復(fù)配天然多糖的篩選及其降血脂作用,隨著人們生活水平的日益提高,肥胖、高血壓及高脂血癥的發(fā)病率 逐年上升,高脂血癥作為動(dòng)脈粥樣硬化的首要危險(xiǎn)因素受到了臨床醫(yī)學(xué) 和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究的重視。近年來多糖膠用于降脂、降血糖、減肥越來越 受到人們的關(guān)注。一般認(rèn)為,多糖膠的0 1-4糖苷鍵結(jié)構(gòu)使其在上消化 道不易降解,且粘度高,可在胃內(nèi)吸水溶脹,增加胞腹感,減少攝食量, 延緩胃排空時(shí)間;尤其某些富含半乳糖或甘露糖的多糖膠可與腸道多糖 受體作用,調(diào)理腸道菌群,促進(jìn)腸道蠕動(dòng),減少便秘。本實(shí)驗(yàn)將瓜爾膠、 黃原膠、魔芋膠及卡拉膠等多糖膠進(jìn)行復(fù)配,以期篩選粘度高且穩(wěn)定、 適宜的溶脹系數(shù)及適宜的胃排空時(shí)間的多糖配比復(fù)合物,觀察復(fù)配多糖 對(duì)小鼠高脂血癥的降脂作用。
方法:
實(shí)驗(yàn)選擇瓜爾膠、黃原膠、魔芋膠和卡拉膠按不同比例復(fù)配,測(cè)定 四種膠及不同比例復(fù)配多糖膠的粘度。依據(jù)粘度篩選的多糖膠,測(cè)定其 溶脹系數(shù),胃排空時(shí)間及影響食物的胃排空時(shí)間。根據(jù)上述指標(biāo),篩選 復(fù)配多糖膠觀察其降血脂效果。
多糖膠飼料制備:多糖膠按5%的濃度與常規(guī)飼料粉末摻混,充分 混勻,制成大鼠飼料,用烤箱烘烤至完全干燥。
多糖膠降脂作用觀察:動(dòng)物分為正常對(duì)照組,復(fù)配天然多糖的篩選及其降血脂作用,高脂乳劑誘導(dǎo)的小 鼠高脂血癥模型組及給予不同復(fù)配的多糖膠組(3組)。正常對(duì)照組 小鼠每日生理鹽水灌胃,采用常規(guī)飼料喂養(yǎng),其他4組每日給予高 脂乳劑灌胃,每日一次,連續(xù)灌胃28d。給予高脂乳劑的模型組小鼠 以常規(guī)飼料喂養(yǎng),3個(gè)給藥組則分別給予不同的多糖膠飼料喂養(yǎng),實(shí) 驗(yàn)第29天,禁食12h后,小鼠眼眶取血,制備血清,以全自動(dòng)生化 儀測(cè)定小鼠血清甘油三酯(TG)、膽固醇(TC)、高密度脂蛋白 (HDL-C)、低密度脂蛋白(LDL-C)和總蛋白(TP)、白蛋白(Alb)、 血糖(Glu)濃度。
多糖(Polysaccharides,PS)是來自高等植物、動(dòng)物細(xì)胞膜、微生物細(xì) 胞中的天然大分子物質(zhì),一般多糖常由一百個(gè)以上甚至幾千個(gè)單糖通過糖苷 鍵連接而成。PS是生命有機(jī)體的重要組成部分,與維持生命所需的多種生理 功能有關(guān)。PS的研究,起源于20世紀(jì)40年代,自50年代末人們發(fā)現(xiàn)真菌多 糖具有抗腫瘤活性以后,尤其是近20多年來,由于分子生物學(xué)、免疫物質(zhì)的 化學(xué)研究與發(fā)展以及新藥物資源的尋找與開發(fā),PS的研究受到越來越廣泛的 重視。目前已有300多種多糖類化合物從天然產(chǎn)物中被分離提取出來,其中 從植物中提取的水溶性多糖最為重要,已發(fā)現(xiàn)100多種植物中的多糖類化合 物具有免疫促進(jìn)作用。植物多糖已經(jīng)成為當(dāng)今新藥發(fā)展的方向之一[1]。近年 來多糖的藥理學(xué)作用表明,多糖不僅作為廣譜免疫促進(jìn)劑,具有免疫調(diào)節(jié)功 能,還在抗腫瘤、抗病毒、抗炎、降血糖、降血脂、抗輻射等方面具有廣泛 的藥理作用。
(一)多糖的降血脂作用
半個(gè)世紀(jì)以來,冠心病已成為威脅人類健康最嚴(yán)重的疾病之一,其死亡 率已超過所有癌癥死亡率的總和[2]。大量的流行病學(xué)資料和實(shí)驗(yàn)研究表明, 冠心病的基本病因是動(dòng)脈粥樣硬化,而動(dòng)脈粥樣硬化引發(fā)的主要因素之一是 “高脂血癥”(Hyperlipidemia,HLP)。臨床實(shí)踐證明,降脂治療可使冠心病 發(fā)生率明顯降低。因此,降血脂在預(yù)防和減少動(dòng)脈粥樣硬化和冠心病的形成 中起著重要的作用。近年的研究還發(fā)現(xiàn),高血壓的發(fā)生發(fā)展與HLP也密切相關(guān)
[3]
在正常情況下,人類脂質(zhì)的合成與分解保持動(dòng)態(tài)平衡。正常人空腹?jié)舛?值(mg/100ml):甘油三酯20?110,膽固醇及酯110?220 (其中膽固醇酯占 70%?75%),憐脂110?120。臨床上所稱的高脂血癥,王要是指膽固醇高于 220~230mg/100ml,甘油三酯高于130~150mg/ml。本世紀(jì)60年代末,世界衛(wèi) 生組織認(rèn)同了由Fredrickson提出的高脂血癥五型六類分類法:①I型,屬 于高乳糜微粒(膽固醇水平正?;蚱?,甘油三酯顯著偏高)。②Ila型,血 中脂蛋白(LDL)與膽固醇水平升高300?600mg/100ml,皮膚、肌腱與角 膜上出現(xiàn)黃色脂肪沉積,動(dòng)脈硬化速度加快。lib型,血中脂蛋白(LDL) 和前3-脂蛋白(VLDL)水平升高,皮膚上出現(xiàn)黃色或橙色脂肪沉積(黃瘤), 動(dòng)脈硬化速度加快。③III型,血中異常的前3-脂蛋白(VLDL)、膽固醇和甘 油三酯水平升高,肌腱黃瘤,臀部、膝部和肘長(zhǎng)黃瘤,冠狀或周血管動(dòng)脈硬 化速度加快,心臟病發(fā)展加快。④IV型,血中前3-脂蛋白(VLDL)與甘油 三酯水平升高,膽固醇正常或偏高,心臟病發(fā)展加快,葡萄糖耐受力差。⑤V 型,膽固醇水平高過正常,乳糜微粒、前3-脂蛋白(VLDL)和甘油三酯升高 (高達(dá)1000?6000mg/100ml),黃斑麻疹(橙黃色的脂肪沉積),腹痛,眼視 網(wǎng)膜出現(xiàn)脂肪沉積,肝臟和脾臟腫大。據(jù)分析,我國(guó)的高脂血癥患者基本上 歸屬于II型和V型兩類,其它的極少見。高脂血癥是一類與代謝相關(guān)的疾病, 它既可以由于遺傳和環(huán)境因素,尤其是膳食不當(dāng)所引起,也可因?yàn)樘悄虿 ?肥胖癥、胰腺炎以及肝、膽和腎臟等疾病所誘發(fā)。目前降脂的途徑主要包括: ①合理調(diào)制飲食治療;②加強(qiáng)運(yùn)動(dòng)鍛煉;③適當(dāng)?shù)睦懑煟òㄑ獫{凈化治 療);④藥物治療[4]。飲食治療的原則是在人體生理需求的基礎(chǔ)上,針對(duì)血
脂異常的臨床類型制定相應(yīng)的膳食譜,以使血脂調(diào)整至正常。
近年來關(guān)于膳食與血脂關(guān)系的研究日益深入,許多國(guó)家的科學(xué)工作者發(fā) 現(xiàn)人類的膳食中含有大量的降血脂功效成分,包括多糖、苯乙烯的衍生物、 不飽和脂肪酸、黃酮類、生物堿、皂苷類等。下面主要對(duì)多糖降血脂的作用 做一闡述。
1不同多糖對(duì)脂質(zhì)代謝的影響
近年來陸續(xù)從生物界中分離得到各種降血脂多糖。一些紅色或棕色海藻 中的多糖呈現(xiàn)降脂作用,如從褐藻中提取得到一種酸性多糖一褐藻酸,添加 5%在大鼠飼料中時(shí),可使大鼠血清和肝臟中膽固醇的上升率分別下降20% 和10%[5]。一些真菌和植物多糖也有降脂功能。真菌多糖中以靈芝多糖、木 耳多糖、云芝多糖為代表,靈芝多糖能對(duì)蛋黃引起的高脂血癥小鼠有明顯的 降TC作用;從白木耳中提取的一種酸性多糖能降低正常和鏈脲霉素誘導(dǎo)的糖 尿病小鼠的血漿膽固醇水平[6]。而國(guó)內(nèi)外對(duì)植物多糖降血脂的研究多側(cè)重于 膳食纖維,且分別對(duì)可溶性和不溶性膳食纖維進(jìn)行大量研究??扇苄远嗵墙?脂作用主要表現(xiàn)在血漿及肝組織TC和LDL_C含量的降低,調(diào)節(jié)脂蛋白的水平也 有相應(yīng)的效果,不溶性的纖維多糖在人體基本無降脂效果。一般植物多糖對(duì) 血清TG影響不大,這可能是由于血清TG與膳食中脂肪和單糖關(guān)系較大,受膽 固醇影響較少。一般認(rèn)為,谷物纖維并不能顯著改變血漿脂質(zhì),而新鮮水果 及豆莢中所含的多糖則有較穩(wěn)定的降膽固醇效果。谷物中的大麥、燕麥?zhǔn)莻€(gè) 例外,因?yàn)橛休^多的可溶性纖維一葡聚糖。很多報(bào)道指出來自于谷物中的 葡聚糖在人體和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中均可顯著降低血漿和肝臟組織的膽固醇水平 [7]。一些動(dòng)物多糖也具有降低血脂的作用,以殼聚糖為代表。甲殼素化學(xué)名 稱為N-乙酰氨基葡萄糖多聚體。殼聚糖是甲殼素脫乙?;蟮玫降目扇苡谒?性水溶液的氨基葡聚糖。Jean[8]等研究表明,即使小鼠飼料加入更多的膽固 醇,只要加入7.5%殼聚糖足以維持膽固醇外源吸收和內(nèi)部合成的平衡。利 用微生物也可生產(chǎn)得到降血脂多糖,如利用鏈球菌發(fā)酵生產(chǎn)的多糖飼喂高脂 大鼠后,發(fā)現(xiàn)血清TG含量可降低40%以上。
2多糖影響脂質(zhì)代謝的可能機(jī)理
一般認(rèn)為,多糖影響脂質(zhì)代謝的機(jī)理可能是多方面的,目前尚無一種理 論能很完善地解釋多糖的降血脂效果,研究較多的有以下幾個(gè)方面。
⑴脂肪和能量攝入的減少
多糖,特別是粘性多糖,由于對(duì)腸道的充盈作用,能增加飽腹感而影響 食物攝入,延緩胃排空,可能影響激素分泌對(duì)膳食的反應(yīng)。
⑵脂質(zhì)吸收的減少
多糖能減少膽固醇的吸收,特別是粘性多糖,一方面除了直接降低小腸 吸收酶的活性,同時(shí)還作為物理屏障,干擾脂肪微團(tuán)的形成,減慢膽固醇到 達(dá)小腸刷狀膜的不流動(dòng)水層[9]。可能的機(jī)制是:①結(jié)合吸附膽固醇,增加 其排出。②具有凝膠特性的纖維在腸道形成凝膠,構(gòu)成物理屏障,影響膽 固醇與消化酶、膽汁酸微團(tuán)及腸黏膜的接觸。但有些多糖并不是形成凝膠起 作用,如殼聚糖先溶解在胃酸,而后與膳食脂肪結(jié)合形成殼聚糖-脂肪聚合 體,因而阻止了脂肪的脂解作用,從而增加了未被消化的脂肪的排泄,包括 膽固醇[10]。③吸附膽酸,促進(jìn)其排泄,造成脂質(zhì)乳化障礙[11]。④加速腸道
運(yùn)轉(zhuǎn),縮短了食物在腸道的停留期,減慢腸系膜的淋巴循環(huán)。
⑶影響膽汁酸的代謝
多糖影響膽酸的代謝表現(xiàn)在:多糖可吸附膽酸使其量減少,從而減少在 膽固醇吸收過程中所需的膽酸;多糖減少膽酸在腸道重吸收,減少肝腸循環(huán), 使體內(nèi)用于合成內(nèi)源性膽固醇的膽汁酸的量減少。可能由于短鏈脂肪酸 (short-chain fatty acids,SCFA)的產(chǎn)生降低了結(jié)腸的pH值,從而減少了 膽酸的溶解度及膽汁酸的被動(dòng)重吸收。有實(shí)驗(yàn)表明,盲腸的pH值和膽汁酸的 溶解度呈負(fù)相關(guān)[12]。三是可能改變大腸細(xì)菌的數(shù)量和活力影響膽酸排泄量的 改變。膽酸量的減少促進(jìn)肝臟膽固醇合成的負(fù)反饋,因而降低了血漿膽固醇 的水平。
⑷影響膽固醇代謝關(guān)鍵酶
LCAT是膽固醇酯化和轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)鍵酶,LPL是分解甘油三酯的關(guān)鍵酶。研 究表明,茶葉多糖能增強(qiáng)人血漿中LCAT活性及牛奶中LPL的活性。Poledne 給健康學(xué)生服用蘋果纖維發(fā)現(xiàn),在血漿膽固醇水平降低的同時(shí)伴有LCAT活力 的顯著提高,所以一般酸性雜多糖,如結(jié)構(gòu)上類似肝素的物質(zhì),其降血脂可 能是通過該條途徑起作用,如近年來開發(fā)的硫酸軟骨素多糖和藻酸雙脂鈉可 能通過促進(jìn)血管內(nèi)皮釋放LPL,改善脂質(zhì)代謝[13]。對(duì)于肝臟膽固醇合成的限 速酶一肝臟3-羥基,3-甲基戊二酸單酰輔酶A還原酶 (3-hydroxy-3-methylglutary-coenzyme A reductase,肝臟HMG CoA 還原 酶)及肝臟膽酸合成的關(guān)鍵酶7a-羥化酶,由于受膽固醇的負(fù)反饋的調(diào)節(jié), 所以上述談到的減少膽固醇的吸收,減少膽汁酸的肝腸循環(huán),都可能導(dǎo)致HMG
CoA還原酶及7a-羥化酶的活力的增強(qiáng)及酶量的增加。另一方面,該酶還受 SCFA在細(xì)胞水平上的直接調(diào)節(jié),但是由于多糖在大腸發(fā)酵分解后的產(chǎn)物之一 一丙酸鹽,有直接抑制這兩種酶的作用,同時(shí)也是脂肪酸合成的抑制物[14]。 有關(guān)影響酶活性的機(jī)理既涉及到腸道消化階段通過反饋調(diào)節(jié),又涉及到細(xì)胞 水平消化分解產(chǎn)物的直接作用,很難明確其作用機(jī)制,尚需進(jìn)一步探討。
⑸結(jié)腸代謝物的作用
不論何種類型的多糖,經(jīng)過腸道細(xì)菌的發(fā)酵作用均可產(chǎn)生SCFA,主要是 乙酸、丙酸、丁酸。這些SCFA在人體結(jié)腸能完全被吸收,并影響肝臟膽固醇 代謝。如前所述,丙酸通過影響脂質(zhì)代謝相關(guān)酶影響脂質(zhì)水平。SCFA的直接 作用與結(jié)合可溶性的鈣質(zhì),轉(zhuǎn)而影響膽酸在大腸的溶解度,從而影響膽酸的 再吸收。因此多糖在腸道下段的可發(fā)酵程度和膽固醇的降低程度呈相關(guān)性[14]
⑹內(nèi)分泌的影響
據(jù)報(bào)道,多糖有降低血糖的作用,可通過促進(jìn)胰島素的分泌,而胰島素 能增加肝臟膽固醇的合成,增加低密度脂蛋白的合成和分泌。果膠就能通過 這條途徑降低體內(nèi)膽固醇。另外,多糖可以通過影響胃腸激素如胃腸抑胃肽 和腸抑胰島素樣免疫反應(yīng)引起低胰島素樣反應(yīng),通過胰島素發(fā)揮降血脂作 用。但是激素反應(yīng)對(duì)膽固醇代謝的影響最終要通過膽固醇代謝關(guān)鍵酶 HMG-CoA還原酶、ACAT等而起作用,因而多糖對(duì)激素水平的影響在降脂機(jī)制 中可能不起主要作用[15]。
(二)多糖的降血糖作用
糖尿病發(fā)病機(jī)理尚不完全清楚,一般認(rèn)為與遺傳、環(huán)境、病毒感染、 肥胖、種族、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝失衡和內(nèi)分泌失調(diào)等因素有關(guān)。依據(jù)糖尿病病因 可分為兩類,I型糖尿病和II型糖尿病。I型糖尿病,主要因?yàn)橐葝u0細(xì)胞 受損,胰島素水平下降,但對(duì)胰島素仍然敏感,稱為胰島素依賴型糖尿病 (IDDM)。II型糖尿病,主要表現(xiàn)為:①胰島0細(xì)胞功能缺陷,如胰島素分 泌絕對(duì)量不足、胰島素分泌方式異常、胰島素基因突變合成無生物活性、結(jié) 構(gòu)異常的胰島素等。②a細(xì)胞在II型糖尿病時(shí)呈現(xiàn)胰生糖素分泌增加。促 使氨基酸及游離脂肪酸轉(zhuǎn)化為葡萄糖,增加肝糖產(chǎn)生及輸出,導(dǎo)致血糖升高。 ③胰島功能失調(diào)。II型糖尿病對(duì)胰島素敏感性降低,稱為胰島素非依賴型 糖尿病(NIDDM).
1多糖對(duì)降血糖作用的影響:
國(guó)內(nèi)外對(duì)植物多糖降血糖的研究尚處于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究階段。藥理研 究表明,多種多糖對(duì)正常小鼠或藥物致高血糖的小鼠有降血糖作用。如 從金耳(Tremella aurantia)果肉中提取的水溶性酸性多糖(TAP),可 顯著降低正常小鼠和糖尿病小鼠血糖[16]。日本學(xué)者報(bào)道,一種分子量的 殼聚糖(LWM chitosan Mw:20 000),對(duì)鏈佐星誘導(dǎo)的非胰島素依賴型糖 尿?。∟IDDM)呈現(xiàn)顯著降血糖作用[17]。進(jìn)一步研究表明,殼聚糖降血脂 的同時(shí)對(duì)遺傳性肥胖型糖尿病小鼠,也能劑量依賴性地改善高胰島素、
高甘油三酯等癥狀[18]。TomodaM等[19]證實(shí)了車前子粘液A經(jīng)乙酸化后,可 明顯降低正常大鼠血糖。有研究顯示果膠也具有降糖及增加肝糖原的作 用?!鞑?61-2&匕61等[20]報(bào)道,酸棗仁葉丁醇提取物中分離的Christinin A,
其皂苷配糖體對(duì)糖尿病鼠有顯著降糖作用。
國(guó)內(nèi)報(bào)道銀耳孢子多糖和木耳多糖均能降低正常及四氧嘧啶糖尿病小 鼠血糖,同時(shí)還能減少糖尿病小鼠的飲水量[21-22]。注射用黃芪多糖對(duì)血糖及 肝糖原有雙向調(diào)節(jié)作用,既可保護(hù)低血糖,又可抗實(shí)驗(yàn)性高血糖[23-24];高山 紅景天多糖能降低正常小鼠肝糖原和血總脂[25]。此外,對(duì)四氧嘧啶、腎上腺 素和葡萄糖引起的小鼠高血糖均有抑制作用,并能抑制肝糖原增加,增強(qiáng)肝 糖原分解,使高血糖小鼠血總脂含量降低。
2多糖改善糖代謝和胰島素抵抗的可能機(jī)理
⑴多糖受體的發(fā)現(xiàn)
植物多糖構(gòu)效關(guān)系的研究至今尚未完善。多糖的活性與分子量、溶解度、 粘度、初級(jí)結(jié)構(gòu)和高級(jí)結(jié)構(gòu)有關(guān)。日本學(xué)者[26]已開始了多糖化學(xué)結(jié)構(gòu)中活性 決定簇的研究,特別是近年來有關(guān)多糖受體的發(fā)現(xiàn)對(duì)闡明其作用機(jī)理有重要 意義。當(dāng)多糖與受體作用時(shí)只有分子中幾個(gè)低聚糖片段與受體結(jié)合。推測(cè)多 糖象蛋白質(zhì)和酶一樣,可能在多糖分子中存在一個(gè)或幾個(gè)寡糖片段的“活性 中心”。由此發(fā)現(xiàn)具有藥理活性的多糖表現(xiàn)出含半乳糖醛酸聚糖區(qū)和帶中性 糖側(cè)鏈的半乳糖醛酸中心。
⑵多糖對(duì)激素水平的調(diào)節(jié)
大量實(shí)驗(yàn)表明,植物多糖能降低正常及實(shí)驗(yàn)性糖尿病鼠的血糖水平,與 其促胰島素分泌的作用緊密相關(guān)。植物多糖能夠有效地對(duì)抗腎上腺素、胰高 血糖引起的高血糖[27]??赡艿臋C(jī)制是植物多糖作用于糖代謝酶或是競(jìng)爭(zhēng)性抑 制激素受體作用的結(jié)果。
⑶多糖對(duì)糖代謝酶活性的調(diào)節(jié)
植物多糖并不增加胰島素的分泌,而是作用于糖代謝的酶,文獻(xiàn)報(bào)道[28], 懷慶地黃根莖的熱水提取物為果膠樣多糖組分(RG-WP),RG-WP經(jīng)化學(xué)修飾 及蛋白酶處理得到的結(jié)果表明,活性存在于多糖結(jié)構(gòu)部分,它可明顯提高肝 臟葡萄糖激酶及葡萄-6-磷酸脫氫酶的活性:降低肝臟葡萄糖-6-磷酸酶及磷 酸果糖激酶的活性。GAL-DNJ為從桑樹葉中提取的6各含N糖化合物之一,它 可抑制a-葡萄糖苷酶、a-甘露糖苷酶和3-半乳糖苷酶活性。靈芝多糖則 能增加肝葡萄糖酶、磷酸果糖激酶、葡萄糖-6-磷酸脫氫酶的活性:降低肝 葡萄糖-6-磷酸酶、糖原合成酶的活性。植物多糖可通過調(diào)節(jié)糖代謝酶的活 性,抑制糖異生,促進(jìn)葡萄糖的利用,達(dá)到改善糖代謝紊亂和胰島素抵抗的 目的。
⑷多糖的抗氧化和免疫調(diào)節(jié)作用
植物多糖具有重要的抗氧化和免疫調(diào)節(jié)作用,能促進(jìn)細(xì)胞免疫功能和誘 生多種細(xì)胞因子,增強(qiáng)機(jī)體免疫[29],這也是植物多糖在改善糖代謝紊亂和胰 島素抵抗過程中發(fā)揮藥效作用的可能機(jī)制之一。
(三)多糖增強(qiáng)機(jī)體免疫功能
植物多糖最重要的藥理作用為免疫促進(jìn)作用。多糖能在多條途徑、多 個(gè)層面對(duì)免疫系統(tǒng)發(fā)揮調(diào)節(jié)作用[30],如激活網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)(reticuloendothelial system,RES)的吞噬功能,促進(jìn)IL-1、IL-2、TNF-a、INF-Y、NO等生成, 增強(qiáng)天然殺傷性細(xì)胞(nature killer cell,NK)的活性,活化巨噬細(xì)胞,誘導(dǎo)免 疫調(diào)節(jié)因子的表達(dá),調(diào)節(jié)機(jī)體抗體和補(bǔ)體的形成等。
不同多糖對(duì)機(jī)體免疫功能的影響:牛膝多糖(ABPS)能升高血清溶血數(shù) 和脾臟內(nèi)抗體形成細(xì)胞數(shù),提高血清免疫球蛋白IgG水平,激活巨噬細(xì)胞促 進(jìn)TNF和IL-2的生長(zhǎng),促進(jìn)淋巴細(xì)胞的繁殖[31]。從麝香草葉中得到的酸性多 糖可以通過經(jīng)典途徑和替代途徑激活補(bǔ)體系統(tǒng)[32]。低相對(duì)分子質(zhì)量(1000? 2000)的地黃多糖(LRPS)可使小鼠Lewis肺癌細(xì)胞的程序性死亡[33]。從條 斑紫菜中得到的多糖PY3對(duì)小鼠骨髓細(xì)胞和脾臟淋巴細(xì)胞的增值以及對(duì)混合 淋巴細(xì)胞反應(yīng)均有一定抑制作用[34]。云芝多糖(PSK)可提高小鼠腹腔濾液 細(xì)胞(peritoneal exudate cell s,PEC)和脾細(xì)胞中巨噬細(xì)胞集落刺激因子 (M-CSF)的基因表達(dá)水平[35]。從防風(fēng)水提液中得到2種酸性雜多糖XC-1、 XC-2,初步藥理實(shí)驗(yàn)證明,XC-2具有顯著增強(qiáng)機(jī)體免疫功能的作用[36]。
(四)多糖的抗腫瘤作用
自從20世紀(jì)50年代發(fā)現(xiàn)酵母多糖具有抗腫瘤效應(yīng)以來,已分離出很多具 有抗腫瘤活性的多糖[37]。就多糖的抗腫瘤作用而言,可將抗腫瘤多糖分為2 大類:一類是具有細(xì)胞毒性的多糖直接殺死腫瘤細(xì)胞,這類多糖有牛膝多糖、 刺五加多糖等;第2類是作為生物免疫反應(yīng)調(diào)節(jié)劑通過增強(qiáng)機(jī)體的免疫功能 而間接抑制或殺死腫瘤細(xì)胞的,如:能增強(qiáng)NK活性、誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生腫瘤 壞死因子的多糖,具有抗腫瘤活性的多糖大多是通過這種途徑起作用的,也 就是常說的宿主介導(dǎo)抗腫瘤活性[38]。
不同多糖的抗腫瘤作用:當(dāng)歸多糖對(duì)L1210、KG21、U937細(xì)胞系均有明 顯的抑制作用;當(dāng)歸多糖組分AP20可顯著減輕肉瘤S180模型小鼠的瘤重量, 可顯著減輕艾氏腹水癌小鼠模型的瘤重量,提高生命延長(zhǎng)率™。掌葉大黃多 糖(RPP)對(duì)腫瘤細(xì)胞具有直接殺傷作用,對(duì)腫瘤干細(xì)胞增殖有抑制作用,復(fù)配天然多糖的篩選及其降血脂作用, 并可抑制3種貼壁生長(zhǎng)的腫瘤細(xì)胞粘附,致細(xì)胞增殖停滯[40]。中藥多糖中香
菇多糖、豬苓多糖、冬蟲夏草多糖、枸杞多糖、黃芪多糖、刺五加多糖、靈 芝多糖等均被認(rèn)為可作為L(zhǎng)AK (淋巴因子激活的殺傷細(xì)胞)細(xì)胞活性增強(qiáng)劑
[41] (五)多糖的抗衰老作用
中藥多糖類成分的抗衰老作用與現(xiàn)代應(yīng)用,主要涉及四個(gè)方面:①加 強(qiáng)DNA的復(fù)制與合成,提供必需的微量元素與營(yíng)養(yǎng)來延長(zhǎng)動(dòng)物的生長(zhǎng)期;② 提高動(dòng)物對(duì)非特異性刺激的抵抗能力以達(dá)到強(qiáng)壯作用;③通過調(diào)節(jié)和增強(qiáng) 免疫功能達(dá)到抗衰老作用;④調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)和核酸、糖和脂質(zhì)代謝;抗脂質(zhì) 過氧化與抑制脂褐質(zhì)形成作用;提高機(jī)體SOD活力清除LPO和MDA;抑制MAO-B 的活性作用,以抗衰老[42]。
不同多糖的抗衰老作用:牛膝多糖(ABPS)在體外可以提高老年小鼠T 淋巴細(xì)胞的增殖能力和IL-2的分泌,而對(duì)青年小鼠無此影響;在體內(nèi)能顯 著提高老年大鼠T淋巴細(xì)胞和血清中TNF-a的水平,同時(shí)一氧化氮合成酶的 活性升高,一氧化氮的產(chǎn)生增加。ABPS還可以啟動(dòng)和活化巨噬細(xì)胞,糾正 老年鼠的免疫低下狀態(tài)[43]。枸杞多糖能有效降低老年大鼠T細(xì)胞的過度凋 亡,而且可以下調(diào)促凋亡的TNFR基因mRNA表達(dá)并上調(diào)抗凋亡的BCL-2基因 mRNA表達(dá)[44]。另外,枸杞多糖復(fù)合物的抗衰老作用也較顯著,實(shí)驗(yàn)表明, 它可以延長(zhǎng)家蠶五齡期壽命的5.14%。刺五加多糖可延長(zhǎng)果蠅平均壽命 11.7%?23篇[1]。
(六)多糖的其它作用
當(dāng)歸多糖對(duì)放射性損傷造成的免疫功能下降有一定的預(yù)防作用。研究
人員[45]將小鼠分為正常對(duì)照組(C)、照射對(duì)照組(B)、照射+當(dāng)歸多糖組 (A),檢測(cè)三組刀豆蛋白(ConA)誘導(dǎo)的T細(xì)胞增殖和IL-2及血清抗體產(chǎn)生 能力,結(jié)果表明,預(yù)先給予當(dāng)歸多糖的受照組(A)T淋巴細(xì)胞增值和IL-2 及血清抗體水平顯著高于照射對(duì)照組,可見當(dāng)歸多糖對(duì)放射性損傷造成的 免疫功能下降有一定的預(yù)防作用。此外,還有學(xué)者發(fā)現(xiàn)[46],當(dāng)歸多糖在適 合劑量下可影響小鼠肝臟中的NO含量,通過影響肝中iNOS、CNoS、BaX、Bcl22 的表達(dá)來阻斷脂多糖和卡介苗誘發(fā)的肝細(xì)胞損傷,從而起到保護(hù)肝臟的作 用。有報(bào)道[47]。茶多糖在體內(nèi)、體外均可顯著延長(zhǎng)血凝時(shí)間。在混合人血 漿中加入不同量的茶多糖,37°C孵育10min,作復(fù)鈣時(shí)間測(cè)定,結(jié)果表明 0.05mg茶多糖即可延長(zhǎng)反復(fù)鈣時(shí)間,0.4mg可完全抑制血漿凝固。用 Chandlder法形成的血栓,組織學(xué)上類似于人體動(dòng)脈血栓。實(shí)驗(yàn)表明,茶多 糖明顯延長(zhǎng)血栓形成時(shí)間,縮短血栓長(zhǎng)度,從而起到抗血栓的作用。糊精、 人參果膠這2種植物多糖對(duì)大鼠實(shí)驗(yàn)性胃潰瘍均有不同程度的抑制作用。紅 藻類多糖也具有抗?jié)冏饔?。另?jù)報(bào)道褐藻淀粉、海帶淀粉有明顯的抗凝、 解痙、解聚、降壓降脂、降低血粘度及擴(kuò)張血管和改善微循環(huán)的功能,從 而達(dá)到抗心血管疾病的作用。同時(shí)海藻及海帶多糖具有對(duì)有毒重金屬(如 Pb、Sn、Cd等)的阻吸功能和抗輻射功能[48]。另外許多植物多糖具有促進(jìn) 核酸和蛋白質(zhì)的生物合成作用,如靈芝多糖、黃芪多糖等[49]。
二幾種多糖膠的簡(jiǎn)介
瓜爾豆膠是目前國(guó)際上最為廉價(jià)而又廣泛應(yīng)用的親水膠體之一,原產(chǎn) 自印度和巴基斯坦,瓜爾膠(guar gum)是從瓜爾豆中提取的大分子天然 親水膠體,主要由半乳糖和甘露糖聚合而成,屬于天然半乳甘露聚糖。其 主鍵為(1-4) -P-D-甘露糖單位,側(cè)鍵則由單個(gè)的a-D-半乳糖單位在C-6
位與之相聯(lián)(見圖1),甘露糖對(duì)半乳糖之比為1.8:1。瓜爾膠是中性多糖, 分子量約20?30萬Da左右。瓜爾膠分子的最大特點(diǎn)也即最大優(yōu)點(diǎn)便是與 纖維素結(jié)構(gòu)非常相似,這種相似性使它對(duì)纖維素有很強(qiáng)的親和性,稱之為直 接性(substantivity)。目前,瓜爾膠及其衍生物被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、 水處理、日用化工、石油和礦業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域中。但是,與其它天然多糖相 比,瓜爾膠及其衍生物在國(guó)內(nèi)研究起步較晚,很多性質(zhì)及應(yīng)用方面的研究尚 屬空白。以半乳甘露聚糖為主要成分的瓜爾膠,具有良好的水溶性和高粘 度,故作為治療糖尿病、膽固醇過多癥和肥胖癥的藥物也日益得到廣泛應(yīng) 用。其藥理作用主要為降血糖和降血脂。迄今論述對(duì)瓜爾膠降血糖的機(jī)理 有:①葡萄糖在腸內(nèi)吸收或運(yùn)輸受抑制;②延緩胃排空速度;③影響消 化道激素的分泌。降血脂的機(jī)理可能為抑制膽固醇在腸內(nèi)的吸收或增加膽 固醇向膽酸的轉(zhuǎn)化,對(duì)藥物的安全性也作了討論,即使服用較大劑量的瓜 爾膠,也未見有嚴(yán)重的副作用。
黃原膠(xanthan gum)亦稱漢生膠(rhodicare S),是采用黃單胞菌
屬微生物對(duì)糖發(fā)酵作用后提煉成的一種生物高分子多聚糖。黃原膠由五糖
單位重復(fù)構(gòu)成,主鏈與纖維素相同,即由以0-1,4糖苷鍵相連的葡萄糖
21
構(gòu)成,三個(gè)相連的單糖組成其側(cè)鏈:甘露糖一葡萄糖一甘露糖。與主鏈相 連的甘露糖通常由乙?;揎?,側(cè)鏈末端的甘露糖與丙酮酸發(fā)生縮醛反應(yīng) 從而被修飾,而中間的葡萄糖則被氧化為葡萄糖醛酸,分子量一般在200? 600萬Da之間。
黃原膠除擁有規(guī)則的一級(jí)結(jié)構(gòu)外,還擁有二級(jí)結(jié)構(gòu),經(jīng)X-射線衍射和 電子顯微鏡測(cè)定,黃原膠分子間靠氫鍵作用而形成規(guī)則的螺旋結(jié)構(gòu)。雙螺 旋結(jié)構(gòu)之間依靠微弱的作用力而形成網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu),這是黃原膠的三級(jí)結(jié) 構(gòu),它在水溶液中以液晶形勢(shì)存在[50]。黃原膠的外觀為淡褐黃色粉末狀固 體,親水性很強(qiáng),沒有任何的毒副作用,美國(guó)FDA于1969年批準(zhǔn)可將其作 為不限量的食品添加劑。由其二級(jí)結(jié)構(gòu)決定,黃原膠具有很強(qiáng)的耐酸、堿、 鹽、熱等特性。黃原膠最顯著的特性是其控制液體流變性質(zhì)的能力,它即 便在低濃度時(shí)也可形成高粘度的、典型的非牛頓溶液,具有明顯的假塑性。 黃原膠的另外一個(gè)顯著的特征是其與半乳甘露聚糖的同促作用,如與瓜爾 膠、槐豆膠(Locust bean gum)等。即當(dāng)黃原膠與半乳甘露聚糖混合時(shí), 其混合物粘度較之其中任何一種單獨(dú)存在時(shí),粘度都明顯增加[51-52]。黃原 膠由于其獨(dú)特的性質(zhì),因而在食品、醫(yī)藥、石油、日用化工等十幾個(gè)領(lǐng)域 有著及其廣泛的應(yīng)用。近年來,較發(fā)達(dá)國(guó)家的人們往往擔(dān)心食品中的熱值 過高而使自己發(fā)胖,黃原膠由于其不可被人體直接降解而打消了人們的這 一顧慮。此外,一些國(guó)外學(xué)者[53]的研究均有報(bào)道,黃原膠對(duì)高脂血癥小鼠 的血清TC、TG具有明顯的降低作用。
卡拉膠(carrageenan)是從紅海藻的細(xì)胞壁中提取的一種多糖,屬于細(xì)胞 壁多糖,分子量在10萬Da左右。由3-1,3-D-吡喃半乳糖殘基和a-1,4-D- 吡喃半乳糖殘基交替聯(lián)接而成,反應(yīng)性主要來自分子上所帶的半硫酸基團(tuán) (ROSO3-)(見圖3)。由于-OSO3-在分子鏈位置的不同,導(dǎo)致有K-型、入- 型、I-型等卡拉膠。當(dāng)有鉀或者鈣離子存在時(shí),K-卡拉膠和:-卡拉膠可 形成水凝膠,其中K-卡拉膠具有形成凝膠所需的濃度低、透明度高等特點(diǎn), 廣泛用作食品膠凝劑,但K-卡拉膠凝膠脆性大、彈性小,易出現(xiàn)泌水現(xiàn)象, 這使其應(yīng)用受到很大限制[54]。已有報(bào)道表明[55-56],不同食品膠之間的適當(dāng) 復(fù)配可以提高凝膠強(qiáng)度,減少收縮脫液,改善粘彈性等。因此,卡拉膠主 要是利用其高粘度和成凝膠等特性作為凝固劑、增稠劑等,被廣泛應(yīng)用于 食品、化工、醫(yī)藥等工業(yè)生產(chǎn)中。近年來,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和現(xiàn)代化 儀器的應(yīng)用,人們已經(jīng)不再把對(duì)卡拉膠的研究局限于簡(jiǎn)單的應(yīng)用于工業(yè)生 產(chǎn),而是在不斷闡明和完善其微分子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,研究它的生物活性, 將其應(yīng)用于生命科學(xué)領(lǐng)域[57]。
圖3卡拉膠分子結(jié)構(gòu)
魔芋膠(konjac gum)是由分子比1:1.5或1:1.6(花魔芋,A.konjac)或 1:1.69(白魔芋,A.albus)的葡萄糖和甘露糖殘基通過0-1,4糖苷鍵聚合 而成,在某些糖殘基C-3位上存在由0-1,3糖苷鍵組成的支鏈,其支鏈多 少的報(bào)道結(jié)果差異很大,Smith[58]研究認(rèn)為主鏈上每32個(gè)糖殘基有3條支 鏈,而Kato[59]等人卻認(rèn)為主鏈上每80個(gè)糖殘基只有1條支鏈(后者可能接近 實(shí)際些);每條支鏈由幾個(gè)至幾十個(gè)葡萄糖和甘露糖殘基構(gòu)成;主鏈上大約 每19個(gè)糖殘基上有1個(gè)以酯鍵結(jié)合的乙?;ㄒ妶D4)。魔芋葡甘聚糖分 子量因魔芋種類、品種、加工方法及原料的貯藏時(shí)間不同而變化,一般為 20萬?200萬Da[60]。魔芋膠具有很強(qiáng)的吸水性,吸水后形成較穩(wěn)定的粘稠 狀凝膠或粘液?,F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究證明[61],魔芋膠是一種優(yōu)良的水溶性膳食纖 維,對(duì)營(yíng)養(yǎng)不平衡有重要的調(diào)節(jié)作用,長(zhǎng)期食用可預(yù)防和治療便秘,降低 血膽固醇和甘油三酯水平,調(diào)節(jié)脂肪代謝,預(yù)防高血脂癥。它不能被人體 內(nèi)的消化酶消化,不含熱量,且能延緩和減少葡萄糖的吸收,從而降低血 糖水平,防治糖尿病[62]。另外它還具有減肥作用和免疫調(diào)節(jié)活性[63]。
刖 言
隨著人們生活水平的日益提高,肥胖、高血壓及高脂血癥的發(fā)病率呈逐 年上升趨勢(shì),嚴(yán)重威脅著人類心腦血管的健康。高脂血癥作為動(dòng)脈硬化的首 要危險(xiǎn)因素受到了臨床醫(yī)學(xué)和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究的重視。近年來膳食纖維用于降 脂、降血糖、減肥越來越受到人們的關(guān)注。多糖在上消化道不易降解,尤其 是多糖膠因其流變學(xué)性質(zhì)與大分子的結(jié)構(gòu),吸水后所呈現(xiàn)的空間分子結(jié)構(gòu), 在上消化道吸水膨脹,卻大部分不被消化和吸收,從而產(chǎn)生腹部脹滿,延緩 胃排空時(shí)間,減少攝食量。進(jìn)入腸道的多糖膠不僅可以清除腸道的殘留物而 且可以具有較強(qiáng)的持水能力,促進(jìn)排便、促進(jìn)體內(nèi)毒物的排泄。由于特殊的 pi,-4鏈結(jié)構(gòu),不被腸道消化酶降解,不會(huì)產(chǎn)生熱量,長(zhǎng)期作用可降低膽固 醇和甘油三酯。
新近研究發(fā)現(xiàn),人類腸道粘膜表面存在多種植物凝集素,可以特異性地 識(shí)別單糖殘基,天然多糖可競(jìng)爭(zhēng)性地與腸道菌群結(jié)合植物凝集素位點(diǎn),從而 起到調(diào)節(jié)腸道菌群,調(diào)節(jié)胃腸功能,介導(dǎo)免疫調(diào)節(jié)的作用。實(shí)驗(yàn)表明含有甘 露糖和半乳糖殘基的天然多糖能與甘露糖受體和半乳糖凝集素結(jié)合,調(diào)節(jié)腸 道粘膜局部免疫反應(yīng)。
本實(shí)驗(yàn)選用含有半乳糖或甘露糖的多糖膠,一方面通過其在上消化道不 易降解吸收,易吸水膨脹的特性,增加飽腹感,降低攝食量,另一方面通過 其與腸道多糖受體特異性地作用,調(diào)節(jié)腸道功能,此外,依賴于多糖膠的良 好持水性,促進(jìn)排便,治療便秘。雖然多糖膠本身具有良好的粘度與膨脹性, 但是缺乏理想的胃內(nèi)滯留時(shí)間,為了尋找不同多糖膠復(fù)配的最佳最佳粘度、 最佳膨脹能力、最佳胃內(nèi)滯留時(shí)間,本課題將瓜爾膠、黃原膠、魔芋膠及卡 拉膠等多糖膠進(jìn)行復(fù)配,以篩選粘度高且穩(wěn)定、適宜的溶脹系數(shù)及適宜的小 鼠胃排空時(shí)間的多糖配比復(fù)合物,并觀察復(fù)配多糖對(duì)小鼠高脂血癥的降脂作 用。
實(shí)驗(yàn)部分
第一部分多糖膠粘度的測(cè)定
一般來說,多糖膠的粘度與其結(jié)構(gòu)密切相關(guān),而粘度是多糖膠降脂、減 肥、降血糖的重要指標(biāo)。粘度越高,降脂、減肥、降血糖的作用越好。本實(shí) 驗(yàn)所選擇的瓜爾膠、黃原膠、魔芋膠及卡拉膠等是最常用的食品添加劑,每 一種膠都具有良好的水溶性和高粘度。瓜爾膠是1,4鏈連接的D-甘露糖直線 型主鏈,在主鏈上平均每間隔2個(gè)甘露糖殘基有1個(gè)D-半乳糖,分子量在 20?30萬Da左右。黃原膠由以P-1,4糖苷鍵相連的葡萄糖構(gòu)成主鏈,三個(gè)相 連的單糖(甘露糖一葡萄糖一甘露糖)組成其側(cè)鏈,分子量在200?600萬 Da之間??ɡz由a —1,3鍵或P —1,4鍵D—半乳糖連接,分子量不同,粘 度變化較大。魔芋膠由分子比1:1.6的葡萄糖和甘露糖殘基通過P-1,4鍵聚合 而成,在某些糖殘基C-3位上存在由P-1,3鍵組成的支鏈,主鏈上每3280個(gè) 糖殘基有1個(gè)支鏈,每條支鏈有幾個(gè)至幾十個(gè)糖殘基,大約每19個(gè)糖殘基上 有一個(gè)以酯鍵結(jié)合的乙酰基,分子量為20?200萬Da,是我國(guó)研究最多的膳 食纖維。多糖膠之間由于結(jié)構(gòu)因素,可出現(xiàn)同促作用,增加粘度。如黃原膠 與含半乳甘露聚糖結(jié)構(gòu)的多糖膠(如瓜爾膠)可使混合物粘度明顯增加。本 實(shí)驗(yàn)選擇含半乳糖或甘露糖結(jié)構(gòu)的多糖膠復(fù)配,選擇粘度高的配比。
1實(shí)驗(yàn)材料
1.1主要實(shí)驗(yàn)試劑
瓜爾膠北京瓜爾科貿(mào)有限公司
黃原膠河南沁陽市生物化學(xué)廠
魔芋膠陜西安康秦東魔芋食品有限公司
卡拉膠成都協(xié)力魔芋科學(xué)種植加工園有限公司
1.2主要實(shí)驗(yàn)儀器 NDJ-1型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)上海精密科學(xué)儀器有限公司
HH-4快速恒溫水浴箱常州國(guó)華電器有限公司
PB203—N電子天平上海分析儀器廠
懸掛式攪拌機(jī) 2實(shí)驗(yàn)方法廣州儀科實(shí)驗(yàn)室技術(shù)有限公司
2.1瓜爾膠、黃原膠、魔芋膠和卡拉膠四種多糖膠粘度的測(cè)定
將瓜爾膠、黃原膠、魔芋膠和卡拉膠用PB203 — N電子天平精密稱量, 而后分別按照2g/100ml的濃度緩慢加入等體積蒸餾水中,用懸掛式攪拌 機(jī)攪拌直至形成均勻的粘性溶液,85°C水浴箱中密封水浴1h后,室溫下 放置,用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)定溶膠粘度,觀察24h內(nèi)膠體粘度的變化。
2.2測(cè)定四種多糖膠按比例復(fù)配后粘度的變化
將瓜爾膠、黃原膠、魔芋膠和卡拉膠分別以7個(gè)比例
(1:1,1:2,1:3,1:4,2:1,3:1,4:1)兩兩復(fù)配為2g混合多糖膠粉,復(fù)配天然多糖的篩選及其降血脂作用,緩慢溶于蒸餾 水中,在懸掛式攪拌機(jī)下攪拌至形成均勻的粘性溶液,85°C水浴箱中密封 水浴1h,室溫下放置,用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)定溶膠粘度,觀察24h內(nèi)膠體粘度 的變化。
3實(shí)驗(yàn)結(jié)果
3.1四種多糖膠單一粘度的變化
四種多糖分別溶于蒸餾水中后,瓜爾膠在溶解后1h變?yōu)槿榘咨牍?體溶膠,黃原膠和卡拉膠溶解后變?yōu)辄S色粘性溶液,魔芋膠在2h后開始 溶脹,呈乳白色半透明凝膠狀物。所有溶膠在室溫下放置18h后,其粘度 趨于穩(wěn)定。(圖5)
3.2四種多糖不同比例復(fù)配后粘度的變化 3.2.1魔芋膠與卡拉膠復(fù)配粘度比較
魔芋膠與卡拉膠按不同比例復(fù)配后,魔芋膠、卡拉膠1:1配比的多糖 膠粘度高于卡拉膠而低于魔芋膠粘度。按不同比例復(fù)配的混合膠粘度隨著 魔芋膠所占的比例增高,復(fù)配膠的粘度增高;而卡拉膠的比例越大,其粘 度就越低。魔芋膠與卡拉膠3:1與4:1混合后粘度最高,但4:1混合多糖 膠放置18h后,粘度穩(wěn)定,而3:1混合多糖膠的粘度出現(xiàn)波動(dòng)(圖6)。
3.2.2瓜爾膠與黃原膠復(fù)配粘度比較
瓜爾膠與黃原膠復(fù)配后,瓜爾膠與黃原膠1:1配比后的粘度比瓜爾膠 低而高于黃原膠;瓜爾膠與黃原膠2:1混合后粘度最好,室溫放置穩(wěn)定, 瓜爾膠與黃原膠4:1混合后的粘度也達(dá)到粘度計(jì)所能測(cè)到的最大值,但室 溫放置后,粘度開始下降。瓜爾膠與黃原膠3:1配比,在放置18h時(shí),粘 度也達(dá)到最高值。而瓜爾膠與黃原膠在1:2、1:3和1:4三個(gè)比例混合時(shí), 復(fù)配的粘度與黃原膠粘度相近。復(fù)配的混合膠中,以瓜爾膠所占的比例增 大,混合膠的粘度增高。(圖7)
3.2.3魔芋膠與黃原膠復(fù)配粘度比較
魔芋膠與黃原膠復(fù)配后,2:1、3:1和4:1三個(gè)比例混合多糖膠粘度均 顯著高于魔芋膠或黃原膠單獨(dú)粘度,室溫放置,粘度穩(wěn)定。而魔芋膠與黃 原膠的復(fù)配比例為1:2、1:3和1:4時(shí),則粘度較低(圖8)。
3.2.4瓜爾膠與卡拉膠復(fù)配粘度變化
瓜爾膠與卡拉膠復(fù)配后,僅2:1混合多糖膠粘度較高,但是室溫放置 不穩(wěn)定,放置18小時(shí)后粘度開始降低。(圖9)
3.2.5魔芋膠與瓜爾膠復(fù)配粘度變化
魔芋膠與瓜爾膠單獨(dú)粘度較高,經(jīng)復(fù)配后,7個(gè)比例復(fù)配多糖膠粘度 與魔芋膠或瓜爾膠的粘度相比,粘度略有升高,但變化不大(圖10)。
3.2.6黃原膠與卡拉膠復(fù)配粘度變化
黃原膠與卡拉膠的粘度較低,復(fù)配后粘度沒有顯著升高,尤其是黃原 膠比例的增加反而降低了混合多糖膠的粘度,2:1和3:1配比粘度低于黃 原膠的粘度。黃原膠與卡拉膠復(fù)配后1:4混合多糖膠粘度最高,但與卡拉 膠的粘度相比并無顯著性差異(圖11)。
4.討論
本實(shí)驗(yàn)在瓜爾膠、黃原膠、魔芋膠和卡拉膠的粘度測(cè)定中,其2%水 溶液中以瓜爾膠粘度最高,黃原膠粘度最低。以四種膠兩兩配比發(fā)現(xiàn),魔 芋與卡拉,瓜爾與黃原,魔芋與黃原復(fù)配后在適當(dāng)?shù)谋壤?,均能獲得理想 粘度的配比膠。瓜爾與卡拉,魔芋與瓜爾,黃原與卡拉的復(fù)配并不能增加 粘度,這三者的復(fù)配不理想。
當(dāng)黃原膠與瓜爾膠比例為1:2的混合多糖膠在放置16h后超過粘度計(jì) 測(cè)定最大值,計(jì)為100x103Pa.s;黃原膠與魔芋膠復(fù)配時(shí),除比例為2:1和 4:1時(shí)達(dá)到的粘度最高值外,其它配比粘度均比單一魔芋膠的粘度低;黃 原膠與卡拉膠復(fù)配后,與單一的卡拉膠相比,其粘度并無明顯提高。魔芋 膠自身具有很高的粘度,魔芋膠與卡拉膠復(fù)配比例為4:1時(shí),粘度高于單 一魔芋膠粘度;魔芋膠與瓜兒膠復(fù)配時(shí)也能顯著增加粘度,且其粘度高于 單一魔芋膠粘度。
黃原膠的粘度比較低,但其獨(dú)特的P-1,4糖苷鍵相連的葡萄糖主鏈與 甘露糖一葡萄糖一甘露糖的側(cè)鏈結(jié)構(gòu),使其與半乳甘露聚糖結(jié)構(gòu)的多糖膠 混合時(shí)粘度增加。通過監(jiān)測(cè)不同時(shí)間點(diǎn)復(fù)配后的多糖膠粘度值,本實(shí)驗(yàn)篩 選出三個(gè)最適比例(粘度超過100x103Pa.s,18h后粘度變化不大)的混合 多糖膠:魔芋膠:卡拉膠(4:1)、瓜爾膠:黃原膠(2:1)和魔芋膠:黃原膠 (2:1)。
(S Td)萆琳(S -13d)
時(shí)間
圖5瓜爾膠、黃原膠、魔芋膠和卡拉膠粘度比較
時(shí)間
(s Td)萆琳(s Td)萆琳
1h 4h 8h 12h16h18h 2Qh
時(shí)間
圖7瓜爾膠與黃原膠復(fù)配粘度比較
1h 4h 8h 12h16h18h20h
時(shí)間
1h 4h 8h 12h16h18h20h
時(shí)間
圖11黃原膠與卡拉膠復(fù)配粘度比較
第三部分多糖膠降脂作用的研究
高脂血癥患者多數(shù)是由于長(zhǎng)期攝入過多的糖和脂肪,從而引起胰島素 分泌過多和胰島素抵抗。大量的研究表明,具有高粘度和水溶性的多糖在 腸道內(nèi)抑制膽固醇的吸收和增加膽固醇向膽酸的轉(zhuǎn)化,因而在降血糖、降 血脂和減肥方面得到廣泛的應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)將多種多糖復(fù)配后,篩選粘度高, 溶脹系數(shù)較好的多糖配比,添加入高脂血癥小鼠飼料中,觀察混合多糖膠 對(duì)實(shí)驗(yàn)性高脂血癥小鼠血清膽固醇和甘油三酯的影響。
1實(shí)驗(yàn)材料 1.1主要實(shí)驗(yàn)試劑
瓜爾膠北京瓜爾科貿(mào)有限公司
黃原膠河南沁陽市生物化學(xué)廠
魔芋膠陜西安康秦東魔芋食品有限公司
卡拉膠成都協(xié)力魔芋科學(xué)種植加工園有限公司
膽固醇天津博迪化工有限公司
丙硫氧啼啶片上海復(fù)星朝暉藥業(yè)有限公司
1,2-丙二醇天津市化學(xué)試劑六廠
吐溫-80天津市河?xùn)|區(qū)紅巖試劑廠
去氧膽酸鈉北京奧博星生物技術(shù)責(zé)任有限公司
豬油
1.2主要實(shí)驗(yàn)儀器本實(shí)驗(yàn)室自制
NDJ-1型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)上海精密科學(xué)儀器有限公司
全自動(dòng)生化分析儀瑞士羅氏公司
HH-4快速恒溫水浴箱常州國(guó)華電器有限公司
LG100B型理化干燥箱上海實(shí)驗(yàn)儀器廠有限公司
PB203—N電子天平上海分析儀器廠
懸掛式攪拌機(jī) 1.3實(shí)驗(yàn)動(dòng)物廣州儀科實(shí)驗(yàn)室技術(shù)有限公司
二級(jí)昆明種小鼠,20?22克,雌雄各半,購(gòu)于第四軍醫(yī)大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 中心,動(dòng)物合格證號(hào)為陜醫(yī)動(dòng)字第08 — 005號(hào)。動(dòng)物飼養(yǎng)于空調(diào)室內(nèi),室 溫22±2°C,相對(duì)濕度50?60%,自動(dòng)調(diào)控晝夜各12h,顆粒飼料喂養(yǎng), 自由飲水。
2實(shí)驗(yàn)方法
2.1高脂乳劑的配制
將豬油20g于40°C水浴加熱融化,加入10g膽固醇,1g丙硫氧嘧啶, 充分?jǐn)嚢?,溶解后加入吐?80、丙二醇各20ml,混勻后加入10%去氧膽 酸鈉溶液20ml,添加蒸餾水至100ml。配好的混懸液置于4C冷藏,使用 時(shí)于37C水浴融化。
2.2不同多糖膠飼料的制作
將三種不同配比的多糖膠分別按5%的比例與常規(guī)動(dòng)物飼料粉末換合 在一起,混勻后制成條狀物,放于烤箱中烘烤至完全干燥。
2.3實(shí)驗(yàn)性高脂血癥小鼠模型的建立及分組
將50只小鼠隨機(jī)分為正常對(duì)照組、高脂模型組、和治療給藥組A、B、 C (瓜爾膠:黃原膠2:1、魔芋膠:黃原膠2:1和魔芋膠:卡拉膠4:1),每組各10 只。正常對(duì)照組每日給予生理鹽水0.4ml/20g灌胃,高脂模型組和治療給 藥組每日給予高脂乳劑0.4ml/20g灌胃,連續(xù)灌胃28天。灌胃后正常組和 高脂模型組給常規(guī)飼料飼喂,治療給藥組分別給予三種不同的多糖膠飼料 飼喂。灌胃實(shí)驗(yàn)期間記錄和觀察各組小鼠的體重及攝食量變化。
2.4實(shí)驗(yàn)處理
將不同比例的混合多糖溶膠按5%的比例添加入小鼠的飼料中,給予 三個(gè)治療給藥組小鼠連續(xù)飼食28天,在實(shí)驗(yàn)第29天將所有小鼠禁食12h 后眼眶取血,分離血清,測(cè)定血清總膽固醇(TC),血清甘油三酯(TG), 白蛋白(ALB),血糖(GLU),總蛋白(TP),高密度脂蛋白膽固醇(HDL_C),
46
低密度脂蛋白膽固醇(LDL_C)。肉眼觀察小鼠的心、肝、脾、肺、腎的 病理改變并稱重。給藥過程中記錄小鼠體重及攝食量。
2.5數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)各組間比較選用〖檢驗(yàn),尸<0.05認(rèn)為有顯著性差異; P>0.05認(rèn)為無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
3實(shí)驗(yàn)結(jié)果
3.1不同的多糖膠對(duì)局脂血癥小鼠體重的影響
在給小鼠食用了不同配比的多糖之后,其體重與鹽水對(duì)照組相比無顯
著性差異。
5 0 4 4
(3) _拄
0 5 0
0X- 1± 1±
多糖對(duì)小鼠體重的影響
鹽水對(duì)照高脂模型ABC
圖13各組小鼠體重比較(A瓜爾膠:黃原膠2:1、B魔芋膠:黃原 膠2:1C魔芋膠:卡拉膠4:1)與鹽水對(duì)照比較P>0.05 3.2不同多糖膠對(duì)高脂血癥小鼠攝食量的影響
飼食了混合有瓜爾膠:黃原膠(2:1)和魔芋膠:卡拉膠(4:1)飼料的 小鼠攝食量與鹽水對(duì)照組相比有明顯降低,與高脂模型組相比也有所降 低;而飼食了魔芋膠:黃原膠(2:1)飼料的小鼠攝食量與高脂模型組比較 無顯著變化。
圖14各組小鼠攝食量比較(A瓜爾膠:黃原膠2:1、B魔芋膠:黃 原膠2:1、C魔芋膠:卡拉膠4:1)*與鹽水對(duì)照比較尸<0.05 3.3不同多糖膠對(duì)高脂血癥小鼠血清膽固醇及甘油三酯的影響
灌胃28天后,所有小鼠的血糖、白蛋白、總蛋白均在正常范圍內(nèi), 高脂模型組小鼠的TC和TG指標(biāo)明顯高于鹽水對(duì)照組,表明本實(shí)驗(yàn)中用 高脂乳劑成功的造成小鼠高脂血癥模型。而同樣給予高脂乳劑灌胃的瓜爾 膠:黃原膠(2:1)、魔芋膠:黃原膠(2:1)及魔芋膠:卡拉膠(4:1)三組小鼠 的TC和TG含量均比高脂模型組有顯著的降低,表明多糖膠混合后食用 可有效降低TC和TG含量。而三個(gè)實(shí)驗(yàn)組相比,瓜爾膠:黃原膠(2:1)組 和魔芋膠:卡拉膠(4:1)組降脂效果明顯大于魔芋膠:黃原膠(2:1),魔芋
膠:卡拉膠(4:1)組小鼠血清TC和TG含量接近鹽水對(duì)照組水平,瓜爾膠: 黃原膠(2:1)組的小鼠血清TC和TG含量甚至低于鹽水對(duì)照組的水平。
三個(gè)實(shí)驗(yàn)組與高脂模型組比較,血清HDL-C含量均有所升高,與鹽水 對(duì)照組比較,瓜爾膠:黃原膠(2:1)和魔芋膠:卡拉膠(4:1)兩組的小鼠 HDL-C的含量有所升高,魔芋膠:黃原膠組(2:1)則與鹽水對(duì)照組相近。
表4不同配比多糖對(duì)高脂血癥小鼠血清生化的影響(n=10,X±S)
生化
指標(biāo)高脂乳劑
鹽水對(duì)照組高脂模型組瓜爾:黃原 (2:1)魔芋:黃原 (2:1)魔芋:卡拉 (4:1)
TC2.91±0.193.41±1.13**2.53±0.66‘‘3.09±0.87*2.86±0.47*“
TG1.61±0.111.86±0.11**0.89±0.19**“1.08±0.11?1.11±0.18**“
HDL_C2.14±0.30, A
1.98±0.542.58±0.36?2.11±0.742.70±0.43**“
LDL_C0.13±0.14, A A
0.46±0.430.14±0.15*“0.49±0.400.32±0.23*、
ALB34.03 ±2.7035.17±3.6135.41±2.4837.24±1.5937.96±2.74*
TP59.13±3.4165.62±6.1261.65±5.4064.86±7.4170.24±8.16
GLU4.25±1.144.13±1.79*3.58±1.563.96±1.323.83±1.03
*與鹽水對(duì)照組比較尸<0.05; **與鹽水對(duì)照組比較尸<0.01; ▲與高脂模型組比 較P<0.05; ▲▲與高脂模型組比較P<0.01
4討論
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,長(zhǎng)期飼食添加瓜爾膠:黃原膠(2:1)和魔芋膠:卡拉膠 (4:1)飼料的小鼠攝食量與鹽水對(duì)照組、高脂模型組相比較明顯減少, 但對(duì)小鼠的體重并無明顯的影響,表4中TP和ALB的指標(biāo)顯示三個(gè)實(shí)驗(yàn) 組的小鼠蛋白攝入水平與鹽水對(duì)照組和高脂模型組相比基本無改變,這提 示在食物中添加適量的多糖膠不會(huì)影響機(jī)體對(duì)營(yíng)養(yǎng)的正常攝入。三個(gè)實(shí)驗(yàn)
組與高脂模型組和鹽水對(duì)照組比較,血糖值均在正常范圍內(nèi)。三個(gè)實(shí)驗(yàn)組 與高脂模型組比較,血清TC均有降低,瓜爾膠:黃原膠(2:1)和魔芋膠: 卡拉膠(4:1)的作用顯著,魔芋膠:黃原膠(2:1)對(duì)降低TC無統(tǒng)計(jì)學(xué)意 義;在降低血清TG的過程中,三個(gè)實(shí)驗(yàn)組均有明顯的效果,瓜爾膠:黃原 膠(2:1)組尤為顯著;三個(gè)實(shí)驗(yàn)組的血清HDL-C含量也均有所升高,與 鹽水對(duì)照組比較,瓜爾膠:黃原膠(2:1)和魔芋膠:卡拉膠(4:1)可顯著升 高小鼠HDL-C的水平,而魔芋膠:黃原膠(2:1)則對(duì)HDL-C水平無明顯 影響。HDL-C的結(jié)果提示,瓜爾膠:黃原膠(2:1)和魔芋膠:卡拉膠(4:1) 在降低血清TC、TG的同時(shí)還具有疏通血管、保護(hù)心臟的作用。我們認(rèn)為 多糖膠降低TC、TG的主要因素有以下幾個(gè)方面:①多糖膠的高吸水性 使其在胃內(nèi)膨脹,復(fù)配天然多糖的篩選及其降血脂作用,增加飽腹感,延緩胃排空,減少食物的攝入;②多糖 具有凝膠特性,在腸道內(nèi)影響膽固醇的吸收;③多糖膠可降低血液中脂 類化合物和膽固醇的含量,減少機(jī)體脂肪儲(chǔ)存。
小 結(jié)
本實(shí)驗(yàn)采用瓜爾膠、黃原膠、魔芋膠和卡拉膠按不同比例復(fù)配,通過測(cè)定其 粘度、溶脹系數(shù)及胃排空時(shí)間,確定復(fù)配多糖膠用于高脂血癥小鼠,結(jié)果表 明:
1.不同多糖膠按合適的比例復(fù)配能顯著增加粘度,其中較為理想的復(fù)配 比例為魔芋膠:卡拉膠(4:1)、瓜爾膠:黃原膠(2:1)和魔芋膠:黃原膠(2:1)。
2. 魔芋膠:卡拉膠(4:1)、瓜爾膠:黃原膠(2:1)和魔芋膠:黃原膠(2:1) 三組多糖膠溶脹性能適宜,可顯著延長(zhǎng)食物在胃內(nèi)的滯留時(shí)間。
3. 瓜爾膠:黃原膠(2:1)和魔芋膠:卡拉膠(4:1)兩組復(fù)配多糖可顯著降 低高脂血癥小鼠的血清總膽固醇和血清甘油三酯指標(biāo),其中瓜爾膠:黃原 膠復(fù)配后對(duì)升高血清HLD_C和降低LDL_C的水平也具有很好的效果。
4.從現(xiàn)有多糖膠的粘度、溶脹系數(shù)、胃滯留時(shí)間以及降血脂效應(yīng)的結(jié)果 綜合考慮,我們認(rèn)為瓜爾膠:黃原膠(2:1)復(fù)配是較理想的組合,為尋找 新的降血脂保健藥物提供了線索。
本文推薦企業(yè):山東東達(dá)生物化工有限公司(http://www.wabctvpresents.com/),是專業(yè)的瓜爾膠和瓜爾豆膠生產(chǎn)廠家,專業(yè)生產(chǎn)瓜爾膠和瓜爾豆膠。擁有雄厚的技術(shù)力量,先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和設(shè)備。山東東達(dá)生物化工有限公司全體員工為海內(nèi)外用戶提供高技術(shù),高性能,高質(zhì)量的瓜爾膠和瓜爾豆膠產(chǎn)品。熱忱歡迎國(guó)內(nèi)外廣大客戶合作共贏。