呂梁木棗多糖與交城駿棗多糖的抗疲勞作用比較研究

李強,劉鈞珂

(河南財政金融學院,鄭州 450046)

紅棗在我國已有4 000多年的栽培歷史,棗類具有健胃補血和養胃補氣的功效,是典型的藥食同源植物[1]。現代醫學藥理研究結果表明,棗中除了有糖類、蛋白質、脂肪、維生素等成分外,還有多糖、三萜、黃酮、皂苷等多種生物活性物質,這些物質具有抗腫瘤、降血糖、抗氧化等多種生物活性功能[2-3]。

多糖是由10多個單糖連接而成的大分子物質,其相對分子質量有幾萬甚至幾百萬[4]，存在于動植物和微生物中,深入研究發現,大部分多糖物質具有抗氧化、抗腫瘤、抗病毒等多種生理功效[5]。

植物中的多糖是重要的多糖來源,存在于植物的細胞壁中,植物能夠通過光合作用合成多糖,這些多糖包括淀粉類和非淀粉類,如纖維素類、半纖維素類和果膠類[6]。我國對植物多糖的研究主要集中于提取方法的研究和優化、植物多糖結構分析和生物活性研究等方面[7-8]。

不同的提取方法對多糖理化性質和生物活性均有較大的影響,根據不同的材料和理化性質,采用不同的提取方法,避免破壞多糖的天然結構和生物活性[9]。目前提取多糖的方法有溶劑浸提法、酶解提取法、超聲提取法、微波提取法和雙水相萃取法[10]。

疲勞是一種生物體正常的生理現象,是由機體的活動造成的各種器官中的營養大量消耗，從而引起的暫時性身體機能降低的現象[11-12]。機體從產生疲勞到疲勞緩解,到最后疲勞消失,輔以一定的飲食治療,成為當前研究的熱門課題之一[13-14]。

本試驗通過對呂梁木棗多糖和交城駿棗多糖對小鼠的抗疲勞活性研究,一方面為呂梁木棗和交城駿棗開發了新的利用途徑,另一方面也為開發抗疲勞活性的植物性藥物提供了新的研究方向。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

呂梁木棗和交城駿棗。

1.2 主要試劑

谷胱甘肽過氧化物酶、碘化鉀、ATP酶測定試劑盒、氫化鉀、尿素氮、葡萄糖、乳酸、甘露醇、半乳糖、丙二醛、糖原含量測定試劑盒、五氧化二磷、蛋白質含量測定試劑盒、四氫呋喃、氯仿、乙醚、無水乙醇。

1.3 主要設備

磁力攪拌器 鄭州長城科工貿有限公司;電子天平 瑞士賽多利斯公司;分光光度計 上海光譜儀器有限公司;烘箱 上海設備有限公司。

1.4 多糖提取工藝

將木棗和紅棗烘干、去核之后粉碎,用無水乙醇浸泡20 h,除去上清液,晾干乙醇,在40 ℃條件下清除乙醇并進行脫脂,加入雙水相體系,利用超聲波輔助法提取木棗和紅棗中的多糖,對提取液進行醇沉透析,干燥之后獲得木棗和紅棗多糖。

1.5 試驗方法

1.5.1 小鼠游泳抗疲勞試驗

小鼠的鼠齡為6周,平均體重為25.7 g。小鼠適應一個星期之后,對小鼠進行游泳能力的測定,根據小鼠的體重和游泳能力將小鼠隨機分成7個小組。空白對照(不添加任何多糖)、呂梁木棗多糖和交城駿棗多糖各高、中、低3個小組。連續飼喂20 d,每天下午5點進行飼喂,見表1。

表1 不同組別小鼠的飼喂情況Table 1 Feeding conditions of mice in different groups

最后一次飼喂后1 d,對小鼠進行負重(小鼠體重5%的鐵片)游泳試驗,以小鼠的頭沉入水中10 s作為試驗的終點,同時采用水迷宮的方法,測量小鼠放入水中前5 s的游泳距離,測定小鼠的游泳距離[15]。

1.5.2 小鼠血清制備

將負重游泳結束的小鼠,每組選取10只(雌鼠5只，雄鼠5只),當小鼠完成負重游泳試驗30 min后,對小鼠的血液指標和臟器指標進行評價,在血清的生化指標測定時從小鼠的眼球部位取樣,取出之后,在3 000 r/min的轉速下離心10 min,并對小鼠的肌肉組織進行生化指標分析,采用生化試劑盒對小鼠的內源性酶GPH-Px和ATP活力進行分析,同時對小鼠細胞中的肝糖原和肌糖原進行水平分析[16]。

1.5.3 小鼠組織制備

將小鼠的肌肉和肝臟進行粉碎,加入90%的生理鹽水,粉碎之后獲得其組織液,所有的試驗步驟均在冰上進行。

1.6 生化指標檢測

1.6.1 酶活力的測定

1.6.1.1 超氧化物歧化酶(SOD)活力的測定

超氧化物歧化酶活力的測定原理為黃嘌呤氧化酶體系的超氧陰離子自由基,把氨類成分氧化成亞硝酸成分,在顯色條件下呈現的顏色為紫紅色[17]。超氧陰離子自由基具有一定的專一性抑制作用,使亞硝酸鹽的含量減少,測定比色管中的吸光度。

1.6.1.2 谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)活力的測定

谷胱甘肽過氧化物酶活力可以用其酶促反應的速度來表示,測定酶促反應中谷胱甘肽的消耗,則可以求得酶活力,根據412 nm處的吸光度,對其進行計算。

1.6.2 血清代謝物的測定

1.6.2.1 血清乳酸的測定

將NAD+作為血清乳酸中的氫離子受體,乳酸在脫氫酶的條件下產生丙酮酸,從而使NAD+轉化為NADH,氫離子使NMT變為紫色,該顏色的深淺在530 nm的波長下與乳酸呈現線性關系。

1.6.2.2 血清尿素氮的測定

血清中的尿素在尿素氮試劑中與二己酰一肟一起加熱之后,能夠合成紅色的化合物。顏色的深淺與血清中尿素含量成正比,并推算出血清中的尿素氮含量。

1.7 糖原的測定

在濃硫酸的條件下,糖原會變成糖醛的衍生物,這些物質與蒽酮反應,生成藍色的化合物,糖原在濃堿的條件下非常穩定,按照試劑盒上的糖原測定方法進行測定。

2 結果與討論

2.1 呂梁木棗多糖與交城駿棗多糖對小鼠負重游泳能力的影響研究

小鼠的游泳時長和游泳能力是研究抗疲勞能力的直接指標。以前的研究結果總是以小鼠的游泳時長作為評價抗疲勞活性的指標。在本試驗過程中,小鼠在游泳的起始階段,會快速地通過一定的游泳距離,這個距離被稱為小鼠運動的爆發力距離。通過各組試驗發現,小鼠的游泳時長在50～120 min之間,所以選用5 min(小鼠游泳總時長的5%～10%)。通過統計食用不同劑量的呂梁木棗多糖與交城駿棗多糖對小鼠的游泳總時長和游泳速率的影響來評價小鼠的負重游泳能力。

圖1 呂梁木棗多糖與交城駿棗多糖對小鼠負重游泳能力的影響Fig.1 Effect of polysaccharides from Lyuliang Zizyphus jujubaMill. cv. Muzao and Jiaocheng Zizyphus jujuba Mill. cv. Junzao on load-bearing swimming ability of mice

由圖1可知,小鼠呂梁木棗多糖和交城駿棗多糖服用量少于25 mg/kg時,兩種多糖對小鼠均無明顯的緩解疲勞作用。小鼠呂梁木棗多糖和交城駿棗多糖服用量為50 mg/kg和100 mg/kg時,均展現了一定的抗疲勞活性。不服用任何多糖的小鼠的平均游泳速率為5 cm/s,游泳時長為100 min,服用50 mg/kg 呂梁木棗多糖的小鼠的平均游泳速率為7.2 cm/s,游泳時長為110 min。當小鼠服用100 mg/kg呂梁木棗多糖時,小鼠的平均游泳速率為10 cm/s,游泳時長為120 min。可見,呂梁木棗多糖具有明顯的抗疲勞活性。而與呂梁木棗多糖相比,小鼠無論是服用50 mg/kg還是100 mg/kg的交城駿棗多糖,抗疲勞活性都明顯強于呂梁木棗多糖。

2.2 呂梁木棗多糖與交城駿棗多糖對小鼠血生化指標的影響

2.2.1 兩種多糖對小鼠血清中的酶活力的影響

目前,大量的研究結果表明,很多天然的物質都具有抗氧化能力,從而緩解機體的疲勞度。在機體疲勞時,易產生很多的自由基,使得代謝過程中的機體平衡被打破。所以,通過檢測體內GSH-Px(谷胱甘肽過氧化物酶)和SOD(超氧化物歧化酶)的活力[18]來判斷機體的抗疲勞活性。

與對照組中小鼠血清中GSH-Px 酶活力和SOD酶活力相比,服用低濃度(25 mg/kg)的呂梁木棗多糖和交城駿棗多糖,對小鼠體內的GSH-Px酶活力和SOD酶活力并未有明顯的影響。隨著呂梁木棗多糖和交城駿棗多糖濃度逐漸增加,小鼠體內的GSH-Px酶活力和SOD 酶活力逐漸增強,說明一定濃度的呂梁木棗多糖與交城駿棗多糖能夠明顯地增強小鼠體內的GSH-Px酶活力和SOD 酶活力,從而緩解小鼠的機體疲勞。呂梁木棗多糖與交城駿棗多糖對小鼠血清GSH-Px酶活力和SOD酶活力影響見圖2。

圖2 呂梁木棗多糖與交城駿棗多糖對小鼠血清GSH-Px酶活力和SOD酶活力的影響Fig.2 Effect of polysaccharides from Lyuliang Zizyphus jujubaMill. cv. Muzao and Jiaocheng Zizyphus jujuba Mill. cv.Junzao on GSH-Px enzyme activity and SOD enzyme activity in serum of mice

2.2.2 兩種多糖對小鼠體內代謝產物的影響

抗氧化能力下降容易導致機體的疲勞,機體內的代謝物質不斷地積累也容易導致疲勞現象的發生。相關研究表明,體內不斷地積累LA(乳酸)和BUN(血清尿素氮),容易造成機體的過度疲勞。

通過對血清中的LA 和BUN 含量進行測定,研究飼喂呂梁木棗多糖與交城駿棗多糖對小鼠體內LA和BUN 含量的影響。血清中的乳酸過度積累,容易導致機體內環境發生改變,從而影響機體的代謝。

圖3 兩種多糖對小鼠血清中LA活力和BUN活力的影響Fig.3 Effect of two kinds of polysaccharides on LA activity and BUN activity in serum of mice

由圖3可知,飼喂一定量的呂梁木棗多糖與交城駿棗多糖有助于降低小鼠血清中的LA 和BUN 濃度。和正常的小鼠血清中的LA 和BUN含量相比,高濃度的呂梁木棗多糖與交城駿棗多糖能夠明顯地降低小鼠體內代謝產物的積累。隨著呂梁木棗多糖與交城駿棗多糖的飼喂量逐漸增多,小鼠體內的代謝產物逐漸降低。當不飼喂兩種多糖時,小鼠體內的代謝產物最多。呂梁木棗多糖與交城駿棗多糖對小鼠體內的代謝物質清除率并沒有明顯的差異。

2.3 呂梁木棗多糖與交城駿棗多糖對小鼠體內能量物質的影響

圖4 兩種多糖對小鼠體內能量物質的影響Fig.4 Effect of two kinds of polysaccharides on energy substances in mice

肌原糖和肝原糖是機體維持正常生命活動必需的能量物質,與葡萄糖之間存在著相互轉化的關系。由圖4可知,小鼠體內的肌原糖和肝原糖受呂梁木棗多糖與交城駿棗多糖添加量的影響,隨著這兩種多糖添加量的增加,小鼠體內的肌原糖和肝原糖也受到了明顯的影響。肝糖原受兩種多糖的影響較為明顯,飼喂呂梁木棗時,肝糖原下降得較為明顯,飼喂交城駿棗時,小鼠體內的肝糖原一直處于低水平狀態。說明在降低肝糖原方面,交城駿棗多糖使用較低的濃度即可,而呂梁木棗多糖則需要更高的濃度。在降低肌糖原時,兩種棗類的多糖沒有明顯的區別。

圖5 兩種多糖對小鼠血清ATP酶活力的影響Fig.5 Effect of two kinds of polysaccharides on ATPase activity in serum of mice

ATP酶在能量的轉化過程中有著重要的作用。在磷酸系統中,ATP是生物體儲存能量的中心,人體內的ATP是一個不斷合成和消耗的過程,由圖5可知,小鼠飼喂兩種紅棗多糖時,能夠減緩機體合成的速度。在機體的ATP中,肌肉中的酶活力較低,說明需要的ATP能量并不多。當飼喂小鼠呂梁木棗多糖時,小鼠肌肉中的ATP酶活力逐漸降低;當飼喂小鼠交城駿棗多糖時,較低的濃度會造成肌肉中的ATP酶活力較低。說明交城駿棗多糖相比呂梁木棗多糖具有更加明顯的降低肌肉中ATP酶活力的能力。

3 小結

紅棗具有藥食同源的特性,不僅可以作為藥材使用,也可以作為食品在日常生活中食用。紅棗中有大量的生物活性成分物質,比如多酚、類黃酮、三萜和多糖。這些活性成分也具有抗氧化、抗疲勞、抗炎、保肝和抗癌等多種生物活性，所以紅棗是一種非常具有潛力的健康食品。本研究基于此,對紅棗中多糖的抗疲勞活性進行了研究和分析。研究結果表明,呂梁木棗多糖與交城駿棗多糖均有一定的抗疲勞作用,但是兩種棗類作用于機體的能力不盡相同。