魔芋甘露聚糖对胆固醇及中性脂肪代谢的影响

1、魔芋甘露聚糖对胆固醇及中性脂肪代谢的影响冲增哲著 (日)吴万兴摘译 (西北农林科技大学林科院, 陕西杨凌 712100)中图分类号: Q 519. 5文献标识码: A文章编号: 100122117 (1999) 增20073207了21倍。魔芋精粉、果胶、海藻酸钠各组尽管都摄取含胆固醇和胆汁酸的饲料, 但血清、肝 中的胆固醇与胆固醇饲料组相比, 在统计上 均有显著的低值胆固醇 ( 如图1)。因此, 魔芋精粉具有显著的抑制血清胆固醇上升作用,同时, 还有防止肝中胆固醇蓄积的作用。桐1魔芋甘露聚糖对胆固醇代谢的影响作为动脉硬化性疾病与贫血性心脏病的危险因子, 血中的总胆固醇值与低密度脂蛋白质胆固醇

2、值上升, 或高密度脂蛋白质胆固 醇值下降, 这是很多流行病学研究所得的结果, 值得重视。从果胶开始的一系列的 D F 研 究以来, 曾报道, 在日本传统食品之一的魔芋原材料精粉中存在有对大白鼠的血清及肝总 胆固醇上升有抑制作用的物质, 桐山等和迁等根据其彼此独立的研究, 同时发表了几乎 同样的结果。其后, 岸田等也在大白鼠的血中, 观察到胆固醇上升抑制作用, 支持了魔芋 精粉在人体中对胆固醇代谢的明显效果。进而阐明了胆固醇上升抑制作用的有效成分、 机制, 与其他食物成分的相互作用等。1. 1 对大白鼠胆固醇上升的抑制作用迁等1 将原始体重100 g 的吞龙系雌鼠,用半合成饲料、含胆固醇1% 和

3、胆汁 酸 钠 0.25% 的胆固酸饲料、胆固醇饲料+ 5% 魔芋精 粉添加饲料, 同样的5% 果胶质添加饲料、同样的5% 海藻酯钠添加饲料共5种饲料, 饲养5周。其结果, 含魔芋精粉饲料所显示的鼠体重 量增加、饲料摄取量、各种脏器重量、全血比 重等与对照胆固醇饲料组相比都不差, 而肝重量则降低。胆固醇组与半合成饲料相比, 血 清的胆固醇值上升1. 5倍, 肝脏的胆固醇上升山4等也用大致相同的条件, 得出魔芋精粉、羧甲基纤维素对血浆和肝的胆固醇上升均有抑制的结果。图1 各种多糖类对血清及肝中胆固醇的影响注 : ST : 无胆固醇饲料; CH : 1% 胆固醇饲料; A L : 5% 海藻酸钠 C

4、H 饲料;M A : 5% 魔芋精粉 CH 饲料;P E: 5% 果胶 CH 饲料。 根据迁资料 在不添加胆固醇的饲料的试验中, 鼠的 血清胆固醇量处在正常水平, 即使再加魔芋 精粉, 鼠血清和肝胆固醇的水平也不变化。但 收稿日期: 1999212210课题来源: 国家攻关子专题, 962017201204204作者简介: 吴万兴 ( 1956) , 男, 陕西旬阳人, 高级工程师, 陕西省有突出贡献中青年专家, 主要从事经济林和林产品 加工研究是, 长岭5 等曾报道用魔芋精粉抑制酒精性脂肪肝的发生 (图2) , 迁等1 也报道过由绝食 后再投给饲料诱发的肝中胆固醇的上升, 但 亦用魔芋精粉抑

5、制了。从这些事实推测, 酒精或绝食、再摄食时等偶尔引起那样的肝内胆固醇上升, 魔芋精粉也发挥了上升的抑制作 用。图2 投给酒精时肝脂质水平注: M C T : 中链脂肪酸另外, 迁等2 研究了由预先摄取过量胆 固醇和胆汁酸钠的大白鼠中诱发的高胆固醇血症, 使饲料条件发生各种变化的魔芋精粉的影响。根据此结果, 图3中血浆胆固醇浓度, 饲料中 除 去 胆 固 醇 饲 料 和 胆 汁 酸 钠 饲 料 两 者, 都急速地减少了; 但只加入胆固醇而未加 入胆汁酸的饲料, 仍明显地维持血浆胆固醇 的高水平。而且, 这时由于加入魔芋精粉, 进 一步促进了血浆中胆固醇浓度的下降。从以 上可知, 魔芋精粉对高胆

6、固醇血浆具有积极改善的作用。1. 2 对人的胆固醇上升的抑制作用通过对大白鼠作实验研究, 魔芋精粉是 否也能用于人的高胆固醇状况的改善呢? 这也许是一个极为重要的问题。岸田6 等选择 健康的女学生16名以及没有任何疾病仅血清胆固醇值高的患者3名作试验对象, 投给乙醇精制的精粉。其结果如图4 所示, 健康者组由 于摄取 黄油而上升了的血清胆固醇值, 但却 根据长岭等资料 因同时摄取黄油和魔芋精粉 (12 g d) 而图3 高胆固醇血浆中魔芋精粉降低血浆总胆固醇的作用 胆固醇饲料 r胆汁酸盐饲料 标准 ( 不添加) 饲料 rr胆固醇+ 魔芋甘露聚糖饲料 胆汁酸盐+ 魔芋甘露聚糖饲料 胆汁酸盐+ 魔

7、芋甘露聚糖饲料 全部下降了。至于患者组, 每日服3 g 魔芋精粉者胆固醇也下降了。寺尺7 等对12 名70 岁 以上的老妇, 经过4周每天投给魔芋精粉3 g,观察到血清胆固醇值下降, 以10% 概率在统计学上无显著性差异。还有病例的约23同时 感到便秘有所改善。渡边等也曾对15 名各种高胆固醇血症患者每日投给3 10 g 魔芋精 粉, 都收到了好结果。这些成绩, 将预计会支持魔芋精粉提供了对患高胆固醇血症患者作为药剂用途的可能性。量。飞粉是无效的。1. 4 抑制胆固醇上升有效成分的探讨魔芋精粉的胆固醇上升抑制作用的有效 成分是什么? 前节中说明由于精粉的种类不同, 其作用也不同, 而这里是主要

8、成分的魔芋 甘露聚糖呢, 还是微量成分, 有必要进一步予 以明确。图4 健康者食物摄取试验胆固醇量的变化注: 第 1 期黄 油 食; 第 2 期黄 油 食 + 服 用 魔 芋 精图5 各种魔芋甘露聚糖分子量与旋转半径注: Z. 本地种, B. 备中种, S. 中国种, G. 群马县产,F. 福岛县产, H. 广岛县产, S. 静冈县产, M . 宫城粉; 第3期平常食。 根据岸田资料 1. 3 魔芋成分和种类对胆固醇上升的抑制作用按照魔芋产地、种类、品种和精粉的精制 方法, 已制成多种等级的精粉。研究使用这些精粉对胆固醇上升的抑制作用上是否有所差异。迁等, 用15种以上的精粉进行动物实验的 结

9、果, 就魔芋的种类而言, 零余子魔芋比日本 产魔芋作用要弱, 即使使用相同的魔芋品种, 中国种要比本地种表现出强的效果。特别是 精粉制造方法的差异问题, 乙醇精制法制成 的精粉, 比太阳干燥法和火力干燥法制成的 精粉更有助于胆固醇的降低。岸田改变精粉 的质和量, 而用相同的动物进行实验, 它的质 与血清胆固醇量上升的抑制效果有关。还观 察观到即使添加0. 5% 精粉也充分有效, 而这 个量是 迄 今 为 止 在 研 究 中 使 用 的 最 小 有 效县产, CM . 魔芋甘露聚糖 根据桐山等资料 乙醇精制甘露聚糖, 或透析精制甘露聚糖, 由于不丧失其活性, 故推测生理活性的主 体就是魔芋甘露聚

10、糖。精制的魔芋甘露聚糖的分子量和转旋半径, 根据 (图5) 所示试料有显 著 的 差 异。中 国 种 活 性 特 别 强, 分 子 量 在100 万以上, 分子扩散约1 000 (A) 以上的, 发 现 其 活 性 是 理 想 的。其 次, 桐 山 等 将 精 粉 用0. 2 N 盐酸或纤维素酶制剂进行加水分解, 把 全部水解物都喂给原来就含高胆固醇的大白鼠, 也证明了血中胆固醇的下降作用完全消失。根据这些研究, 确认作用活性的主体是魔 芋甘露聚糖。再则, 魔芋甘露聚糖是水溶液性 的。由于被碱凝固成凝胶状而失去其活性, 发现要保持活性, 保持高分子状态和水溶性都( 图3) 中, 转换后添加胆固

11、醇的组比添加胆汁酸钠的组, 保持其血浆胆固醇值的高水平, 而 魔 芋精粉的降低 ( 胆固醇) 的效果则明显。也 许难消化的甘露聚糖存在于小肠的胆固醇吸 收部位, 估计稍微受空肠部的作用。生物体内由乙酰酶经甲羟戊酸、十三碳 六 烯等合成胆固 ( 甾) 醇。主要合成组织是肝 脏和肠, 但根据各种各样食物性胆固醇和胆 汁酸、绝食、各种生理条件改变了合成能的动力学, 特别是由3 羟基3 甲基戊二酰辅酶 A (HM GCoA ) , 生成甲羟戊酸的反应之触媒是必要的。岸田还证实了羧甲基魔芋甘露聚糖对胆固醇上升的抑制作用。1. 5 作用机理如前所述, 魔芋精粉对血中胆固醇上升 抑制作用, 对大白鼠的胆固醇

12、和胆汁酸同时负荷的情况, 表现出强的效果的资源很多。在 这种条件下, 胆固醇的代谢由一般状态到处 于显著的变化。主要的变化, 已知的有: 肝和 肠胆固醇的合成下降, 异化昂进, 吸收率下降和吸收量增加、特殊的血浆脂蛋白 (HDL c ) 的 出现等。魔芋精粉除抑制血清胆固醇外, 也抑制 肝总胆固醇, 特别是脂型胆固醇量的上升。但 是, 把其它内脏器官一律作为肝外组织供作 胆固醇分析, 则完全未发现胆固醇负荷的影响和魔芋精粉的影响。因此, 根据胆固醇和精 粉负荷的变化, 血浆与肝胆固醇合成也变化, 被认为是主要的。这些合成作用, 外因性胆固 醇的流入显著的情况下, 精粉不仅抑制它的 增大, 还主

13、动承担使一度膨胀了的胆固醇合成作用促进其缩小。在前述的饲料转换实验HM GCoA还原酶, 作为催化酶起着重要的作用。胆固醇超负荷时, 由于肝脏胆固醇生物合成能明显下降, 一般多数是在饲料中不添 加胆固醇和胆汁酸的条件下进行实验。迁等把魔芋甘露聚糖5% 饲料喂给鼠10 d, 在体内 和体外 ( 切割试验) 测定由214C 醋酸的肝脏胆固醇合成能力, 尽管血清和肝脏胆固醇量没有变化, 但已观察到了对合成的促进作 用 (表1)。投给魔芋精粉的鼠肝切片中的胆固醇和 CO 2 对醋酸214C 的吸收表1体重增加量g. d- 1肝重量与体重之比%胆固醇放射活性鼠的头数饲料CO 2气体血清m g. d肝脏m

14、 g. g- 1胆固醇×104dm p. g- 1 ×105dm p. g- 17. 2±0. 531)A : 对照饲料55. 9±0. 05111±4. 22. 73±0. 013. 07±0. 292. 34±0. 185. 2±0. 132)4. 8±0. 152)4. 78±0. 312)5. 26±0. 322)B: A ±5% 魔芋精粉 56. 4±0. 46112±7. 82. 70±0. 092. 68±0.

15、25C: A ±10% 魔芋精粉 56. 5±0. 30112±7. 32. 89±0. 102. 89±0. 30注: ( 1) 平均值+ 误差; ( 2) 与对照比, 在1% 机率时有显著性差异以上的看法与肠道内胆固醇和胆汁酸各自特异地结合的蕃茄素和胆甾酪胺, 同促进 肝脏胆固醇合成的物质是十分一致的。因此, 魔芋精粉加强了抑制内因性肝肠循环及性肝 胆固醇和胆汁酸的再吸收之可能性, 由把肝 脏胆固醇合成的促进看成是产生的补偿。迁 等根据魔芋甘露聚糖与胆甾酪胺相比, 肠内 胆固醇的合成能力没有上升这一点, 认为魔芋甘露聚糖对胆固醇的吸收障碍比

16、起胆汁酸来, 相互性更强。 魔芋精粉对胆固醇吸收的影响之平衡试验结果中, 看到吸收率有下降的效果。另外,也有报道食物性414C 胆固醇向小肠壁、 血浆、肝脏的吸收, 使用精粉而延迟了。胆固醇向粪便的排泄, 由于使用精粉不存在增加 的状况, 但作为其理由, 指出应该把大肠内贮留考虑进去。一部分肠内微生物把胆固醇转变成粪烷固醇, 肠道的粪烷固醇的吸收率低, 也可以看出微生物在减少生物体内胆固醇库 中的作用。有过关于精粉通过肠内微生物是 否有调节血清胆固醇的可能性的调查报告。 在抗生物质中, 将磺胺类药物与魔芋精粉同 时加入高胆固醇饲料内, 也未发现对胆固醇 上升的抑制作用有所变化。使用高胆固醇料,

17、 鼠的粪烷固醇的排泄量显著减少, 未改善胆 固醇的排泄, 但报道其中中性甾 ( 固) 醇占大 部分。因此, 认为肠内微生物的直接或间接的 影响部小。在空肠部, 胆固醇把胆汁酸与磷 脂、甘油酸一起形成的微胶粒进行吸收。一旦 形成微胶粒, 414C 胆固醇就立即吸收, 由 于已知它不受精粉的影响, 关于精粉对微胶 粒形成是否有关, 这将是今后的重要课题。1. 6 与其他食品成分的相互作用中川3 等分别改变用于胆固醇负荷鼠的 饲料中的糖源 (蔗糖和淀粉)、脂源 (猪油和大 豆) , 然后用添加或不添加魔芋精粉进行组合 试验, 胆固醇的代谢会怎样变化呢。这三种不 同的因子, 各自对血清和肝脏胆固醇量单

18、独给予大的影响, 未看出有相互作用。迁等同时 探讨了魔芋与香菇中存在的降低血中胆固醇的成分与香菇精之相互作用, 魔芋精粉降低 肝脏胆固醇的作用强, 香菇精降低血清胆固 醇的作用强, 而两者同时摄取则综合强化了降胆固醇作用。这是列示的作用机制不同的 食品成分之综合效益的好例子。这方面的研 究, 由于认识到在开发魔芋用于医学、营养方 面的用途, 可望今后取得进一步的进展。谢是非常复杂的, 即使就与 D F 的关系也还未进行充分研究。作为食物摄取的中性脂肪, 借助于胆汁的帮助, 由胰脂酶分解为单甘酸 脂、脂肪酸、甘油, 被小肠粘膜吸收。单甘油酸 脂与长链脂肪酸在此处再合成甘油三酯, 在淋巴管中呈现为

19、乳糜微粒状。淋巴管进行大 循环系统, 一部分脂肪在脂肪组织中水解, 再 合成脂肪贮存。另一部分在肝脏中又被分解, 或者又被利用于血清脂蛋白质, 特别是超密度脂蛋白质 (V L DL ) 的形成。运动或空腹时,与由脂肪组织放出甘油三酯的同时, 促进了 整个体内脂肪的氧化。脂肪被分解, 甘油以解糖 系统经三羟酸循环 ( T CA ) 代谢为 CO 2 和 水, 一方面脂肪酸受 氧化成为乙酰辅酶 A 仍然进入 T CA 循环。饥饿时和糖尿病情况下, 这一代谢不大起作用, 而成为生成酮体的酮病的原因。脂肪酸还作为乙酰辅酶 A 的发 端物, 碳的两个原子均匀增加, 进行碳键的延 长。一部分仍进行脂肪酸的

20、不饱和化, 但不能合成亚油酸和亚麻酸, 以及花生四烯酸。这种 脂肪酸的 C 0A 结合体与 甘油磷酸结合, 依 次形成二甘油酸酯、三甘油酸酯。2. 1 对鼠体内中性脂肪值的影响魔芋精粉对活体内中性脂肪的影响, 最 早发现于肝内。迁等曾观察到由于同时投给魔芋精粉, 使胆固醇负荷鼠的肝重与肝总脂 量的上升受到抑制。而即使用乙醇精制的魔 芋精粉, 由于此现象不受影响, 推测精粉中的 魔芋甘露聚糖有这种 ( 抑制) 效果。一方面岸 田在同样的实验条件下, 镜检鼠的肝组织切 片, 由胆固醇负荷产生的脂肪浸润, 或者由于精粉观察到了脂肪肝减轻。由于考察到乙醇 性脂肪促进肝中性脂肪的合成, 故长岭等仍 然认

21、为由于魔芋精粉的摄取有抑制的总脂和 中性脂肪量的效果。印南等用30% 高脂饲料 喂给鼠时, 观察到向饲料中添加果胶, 藻酸钠和魔芋精粉抑制了血清中性脂肪和磷脂量的 上升 (表2)。但在肝中性脂肪方面未发现有显2魔芋甘露聚糖对中性脂肪代谢的影响由 于 血 中 中 性 脂 肪 ( 甘 油 三 酸 酯) 增加, 动脉硬化疾病发病的危险率就增高, 与胆固醇一样, 应警惕空腹时中性脂肪值的异常 高值。与胆固醇代谢不同, 下述的中性脂肪代著差异。胆固醇负荷时, 血中中性脂肪不怎么变化, 而用魔芋精粉也没有上升抑制作用。但 精粉与纤维素同时投给时, 则中性脂肪相应降低了。这一实验结果表明, 精粉对血清和肝中

22、性脂肪仍有相当的影响。m g. d l- 1表2食物纤维对血清和肝脏脂质的影响血清肝脏脂肪水平%饲 料 组甘油三酯m g. (100m l) - 1磷酯甘油三酯磷酯(100m l) - 1m g.153. 8±30. 41)110. 0±33. 458. 9±10. 33)114. 5±14. 1105. 0±12. 469. 7±10. 02)62. 8±11. 52)53. 5±11. 53)10纤维素组果胶组 魔芋甘露聚糖组 藻酸钠组纤维素组 果胶组魔芋甘露聚糖组186±13163±111

23、45±82)152±42)164±7160±9128±53)138±92)17. 9±2. 221. 4±2. 015. 1±0. 918. 6±1. 736. 0±4. 136. 6±4. 733. 4±4. 023. 1±1. 022. 3±0. 720. 4±0. 922. 7±0. 723. 0±1. 022. 5±0. 620. 8±0. 410藻酸钠组26. 1±2. 520

24、. 1±2. 3注: 1) 组9头, 食物纤维5% ; 2) 5% 机率时与纤维素组有显著性差异; 3) 在1% 机率时, 与纤维素组有显著性差异。 根据印南等的资料 2. 2 对人血清中性脂肪的影响寺尺7 等以70 岁以上的老年妇女12 名,每天用乙醇精制的精粉3 g, 连续摄取了4周。 血清游离脂肪酸完全没有变化, 但在胆固醇 方面中性脂肪下降明显, 与投给前相比下降 了近2成。认为不仅对实验动物对人类也有抗 高血脂作用, 期待在医学的临床方面的实用 性。2. 3 作用机理已知营养条件会对体内中性脂肪含量有 影响。中川8 等改变鼠饲料的糖源、脂源、蛋 白质水平时, 曾报道血清和肝

25、的中性脂肪量的动力学变化。这些食物因子在以前所述的各种代谢方面由于有不同的作用机制, 会引 起中性脂肪量的变化。在魔芋精粉的情况下, 通过消化道内不被消化、吸收时, 预计对中性 脂肪的吸收和排泄不会有任何的影响。若着眼于象亚油酸这种体内不能合成的脂肪组成 时, 外 源 脂 肪 的 吸 收 则 成 为 大 致 的 目 标。例 如, 把无脂肪食物和不同的油脂源食物喂给鼠, 发现组织的亚油酸含量有明显变化。迁等发现摄取无脂 肪 饲 料 70 d 的 鼠, 按 肝 脏、血 清、肾、肾周围脂肪组织的顺序, 亚油酸的含量显著减少, 同时摄取富含亚油酸的藏红花 的油, 按肾、血清、肝脏、脂肪组织的顺序, 发

26、 现亚油酸含量增加。也就是说, 饲料中亚油酸含量的影响, 最敏锐的反映是脂肪组织。高碳水化合物饲料与高蛋白质、高脂肪饲料比较, 后者是肾周围脂肪组织提高了约2 倍的亚油 酸含量。同时用胆固醇和 D F 的饲料饲喂鼠50 d 时, 组织脂肪酸总量, 与对照胆固醇饲料组相 比, 在血清中是果胶、魔芋精粉两组下降, 在 肝脏中则是果胶、魔芋精粉、藻酸钠三组也同 样下降。此时, 与在脂肪组织中相比, 在所有 组中, 亚油酸量以肾周围脂肪组织为多, 依次 按肝脏血清的顺序减少。这与上述藏红花油 的结果十分一致。魔芋精粉的影响, 在肾周围 脂肪组织中, 亚油酸从对照组的18. 4% 减少 到17% 。在血

27、清中, 由亚油酸合成的花生四烯酸, 由于胆固醇的负荷而下降了, 但精粉抑制了这种下降。相反在油酸棕榈油酸中, 精粉却 抑 制了上升 ( 表2)。因此, 魔芋精粉和果胶为SD F ( 水溶性食物纤维) , 在后者的体内增加 了合成可能的脂肪酸的量和比率, 由于所示的未被合成的脂肪酸有下降的倾向, 在消化 道内, 表明脂肪的吸收受阻, 与排泄的促进有 关。现在, 脂质代谢的研究, 正急速地取得进 展, 许多新的知识正在累积。魔芋甘露聚糖开始作为 D F 与脂质代谢的关系都是有待于更 详尽的探讨。参考文献12迁启介等. 营养学杂志, 1968, (26) : 113迁启介, 铃木慎次郎. 日本魔芋协会报告, 1978.24中川靖枝. 营养学杂志, 1981, (39) : 47桐山修仁. 生物化学, 1980, (18) : 95长 岭 晋 吉. 国 立 营 养 研 究 所 研 究 报 告, 1971, (26) : 63岸田典子, 粮食与营养, 1973, (26) : 421T e ra saw a , F. 营养学杂志, 1