青稞β-葡聚糖耐缺氧功效研究.pdf

42摘要：以青稞-葡聚糖(BG)灌胃小鼠,通过对小鼠进行缺氧和疲劳试验,研究BG的耐缺氧功效。结果表明：在缺氧试验中,BG低剂量组(0.6 g/kg)的缺氧存活时间和喘息时间均最长,分别为（2 1.97 4.34）m i n、（2 0.17 2.7 8）s,均与空白对照组存在显著差异（P0.05）。在疲劳试验中，空白缺氧对照组、BG组力竭距离分别为（12 9.5454.532）、（2 57.43132.17）m，均与空白常氧组存在极显著差异(P0.01);BG组的肝组织MDA含量为（10.331.94）nmol/mg,与空白常氧对照组存在显著差异(P0.05）,与空白缺氧对照组存在极显著差异（P0.01);BG组的SOD含量和GSH-PX含量分别为（2 2 4.9533.12）U/mg、（18 4.452 8.52)U/g，与空白缺氧对照组均存在显著差异(P0.05）。说明BG具有提高小鼠耐缺氧的较好功效。关键词：青稞-葡聚糖；耐缺氧功效；疲劳试验Study on the anti-hypoxia effect of highland barley-glucanCHEN Xiao-nan,LI Xiao-li,ZHANG Heng,JIANG Bao-li(Department of Quartermaster Procurement,Army Logistics University,Chongqing 401331,China)Abstract:The mice were administered with highland barley-glucan(BG),and the anti-hypoxia effectof BG was studied by hypoxia and fatigue tests on mice.The results showed that in the hypoxia test,theBG low-dose group(O.6 g/kg)had the longest hypoxia survival time and wheezing time,which were(21.97 4.34)min and(20.17 2.78)s,respectively,with significant differences compared to theblank control group(P0.05).In the fatigue test,the exhaustion distances of the blank hypoxic controlgroup and the BG group were(129.54 54.532)and(257.43 132.17)m,respectively,which weresignificantly different from the blank normoxia group(P0.01).The MDA content in the liver tissue ofBG group was(10.33 1.94)nmol/mg,which was significantly different from the blank normoxic con-trol group(P0.05),and extremely significant from the blank hypoxic control group(P0.01).TheSOD content and GSH-PX content in the BG group were(224.95 33.12)U/mg and(184.45 28.52)U/g,respectively,showing significant differences compared to the blank hypoxic control group(P0.05).The results showed that BG had a good effect on improving hypoxia tolerance in mice.Key words:highland barley-glucan;anti-hypoxia effect;fatigue test中图分类号：TS201.2长时间的剧烈运动和缺氧均会导致机体内自由基增殖加快,而自由基与维持细胞膜活性的不饱和脂肪酸相互反应，会导致细胞膜流动性受到破坏而使细胞生理活性下降；同时氧化反应终产物丙二醛（MDA)极易与蛋白质、核酸等产生聚合反应,进一步加剧对细胞的破坏作用，并增加机体疲劳感。MDA的浓度水平能客观反映体内氧自由基粮食与油脂青稞-葡聚糖耐缺氧功效研究陈潇楠，李晓莉，张恒，姜保利（陆军勤务学院军需采购系，重庆40 1331）文献标志码：A文章编号：10 0 8-9 57 8(2 0 2 3)0 8-0 0 42-0 4增殖和血液过氧化反应的水平 2 。与MDA有逆向作用的是抗氧化酶,而超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)是其中最具有代表性的2 种酶,能抑制过量氧自由基的产生，为线粒体代谢功能的平衡和维持发挥重要作用 3。SOD和GSH-Px均能通过抑制氧自由基增殖,减少缺氧造成的有害过氧化物产生，起到保护缺氧细胞代谢功能2023年第36 卷第8 期收稿日期：2 0 2 2-0 5-17基金项目：军队重点项目（BWS17J031）作者简介：陈潇楠（198 9一），男，在读博士，助教，研究方向为军需装备。通信作者：李晓莉（197 2 一），女，博士后，教授，研究方向为军用食品。2023年第36 卷第8 期的作用，缓解缺氧应激损伤。青稞在我国青藏高原被广泛种植，被藏区居民用作主食和动物饲料。青稞-葡聚糖(BG)是青稞胚乳层中的1种非淀粉类多糖,具有抗氧化、降糖、降脂、降胆固醇、免疫调节等功能 4-8 ,能促进机体对缺氧环境导致的自由基增殖和增强过氧化反应损伤的保护作用。BG作为健康安全的纯天然植物活性因子,具有良好的食品加工性能。本文通过开展动物试验对BG的耐缺氧作用及效果进行研究，为开发以BG为主要成分的高原耐缺氧功能食品奠定理论基础。1材料与方法1.1材料与试剂雄性SPF级Balb/c健康小鼠110 只（6 8 周龄，体质量18 2 2 g）,陆军军医大学动物实验中心；BG原料粉（纯度7 0%）,兰州沃特莱斯生物科技有限公司；总蛋白定量试剂盒、丙二醛测定试剂盒、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)测定试剂盒、总超氧化物歧化酶(T-SOD)测试盒,南京建成生物工程研究所；其他试剂均为分析纯。1.2仪器与设备CO22E料理机,九阳股份有限公司;SubAqua12P恒温水浴锅，英国Grant公司;OSE-Y50变速研磨器，北京天根生化科技有限公司;YLS-10B转轮式疲劳仪,济南益延科技发展有限公司;50 0 0 m型高原环境模拟舱，贵州风雷航空军械有限责任公司；Mikro220R冷冻离心机，德国Hettich公司；7 2 2 S可见分光光度计，上海精密科学仪器有限公司；AJY-05010-U超纯水系统，美国Aquapro公司。1.3试验方法1.3.1青稞-葡聚糖混悬液的制备BG用于降血脂的人体摄取剂量为7.8 g/d,人的平均体质量计算标准按6 0 kg计，再依据表面积换算法，小鼠灌胃剂量换算为人体剂量的9倍，拟定给药中间剂量为1.2 g/kg，以此为基础,设定BG的高、中、低给药剂量分别为2.4、1.2、0.6 g/kg。以此3个剂量为基础,分别称取BG原料粉与40 温水混合后倒入料理机中充分搅拌混合并定容至100mL,制成质量浓度分别为96、48、2 4mg/mL的3种混悬液，分装于10 mL冻存管中，置于-2 4冰箱中备用。每次灌胃取各浓度混悬液冻存管1支，于37 水浴锅中解冻使用。1.3.2常压缺氧试验粮食与油脂1.3.2.1常压缺氧试验动物分组取18 2 2 g体质量健康小鼠40 只，适应性饲养7 d后,设空白对照组（生理盐水）和BG高剂量组、BG中剂量组、BG低剂量组,每组10 只小鼠。空白对照组和BG高、中、低剂量组按小鼠体质量以0.025mL/g的给药体积量，分别灌胃生理盐水和BG混悬液，每5d称量1次小鼠体质量，更改灌胃量，连续给药15d。1.3.2.2常压缺氧试验方法取以水定容后误差范围在1mL内的2 50 mL广口瓶10 只，编号110,烘干后以白凡士林涂抹瓶塞确保密闭性，钠石灰5g和吸水纱布铺底。末次灌胃后断食,正常给水，1 h后将小鼠置于瓶中，盖上瓶盖后开始记录小鼠直至停止呼吸的存活时间。每组小鼠试验前,更换钠石灰和吸水纱布。1.3.2.3小鼠缺氧存活时间测定自盖上瓶盖开始计时，小鼠呼吸停止结束计时。为减少小鼠体质量不同造成的试验结果差异，将记录的小鼠存活时间换算为10 0 mL容积的缺氧标准存活时间t。缺氧存活时间计算见式（1）。(1)t=V_mP式中：t。为小鼠标准缺氧存活时间,min;t,为小鼠进入广口瓶直至停止呼吸的存活时间，min；V。为换算容积,10 0 mL;V为广口瓶容积,mL；m 为小鼠体质量,g;p为小鼠密度,0.94g/mL101.3.3急性脑缺血性缺氧试验1.3.3.1急性脑缺血性缺氧试验动物分组动物分组同1.3.2.1。1.3.3.2急性脑缺血性缺氧试验方法末次灌胃后断食，正常给水,1h后抓取小鼠耳周皮毛，以小指、无名指夹紧鼠尾，以大手术剪于小鼠耳根后约2 3mm处迅速剪下小鼠头部,记录断头后小鼠张嘴喘息时间。1.3.3.3小鼠断头喘息时间测定从剪断小鼠头部开始计时至小鼠张嘴最后1次呼吸停止计时，期间小鼠喘息延续时间计为喘息时间。1.3.4转轮疲劳试验1.3.4.1转轮疲劳试验动物分组取18 2 2 g体质量健康小鼠30 只，适应性饲养7 d后,按每组10 只,分为空白常氧对照组（生理43t一V。44盐水）、空白缺氧对照组（生理盐水）和BG组（0.6 g/k g）,给药方法及剂量同1.3.2.1。1.3.4.2转轮疲劳试验方法试验前12 h各组小鼠断食,正常给水,空白常氧对照组在常压常氧条件下开展试验，,空白缺氧对照组和BG组进入模拟50 0 0 m海拔缺氧条件的低压氧仓内。各组小鼠末次灌胃1h后,将小鼠放人转轮疲劳仪中开始试验。转轮式疲劳仪设置参数：转速18.0 r/min、难度系数1、电流0.8 mA、电击耐受时间2.5s、休息时间30 s，运动力竭判断为10 min内休息6 次。小鼠力竭后，迅速从转轮中取出。以质量分数10%乌拉坦麻醉后,取肝组织,剪成约0.2 g小块，与其9倍质量的预冰生理盐水混合，放入离心管中，使用变速研磨器以9 0 0 0 r/min在冰浴中反复研磨约3min,研磨充分后在4下以40 0 0 r/min离心10 min,取上清液，测定肝组织蛋白浓度及SOD、MDA、G SH-Px 含量。1.3.4.3小鼠力竭跑动距离的测定小鼠每次电击后休息时间超过30 s计为休息1次,连续10 min内休息达6 次时，转轮疲劳仪认定小鼠力竭，转轮自动抬起，并记录此前小鼠跑动的总距离，该数据计为小鼠力竭跑动距离。1.3.4.4生化指标的测定按试剂盒说明书方法用可见分光光度计测定双蒸水、标准品和组织样本吸光度，根据试剂盒说明书计算公式求得各指标含量。1.4数据统计与分析统计分析采用SPSS22软件进行；对各组数据进行Shapiro-Wilk检验（样本 50)和组间方差齐性检验；若各组数据服从正态分布且组间方差齐，将各给药组分别与空白对照组进行独立样本T检验；若不服从正态或组间方差不齐时，进行非参数检验;分析结果以P0.05判定显著性。组别力竭距离/m空白常氧对照组1866.28 390.43空白缺氧对照组129.54 54.532*BG组257.43 132.17*注：与空白常氧对照组比较，*表示差异极显著,P0.01，*表示差异显著，P0.05；与空白缺氧对照组比较，表示差异极显著,P0.01,表示差异显著,P0.05。粮食与油脂2结果与分析2.1常压缺氧和急性脑缺血性缺氧试验由表1可知：存活时间和喘息时间最长的剂量组为BG低剂量组,均与空白对照组存在显著差异（P 0.0 5）。BG 中剂量组小鼠的缺氧存活时间与空白对照组也存在显著差异（P0.05），而高剂量组与空白对照组无显著性差异。灌胃BG的各组小鼠的缺氧存活时间和喘息时间相比空白对照组均有不同程度延长，说明BG具有提高小鼠缺氧耐受力的作用。经BG干预后，小鼠对氧的利用更加充分,且小鼠脑组织中的能量储备水平更高；在现有的3个剂量组别中,BG低剂量组别对小鼠机体供养功能状况改善最为显著。表1常压缺氧和急性脑缺血性缺氧试验结果组别存活时间/min空白对照组18.17 2.49BG高剂量组18.77 1.50BG中剂量组20.90 2.914BG低剂量组21.97 4.344注：与空白对照组比较，表示差异显著,P0.05。2.2小鼠转轮疲劳试验由表2 可知：空白常氧对照组小鼠的力竭距离为(1866.28390.43）m;空白缺氧对照组、BG组力竭距离分别为(12 9.5454.532)、(2 57.43132.17)m,均与空白常氧组存在极显著差异（P0.01）,而BG组与空白缺氧对照组存在显著差异（P0.05）。在缺氧环境条件下小鼠的运动能力下降极显著，而BG可以起到提升小鼠在缺氧环境中的运动能力、改善小鼠缺氧耐受力的作用。BG组小鼠的肝组织MDA含量为（10.331.94）nmol/mg，与空白常氧对照组存在显著差异（P0.05），与空白缺氧对照组存在极显著差异(P0.01);BG组中SOD含量和 GSH-PX含量分别为（2 2 4.9533.12)U/mg、（18 4.4528.52)U/g,与空白缺氧对照组均存在显著差异(P表2 小鼠力竭运动距离和肝组织MDA、SO D、G SH-PX指标生化指标MDA/(nmol/mg)SOD/(U/mg)12.22 1.73207.07 27.0613.37 2.54192.92 22.9010.33 1.94*44224.95 33.1242023年第36 卷第8 期喘息时间/s16.74 3.0218.81 2.4019.45 2.8720.17 2.78 4GSH-Px/(U/g)195.20 39.39152.39 25.98184.45 28.5242023年第36 卷第8 期0.05）。试验表明,BG能够通过良好的抗氧化作用在缺氧环境条件下抑制小鼠机体氧自由基增殖，减少缺氧造成的有害过氧化反应产物生成，从而起到保护细胞代谢功能的作用,缓解缺氧应激损伤。3结论以青稞-葡聚糖(BG)灌胃小鼠,通过对小鼠进行缺氧和疲劳试验,研究BG的耐缺氧功效。结果表明：在缺氧试验中,BG低剂量组（0.6 g/kg)小鼠的缺氧存活时间和喘息时间均最长，分别为(21.97 4.34)min、（2 0.17 2.7 8)s,均与空白对照组存在显著差异（P0.05）。在疲劳试验中,空白缺氧对照组、BG组力竭距离分别为（12 9.5454.532）、（2 57.43132.17)m，均与空白常氧组存在极显著差异（P0.01);BG组小鼠的肝组织MDA含量为（10.331.94）nmol/mg,与空白常氧对照组存在显著差异（P0.05），与空白缺氧对照组存在极显著差异（P0.01）;BG 组中SOD含量和GSH-PX含量分别为（2 2 4.9533.12）U/mg、（18 4.452 8.52)U/g，与空白缺氧对照组均存在显著差异（P0.05）。说明BG具有提高小鼠耐缺氧的较好功效。本研究为开发以BG为主要成分的高原耐缺氧功能食品奠定理论基础。【参考文献【1】郭鑫，于天源，周，等肌肉疲劳及肌肉损伤机制研0+00+00+00(上接第41页)16】张晓宇，张公正硬脂酸丁酯微胶囊的制备与表征 J化学研究，2 0 0 6(3)：49-51.17】满建民高直链淀粉水稻胚乳淀粉粒的结构与特性研究 D扬州：扬州大学，2 0 15.【18 任静，刘刚，欧全宏，等.淀粉的红外光谱及其二维相关红外光谱的分析鉴定 J中国农学通报，2 0 15，31(17):58 64.粮食与油脂究综述 J中华中医药杂志，2 0 16，31(7)：2 7 2 0-2724.2刘富萍.谷胱甘肽过氧化物酶CPxl及谷胱甘肽还原酶GR在人牙髓组织中的表达及意义 D长春：吉林大学,2 0 16.【3雷鹏，田思聪，滕春莹，等莱硫烷对肝细胞的抗氧化能力和线粒体功能的影响 J第三军医大学学报,2020,42(2):141-147.4 ZH A NG J,LU O K Y,ZH A NG G Y.I m p a c t o f n a t i v eform oat-glucan on starch digestion and postprandialglycemia J.Journal of Cereal Science,2017,73:84-90.5 TONG L T,ZHONG K,LIU L Y,et al.Effects of dietaryhull-less barley-glucan on the cholesterol metabolism ofhypercholesterolemic hamsters J.Food Chemistry,2015,169:344-349.【6 包雪梅，谢惠春青稞主要成分及其应用的研究进展 J现代食品，2 0 19(2)：43-47.【7】罗静，李玉锋，胥霞青稞中的活性物质及功能研究进展 J食品与发酵工业，2 0 18，44(9)：30 0-30 4.【8 戎银秀青稞-葡聚糖的制备、结构解析及其降血脂活性的研究 D苏州：苏州大学，2 0 18.9】M A LK K I Y,A U T I O K,H A NNI NEN O,e t a l.O a t 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