木二糖对营养性肥胖大鼠的减肥作用

陈海珊，李赐玉，石国良，周玉恒，蔡爱华，覃香香，赵志国

( 1.广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所，广西植物功能物质研究与利用重点实验室，广西 桂林 541006；2.唐传生物科技（厦门）有限公司，福建 厦门 361026）

木二糖对营养性肥胖大鼠的减肥作用

陈海珊1，李赐玉2，石国良2，周玉恒1，蔡爱华1，覃香香1，赵志国1

( 1.广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所，广西植物功能物质研究与利用重点实验室，广西 桂林 541006；2.唐传生物科技（厦门）有限公司，福建 厦门 361026）

目的：建立营养性肥胖大鼠模型，研究木二糖对大鼠血脂、血糖和脂肪堆积情况的影响。方法：选取雄性SD大鼠62 只，分为正常对照组10 只，给予普通饲料喂养，随机选取造模成功的44 只分为低剂量木二糖组（200 mg/（ kg·d））、高剂量木二糖组（400 mg/（kg·d））、阳性对照组（盐酸西布曲明4 mg/（kg·d））和模型对照组，每组11只，给 予高糖高脂饮食，连续喂养80 d，在20、40、60、80d分别检测各项指标。结果：各处理组大鼠比模型组体质量有明显降低（P＜0.01）；喂养60～80 d，各处理组血糖值与正常对照组无显著性差异，显著低于模型对照组（P＜0.01）；各处理组均能显著降低大鼠血清甘油三酯与低密度脂蛋白胆固醇（P＜0.01），但对大鼠血清胆固醇与高密度脂蛋白胆固醇无影响。喂养80d后处死大鼠，测得各处理组大鼠Lee’s指数与模型对照组均有显著性差异（P＜0.01），脂肪湿质量和体脂比亦有差 异，且呈量效关系。结论：木二糖对营养性肥胖大鼠具有较好的降血糖、降血脂作用，可有效抑制大鼠体内脂肪堆积。

木二糖；低聚木糖；肥胖模型；减肥

木二糖（xylobiose）是由2个木糖通过β-1,4糖苷键连接而成，是商品低聚木糖的最主要成分。低聚木糖主要是以富含半纤维素的玉米芯、甘蔗渣等作物秸秆为原料，经原料预处理、木聚糖酶水解、精制后得到，是一种功能性寡聚糖[1-2]。低聚木糖不能被人体消化系统代谢，同时也表现出许多优良的生理特性，具有良好的肠道双歧杆菌增殖、改善肠道功能、促进肠道中乙酸、丙酸和丁酸等短链脂肪酸的合成、降低患结肠癌风险、增强机体免疫等作用[3-6]，此外，有研究发现，低聚木糖还具有降血酯、降血糖、抗氧化等功能[7-8]。然而，这些活性研究都是围绕低聚木糖进行的，目前没有单一成分的木寡糖研究与应用[9]，尤其是主成分木二糖的生物活性如何，未见此类研究报道。

获得木二糖晶体是进行木二糖活性研究的前提条件，现阶段制备木二糖主要是用色谱（排阻色谱、吸附色谱、离心分配色谱）方法分离低聚木糖[10-14]，由于低聚木糖是由木二糖、木三糖……木七糖组成的混合物，各组成物之间仅仅是木 糖连接数的不同，物理、化学性质极为近似，分离效果并不理想。前期实验中运用生物处理与化学分离相结合的方法，从甘蔗渣中成功制备了一定量的结晶木二糖，奠定了本次实验的物质基础。本实验通过药理实验研究木二糖对营养性肥胖大鼠血糖与脂质代谢的影响，为开发安全有效的木二糖减肥降脂食品、药品，提升低聚木糖的品质与性能，推动低聚木糖产业升级提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

木二糖：取蔗渣木聚糖加水混匀，加入木聚糖酶，于60 ℃水浴中酶解24 h，取出离心取上清液灭菌，加入酵母发酵48 h，木糖转化为木糖醇，离心分离，上清液过色谱柱，分段收集，合并高木二糖含量部分，浓缩，结晶得木二糖晶体。以木二糖标准品为对照，采用高效液相色谱（high performance liquid chromatography，HPLC）法，测得本品纯度＞95%。

1.2 试剂

甘油三酯（GPO-PAP法）、血糖（GPO-PAP法）、总胆固醇（COD-CE-PAP法）、高密度脂蛋白胆固醇（PTA-Mg2+沉淀法）4种测定试剂盒均购自四川迈克生物科技股份有限公司；低密度脂蛋白胆固醇测定试剂盒（直接法） 长春汇力生物技术有限公司；木二糖标准品 日本和光纯药工业株式会社；盐酸西布曲明（5mg/片） 桂林集琦药业股份有限公司；其他试剂均为国产分析纯。

1.3 动物

雄性SD大鼠，12～14 周龄，体质量100～120 g，SPF级，由湖南斯莱克景达实验动物有限公司提供。

1.4 仪器与设备

TGL-16R型台式高速冷冻离心机 珠海黑马实验设备有限公司；MK3型全自动酶标仪 美国热电实验设备有限公司；SP-721E型可见分光光度计 上海光谱实验设备有限公司；RT-9100型半自动生化分析仪 深圳雷杜设备有限公司。

1.5 方法

1.5.1 肥胖大鼠模型的建立及分组

取SPF级雄性SD大鼠62 只，体质量100～120 g，经适应性喂养后随机分为正常对照组（10 只），给予普通饲料喂养；高脂造模组（52 只），给予高糖高脂饲料喂养。高脂饲料配方：55%基础饲料、20%干酪素、10%蔗糖、13%猪油、1%食盐、1%酵母粉。两组大鼠自由饮食饮水。喂养60 d后，以高脂造模组体质量高于正常对照组平均体质量20%作为肥胖标准，可判断大鼠肥胖造模成功[15]。经筛选得到的44 只肥胖大鼠，按体质量随机分为4 个处理组，即阳性对照组（SF）、模型对照组（F）、低剂量木二糖组（LXF）、高剂量木二糖组（HXF）。每组大鼠11 只，各处理组肥胖大鼠之间的体质量比较无显著性差异。实验期间，除正常对照组（N）给予普通饲料喂养外，各处理组均继续给予高糖高脂饲料喂养，自由饮食饮水，给药时SF组按盐酸西布曲明4 mg/（kg·d）灌胃，LXF组与HXF组分别按木二糖200 mg/（kg·d）与400 mg/（kg·d）剂量灌胃，N组与F组给予等量的蒸馏水灌胃，连续喂养80 d。

1.5.2 各项指标的检测

大鼠体质量（BW）指标：从实验第1天起，大鼠每隔20 d称质量一次，80 d收集完成大鼠体质量数据。

血糖、血清甘油三酯（triglycerides，TG）、总胆固醇（total cholesterol，TC）指标、高密度脂蛋白胆固醇（high-density lipoprotein cholesterol，HDL-C）、低密度脂蛋白胆固醇（low-density lipoprotein cholesterol，LDL-C）：大鼠空腹尾端静脉取血，离心分离血清，取血清按试剂盒操作步骤检测。

Lee’s指数：大鼠断颈椎处死，称量体质量，将大鼠平摊仰卧，用卷尺准确测量大鼠鼻尖至肛门的长度作为体长，根据Lee’s指数公式计算：

式中：m为体质量/g；L为体长/cm。

大鼠腹腔脂肪测定：将已处死的大鼠剖开腹腔，摘取肾周脂肪垫及附睾脂肪垫，滤纸吸干血液，准确称量各组织体质量。

1.6 数据分析

2 结果与分析

2.1 木二糖对大鼠体质量的影响

表1 木二糖对大鼠体质量的影响Table1 Effect of xylobiose on body weights of obese rats

由表1可知，给药20 d后，各处理组大鼠体质量增长得到了明显的控制；给药20、40、60、80 d后各处理组大鼠与模型对照组（F）比较，体质量明显降低，具有极显著性差异（P＜0.01）；高剂量木二糖组（HXF）体质量比低剂量木二糖组（LXF）稍轻，但无明显差异；与阳性对照组（SF）比较，体质量无明显差异，表明木二糖有明显控制高糖高脂饮食大鼠体质量的作用。

2.2 木二糖对大鼠血糖的影响

表2 木二糖对大鼠血糖的影响Table2 Effect of xylobiose on blood glucose of obese rats

由表2可知，给药前，正常组（N）、各处理组大鼠与F组大鼠比较，血糖水平无明显变化，无显著性差异。给药20、40、60、80 d后，F组血糖明显升高，与N组比较有显著性差异，高糖高脂喂养到40 d，各处理组大鼠血糖高于N组，但比F组的血糖水平明显降低，喂养至60、80 d，各处理组大鼠血糖值与N组无显著性差异，大大低于F组（P＜0.01），说明木二糖可有效抑制肥胖大鼠血糖升高，但LXF组与HXF组无差异。

2.3 木二糖对大鼠TG的影响

表3 木二糖对大鼠TG的影响Table3 Effect of xylobiose on TG of obese rats

由表3可知，给药20 d，各处理组与F组相比即产生明显的降TG作用，给药20、40、60、80 d，各处理组与F组比较，TG值明显降低，均有显著性差异（P＜0.01），LXF、HXF、SF组与N组间无差异，说明各处理组均能有效降低肥胖大鼠TG水平。

2.4 木二糖对大鼠TC的影响

表4 木二糖对大鼠TC的影响Table4 Effect of xylobiose on TC of obese rats

由表4可知，给药前各组大鼠TC水平无明显变化，无显著性差异（P＞0.05），可见本次实验造模并未对各组大鼠的TC值产生影响，这与高脂饲料的组成有关，虽然本研究采用的饲料配方可有效建立大鼠肥胖模型，但对大鼠的胆固醇水平无影响。给药20、40、60、80d后，各处理组大鼠与模型对照组比较，TC水平无明显变化，均无显著性差异，木二糖和盐酸西布曲明对大鼠TC无影响，虽然各处理组的TC值降低，但N组的TC值也同步降低，这可能是大鼠的生理状态变化导致，需要进一步研究确定。

2.5 木二糖对大鼠HDL-C的影响

表5 木二糖对大鼠血清HDL-C的影响Table5 Effect of xylobiose on HDL-C of obese rats

由表5可知，0d时，各处理组HDL-C值与N组比较有不同程度的升高，有显著性差异（P＜0.05或P＜0.01）；但给药20、40、60、80d后，各处理组与对照组大鼠比较，HDL-C水平无明显变化，均无显著性差异（P＞0.05），说明木二糖对大鼠HDL-C的影响很小。

2.6 木二糖对大鼠LDL-C的影响

由表6可知，给药前，N组大鼠与F组比较，LDL-C有明显升高，有显著性差异（P＜0.01），说明肥胖大鼠在甘油三酯明显高于正常大鼠的同时，LDL-C也明显高于N组；给药20、40、60、80d后，各处理组大鼠与F组大鼠比较，LDL-C有明显的降低，有极其显著性差异（P＜0.01），说明木二糖能有效降低肥胖大鼠LDL-C，其中以HXF组下降较为明显，与LXF组相比呈一定的量效关系。

表6 木二糖对大鼠LDL-C的影响Table6 Effect of xylobiose on LDL-C of obese rat s

2.7 木二糖对大鼠Lee’s指数及腹部脂肪量的影响

表7 木二糖对大鼠LLee’s指数、脂肪湿质量和体脂比的影响Table7 Effect of xylobiose on Lee’s index and ratio of wet weight of fat to body fat in obese rats

2.7.1 Lee’s指数

由表7可知，F与N组比较，Lee’s指数明显升高，有极显著差异（P＜0.01）；各处理组与F组比较，Lee’s指数明显降低，有极其显著性差异（P＜0.01）。

2.7.2 脂肪湿质量

给药80d后，大鼠处死后取肾周脂肪垫及附睾脂肪垫，称质量得出脂肪湿质量，由表7可知，F组的脂肪湿重远远大于N组与各处理组，有极显著差异（P＜0.01），说明给药80d，大鼠腹腔内的脂肪堆积得到了有效的控制，HXF组比LXF组的效果更为突出，呈明显的量效关系。

2.7.3 体脂比

由表7可知，LXF组比F组的体脂比略低，无显著性差异（P＞0.05），而HXF组比F组的体脂比明显降低，具有极显著差异（P＜0.01），说明高剂量木二糖对单位体质量的脂肪有明显的控制作用。

2.8 木二糖对大鼠腹腔脂肪的影响

图1 各喂养组大鼠80d腹腔脂肪量比较Fig.1 Comparison of different mouse groups in abdominal fat weight of rats on the 80thday of feeding

由图1可知，N组（图1a）中大鼠腹腔内脂肪很少，肾周脂肪垫非常薄；F组（图1e）大鼠腹腔内堆满脂肪，几乎掩盖腹腔内脏器；SF（图1d）中大鼠腹腔内脂肪明显少于F组，但多于N组；LXF组（图1b）大鼠腹腔内的脂肪明显少于F组，但多于HXF组（图1c）；HXF组大鼠腹腔内脂肪与SF组大鼠相当，由解剖图看，高、低剂量木二糖对抑制肥胖大鼠腹腔内脂肪堆积具有明显的效果，呈明显的量效关系。

3 讨 论

本实验给予高脂饮食诱导获得营养性肥胖大鼠模型，分组饲喂高、低剂量木二糖，以盐酸西布曲明为阳性对照，通过在20、40、60、80d时分别检测各实验组大鼠的体质量、生化指标，可观察到高、低两个剂量木二糖在这段时期对大鼠生长和脂质代谢的变化过程。有研究报道，低聚木糖可抑制体内胆固醇的合成与胆汁酸代谢，从而改善在高脂环境下机体的脂质代谢水平[16]。Sheu等[17]发现，添加了低聚木糖的高脂饮食可明显改善血脂水平，通过显著降低TG、TC、LDL-C水平增加HDL-C水平。Wang等[8]研究表明，用添加小麦麸皮低聚木糖的高脂饲料喂养肥胖大鼠6周后，可有效控制大鼠体质量，改善血糖、血脂水平，提高机体抗氧化状态。本实验结果也证明，木二糖可有效控制高糖高脂饮食肥胖大鼠模型的血糖、TG和LDL-C水平。虽然木二糖对大鼠模型中的TC影响随时间的增加而呈下降的趋势，但与模型对照组无差异，同时，木二糖对血清中HDL-C亦无影响，这与相关研究报道结果不一致，可能与本实验造模饲料的组成有关。

Lee’s指数是描述大鼠体型，评价大鼠肥胖程度的重要指标，与大鼠体质量，腹腔脂肪湿重和血脂指标高度相关[18]。从本实验中大鼠的体质量、Lee’s指数、脂肪湿质量和体脂比等指标以及80d解剖图均可看出，高、低剂量木二糖组均与模型对照组有显著性差异，且呈量效关系，高剂量的木二糖与阳性对照组盐酸西布曲明的减肥效果相当，具有良好的抑制大鼠脂肪堆积作用。

4 结 论

本实验采用高糖高脂饲料喂养的方法，建立了营养性肥胖大鼠模型，通过给予大鼠低（200mg/（kg·d））、高（400mg/（kg·d））剂量木二糖，观察木二糖对大鼠体质量、血糖、血脂和Lee’s指数的影响，证明木二糖对肥胖大鼠具有较好的降血糖、降血脂作用，可有效抑制大鼠体内脂肪堆积。

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Anti-Obesity Effects of Xylobiose on Diet-Induced Obese Rats

CHEN Hai-shan1, LI Ci-yu2, SHI Guo-liang2, ZHOU Yu-heng1, CAI Ai-hua1, QIN Xiang-xiang1, ZHAO Zhi-guo1
(1. Guangxi Key Laboratory of Functional Phytochemicals Research and Utilization, Guangxi Institute of Botany, Guangxi Zhuang Autonomous Region and the Chinese Academy of Sciences, Guilin 541006, China; 2. Thomson Biotech (Xiamen) PTE Ltd., Xiamen 361026, China)

Objective: The effects of xylobiose on blood fat, blood sugar an d fat accumulation of diet-induced obese rats were studied. Methods: Totally 62 male SD rats were chosen in this study, in which 10 rats in the control group received normal feed, and 44 rats in the model group were randomized into low-dose xylobiose group (200 mg/(kg·d)), high-dose xylobiose group (400 mg/(kg·d)) and positive control group (sibutramine hydrochloride with 4 mg/(kg·d)) and model control group with 11 animals each, all of which received high sugar and high fat diet for 80 continuous days. Serum and body indexes were tested on the 20th, 40th, 60thand 80thday. Results: The body weights of rats in the administration groups were decreased compared with the model group (P ＜ 0.01); on the 60thand 80thdays, blood sugar values were insignificantly different from those of the control group, but lower than those of the model control group significantly (P ＜0.01). TG and LDL-C levels decreased in all the administration groups compared with the model control group (P ＜0.01), but without effects on LC or HDL-C. The Lee’s indexes of sacrificed rats in the administration groups were si gnificantly different compared with the model group after feeding for 80 days, as well as the ratio of wet weight of fat pad to body fat which had doseeffect relationship. Conclusion: Xylobiose can reduce the blood sugar and blood fat and inhibit the fat accumulation of dietinduced obese rats.

xylobiose; xylooligosaccharides; obesity model; anti-obesity

Q946.3

A

1002-6630（2014）11-0255-05

10.7506/spkx1002-6630-201411051

2014-01-14

广西自然科学基金项目（2010GXNSFA013060；013GXNSFBA019053）；广西科学研究与技术开发计划重点项目（桂科重1348002-5）；广西植物研究所基本业务费项目（桂植业10001；桂植业13007）；广西植物功能物质研究与利用重点实验室主任基金项目（ZRJJ2012-2；ZRJJ2013-2）

陈海珊（1970—），男，副研究员，硕士研究生，研究方向为天然产物化学。E-mail：chhs@gxib.cn