶科技有限公司；沒食子酸、蘆丁等其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

JA1203N精密電子天平 上海良平儀器儀表有限公司；TFDS25真空冷凍干燥成套設備 煙臺中孚冷鏈設備有限公司；電子秤 東莞市南城長協電子制品廠；UV-2008AH紫外-可見分光光度計 尤尼柯（上海）儀器有限公司；Synergy H1多功能酶標儀 美國伯騰儀器有限公司；高效液相色譜儀（紫外檢測器）美國Waters公司；KDC-140HR高速冷凍離心機 安徽中科中佳科學儀器有限公司；安穩血糖儀 三諾生物傳感股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 雜糧功能醋粉的制備流程

1.3.2 雜糧功能醋粉及山西老陳醋醋粉成分測定

1.3.2.1 基本成分測定

蛋白質含量參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》中的凱氏定氮法進行測定；淀粉含量參照GB 5009.9—2016《食品安全國家標準 食品中淀粉的測定》中的酸水解法進行測定；還原糖含量參照GB 5009.7—2016《食品安全國家標準 食品中還原糖的測定》中的直接滴定法進行測定；脂肪含量參照GB 5009.6—2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》中的索氏抽提法進行測定；總酸含量參照GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》中的酸堿滴定法進行測定。

1.3.2.2 雜糧功能醋粉中總多酚含量的測定

以體積分數50%乙醇溶液為提取劑，料液比1∶25，在40 ℃下，超聲輔助水浴15 min，提取醋粉中的總多酚，并參照文獻[11]的方法，以無水沒食子酸作為標準品，在765 nm波長處用紫外-可見分光光度計測定吸光度。

1.3.2.3 雜糧功能醋粉中總黃酮含量的測定

以體積分數40%乙醇溶液為提取劑，料液比1∶35，50 ℃提取50 min，超聲波一次提取醋粉中的總黃酮，參照文獻[12]的方法，以蘆丁作為標準品，在510 nm波長處用紫外-可見分光光度計測定吸光度。

1.3.2.4 雜糧功能醋粉中花青素含量的測定

稱取雜糧功能醋粉2 g，料液比1∶15，用酸性乙醇溶液50 ℃恒溫水浴浸提3 次，至醋粉浸提液為無色，抽濾后將浸提液定容至100 mL，從中量取兩份2 mL浸提液，分別用pH 1.0、pH 4.5的緩沖溶液定容至10 mL，穩定100 min后，在530 nm波長處用紫外-可見分光光度計測定吸光度[13]。

1.3.2.5 雜糧功能醋粉中β-葡聚糖含量的測定

以水為提取劑按體積比1∶15，調節pH值為10.0，在70 ℃恒溫水浴條件下提取60 min，提取2 次，4 000 r/min離心20 min，收集上清液，定容至50 mL容量瓶中，參照文獻[14]的方法，以β-葡聚糖為標準品，在550 nm波長處用紫外-可見分光光度計測定吸光度。

1.3.2.6 雜糧功能醋粉中川芎嗪含量的測定

雜糧功能醋粉中川芎嗪含量的測定采用高效液相色譜法[15]，參照GB/T 19777—2013《地理標志產品 山西老陳醋》中川芎嗪檢測方法并略作修改，色譜柱為Venusil ASB C18（150 mm×4.6 mm ，5 μm），流動相為0.2 mmol/L NH4H2PO4-甲醇溶液（體積比1∶1），柱溫20 ℃，流速0.8 mL/min，紫外檢測器在279 nm波長處檢測，進樣量為10 μL。

1.3.3 實驗動物飼喂及高血脂模型的建立

雄性ICR小鼠70 只，使用無毒塑料鼠籠飼養，鼠房消毒，保持干凈清潔，室內溫度（21±1）℃，室內相對濕度（60±10）%，飼喂基礎飼料，適應性喂養1 周后記錄體質量，剔除體質量異常小鼠。其余小鼠隨機分為2 組：空白對照組（n＝10），飼喂基礎飼料；高血脂模型組，飼喂高脂飼料（含15%（質量分數，下同）豬油、20%蔗糖、1.2%膽固醇、0.2%膽酸鈉、63.6%基礎飼料），期間小鼠自由攝食與飲水。

15 d后測定各組小鼠血清TC、TG、HDL-C和LDL-C濃度。剔除異常鼠后，將高血脂模型組小鼠隨機分為高血脂模型組、陽性對照組、山西老陳醋醋粉組以及雜糧功能醋粉高、中、低劑量組，每組10 只。

1.3.4 小鼠分組及給藥灌胃

高血脂模型建成后對受試小鼠進行灌胃處理，其中陽性對照組辛伐他汀的劑量為人體推薦量的20 倍[16]，雜糧功能醋粉的低、中、高劑量組分別為人體推薦量的5、10、20 倍[17]，山西老陳醋醋粉劑量與雜糧功能醋粉中劑量組相同，具體處理方法見表1。

表1 實驗小鼠分組及設計方案（n=10）Table 1 Animal grouping and experimental design scheme (n= 10)

1.3.5 受試小鼠指標測定

在整個實驗周期，小鼠自由攝食，分別記錄每日每組小鼠飼喂量與剩余量的差值作為小鼠每日攝食量，分階段取平均值計算小鼠攝食量。分別在適應性喂養結束、造模結束、開始給藥灌胃后每7 d稱一次小鼠體質量并記錄；高血脂模型建成后，每7 d（需提前禁食12 h）用一次性采血針從小鼠尾靜脈取血，用血糖儀測定空腹血糖濃度；在實驗第30天末次給藥后，禁食12 h，小鼠摘除眼球取全血，全血靜置1 h后，用低溫冷凍離心機離心分離血清，用于血脂TC、TG、HDL-C和LDL-C濃度的測定；取血后頸椎脫臼法處死小鼠，取肝臟置于-20 ℃保存，用于測定MDA含量及CAT、SOD、GSH-Px活力。

1.4 數據分析與處理

各組數據均以 ±s表示，采用SPSS統計軟件進行分析處理，單因素方差分析判斷各實驗組間差異顯著性，P＜0.05表示差異顯著，P＜0.01表示差異極顯著。相關性分析采用Pearson’s法。

2 結果與分析

2.1 雜糧功能醋粉及山西老陳醋醋粉成分分析

表2 醋粉成分分析Table 2 Composition analysis of the vinegar powder

由表2可知，雜糧功能醋粉以苦蕎、黑豆皮和燕麥麩皮為原輔料制作而成，相較于以高粱、小麥麩皮和谷糠為原輔料的山西老陳醋醋粉[18]，其蛋白質含量更為豐富。在微生物的分解作用下，雜糧醋粉中淀粉含量較少，還原糖含量遠高于山西老陳醋醋粉，說明雜糧醋粉原料中淀粉、纖維素等大分子物質得到了更好的利用，就脂肪和總酸含量而言，兩者差異不明顯。對于總多酚、總黃酮、花青素、β-葡聚糖和川芎嗪，雜糧功能醋粉中含量均高于山西老陳醋醋粉，其中，多酚黃酮類物質具有降血壓、降血脂[19]、降低血清膽固醇和抗氧化等多種生理功能已被人們所熟知[20]。花青素是黑豆皮中的功效成分，作為天然多酚類化合物，屬小分子、水溶性物質[21]，易被人體快速吸收，具有很強的自由基猝滅能力，可以延緩衰老，還可以降低糖尿病的發病危險及并發癥的產生[22]及降低低密度脂蛋白的氧化。燕麥麩皮中可溶性膳食纖維β-葡聚糖含量豐富，Bae等[23]通過酶解燕麥制得的β-葡聚糖酶解產物吸附膽酸鹽能力較強，經動物實驗證明，β-葡聚糖酶解產物可以降低血清TC含量，從而達到降血脂目的。川芎嗪作為山西老陳醋中的特征成分，被廣泛用作心腦血管疾病治療中一種新的鈣通道氧化劑[24]。Zheng Hong等[25]發現，川芎嗪能抗輻射、抗氧化、抑制DNA損傷和細胞凋亡等作用。除此之外，川芎嗪還具有防止血栓、調節脂代謝等功效。

2.2 雜糧功能醋粉對受試小鼠攝食量的影響

表3 不同階段小鼠平均攝食量Table 3 Average food intake in mice at different experimental stages

由表3可知，在整個實驗周期中，小鼠攝食量稍有波動，整體趨于平穩，維持在4～5 g。在同一期間，各組攝食量均無顯著性差異，由此可以排除實驗過程中由于攝食量增加或減少而引起的包括體質量、血糖及血脂濃度等變化。

2.3 雜糧功能醋粉對受試小鼠體質量的影響

表4 雜糧功能醋粉對受試小鼠體質量的影響Table 4 Effect of the vinegar powder on body mass of mice

由表4可知，建模前各組小鼠體質量差異不顯著（P＞0.05），高血脂模型組從建模后到實驗終期與空白對照組相比差異極顯著（P＜0.01），由此可知，長期食用高脂飼料會造成小鼠體質量較為明顯增長。灌胃第1周末，各組小鼠體質量差異不顯著，在灌胃第2周末，除空白對照組外，其余組體質量增長量略低于高血脂模型組，但與空白對照組相比差異極顯著（P＜0.01），可以看出，在此期間，灌胃對小鼠體質量影響不明顯。灌胃第3周末，除高血脂模型組外，其余各組與空白對照組相比差異顯著（P＜0.05），除山西老陳醋醋粉組外，其余各組與高血脂模型組相比差異極顯著（P＜0.01）。在灌胃第4周末，除雜糧功能醋粉低劑量組外，其余組與高血脂模型組相比差異極顯著（P＜0.01），且陽性對照組，雜糧功能醋粉高、中劑量組相較于空白對照組無顯著性差異，說明陽性對照組和雜糧功能醋粉組隨時間延長，雖不能降低小鼠體質量，但在一定程度上減緩了體質量增長，且陽性對照組，雜糧功能醋粉高、中劑量組的效果要優于山西老陳醋醋粉和雜糧功能醋粉低劑量組。

2.4 雜糧功能醋粉對受試小鼠血糖濃度的影響

圖1 雜糧功能醋粉對受試小鼠血糖濃度的影響Fig. 1 Effect of the vinegar powder on blood glucose levels in mice

由圖1可知，建模結束后，與空白對照組小鼠相比，其余各組空腹血糖濃度升高且差異極顯著（P＜0.01），可見血脂異常引起了血糖濃度的升高，在灌胃第1周末，各組血糖濃度均呈現上升趨勢，并無降血糖作用。從灌胃第2周末開始到第4周末，各組空腹血糖濃度與高血脂模型組差異顯著（P＜0.05或P＜0.01），表明雜糧功能醋粉具有一定的降血糖作用。雜糧功能醋粉高劑量組在第3周末與空白對照組比較差異顯著，第4周末與空白對照組差異不顯著（P＞0.05），其余各組從灌胃開始到實驗結束與空白對照組相比均差異顯著（P＜0.05）或極顯著（P＜0.01），說明雜糧功能醋粉高劑量組的降血糖作用較好。

2.5 雜糧功能醋粉對受試小鼠血脂水平的影響

表5 雜糧功能醋粉對受試小鼠血脂水平的影響Table 5 Effect of the vinegar powder on serum lipid levels in mice

由表5可知，建模結束后，與空白對照組比，其余各組小鼠血清TC、TG、LDL-C濃度均極顯著升高（P＜0.01），HDL-C濃度極顯著降低（P＜0.01）。由血脂代謝異常導致的高脂血癥表現為TC、TG和低密度脂蛋白濃度過高或高密度脂蛋白濃度較低[26]，表明本次實驗建模成功。陽性對照組，山西老陳醋醋粉組，雜糧功能醋粉高、中劑量組TC、TG和LDL-C濃度相較于灌胃前都有一定程度降低，且與高血脂模型組比較差異極顯著（P＜0.01），HDL-C濃度均上升，且與高血脂模型組比較差異極顯著（P＜0.01），雜糧功能醋粉低劑量組TG濃度與高血脂模型組相比差異不顯著，說明低劑量組降低TG濃度的效果不明顯。與陽性對照組相比，雜糧功能醋粉低劑量組TC、TG濃度極顯著高于陽性對照組（P＜0.01），LDL-C濃度顯著低于陽性對照組（P＜0.05），雜糧功能醋粉中劑量組TG濃度顯著高于陽性對照組（P＜0.05），山西老陳醋醋粉組HDL-C濃度極顯著低于陽性對照組（P＜0.01），雜糧功能醋粉高劑量組TC、TG、LDL-C、HDL-C濃度均與陽性對照組差異不顯著（P＞0.05）。綜上可知，各組在一定程度上能調節小鼠血脂水平，雜糧功能醋粉低劑量組降血脂能力較弱，中劑量組與山西老陳醋醋粉組調節血脂能力相似，高劑量組對于血脂水平有較為明顯的改善作用，且與陽性對照組無顯著差異。

2.6 雜糧功能醋粉對受試小鼠抗氧化能力的影響

表6 雜糧功能醋粉對受試小鼠抗氧化能力的影響Table 6 Effect of the vinegar powder on antioxidant function in mice

長期高脂飲食會使機體內生成的自由基含量明顯增加，高脂血癥與氧化應激息息相關[27-28]。由表6可知，與空白對照組相比，高血脂模型組肝臟MDA含量極顯著增加（P＜0.01），MDA作為脂質過氧化物，其含量反映了機體內脂質過氧化程度[29]，說明高脂飲食增強了機體內脂質過氧化程度；而SOD、CAT及GSH-Px活力都顯著降低（P＜0.01），表明體內自由基清除能力、保護細胞結構和功能完整及免受有害物質損傷等能力明顯降低[30]。與高血脂模型組比較，各組MDA含量水平極顯著降低（P＜0.01），SOD、CAT活力及GSH-Px活力顯著（P＜0.05）或極顯著增加（P＜0.01）。其中，雜糧功能醋粉高劑量組降低MDA含量及提高SOD活力的能力與陽性對照組無顯著性差異，山西老陳醋醋粉組MDA降低水平與陽性對照組無明顯差異。由以上分析可得，雜糧功能醋粉各劑量組都有一定的抗氧化能力，雜糧功能醋粉高劑量組降低MDA及提高SOD水平的能力要優于其他組。

3 結 論

對雜糧功能醋粉和山西老陳醋醋粉進行成分比較，發現雜糧功能醋粉中基本成分蛋白質、還原糖及功能成分總多酚、總黃酮、花青素、β-葡聚糖及川芎嗪含量均高于山西老陳醋醋粉。根據功能成分對雜糧功能醋粉進行降血脂、降血糖及抗氧化作用研究，結果表明，雜糧功能醋粉各劑量組均能降低高脂飲食小鼠血糖濃度及血清中TC、TG、LDL-C含量，有效提高血清中HDL-C含量，表明其具有效調節血脂水平和一定的降血糖作用；雜糧功能醋粉各劑量組均能有效降低肝臟MDA含量，提高肝臟中SOD、CAT及GSH-Px活力，說明雜糧功能醋粉可通過抑制脂質過氧化物的形成來達到抗氧化作用。其中，雜糧功能醋粉高劑量組效果較好，優于山西老陳醋醋粉組。綜上所述，雜糧功能醋粉具有調節血脂、血糖及抗氧化能力，應用前景廣闊，有待進一步開發。