賀永惠 王清華 苗志國 劉長忠 王艷榮 崔艷紅 何 云
小麥中的非淀粉多糖(non-starch polysaccharides,NSP)作為功能性多糖的重要組成成分是阿拉伯木聚糖,具有通便、降血脂、抗結(jié)腸癌、抗腫瘤、增強(qiáng)免疫力等生理功能。在常規(guī)條件下無法區(qū)分天然存在的小麥及其副產(chǎn)品中可溶性NSP對小腸形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響,人們趨于提取出相應(yīng)的成分分別進(jìn)行研究。因此我們用酶法從小麥麩皮中提取出可溶性NSP,以大鼠作為動物模型,研究可溶性NSP對大鼠腸道形態(tài)與功能的影響,從而對深入了解小麥NSP的生理功能有重要意義。
按Choct和Annison[2]的方法用水從小麥麩皮中提取出可溶性NSP,提取物均為白色,其主要的單糖組成是阿拉伯糖和木糖,其粗蛋白質(zhì)含量為12.2%,總非淀粉多糖含量為82.3%。
試驗采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計,研究在玉米淀粉-酪蛋白純合日糧的基礎(chǔ)上梯度添加0%、2%、3%、4%小麥可溶性NSP對大鼠腸道結(jié)構(gòu)與功能的影響。試驗選用48只初始體重(190.9±2.0)g的SD雄性大鼠,隨機(jī)分成4個處理(基礎(chǔ)試驗日糧配方見表1),每處理6個重復(fù),每重復(fù)2只大鼠,飼養(yǎng)在尺寸為20 cm×17.5 cm×19.5 cm的代謝籠內(nèi)。舍內(nèi)氣溫由空調(diào)控制在(22±2)℃,相對濕度為(50±10)%,每天光照 12 h,自由飲水。日糧配方按美國營養(yǎng)協(xié)會制定的AIN-93G配制而成[3]。試驗期8 d,第8 d飼喂后,將大鼠用乙醚麻醉后打開體腔,取十二指腸、空腸、回腸的中段各兩份,一份用甲醛固定,蘇木精和乙紅染色,分別觀察絨毛長度和隱窩深度。一份經(jīng)液氮冷凍后按Bardocz和White的方法[4]分析組織中蛋白質(zhì)、RNA和DNA的含量。取盲腸食糜-20℃冷凍,按Zhang等[5]的方法測定盲腸揮發(fā)性脂肪酸含量。
采用 SAS 軟件(SAS Institute,1998)的一般線性模型(GLM)進(jìn)行線性、二次回歸分析。差異顯著時采用LSD多重比較,以P<0.05作為判定差異顯著性的標(biāo)準(zhǔn)。
從表2可以看出,隨著日糧中可溶性NSP水平的提高,可線性降低小腸各段絨毛高度(P<0.05)。大鼠十二指腸、空腸的隱窩深度隨可溶性NSP水平的提高而線性增加(P<0.05),而大鼠回腸的隱窩深度隨日糧中可溶性NSP的水平而變化不顯著(P>0.05)。黏性食糜可以增加小腸絨毛損失率從而導(dǎo)致絨毛萎縮,可促進(jìn)隱窩細(xì)胞的發(fā)育從而提高隱窩深度[6],說明小麥水溶性NSP可從小腸形態(tài)方面影響大鼠營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。
表1 基礎(chǔ)試驗日糧成分及營養(yǎng)水平
表2 可溶性NSP對大鼠小腸形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響
表3 可溶性NSP水平對大鼠小腸蛋白質(zhì)、核酸和多胺含量的影響
從表3可以看出日糧中添加不同水平的NSP在8 d的飼養(yǎng)時間內(nèi)對小腸蛋白質(zhì)總量、DNA、RNA、蛋白質(zhì)/DNA、RNA/DNA、蛋白質(zhì)/RNA各值無顯著影響(P>0.05)。據(jù)報道水溶性NSP可增加腸道黏蛋白和胰液的分泌[7]及黏膜細(xì)胞的生成[8]。Iji等[9](2001)報道高粘度的NSP可提高肉雞空腸蛋白質(zhì)合成率(蛋白質(zhì)/RNA)和細(xì)胞大小(蛋白質(zhì)/DNA),卻降低回腸細(xì)胞的增殖(RNA/DNA),提高回腸蛋白質(zhì)合成率(蛋白質(zhì)/RNA)。然而本試驗中這幾個指標(biāo)未表現(xiàn)出顯著性差異,這也許是在短時間內(nèi)該項指標(biāo)靈敏度不高所致。
日糧中梯度添加可溶性NSP可線性提高小腸腐胺和精胺的含量(P<0.05),不影響小腸中亞精胺含量(P>0.05)。多胺是促進(jìn)細(xì)胞分化、蛋白質(zhì)合成和組織生長發(fā)育的重要物質(zhì),尤其是對小腸黏膜上皮細(xì)胞等快速增殖和分化的組織細(xì)胞[10]。在體內(nèi)多胺生成的增加可能是小腸黏膜中鳥氨酸脫羧酶活性增加所致,也可能是腸道增生的微生物合成所致,也可能是體內(nèi)的其它器官或組織進(jìn)行分解代謝而釋放的多胺,經(jīng)血液循環(huán)被小腸吸收的。
表4 可溶性NSP水平對大鼠盲腸揮發(fā)性脂肪酸的影響
從表4可以看出,日糧中添加不同水平的NSP可線性提高大鼠盲腸乙酸、丙酸、丁酸及總揮發(fā)性脂肪酸的含量(P<0.05),其中丁酸可抑制結(jié)腸細(xì)胞增殖,誘導(dǎo)結(jié)腸癌細(xì)胞的分化,并加速其凋亡,可起到防止結(jié)腸癌、大腸癌作用。說明可溶性NSP可作為微生物發(fā)酵的底物,促進(jìn)盲腸微生物的發(fā)酵[11-12]。
日糧中梯度添加小麥可溶性NSP可改變大鼠腸道形態(tài)、多胺的含量和微生物的發(fā)酵。從而提高動物的生產(chǎn)性能,減少疾病的發(fā)生。
[1]Annison G.Relationship between the levels of soluble non starch polysaccharides and the apparent metabolizable energy of wheats assayed in broiler chickens[J].J.Agric.Food Chem.,1991(39):1252-1256.
[2]Choct M,G.Annison.Anti-nutritive activity of wheat pentosans in broiler diets[J].Br.Poult.Sci.,1990(31):811-821.
[3]Reeves P G,F.H.Nielsen,G.C.Fahey Jr.AIN-93 purifed diets for laboratory rodents:Final report of the American institute of nutrition ad hoc writing committee on the reformulation of the AIN-76A rodent diet[J].J.Nutr.,1993,123:1939-1951.
[4]Bardocz S,A.White.Effect of lectins on uptake of polyamine.In:J.M.Rhodes,and J.D.Milton (ed.)Methods in Molecular Medicine,Volume 9:Lectin Methods and Protocols.New Jersey:Human Press,1997:393-405.
[5]Zhang D F,D.F.Li,X.S.Piao,et al.Effects of replacing corn with brown rice or brown rice with enzyme on growth performance and nutrient digestibility in growing pigs.Asian-Aust[J].J.Anim.Sci.,2002(15):1334-1340.
[6]Montagne L,Pluske J R,Hampson D J,A review of interactions between dietary fibreand the intestinalmucosa,and their consequences on digestive health in young non-ruminant animals[J].Anim.Feed Sci.,Tech.,2003,108:95-117.
[7]Ikegami S,F.Tsuchihashi,H.Harada,et al.Effect of viscous indigestible polysaccarides on pancreatic-biliary secretion and digestive organs in rats[J].J.Nutr.,1990,120:353-360.
[8]Johnson I T,J.M.Gee.Gastrointestinal adaptation in response to soluble non-available polysaccharides in the rat[J].Br.J.Nutr.,1986,55:497-505.
[9]Iji P A,A.A.Saki,D.R.Tivey.Intestinal development and body growth of broiler chicks on diets supplemented with non-starch polysacchariedes[J].Anim.Feed Sci.,Technol.,2001,89:175-188.
[10]Wu G.,N.E.Flynn,D.A.Knabe.Enhanced intestinal synthesis of polyamines from proline in cortisol-treated piglets[J].Am.J.Physiol.Endocrinol.Metab.2000,279:E395-E402.
[11]Bach Knudsen K E,B.Borg Jensen,J.O.Andersen,et al.Gastrointestinal implications in pigs of wheat and oat fractions.2.Microbial activity in the gastrointestinal tract.Br.J.Nutr.1991,65:233-248.
[12]Choct M,R.J.Hughes,J.Wang,et al.Increased small intestinal fermentation is partly responsible for the anti-nutritive activity of non-starch polysaccharides in chickens [J].Br.Poult.Sci.,1996,37:609-621.