《食品科学》：福建农林大学曾红亮副教授等：生姜抗性淀粉对高脂血症大鼠降血脂作用和胆汁酸代谢的影响

生姜中淀粉质量占干质量的40%～70%，是生姜根茎中主要的碳水化合物。目前，生姜主要以鲜姜、干姜和姜粉为主，其深加工产品较少，研究主要集中于生姜小分子活性物质上，大量的淀粉在经过提取之后被丢弃，造成了资源的浪费。前期研究表明，生姜淀粉颗粒呈三角形片状，与大宗淀粉颗粒存在明显的差异，为特异性的淀粉颗粒；而且生姜淀粉中天然抗性淀粉颗粒约占70%以上，其中直链淀粉占35%，加工过程中易老化生成III型抗性淀粉。抗性淀粉在小肠内不能被健康人体所利用，但能在大肠中被肠道微生物发酵或部分发酵代谢，产生短链脂肪酸、乳酸和其他少量气体。

福建农林大学食品科学学院的常 青、郑宝东、曾红亮*等采用高脂饲料诱导SD大鼠形成高脂血症动物模型，以普通饲料为正常对照（NC），以辛伐他汀为阳性对照（PC），以高直链玉米淀粉（HMS）为普通对照，采用灌胃方式，研究3种生姜抗性淀粉对高脂血症大鼠生理指标的影响，分别测定大鼠摄食量，体质量增加量，大鼠血清中甘油三酯（TG）、总胆固醇（TCHO）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）、谷丙转氨酶（ALT）及谷草转氨酶（AST）水平等血脂指标；采用光学显微镜观察血管、结肠和肝脏等组织病理学特征，并测定结肠绒毛长度、黏膜厚度等肠道形态学指标。在此基础上，采用靶向代谢组学技术测定血清中25种初级和次级胆汁酸含量，构建血清胆汁酸代谢轮廓谱，以期为生姜抗性淀粉调控肠道菌群介导胆汁酸代谢机制的研究提供理论依据。

成果亮点

1. 首次研究特色小宗淀粉质食品资源（生姜）中淀粉的降血脂作用；
2. 研究了3种生姜抗性淀粉对高脂血症大鼠血清初级和次级胆汁酸含量的影响，构建血清胆汁酸代谢轮廓谱；
3.生姜抗性淀粉GRS3和GRS4主要是通过降低血清中的游离型初级胆汁酸和脱氧型次级胆酸含量来改善高脂血症大鼠的血脂代谢。

1、高脂血症大鼠模型的建造

高脂饲料喂养2周后大鼠的血脂指标如表3所示，相对于正常饲料喂养组，高脂饲料组的大鼠TG、TCHO和LDL-C浓度显著增大（P＜0.05），而高脂饲料组大鼠血脂指标HDL-C浓度显著降低（P＜0.05）。这表明采用高脂饲料喂养大鼠2周后可成功造成高脂血症大鼠模型，这与金柑多糖降血脂机制中高脂血症大鼠的造模结果一致。

2、生姜抗性淀粉对高脂血症大鼠体质量的影响

生姜抗性淀粉对高脂血症大鼠体质量的影响如表4所示，造模开始时，各适应性喂养1周的大鼠的体质量无显著性差异，体质量均在130 g左右。采用高脂饲料喂养2周后，给药前的高脂血症大鼠的体质量显著高于NC组的大鼠体质量（P＜0.05），而HM、PC、GRS2、GRS3、GRS4组和HMS组大鼠体质量无显著性差异。经过4周的灌胃辛伐他汀、生姜抗性淀粉和HMS，各组大鼠体质量均高于NC组大鼠；相对HM组，PC组、生姜抗性淀粉组和HMS组大鼠的体质量显著降低（P＜0.05），其中，PC组和GRS4组大鼠体质量最小，且两组无显著性差异（P＞0.05）。这表明生姜抗性淀粉能显著降低高脂血症大鼠的体质量。

3、生姜抗性淀粉对高脂血症大鼠脏器指数的影响

生姜抗性淀粉对高血脂症大鼠肝脏、肾脏、脾脏、胸腺和心脏等脏器指数的影响如表5所示，经过4周的给药处理，各组大鼠的肾脏和心脏的脏器指数无显著性差异（P＞0.05）。相对于HM组大鼠，灌胃4周辛伐他汀、生姜抗性淀粉和HMS能显著降低大鼠的肝脏指数（P＜0.05），PC组和GRS4组效果最佳，这表明高脂饲料会损害大鼠的肝脏，使之出现肿大现象，而生姜抗性淀粉可在一定程度上减轻大鼠的脂肪肝损伤，该结果与大米抗性淀粉对高脂小鼠肝脏指数影响的结果一致。

4、生姜抗性淀粉对高脂血症大鼠血脂指标的影响

生姜抗性淀粉对高血脂症大鼠血脂指标的影响如表6所示，相对于HM组，灌胃PC、生姜抗性淀粉和HMS均能显著降低大鼠血清的TG和TCHO浓度（P＜0.05），且3种生姜抗性淀粉组大鼠的TG和TCHO浓度均显著小于HMS组大鼠，这表明生姜抗性淀粉能降低高脂血症大鼠的血脂水平，尤其是GRS3和GRS4的效果最佳。HDL-C能将外周组织如血管壁内胆固醇转运至肝脏进行分解代谢，即胆固醇逆转运，可减少胆固醇在血管壁的沉积。由表6可知，PC、生姜抗性淀粉和HMS组大鼠的HDL-C浓度显著高于HM组大鼠，且显著高于NC组，这与其他抗性淀粉对大鼠血清HDL-C浓度的影响不一致，比如甘薯抗性淀粉组的HDL-C浓度低于NC组。

生姜抗性淀粉对高脂血症大鼠ALT和AST活力的影响如图2所示，PC、GRS2、GRS3、GRS4组及HMS组大鼠血清AST、ALT含量均显著低于HM组（P＜0.05）。当肝细胞发生炎症、中毒、坏死等时会造成肝细胞的受损，转氨酶便会释放到血液里，使血清转氨酶活力升高。动物体内最重要的转氨酶为ALT和AST，二者活力都是肝功能测试的重要指标。生姜抗性淀粉可以降低血清中ALT和AST的活力，这说明生姜抗性淀粉可以减轻肝脏损伤。

5、生姜抗性淀粉对高脂血症大鼠血管病理学影响

高脂血症大鼠心脏动脉血管病理学显微镜观察结果如图3所示，NC组大鼠血管内皮细胞结构连续且完整，血管层次清楚；内膜光滑，内皮下未见炎症细胞浸润及脂质性物质；中层及血管外模结构完整清晰，未见组织细胞脱落；血管中膜层菱形平滑肌细胞排列整齐，存在少量的纤维成分，未见脂肪细胞（图3A）。

HM组大鼠血管内膜增厚并在血管内呈现隆起、折叠状态；血管外壁组织细胞松散脱落，细胞间隙增宽（图3B红色箭头）；血管内膜中存在水肿现象，有水泡状细胞浸润；血管中膜层存在大量圆形泡状脂肪细胞，平滑肌细胞出现增生，细胞生长排列紊乱且穿透内膜生长并向血管内膜迁移；血管组织形态发生病变（图3B）。PC组大鼠血管组织形态经药物灌胃得到有效改善，血管层次、内膜结构及血管外壁较HM组有所改善。以上结果与金柑多糖对高脂血症大鼠血管病理学影响的结果一致。

GRS2组和HMS组中可见少量圆形泡状脂肪细胞（图3D、G红色箭头），其泡状脂肪细胞明显少于HM组（图3C）。经生姜抗性淀粉GRS3、GRS4组灌胃后的高脂血症大鼠血管状态均有不同程度的改善，血管内皮细胞结构连续且完整，血管层次清楚（图3E、F），且生姜抗性淀粉效果优于HMS。

6、生姜抗性淀粉对高脂血症大鼠结肠组织病理学的影响

生姜抗性淀粉对高脂血症大鼠结肠形态的影响如图4所示，NC组大鼠结肠肌层厚，组织结构紧密，细胞排列整齐；结肠绒毛在结肠内呈折叠状态整齐排列，绒毛与黏膜连接紧密（图4A箭头）。HM组大鼠结肠肌层较NC组薄，基层外表面组织结构松散，杯状细胞数量明显减少，细胞有脱落现象，结肠绒毛稀疏，仅在结肠内表面附着，结肠内空间空洞（图4B方框和箭头），由此可知，高脂膳食破坏了大鼠结肠黏膜层的完整性，对结肠结构造成了损伤。PC组大鼠结肠肌层、黏膜及绒毛状态均有所改善（图4C箭头）。经生姜抗性淀粉GRS2、GRS3、GRS4灌胃后的高脂血症大鼠结肠状态较HM组有明显改善，结肠组织隐窝和杯状细胞结构清晰，其肌层厚度、黏膜厚度及绒毛长度增加（图4D～F箭头）。HMS组大鼠结肠组织有一定的程度的损伤，结肠内容出现了糜烂（图4G方框），杯状细胞数量明显减少，且结构不清晰，基底层变薄，绒毛长度变短（图4G箭头）。

通过CaseViewer图像分析系统对各组大鼠结肠肌层厚度、黏膜厚度和绒毛长度进行测定，测定结果如图5所示，生姜抗性淀粉组和PC组大鼠的结肠肌层厚度、结肠黏膜厚度和结肠绒毛长度显著高于HM组大鼠，且生姜抗性淀粉GRS3对大鼠结肠黏膜和肌层的保护效果最好。

7、生姜抗性淀粉对高脂血症大鼠肝脏组织病理学影响

高脂血症大鼠肝脏病理学显微镜观察结果（放大100 倍）如图6所示。

结果表明，对大鼠长期进行高脂喂养，经过消化吸收后的一部分脂肪进入肝脏，脂肪进入肝脏后贮存并形成脂肪肝，造成肝脏的一系列病变。经GRS2、GRS3、GRS4灌胃后的高脂血症大鼠，其肝脏细胞质中的脂肪空泡数量较HM组明显减少，脂肪空泡明显变小，3种生姜抗性淀粉对高脂血症大鼠肝脏保护作用较HMS的效果好。

8、生姜抗性淀粉对高脂血症大鼠血清初级胆汁酸质量浓度的影响

采用靶向代谢组学技术测定25种胆汁酸，其中，初级胆汁酸10种、次级胆汁酸15种。生姜抗性淀粉对高脂血症大鼠血清初级胆汁酸质量浓度的影响如图7所示，各组中游离型初级胆汁酸（胆酸、鹅脱氧胆酸、β-鼠胆酸和α-鼠胆酸）质量浓度明显高于结合型初级胆汁酸（牛磺胆酸、牛磺-α-鼠胆酸、牛磺-β-鼠胆酸、甘氨胆酸、牛磺鹅脱氧胆酸和甘氨鹅脱氧胆酸）质量浓度，这表明，大鼠血清中主要以游离型初级胆汁酸为主。生姜抗性淀粉组大鼠血清中游离型初级胆汁酸整体上显著低于HM组大鼠，尤其是GRS3和GRS4组大鼠，这与生姜抗性淀粉对高血脂症大鼠血脂指标影响的结果一致。PC组、生姜抗性淀粉组和HMS组大鼠血清中牛磺胆酸、牛磺-α-鼠胆酸、甘氨胆酸等结合型初级胆汁酸质量浓度无显著差异。PC组、生姜抗性淀粉组和HMS组大鼠血清中牛磺-β-鼠胆酸质量浓度均显著低于HM组大鼠，而GRS4和HMS组大鼠的牛磺鹅脱氧胆酸和甘氨鹅脱氧胆酸却显著高于HM组大鼠，这可能与胆汁酸之间的转化有关。以上结果表明，生姜抗性淀粉主要是通过降低血清中的游离型初级胆汁酸来调节高脂血症大鼠的血脂代谢。

9、生姜抗性淀粉对高脂血症大鼠血清次级胆汁酸质量浓度的影响

生姜抗性淀粉对高脂血症大鼠血清次级胆汁酸质量浓度的影响如图8所示，高脂血症大鼠血清中主要含有脱氧型次级胆汁酸，如猪脱氧胆酸、熊脱氧胆酸、脱氧胆酸、牛磺猪脱氧胆酸、鼠脱氧胆酸、牛磺脱氧胆酸、甘氨熊脱氧胆酸和甘氨脱氧胆酸等，其中，猪脱氧胆酸和熊脱氧胆酸等游离型脱氧型次级胆汁酸的质量浓度最高。相对于HM组，PC、生姜抗性淀粉组和HMS组大鼠血清中猪脱氧胆酸、熊脱氧胆酸、ω-鼠胆酸、脱氧胆酸、牛磺猪脱氧胆酸、别胆酸、甘氨熊脱氧胆酸、猪胆酸、石胆酸和7-酮基石胆酸等质量浓度整体上显著降低，其中，GRS3、GRS4组和HMS组降低血清中上述次级胆汁酸质量浓度的效果最佳。而GRS2组大鼠血清中次级胆汁酸7-脱氢胆酸、鼠脱氧胆酸和熊果胆酸等质量浓度高于HM组。

结 论

本实验研究表明，相对HM组，辛伐他汀、生姜抗性淀粉和HMS能显著降低高脂血症大鼠的体质量和肝脏指数，辛伐他汀和GRS4效果最佳。辛伐他汀、生姜抗性淀粉和HMS均能显著降低高脂血症大鼠血清的TG、TCHO、LDL-C浓度，显著降低ALT和AST活力，显著提高HDL-C含量，GRS3和GRS4的效果最佳。由组织病理学观察发现，GRS3和GRS4能改善高脂血症大鼠血管层次、内膜结构及血管外壁结构；增加结肠肌层厚度、黏膜厚度及绒毛长度，使结肠组织隐窝和杯状细胞结构清晰；减少肝脏细胞质中的脂肪空泡数量和大小，且效果优于HMS。此外，生姜抗性淀粉GRS3和GRS4能够显著降低血清中的游离型初级胆汁酸（如胆酸、鹅脱氧胆酸、β-鼠胆酸和α-鼠胆酸）和脱氧型次级胆酸（如猪脱氧胆酸、熊脱氧胆酸、脱氧胆酸、牛磺猪脱氧胆酸和甘氨熊脱氧胆酸）的质量浓度，GRS3和GRS4主要通过降低血清中的游离型初级胆汁酸和脱氧型次级胆酸含量来改善高脂血症大鼠的血脂代谢。

通信作者介绍

曾红亮 副教授

曾红亮，博士，副教授，博士生导师，福建农林大学食品科学与营养健康研究院副院长，福建省食品添加剂和配料工业协会会长。 福建省杰出青年基金获得者，福建省高校领军青年拔尖人才，福建省高校新世纪优秀人才支持计划人选，第五届福州青年科技奖获得者，爱尔兰农业部农业与食品发展局访问学者，《食品工业科技》首届青年编委。

长期从事食品加工技术、食品营养与肠道菌群、海洋生物资源开发与综合利用等领域的研究工作，主持国家自然科学基金、福建省自然科学基金杰出青年、福建省区域发展重大项目等10余项，主持和参与完成10项成果，获福建省科技进步一等奖1项（第二完成人）、二等奖1项（第一完成人）；以第一作者或通讯作者发表论文70余篇，其中SCI/EI收录50余篇；获国家发明专利授权15件，参编教材/专著2部，担任Trends in Food Science & Technology、Gut Microbes、Critical reviews in food science and nutrition、Food Chemistry、Carbohydrate Polymers、Journal of Agricultural and Food Chemistry、《现代食品科技》等多个高水平期刊审稿人。

本文《生姜抗性淀粉对高脂血症大鼠降血脂作用和胆汁酸代谢的影响》来源于《食品科学》2022年43卷7期147-157页，作者：常青，郑宝东，张怡，曾红亮。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20210603-036。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

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