单一谷物与谷豆组合膳食纤维的物理特性及其对胰岛素抵抗的影响

发布时间：2017-05-05 17:12

  本文关键词：单一谷物与谷豆组合膳食纤维的物理特性及其对胰岛素抵抗的影响，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目的：(1)掌握我国不同地区常用不同品种的谷豆(包括小麦、高粱、黄豆、大麦、玉米及谷豆组合)中膳食纤维(dietary fiber, DF)的含量、物理特性的差异；(2)熟悉小麦、高粱、黄豆及谷豆组合膳食纤维对高脂诱导的胰岛素抵抗实验大鼠的影响,提出不同来源的膳食纤维改善实验大鼠胰岛素抵抗的作用及其差异；(3)了解单一小麦、单一高粱、单一黄豆和谷豆组合膳食纤维对胰岛素抵抗实验大鼠的作用及对腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase, AMPK)信号通路的调控作用,探讨膳食纤维对胰岛素抵抗的作用机制。方法：(1)用酶-化学法提取我国不同地区常用不同品种的全谷物小麦、全谷物大麦、全谷物高粱、全谷物玉米、全谷物黄豆及谷豆组合的膳食纤维,按国标法测定其物理特性,包括膳食纤维含量、持水力、膨胀力、不饱和脂肪酸吸附力、饱和脂肪酸吸附力、胆固醇吸附能力。(2)70只雄性实验大鼠按照稳态模型胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)水平,随机分成阴性对照组(N)、高脂模型组(H)、小麦膳食纤维组(W)、高粱膳食纤维组(K)、黄豆膳食纤维组(S)、谷豆组合膳食纤维组(C)、阳性药物(银杏叶提取物)组(P)。采用预防干预的方法连续喂养12周,每4周尾静脉采血1次,测定大鼠空腹血糖(FBG)、空腹胰岛素(FINS)、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C);第12周实验结束后,颈椎脱臼处死SD大鼠,股动脉取血测定其FBG、INS、TC、TG、 HDL-C、LDL-C、游离脂肪酸(FFAs)、糖化血红蛋白(GHbAIc)、脂肪因子、抗氧化能力、炎性因子水平；检测肝脏组织、心脏组织、小肠组织、胰腺组织病理学的改变；用实时荧光定量检测不同膳食纤维对各组大鼠肝脏、小肠、骨骼肌、脂肪组织的腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK-α)、磷脂酰肌醇-3激酶(PI-3k)、瘦素(Lep)、胰岛素受体底物-1(IRS-1)、葡萄糖转运子2(GLUT-2)、葡萄糖转运子4(GLUT-4)基因表达水平的调控；Western-blot法检测不同膳食纤维Na+葡萄糖共转运载体1(SGLT-1)、α-糖苷酶、MPK-α、磷酸化腺苷酸活化蛋白激酶(P-AMPKa)、PI-3k、磷酸化乙酰辅酶A羧化酶(P-ACC)、GLUT-2、GLUT-4、胰岛素受体底物-1(IRS-1)蛋白表达水平的调控作用。结果：(1)我国不同地区常用不同品种的全谷物小麦、全谷物黄豆、全谷物高粱、全谷物大麦、全谷物玉米及谷豆组合中均含有丰富的DF；不同品种黄豆中于氏5号黄豆DF含量14.49g/100g最高,不同品种小麦中周麦16号小麦DF含量8.63g/100g最高,不同品种高粱中晋杂12号高粱DF含量7.33g/100g最高,不同品种大麦中云大麦7号DF含量8.92g/100g最高,不同品种玉米中郑单18号DF含量4.92g/100g最高；谷豆组合DF平均含量16.56g/100g黄豆DF平均含量12.42g/100g大麦DF平均含量8.44g/100g小麦DF平均含量8.08g/100g高粱DF平均含量6.26g/100g玉米DF平均含量4.71g/100g。(2)对血糖、血脂的影响高脂模型组(H)大鼠的体重、内脏重量、FBG、FINS、HOMA-IR、TG、TC、FFAs、 GHbalc、LDL-C、HDL-C与阴性对照组(N)相比明显升高(P0.05),HDL-C水平明显降低(P0.05)；不同来源的膳食纤维和阳性药物对照组(P)大鼠的体重、内脏重量、FBG、FINS、 HOMA-IR、TG、TC、FFAs、GHbalc、LDL-C水平与高脂模型组(H)相比,均明显降低(P0.05),HDL-C水平明显升高(P0.05)。(3)对脂肪因子的作用脂联素(ADP)与阴性对照组(N)相比,高脂模型组(H)显著下降(P0.05)；与高脂模型组(H)ADP相比,不同膳食纤维组和阳性药物组(P)的ADP升高(P0.05)。与阴性对照组(N)大鼠瘦素(Leptin)、抵抗素(Res)相比,高脂模型组(H)显著升高(P0.05)；与高脂模型组(H)大鼠Leptin、Res相比,不同膳食纤维组和阳性药物组(P)Leptin、Res显著降低(P0.05)。与阳性药物组(P)相比,谷豆组合膳食纤维组(C)无显著性差异(P0.05)。(4)对炎性因子的作用与阴性对照组(N)大鼠炎性因子相比(包括血清、肝脏、小肠超敏c反应蛋白(hs-CRP)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)等),高脂模型组显著升高(P0.05),不同膳食纤维组和阳性药物组(P)的血清、肝脏、小肠的hs-CRP、TNF-α、IL-6无显著差异(P0.05)。与高脂模型组大鼠相比,不同膳食纤维组和阳性药物组(P)血清、肝脏、小肠hs-CRP、TNF-α、IL-6显著降低(P0.05)。(5)对基因表达的调控作用与阴性对照组(N)相比,高脂模型组(H)小肠a-糖苷酶、GLUT-2、SGLT-1、脂肪组织的瘦素(Leptin)基因表达升高(P0.05)；与高脂模型组(H)相比,不同膳食纤维组和阳性药物组(P)α-糖苷酶、葡萄糖转运子(GLUT-2)、SGLT-1瘦素(Leptin)基因表达显著降低(P0.05)。与阴性对照组(N)相比,高脂模型组(H)肝脏、骨骼肌AMPK-α、PI3K、IRS-1、GLUT-4基因达降低(P0.05)；与高脂模型组(H)相比,不同膳食纤维组和阳性药物组(P)AMPK-α、PI3K、 IRS-1、GLUT-4基因表达显著升高(P0.05)。但综合而言,谷豆组合膳食纤维对小肠α-糖苷酶、葡萄糖转运子,脂肪组织瘦素,肝脏、骨骼肌AMPK-α、PI3K、IRS-1、GLUT-4、基因调控较好。(6)对蛋白表达的调控作用与阴性对照组(N)相比,高脂模型组(H)小肠α-糖苷酶、GLUT-2、SGLT-1、脂肪组织的瘦素(Leptin)蛋白表达升高(P0.05)；与高脂模型组(H)相比,不同膳食纤维组和阳性药物组(P)蛋白表达显著降低(P0.05)。但综合而言,谷豆组合膳食纤维小肠α-糖苷酶、GLUT-2、 SGLT-1、脂肪组织的瘦素(Leptin)蛋白调控最好。与阴性对照组(N)相比,高脂模型组(H)肝脏AMPK-α、P-AMPKα、PI3K、GLUT-2、PACCs脂肪组织GLUT-4、骨骼肌GLUT-4、 AMPKα、P-AMPKα、IRS-1蛋白表达降低(P0.05)；与高脂组(H)相比,不同膳食纤维组和阳性药物组(P)蛋白表达显著升高(P0.05)。但综合而言,谷豆组合膳食纤维对小肠α-糖苷酶、葡萄糖转运子,脂肪组织瘦素,肝脏、骨骼肌AMPK-α、PI3K、IRS-1、GLUT-4的蛋白表达调控较好。结论：(1)我国常用小麦、大麦、高粱、玉米、黄豆以及谷豆组合中均富含膳食纤维,不同谷物之间有一定的地域差异,而谷豆组合膳食纤维可以综合单一来源膳食纤维物理特性的优点,在持水力、膨胀力、不饱和脂肪酸吸附力、饱和脂肪酸吸附力、胆固醇吸附力等检测指标上优于其他单一谷物。(2)不同来源的膳食纤维均具有改善高脂膳食诱导的动物大鼠胰岛素抵抗的作用,可能通过降低血糖、血清游离脂肪酸的水平,调节抗氧化因子、脂肪因子和炎性因子的表达,从而缓解脂毒性,改善胰岛素抵抗。(3)本研究主要观察不同来源膳食纤维对AMPK信号通路的调控,检测通路中的Leptin,及ACC, GULT4, IRS-1的mRNA及蛋白表达调控,膳食纤维能够上调AMPK,AMPK表达下降或是活性的下降导致了胰岛素敏感性下降,单一及谷豆组合膳食纤维通过对以上AMPK信号通路中元件的影响,改善了实验大鼠肝脏、脂肪及骨路肌组织的胰岛素抵抗,综合而言,谷豆组合膳食纤维比其他单一膳食纤维对胰岛素抵抗起到了更好的改善作用。
【关键词】：谷豆组合 膳食纤维 胰岛素抵抗 脂肪因子 AMPK信号通路
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R151.1
【目录】：

• 摘要2-5
• Abstract5-15
• 主要缩略词表15-17
• 第一章 绪论17-27
• 第一节 谷豆组合17-20
• 1 “五谷为养”与“全谷物”17-18
• 2 谷豆组合食物的营养成分和功能因子18-19
• 3 全谷豆组合物的主要生物活性物质19-20
• 第二节 膳食纤维20-23
• 1 膳食纤维的概念20
• 2 膳食纤维的提取方法20-21
• 2.1 酶提取法20
• 2.2 化学-酶结合提取法20-21
• 2.3 粗提法21
• 2.4 化学提取法21
• 2.5 膜分离法21
• 2.6 发酵法21
• 3 膳食纤维的物理特性21-22
• 3.1 持水力21
• 3.2 膨胀力21
• 3.3 吸附性21-22
• 4 膳食纤维的生理功能22-23
• 4.1 膳食纤维降血糖作用机理研究22
• 4.2 膳食纤维的降血脂作用22
• 4.3 增加肠道功能,有利于粪便排出22-23
• 4.4 改善口腔及牙齿功能、降低龋齿和牙周炎的发病率23
• 4.5 控制体重23
• 4.6 改善肠道菌群作用,防治肠道疾病23
• 4.7 提高机体免疫力23
• 第三节 胰岛素抵抗23-26
• 1 胰岛素抵抗的概念24
• 2 胰岛素抵抗与代谢综合征(Metabolic syndrome,MS)的关系24
• 3 脂毒性与胰岛素抵抗24-25
• 4 炎性因子与胰岛素抵抗25
• 5 抗氧化能力与胰岛素抵抗25
• 6 脂肪细胞因子与胰岛素抵抗25
• 7 AMPK通路与胰岛素抵抗25-26
• 第四节 本文主要研究内容26-27
• 第二章 我国常用小麦、大麦、高粱、玉米、黄豆膳食纤维的分析比较27-44
• 第一节 我国常用小麦、大麦、高粱、玉米、黄豆膳食纤维的提取27-32
• 1 材料与方法27-29
• 1.1 实验样品27
• 1.2 实验试剂27
• 1.3 主要仪器与设备27-28
• 1.4 提取原理28
• 1.5 提取工艺28-29
• 2 实验结果29-31
• 2.1 我国不同品种黄豆DF含量29
• 2.2 我国不同品种小麦DF含量29
• 2.3 我国不同品种高粱DF含量29
• 2.4 我国不同品种大麦DF含量29-30
• 2.5 我国不同品种玉米DF含量30
• 2.6 谷豆组合粉DF含量30
• 2.7 单一谷物与谷豆组合DF的含量比较30-31
• 3 分析与讨论31-32
• 第二节 我国常用小麦、大麦、高粱、玉米、黄豆膳食纤维物理特性检测分析32-42
• 1 材料与方法33-34
• 1.1 实验材料33
• 1.2 实验仪器33
• 1.3 实验方法33-34
• 2 实验结果34-40
• 2.1 单一谷物与谷豆组合DF的持水力34-35
• 2.2 单一谷物与谷豆组合DF的膨胀力35
• 2.3 单一谷物与谷豆组合DF对不饱和脂肪酸的吸附力35-36
• 2.4 单一谷物与谷豆组合DF对饱和脂肪酸的吸附力36-37
• 2.5 单一谷物与谷豆组合DF对胆固醇的吸附力37
• 2.6 单一谷物与谷豆组合DF物理特性的比较37-40
• 3 分析与讨论40-42
• 第三节 本章小结42-44
• 第三章 单一谷物及谷物组合膳食纤维对高脂膳食诱导胰岛素抵抗大鼠的影响44-109
• 第一节 材料与方法44-54
• 1 材料44-47
• 1.1 实验样品44
• 1.2 实验动物44
• 1.3 动物实验饲料44-46
• 1.4 主要试剂46
• 1.5 主要仪器46-47
• 2 实验动物分组及造模47
• 3 实验方法47
• 3.1 动物的生长状况47
• 3.2 标本的采集与处理47
• 4 检测指标及方法47-54
• 4.1 空腹血糖(FBG)、胰岛素(FINS)和血脂水平的测定47-48
• 4.2 胰岛素抵抗的评定48
• 4.3 糖化血红蛋白(GHbA1c)的测定48
• 4.4 游离脂肪酸(FFAs)的测定48
• 4.5 肝脏及小肠匀浆FFA的测定48
• 4.6 血清Lep的测定48
• 4.7 血清Res的测定48
• 4.8 血清、肝脏、及小肠组织匀浆hs-CRP水平的测定48
• 4.9 血清、肝脏及小肠匀浆IL-6的测定48
• 4.10 血清、肝脏及小肠匀浆TNF-α的测定48
• 4.11 血清、肝脏、心脏匀浆SOD水平的测定48-49
• 4.12 血清、肝脏、心脏匀浆CAT水平的测定49
• 4.13 血清、肝脏、心脏匀浆MAD水平的测定49
• 4.14 血清、肝脏、心脏匀浆TOAC水平的测定49
• 4.15 肝脏、小肠、胰腺、骨骼肌组织病理学检验49
• 4.16 AMPK通路中相关基因表达的检测49-51
• 4.17 AMPK通路中相关蛋白表达的检测51-54
• 5 数据处理54
• 第二节 实验结果：单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠胰岛素抵抗的作用54-74
• 1 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠体重的影响54-55
• 2 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠内脏重量的影响55-56
• 3 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠血糖水平和胰岛素抵抗的影响56-58
• 3.1 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠血清空腹血糖FBG的影响56-57
• 3.2 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠血清空腹胰岛素FINS的影响57
• 3.3 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠HOMA-IR的影响57-58
• 3.4 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠GHbA1c水平的影响58
• 4 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠血脂水平的影响58-60
• 4.1 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠TC的影响58
• 4.2 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠TG的影响58-59
• 4.3 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠HDL-c的影响59
• 4.4 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对各组大鼠LDL-c的影响59-60
• 5 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对各组实验大鼠FFAs的影响60-61
• 6 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠血清脂肪因子(ADP、Leptin、Res)的影响61-62
• 6.1 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠ADP的影响61
• 6.2 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠Leptin的影响61-62
• 6.3 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠Res的影响62
• 7 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠血清和肝脏、心脏组织匀浆中MDA、SOD、CAT、T-AOC的影响62-64
• 7.1 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠血清MDA、SOD、CAT、T-AOC的影响62-63
• 7.2 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠肝脏组织匀浆MDA、SOD、CAT、T-AOC的影响63
• 7.3 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠心脏组织匀浆MDA、SOD、CAT、T-AOC的影响63-64
• 8 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠血清、肝脏、小肠炎性因子水平的影响64-67
• 8.1 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对各组实验大鼠血清炎性因子水平的影响64-65
• 8.2 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠肝脏炎性因子水平的影响65-66
• 8.3 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠小肠炎性因子水平的影响66-67
• 9 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠小肠α-葡萄糖苷酶的影响67-68
• 10 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠肝脏、心脏、胰腺、小肠组织病理学的影响68-74
• 10.1 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠肝脏组织病理学的影响68-69
• 10.2 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠心脏组织病理学的影响69-71
• 10.3 单一谷物与谷豆组合对实验大鼠胰腺组织病理学的影响71-72
• 10.4 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对实验大鼠小肠组织病理学的影响72-74
• 第三节 实验结果：单一谷物与谷豆组合膳食纤维改善胰岛素抵抗的分子生物学探究74-97
• 1 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠AMPK通路及其下游因子mRNA表达的调控74-85
• 1.1 单一谷豆及谷豆组合膳食纤维对大鼠小肠α-糖苷酶、GLUT-2、SGLT-1mRNA表达的调控74-77
• 1.2 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠肝脏AMPK-α、PI3K、GLUT-2 mRNA表达的调控77-80
• 1.3 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠脂肪组织Leptin、GLUT-4 mRNA表达的调控80-82
• 1.4 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠骨骼肌AMPK α、IRS-1、GLUT-4 mRNA表达的调控82-85
• 2 单一谷豆及谷豆组合膳食纤维对实验大鼠AMPK通路及其下游因子蛋白表达的调控85-97
• 2.1 单一谷豆及谷豆组合膳食纤维对实验大鼠小肠α-糖苷酶、GLUT-2、SGLT-1蛋白表达的调控85-88
• 2.2 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对实验大鼠肝脏AMPK-α、P-AMPK α、PI3K、GLUT-2、PACC蛋白表达的调控88-93
• 2.3 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对实验大鼠脂肪组织GLUT-4蛋白表达的调控93-94
• 2.4 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对大鼠骨骼肌GLUT-4、AMPKα、P-AMPKαIRS-1蛋白表达的调控94-97
• 第四节 分析与讨论97-106
• 1 高脂膳食诱导胰岛素抵抗(IR)动物模型的建立97-98
• 2 单一谷豆及谷豆组合膳食纤维对实验大鼠糖脂代谢水平的影响98-99
• 2.1 单一谷豆及谷豆组合膳食纤维对实验大鼠FBG、INS和HOMA-IR的影响98
• 2.2 单一谷豆及谷豆组合膳食纤维对实验大鼠血脂的影响98-99
• 2.3 单一谷豆及谷豆组合膳食纤维对实验大鼠FFAs的影响99
• 3 单一谷豆及谷豆组合膳食纤维对大鼠炎性因子和脂肪因子的影响99-101
• 4 单一谷豆及谷豆组合膳食纤维对实验大鼠AMPK信号通路的探讨101-106
• 4.1 单一谷豆及谷豆组合膳食纤维对实验大鼠氧化应激的影响101-102
• 4.2 单一谷豆及谷豆组合膳食纤维对实验大鼠小肠葡萄糖分解和吸收的影响102-103
• 4.3 单一谷豆及谷豆组合膳食纤维对实验大鼠细胞瘦素的影响103-104
• 4.4 单一谷豆及谷豆组合膳食纤维对肝脏、骨骼肌AMPK α表达的影响104-105
• 4.5 单一谷豆及谷豆组合膳食纤维对脂肪酸氧化的影响105
• 4.6 单一谷豆及谷豆组合膳食纤维组合对骨骼肌GLUT4的影响105
• 4.7 单一谷豆及谷豆组合膳食纤维对骨骼肌IRS-1的影响105-106
• 第五节 本章小结106-109
• 1 单一谷物与谷豆组合膳食纤维对胰岛素抵抗的作用比较106-108
• 2 谷物组合的膳食纤维对胰岛素抵抗产生有益作用的可能原因及机制108-109
• 结论与展望109-112
• 1 主要结果109-110
• 2 主要结论110
• 3 研究创新点110-111
• 4 研究不足之处111
• 5 研究进一步开展方向111-112
• 主要参考文献112-117
• 致谢117-118
• 攻读学位期间发表的学术论文118-119

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1 邓安彬;竹笋及笋渣膳食纤维的提取工艺及其理化特性研究[D];四川农业大学;2008年

2 张思耀;笋头膳食纤维的降解与功能评价[D];福建农林大学;2009年

3 李燮昕;锦橙皮膳食纤维的提取、抗氧化活性及毒理学研究[D];四川农业大学;2009年

4 王言;玉米皮膳食纤维的制备、功能活化及活性的研究[D];吉林大学;2010年

5 赵明智;真菌发酵秸秆制备膳食纤维及其生物活性研究[D];吉林大学;2010年

6 许勇煌;柚皮膳食纤维的制备及其功能活性研究[D];吉林大学;2010年

7 李慧娜;莲藕渣中膳食纤维的制备及其功能活性研究[D];华中农业大学;2009年

8 刘蒙瑜;发酵法制取藕渣膳食纤维技术研究[D];南京农业大学;2009年

9 兰菲;豆渣膳食纤维性质改良及产品应用[D];浙江大学;2008年

10 吴丽娟;玉米皮膳食纤维粉质特性的研究及其片剂的研制[D];吉林农业大学;2011年

  本文关键词：单一谷物与谷豆组合膳食纤维的物理特性及其对胰岛素抵抗的影响，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：346754