发芽粟米对高血脂症小鼠血脂调节和抗氧化作用的研究

张佳丽 张爱霞 赵 巍 李少辉 刘莹莹 刘敬科 郝庆红 陈秀勇

(河北省农林科学院谷子研究所；国家谷子改良中心；河北省杂粮研究实验室1，石家庄 050035) (河北农业大学生命科学学院2，保定 071001) (遵化市工业和信息化局3，唐山 064200)

郝庆红，男，1979年出生，副教授，食品功能性研究

谷子[Setariaitalica(L.)P.Beauv.]，为禾本科狗尾草属农作物，具有生育期短、耐旱和耐贫瘠等优势，是北方地区广泛种植的作物[1]。粟米为谷子脱壳后产物[2]，其最大程度地保留胚芽及皮层的营养价值，但因外层的纤维素及其复合物难以咀嚼，不容易被人体消化，使得粟米的使用受到限制。发芽技术能有效改善谷物的使用品质和功能性质[3-5]，更易被人体消化吸收，易开发功能型食品。谷物发芽过程中，生物酶被激活和释放，部分蛋白质、淀粉、脂酸等被酶降解[6]，产生并增加大量具有生理功能的活性物质。

随着生活水平的提高和饮食结构的变化，高血脂症患者逐年增加，发病率达21.4%，同时高血脂症还可导致高血压、糖尿病、脂肪肝、肝癌等疾病[7, 8]，严重危害人体健康。谷物发芽后具有降血脂的功能，目前已有报道，糙米发芽后，γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid, GABA)和膳食纤维等含量增加，具有降血脂、降血压、抗氧化等生理功能[9, 10]；薏米发芽后，提高了对高脂血脂小鼠降血脂和抗氧化作用[11]；燕麦发芽后，多酚含量增加，抗氧化活性增强[12]。目前对于发芽粟米的研究，主要集中在对活性成分GABA[13]和多酚[14]的提取与富集，而对其调节血脂和抗氧化性功能验证鲜有报道，导致市场对发芽粟米的认识不足，产品开发较少，未能发挥发芽粟米营养功能。

本实验以发芽粟米为研究对象，考察了发芽粟米对高血脂症小鼠血脂的调节作用和抗氧化功效，对明确发芽粟米的功能作用，开发发芽粟米功能型产品提供一定的参考。同时开发和利用发芽粟米可以改善人类主食结构、提高人们健康水平，促进粟米及其制品的生产和发展具有重要的意义。

1 材料与方法

1.1 动物、材料与试剂

1.1.1 动物

SPF级昆明小鼠60只，雄性，4周龄，体重(20±2) g，动物合格证号为No.1103241911015151，实验动物生产许可证号SCXK(京)2016-0002、基础饲料。

1.1.2 材料与试剂

发芽粟米：实验室研制、TG试剂盒、TC试剂盒、LDL-C试剂盒、HDL-C试剂盒、MDA试剂盒、GSH试剂盒、CAT试剂盒、SOD试剂盒、GSH-Px试剂盒、猪油、胆固醇、丙硫氧嘧啶、去氧胆酸钠、吐温-80、丙二醇。

1.2 仪器与设备

SY88-TH砻谷机；IKA MF10粉碎机； Scientz-207A均质机；Avanti J-301高速离心机；HWS28型电热恒温水浴锅；DHG-9240A型电热恒温鼓风干燥箱。

1.3 方法

1.3.1 发芽粟米制备方法

谷子(冀谷19号)，经晒干(水分含量低于10%)脱壳后为粟米。将筛选过的粟米用蒸馏水清洗，10%次氯酸钠溶液杀菌5 min，再用0.5%的氯化钙溶液浸泡12 h，将浸泡后的粟米放置于垫有纱布的平皿上，发芽24 h，发芽结束后，置于60 ℃烘箱中烘干，粉碎过100目筛，备用。

1.3.2 高脂乳剂的制备方法

称取猪油20 g，80 ℃水浴融化，倒入研钵中。向研钵中加入胆固醇10 g，丙硫氧嘧啶1 g，充分研磨溶解混匀。分别加入吐温- 80和丙二醇各20 mL，充分研磨混匀，再边研磨边加入20 mL 10%去氧胆酸钠水溶液，充分研磨至乳化，转移至100 mL容量瓶中，蒸馏水定容，密封，冷藏，备用。每次使用前于80 ℃水浴融化。

1.3.3 发芽粟米主要活性成分检测方法

维生素B6：GB 5009.154—2016；

L(+)-抗坏血酸：GB 5009.86—2016；

叶酸： GB 5413.16—2010；

GABA：根据段智红等[15]实验方法，并稍作修改。准确称取1 g粟米粉于10 mL离心管中，加入5 mL水进行振摇处理2 h，离心(4 000 r/min，10 min)，收集上清液，按着上述步骤重复提取1次，合并上清液。取上清液1 mL进行衍生化，后进行HPLC分析。

总黄酮：根据杨芙莲等[16]实验方法，并稍作修改。准确称取0.5 g粟米粉，利用3 mL纯甲醇超声提取90 min(分三次提取，每次超声30 min)，10 000 g离心3 min，收集上清液，备用。

取提取液1 mL，加入0.5 mL 5%亚硝酸钠，静置5 min，加入 0.5 mL 10%硝酸铝，静置5 min，加入2 mL 4% NaOH，摇匀，15 min后测定510 nm处吸光值，利用芦丁制作标准曲线。

总酚：根据徐磊[11]实验方法，并稍作修改。准确称取0.5 g粟米粉，利用3 mL 纯甲醇超声提取90 min(分三次提取，每次超声30 min)，10 000 g离心3 min，收集上清液，备用。

取提取液200 μL，置于5 mL试管中，依次加入2 mL 蒸馏水，400 μL 20%碳酸钠，400 μL 福林酚试剂，充分混匀，室温避光静置120 min，在波长760 nm处测吸光值。用没食子酸作为标准品制作标准曲线。

1.3.4 动物分组及模型的建立

60只实验小鼠，适应性饲养1周后随机分为空白对照组、高脂模型组、低剂量组、中剂量组和高剂量组共5组，每组12只。第2周开始，每天早上，高脂模型组、低、中、高剂量给小鼠灌胃高脂乳剂，空白对照组给小鼠灌胃相应量的生理盐水。因小鼠存在个体差异，故其余时间小鼠自由饮水进食，每组小鼠饲喂饲料为平均5 g/只。实验共6周，2 d换一次垫料，每周称一次体重[17]，实验设计方案如表1所示。

表1 实验设计方案

1.3.5 体重和肝重比的测定

体重增重率=(终体重-初体重)/初体重×100%

肝重比(g/100 g)=肝脏重量(g)/体质量(g)×100

1.3.6 血清的制备

实验周期5周，定期称体重。实验终期，禁食不禁水12 h，称体重并记录，眼球取血法取血，3 000 r/min离心15 min，分离血清，-20 ℃保存备用。

1.3.7 肝组织匀浆制备

颈椎脱臼法处死小鼠，分离肝脏，预冷生理盐水冲洗后吸干水分，称取质量，计算肝脏指数。剪取0.3 g肝组织置于均浆管中，再向其中加入2.7 mL 4 ℃的生理盐水，均浆，制备10%匀浆。将10%匀浆用离心机3 500 r/min条件下离心10 min，取上清液分装，贮存于-80 ℃冰箱备用。

1.4 数据处理

实验数据用SPSS 19.0软件进行单因素方差分析(ANOVA)，统计结果均以“平均数±标准差(X±SD)”表示。组间做t检验，P<0.05则表示有显著性差异，有统计学意义，P<0.01为极显著性差异。

2 结果与分析

2.1 发芽粟米主要活性成分

由表1可知，在发芽粟米中检测到具有生理活性成分的化合物，如GABA、总黄酮和总酚等。维生素B6、L(+)-抗坏血酸和叶酸都具有抗氧化的生理活性作用；GABA具有抑制中枢神经、增加脑供血液流量、降血脂、降血压和防止肥胖等生理活性作用[15, 18]；酚类化合物具有抗氧化、护肝、降胆固醇、抑菌等作用[19]；黄酮类化合物是酚类化合物的一个分类，具有抗氧化、保护肝脏、改善心脑血管循环、保护心脏、抑制癌细胞生长等作用[20, 21]。

表2 发芽粟米主要活性成分含量

2.2 发芽粟米对小鼠体重和肝重比的影响

发芽粟米能够降低高血脂症小鼠体重的增长率。由图1可知，与空白对照组相比，高脂模型组的体重和肝脏指数均显著升高(P<0.05)，可见长期的高脂饮食可影响体重和肝重比的变化。与高脂模型组相比，发芽粟米各剂量组喂养小鼠的体重增长率和肝重比显著降低，其中低剂量组体重增长率已经较高脂模型组降低了约1/5，说明发芽粟米对于小鼠体重的增长有明显的抑制作用。相同的结论在其他发芽谷物中也有报道，如文琼[22]在发芽糙米控制小鼠体重的实验中同样发现低剂量组(12.5%发芽糙米)的体重增长率也有了显著的降低。这可能是由于发芽粟米中膳食纤维和GABA有关，膳食纤维遇水膨胀，饲喂小鼠的过程中，膳食纤维能让小鼠容易产生饱腹感，导致进食量减少[8]；GABA能够调节小鼠胃肠道激素的分泌，控制下丘脑的饱中枢，调节食欲，降低小鼠体重[23]。

高脂模型组小鼠的肝重比达到(4.89±0.44) g/100 g，是饲喂发芽粟米组的肝脏指数的1.1～1.2倍，说明发芽粟米对于小鼠肝脏重量的增长有一定的抑制作用。这一结果与其他发芽谷物饲喂小鼠的结果相似，如徐磊[11]利用发芽薏米饲喂小鼠发现肝脏增长率降低。本研究利用发芽粟米饲喂小鼠，使得肝重比降低，可能原因是由于一些发芽过程中内含成分的增加导致的。如Sharma等[24]的文献报道，谷物发芽后黄酮类化合物有了明显的增长，而黄酮类化合物有抑制脂肪肝的作用。

图1 发芽粟米对小鼠体重的影响(X ± SD, n=12)

表3 发芽粟米对小鼠肝重比的影响

分组肝脏指数/g/100 g空白对照组4.53±0.52高脂模型组4.89±0.44a低剂量组3.90±0.34b中剂量组4.31±0.35b高剂量组3.80±0.36b

注：“a”：高脂模型组与空白对照组相比较P<0.05；“b”：各剂量组与高脂模型组相比较P<0.05；数据中没有字母表示无显著差异P>0.05。

2.3 发芽粟米对小鼠血清和肝脏血脂指标的影响

发芽粟米能够降低小鼠血清和肝脏中的TC、TG、LDL-C，升高血清中HDL-C水平。由表4和表5可知，与空白对照组相比，高脂模型组小鼠血清和肝脏中TC、TG和LDL-C显著升高(P<0.05)，HDL-C水平显著降低(P<0.05)，说明高脂模型组造模成功。与高脂模型组相比，发芽粟米各剂量组均能降低小鼠血清和肝脏中的TC、TG和LDL-C的水平和升高HDL-C(P<0.05)的水平。在血清中，高剂量组效果最为明显，高剂量组对TC、TG、LDL-C分别下降39.40%、31.67%、51.89%，对HDL-C升高36.80%。在肝脏中，中剂量组效果最为显著，降低率TC、TG、LDL-C分别为58.75%、15.38%、40.81%，升高率HDL-C为50.00%。

表4 发芽粟米对小鼠血清中血脂水平的影响

注：“a”：高脂模型组与空白对照组相比较P<0.05；“b”：各剂量组与高脂模型组相比较P<0.05，数据中没有字母表示无显著差异P> 0.05。

表5 发芽粟米对小鼠肝脏中血脂水平的影响

注：“a”：高脂模型组与空白对照组相比较P<0.05；“b”：各剂量组与高脂模型组相比较P<0.05，数据中没有字母表示无显著差异P>0.05。

高血脂症是指机体脂类代谢异常引起血中TC、TG和LDL-C过高，HDL-C偏低的一种疾病[25]。LDL-C作用是将肝脏合成的胆固醇转运到全身组织；HDL-C作用是运送周围组织和动脉壁上的胆固醇到肝脏中进行分解，通过胆汁排出体外，起到疏通血管的作用[26]。

在实验中发现，发芽粟米可以降低血浆中TC、TG和LDL-C水平，升高HDL-C水平。文琼和Imam等[22, 27]利用发芽糙米饲喂小鼠也到了相似的研究结果，说明发芽谷物能够降低小鼠血脂。本文研究结果可能是由于发芽粟米中含有GABA和膳食纤维等生物活性物质对血脂起到调节作用。GABA通过抑制谷氨酸脱羧反应，使血液中的氨基酸含量降低，解除氨毒，具有活化肝脏的作用，加快胆固醇在机体内的转化和分解，改善脂质在体内代谢[28, 29]。膳食纤维可减少机体对胆固醇和脂肪酸吸收、干扰胆汁代谢、改变肝脏脂质代谢，达到降低血脂的目的[30]。发芽粟米有效缓解了小鼠体内脂质代谢紊乱，抑制脂质在血管壁和肝脏中的沉积，改善脂质在体内的代谢。

2.4 发芽粟米对小鼠血清和肝脏抗氧化指标的影响

发芽粟米饲喂小鼠具有明显的抗氧化功能。由表6和表7可知，与空白对照组相比，高脂模型组血清和肝脏中MDA的含量显著升高(P<0.01或P<0.05)，SOD、GSH-Px、CAT的活力和GSH的含量显著降低(P<0.01或P<0.05)，具有统计学意义，说明高脂饲料促使大鼠体内发生脂质过氧化反应。血清中，与高脂模型组相比，发芽粟米各剂量组MDA含量显著降低(P<0.05或P<0.01)，SOD、GSH-PX、CAT的活力和GSH的含量显著升高(P<0.05或P<0.01)，并且高剂量组的效果最明显。在肝脏中，与高脂模型组相比，中、高剂量组MDA的含量极显著降低(P<0.01)，SOD、GSH-PX、CAT的活力显著升高(P<0.01或P<0.05)，GSH的含量显著升高(P<0.05)。由此可见，发芽粟米对小鼠血清和肝脏内的脂质过氧化有一定的调节作用。

表6 发芽粟米对小鼠血清中抗氧化指标的影响

注：与空白对照组相对比a:P<0.01，b:P<0.05；与高脂模型组相对比c:P<0.01，d:P<0.05；数据中没有字母表示无显著差异P>0.05，余同。

表7 发芽粟米对小鼠肝脏中抗氧化指标的影响

高血脂症可造成机体脂质代谢紊乱，引起机体氧自由基产生增加而自由基相关清除酶活力下降[26]。MDA 是脂质过氧化终产物，干扰脂肪酸的氧化降解，其含量与生物体内过氧化的程度呈相关，MDA含量增加可损伤肝脏[31]；SOD、GSH-Px、CAT是体内重要的抗氧化应激酶，可转化自由基为氧化氢，减少脂质过氧化反应的发生[32]；GSH是体内抗氧化剂，可清除体内自由基和调节物质作用。

在实验中发现，高血脂症小鼠的MDA含量显著升高、SOD、GSH-Px、CAT的活力显著降低和GSH的含量显著降低，结果表明高血脂症小鼠体内抗氧化能力下降，机体有脂质过氧化损伤。用发芽粟米饲喂后，降低了高脂血症小鼠血清和肝脏中脂质过氧化产物MDA含量，增强抗氧化酶SOD、GSH-Px、CAT的活力和升高抗氧化剂GSH的含量。这与刘雅晴等[33]研究结果相似，糙米在经过发芽后，可提高大鼠肝脏组织匀浆中总抗氧化能力(Total antioxidant caPacity, T-AOC)、总超氧化物歧化酶(Total suPeroxide dismutase, T-SOD)的活力，减少肝脏中MDA的生成，抗氧化活性有所增强，对肝脏起到保护作用，此研究结果可能与发芽糙米中含有γ-谷维素、维生素E、多酚等生物活性物质有关[34-37]。

本研究结果， 可能与发芽粟米中含有维生素B6、黄酮类化合物和酚类化合物等有关。Sharma等[24]研究发现，谷子在发芽过程中黄酮类化合物和酚酸类化合物大量增加。黄酮类化合物通过抑制氧化应激、改善脂质代谢、诱导细胞凋亡、减轻线粒体损伤、调节信号通路等机制作用，达到抗氧化作用[38]；酚酸类物质通过捕捉自由基，主动提供氢原子切断自动连锁反应机制作用，从而消除自由基和氧对人体的损伤[39]。发芽粟米明显增强高脂血脂小鼠体内组织抗氧化酶和抗氧化剂的活力，抑制过氧化物的生成，对高脂血症引起的机体脂质过氧化有显著抑制作用，从而恢复机体氧化和抗氧化系统的动态平衡，有效减少脂质过氧化物对心脑血管的损伤。

3 结论

发芽粟米具有降低小鼠体重和肝脏指数的作用，且剂量越高越明显；发芽粟米有一定的调节血脂的作用，降低了小鼠血清和肝脏血脂中TC、TG、LDL-C水平，升高HDL-C水平。血清中效果明显的是高剂量组，而肝组织中效果明显的是中剂量组，可能与血清和肝组织中某些组分构成不同有关，需具体进一步实验加以探索；发芽粟米降低血清和肝组织中的MDA含量，升高 GSH的含量和提高GSH-Px、SOD、CAT的活力，其中高剂量效果最好。因此，发芽粟米可以提高机体的抗氧化酶活力，并减少脂质过氧化产物的形成，有良好的抗氧化作用。综上所述，发芽粟米喂养高血脂小鼠，可起到控制体重、调节血脂、抗氧化和保护肝脏的作用。