改性小麥麩膳食纖維對糖尿病小鼠的影響

郭城 馮元 廖新茹 劉芷童 張赟睿

摘要?采用纖維素酶制備改性小麥麩膳食纖維，考察了改性小麥麩膳食纖維對糖尿病小鼠血糖指標的改善作用，并研究了其對糖尿病小鼠胰腺和肝臟病理變化的影響。結(jié)果表明，灌喂改性小麥麩膳食纖維28?d后，糖尿病小鼠的空腹血糖、糖化血清蛋白和糖耐量水平有明顯改善，小鼠胰腺和肝臟腫大癥狀以及病理變化也有一定的緩解。

關(guān)鍵詞?改性小麥麩膳食纖維;糖尿病小鼠;血糖;胰腺;肝臟

中圖分類號?R151文獻標識碼?A文章編號?0517-6611（2020）07-0182-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.07.052

Effects?of?Modified?Wheat?Bran?Dietary?Fiber?on?Diabetic?Mice

GUO?Cheng，?FENG?Yuan，?LIAO?Xinru?et?al

（College?of?Food?and?Biology?Technology，?Wuhan?Institute?of?Design?and?Sciences，?Wuhan，?Hubei?430205）

Abstract?In?this?thesis，?modified?dietary?fiber?was?extracted?from?wheat?bran?by?cellulase?hydrolysis?method.?The?influences?of?modified?wheat?bran?dietary?fiber?to?blood?glucose?index?in?diabetic?mice?were?investigated.?The?pathological?changes?of?pancreas?and?liver?in?diabetic?mice?were?also?studied.?Results?of?the?experiment?showed?that?after?28?days?of?feeding?soluble?wheat?bran?dietary?fiber，?the?fasting?blood?glucose，?GSP?and?glucose?tolerance?level?of?diabetic?mice?were?significantly?improved.?The?pathological?changes?and?enlargement?of?pancreas?and?liver?in?diabetic?mice?were?also?relieved.

Key?words?Modified?wheat?bran?dietary?fiber;Diabetic?mice;Blood?glucose;Pancreas;Liver

基金項目?湖北省高等學校2016年國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目（201614035003）。

作者簡介?郭城（1982—），男，湖北武漢人，副教授，碩士，從事天然產(chǎn)物的提取及綜合利用研究;馮元（1999—），女，湖北黃岡人，從事食品科學與工程研究。郭城與馮元為共同第一作者。

收稿日期?2019-06-16;修回日期?2019-06-22

隨著人們生活水平大幅提高，膳食結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導致糖尿病越來越普遍[1]。我國糖尿病患者高達9?240萬人，并呈年輕化趨勢，預計到2030年我國糖尿病患者將增至3.66億[2]。目前大多數(shù)口服降血糖藥物毒副作用較大[3]，因此從食材中尋找具有抗糖尿病作用的成分成為近年來的研究熱點。

麩皮是小麥制粉過程中的主要副產(chǎn)物[4]，其中不但富含人體所需的維生素、礦物質(zhì)、低聚糖、麥麩蛋白等物質(zhì)，而且也是一種重要的膳食纖維來源[5]。小麥麩中的膳食纖維分為可溶性和不溶性兩類，一般認為可溶性膳食纖維能更好地發(fā)揮其代謝作用，可以防止膽結(jié)石和排除有害金屬離子，防止糖尿病，降低血清和肝臟膽固醇，防止高血壓、心臟病等[6]。

該試驗采用纖維素酶對不溶性小麥麩膳食纖維進行水解，制備出可溶性的改性小麥麩膳食纖維，研究這種可溶性小麥麩膳食纖維對糖尿病小鼠的降血糖作用，并從病理學角度考察其對小鼠肝臟和胰腺的影響，以期為糖尿病患者的飲食治療奠定基礎(chǔ)。

1?材料與方法

1.1?材料與試劑

小麥麩皮，市售;α-淀粉酶，食品級，南京納滿生物科技有限公司;堿性蛋白酶，食品級，南寧龐博生物工程有限公司;纖維素酶，食品級，南寧龐博生物工程有限公司;鏈脲佐菌素，阿拉丁試劑（上海）有限公司;鹽酸二甲雙胍，購于市內(nèi)藥店;糖化血清蛋白試劑盒，南京建成生物工程研究所;昆明種小鼠，體質(zhì)量（20±2）g，湖北省疾病預防控制中心;小鼠飼料，湖北省疾病預防控制中心。

1.2?儀器與設(shè)備

UV-756型紫外可見分光光度計（上海精密儀器儀表有限公司）;85-2型數(shù)顯恒溫磁力攪拌器（上海精風儀器有限公司）;CyberScan?pH510型pH計（Eutech儀器有限公司）;TGL-16G高速臺式離心機（上海安亭科學儀器廠）;血糖儀（德國羅氏診斷公司）。

1.3?方法

1.3.1?小麥麩膳食纖維的制備。

參照文獻[7]方法略有改動，具體如下：將小麥麩皮按料水比1∶7（W/W）浸泡15?min，離心后再用30倍水洗滌，收集純凈的濕麥麩備用。將濕麥麩按料液比1∶10（W/W）分散在水中，調(diào)節(jié)pH至5.5，并在60?℃下保持4?h分解植酸。分解植酸后的小麥麩水洗至中性，在60?℃下干燥8?h，粉碎過20目篩得到預處理小麥麩。將預處理小麥麩按料液比1∶10（W/W）分散在水中，調(diào)節(jié)pH至7.0，煮沸20?min使生淀粉糊化，同時加入α-淀粉酶（酶與底物比2.5%）和堿性蛋白酶（酶與底物比1.5%），在65?℃恒溫攪拌2?h，沸水浴10?min滅酶。將滅酶后的小麥麩膳食纖維離心脫水，在60?℃下干燥10?h即得小麥麩膳食纖維。

1.3.2?改性小麥麩膳食纖維的制備。

將“1.3.1”方法制備的小麥麩膳食纖維按料液比1∶10（W/W）分散在水中，加入纖維素酶（酶與底物比2%），調(diào)節(jié)pH至5.0，在50?℃的條件下恒溫攪拌5?h，充分水解后沸水浴10?min滅酶。抽濾，濾液經(jīng)旋蒸濃縮3?h，向濃縮液中加入4倍體積的95%乙醇，靜置24?h后，在5?000?r/min、25?℃條件下離心30?min[8]，沉淀經(jīng)真空干燥即得到改性小麥麩膳食纖維。

1.3.3?糖尿病小鼠模型的制備。

參照文獻[9]方法略有改動，具體如下：取健康小鼠60只，雌雄各50%，適應性喂養(yǎng)7?d后，采用高脂飼料持續(xù)喂養(yǎng)28?d。之后禁食12?h，腹腔注射鏈脲佐菌素溶液（用pH?4.5的0.1?mol/L檸檬酸緩沖液配制），注射劑量為100?mg/kg體重，每日注射1次，連續(xù)注射3?d。最后一次注射7?d后測定小鼠空腹血糖，若小鼠空腹血糖值高于11.1?mmol/L并出現(xiàn)多飲多尿等癥狀視為模型成立。

1.3.4?動物分組及給藥方法。

將50只小鼠隨機分為5組，每組10只，雌雄各50%（表1）。

根據(jù)中國營養(yǎng)學會頒布的中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量規(guī)定，人體每日膳食纖維攝入適宜量為30.2?g，按60?kg人均正常體重計算，則膳食纖維攝入量與體重之比為0.5?g/kg，S2和S4小鼠的膳食纖維攝入量為人體推薦量的10倍，即5?g/kg體重[10]。另外陽性對照組每日按0.004?g/kg體重的劑量灌喂鹽酸二甲雙胍2次[11]。試驗過程中小鼠自由飲水，鼠房溫度18～22?℃、濕度45%～60%、光照12/24?h。

1.3.5?血糖指標測定。

1.3.5.1

空腹血糖測定。分別于試驗第0、7、14、21、28天測定小鼠空腹血糖，經(jīng)尾靜脈采血后，用血糖儀測定空腹血糖[12]。

1.3.5.2

糖化血清蛋白測定。小鼠喂養(yǎng)28?d后禁食24?h，眼眶取血，血液經(jīng)3?000?r/min離心15?min，取上清液，按南京建成生物工程研究所試劑盒要求，測量并計算糖化血清蛋白[13]。

1.3.5.3

葡萄糖糖耐量測定。小鼠喂養(yǎng)28?d后禁食12?h，測定給葡萄糖前血糖值，之后立即經(jīng)口給予葡萄糖2.0?g/kg，測定給葡萄糖后各組小鼠30、60、90、120?min的血糖值，繪制血糖曲線，曲線下積分面積可反映糖耐量水平[14]。

1.3.6?組織病理學檢測。

處死小鼠后，剝?nèi)∫认俸透闻K，稱重并計算臟器指數(shù)[15]。

臟器指數(shù)=（臟器重量/小鼠體重）×10

另外將小鼠胰腺與肝臟組織于中性甲醛中固定，采用HE染色法分塊、脫水、包埋、切片、染色并于顯微鏡下觀察、拍片[16]。

1.3.7?數(shù)據(jù)處理。

結(jié)果應用SPSS?17.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)以平均數(shù)±標準差（±S）表示，各組間差異比較采用單因素方差分析，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2?結(jié)果與分析

2.1?可溶性小麥麩膳食纖維對小鼠空腹血糖的影響

由表2可以看出，由于持續(xù)喂食高脂飼料，糖尿病對照組小鼠（S5）的空腹血糖在整個試驗過程中一直呈上升趨勢。與糖尿病對照組（S5）相比，灌喂了改性小麥麩膳食纖維的糖尿病小鼠（S4）的空腹血糖得到了有效控制，經(jīng)過28?d的飼養(yǎng)后空腹血糖有顯著降低。陽性對照組小鼠（S3）的空腹血糖從試驗的第14天起就有了顯著降低，待試驗結(jié)束時血糖已基本恢復至正常水平，說明改性小麥麩膳食纖維對血糖上升的抑制效果低于鹽酸二甲雙胍。另外，灌喂了可溶性小麥麩膳食纖維的正常小鼠（S2）的空腹血糖與正常對照組（S1）相比沒有顯著變化，說明可溶性小麥麩膳食纖維不會影響正常小鼠的血糖水平。

2.2?可溶性小麥麩膳食纖維對小鼠糖化血清蛋白的影響

近期研究發(fā)現(xiàn)，由于糖化血清蛋白水平不會受到其他因素的影響，能有效反映被檢測者近14～21?d的平均血糖水平，故可作為糖尿病病情控制、治療、預后的一個靈敏指標[17]。該試驗測定了小鼠喂養(yǎng)28?d后的糖化血清蛋白水平，從圖1可以看出，與糖尿病對照組（S5）相比，灌喂可溶性小麥麩膳食纖維（S4）和鹽酸二甲雙胍（S3）均可降低糖尿病小鼠的糖化血清蛋白水平。另外，灌喂可溶性小麥麩膳食纖維并不會對正常小鼠的糖化血清蛋白水平產(chǎn)生影響。

2.3?可溶性小麥麩膳食纖維對小鼠糖耐量的影響

葡萄糖耐量異常是指存在糖代謝異常并有可能向糖尿病發(fā)展的病理生理過程，糖耐量減低是重要的糖尿病前期改變[18]。該試驗測定了小鼠喂養(yǎng)28?d后的血糖曲線，曲線下面積可反映小鼠的糖耐量。從圖2可以看出，灌喂可溶性小麥麩膳食纖維（S4）能有效改善糖尿病小鼠糖耐量，并且不會對正常小鼠的糖耐量產(chǎn)生影響。

2.4?小鼠胰腺和肝臟病理變化

由圖3可知，S1和S2組正常小鼠胰腺中胰島清晰可見，為規(guī)則的橢圓形，且均勻排列在胰腺與腺泡之間，而S5組糖尿病小鼠胰腺結(jié)構(gòu)疏松，胰島形態(tài)紊亂。經(jīng)過灌喂可溶性小麥麩膳食纖維28?d后，S4組小鼠胰腺細胞形態(tài)得到了一定程度的恢復，胰島結(jié)構(gòu)也較糖尿病對照組變得清晰。

組糖尿病小鼠肝細胞邊界模糊，索排列紊亂，有大量脂肪空泡，說明肝細胞脂肪發(fā)生了變性。經(jīng)過灌喂可溶性小麥麩膳食纖維28?d后，S4組小鼠肝細胞形態(tài)基本恢復正常，肝小葉結(jié)構(gòu)有部分改善，肝細胞索排列有所恢復。

圖5反映了5組小鼠胰腺和肝臟臟器指數(shù)的變化。從圖中可知，灌喂可溶性小麥麩膳食纖維28?d后，糖尿病小鼠的胰腺和肝臟指數(shù)均有所降低，表明糖尿病小鼠胰腺和肝臟腫大得到了一定程度的緩解。

3?結(jié)論

在該試驗條件下灌喂可溶性小麥麩膳食纖維28?d后，糖尿病小鼠的空腹血糖顯著降低，糖化血清蛋白和葡萄糖耐量水平也有明顯改善，表明可溶性小麥麩膳食纖維對糖尿病小鼠血糖的控制起到一定作用。此外，可溶性小麥麩膳食纖維還能緩解糖尿病小鼠胰腺和肝臟腫大癥狀，對胰腺和肝臟病理變化也有緩解作用。

參考文獻

[1]?曾華斌.膳食纖維的研究現(xiàn)狀與展望[J].南方農(nóng)業(yè)，2012，6（5）：81-83.

[2]?吳曉缺，孫靜.糖尿病患者自我管理現(xiàn)狀及影響因素分析[J].現(xiàn)代醫(yī)藥衛(wèi)生，2018（2）：283-285.

[3]?唐紹微，竇茜茜，莫金秋，等.芒果苷及其衍生物對糖尿病小鼠的降糖作用[J].醫(yī)藥導報，2018，37（4）：441-444.

[4]?吳俊男，馬森，張弛，等.小麥麩皮膳食纖維的微波-酶法改性研究[J].食品科技，2017，42（2）：175-180.

[5]?姬玉梅.小麥麩皮膳食纖維提取方法研究與組分分析[J].糧食問題研究，2017（5）：21-25.

[6]?李鵬飛，王健，任志遠.麥麩膳食纖維改性研究[J].糧油食品科技，2009，17（6）：3-5.

[7]?陶顏娟.小麥麩皮膳食纖維的改性及應用研究[D].無錫：江南大學，2008.

[8]?徐苗均.小麥麩皮可溶性膳食纖維的制備及其性質(zhì)研究[D].合肥：合肥工業(yè)大學，2012.

[9]?REN?B，QIN?W?W，WU?F?H，et?al.Apigenin?and?naringenin?regulate?glucose?and?lipid?metabolism，and?ameliorate?vascular?dysfunction?in?type?2?diabetic?rats[J].European?journal?of?pharmacology，2016，773：13-23.

[10]?陸世廣.超細大豆皮膳食纖維性質(zhì)的研究[D].武漢：武漢工業(yè)學院，2008.

[11]?李耀冬.海藻膳食纖維復方輔助降血糖作用研究[D].泉州：華僑大學，2014.

[12]?蘇靜靜，王雪青，宋文軍，等.普洱茶對小鼠血糖的干預作用[J].食品科學，2014，35（9）：260-263.

[13]?劉子珺，周夢舟.高膳食纖維營養(yǎng)復合米對2型糖尿病小鼠血糖和血脂的影響[J].糧食與飼料工業(yè)，2017（5）：24-27.

[14]?SARAVANAN?S，PARI?L.Role?of?thymol?on?hyperglycemia?and?hyperlipidemia?in?high?fat?dietinduced?type?2?diabetic?C57BL/6J?mice[J].European?journal?of?pharmacology，2015，761：279-287.

[15]?安向蓮.人工蟲草對STZ誘導的糖尿病大鼠肝臟保護作用及機制研究[D].天津：天津醫(yī)科大學，2013.

[16]?藍萍，柳明，李盼盼，等.芒果苷及其衍生物對糖尿病小鼠的降糖作用[J].中國動物保健，2010，12（6）：21-22.

[17]?楊玉玲，張貴留，楊凡銳.糖化血清蛋白和血糖測定的關(guān)系分析[J].臨床醫(yī)藥文獻電子雜志，2017，4（63）：12347，12350.

[18]?張鳳麗，何立娟，崔清華，等.血清胎球蛋白A水平對糖耐量減低的預測價值[J].疑難病雜志，2018（5）：464-467.