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栽培粉葛藤蔓的营养成分特性及其安全性评价



全 文 :基金 项 目:湖 南 省 农 业 科 学 院 高 端 人 才 引 进 项 目 (编 号:
2011hnnkycx29)
作者简介:李琳(1988—),女,中南大学在读硕士研究生。
E-mail:linli8802@google.com
通讯作者:唐汉军
收稿日期:2014-03-17
第30卷第3期
2 0 1 4年5月
OOD&MACHINERY
食 品 与 机 械
Vol.30,No.3
May.2 0 1 4
10.3969/j.issn.1003-5788.2014.03.015
栽培粉葛藤蔓的营养成分特性及其安全性评价
Food safety evaluation of cultivated kudzu vine(Pueraria thomsoi Benth)
李 琳1
LI Lin1
 
唐汉军2
TANG Han-jun2
 
单 杨1,2
SHAN Yang1,2
 
森山達哉3
MORIYAMA Tatsuya3
 
河村幸雄3
KAWAMURA Yukio3
(1.中南大学隆平分院,湖南 长沙 410125;2.湖南省农产品加工研究所,湖南 长沙 410125;
3.近畿大学大学院农学研究科应用生命化学,日本 奈良 3327-204)
(1.Longping Branch Graduate School,Central South University,Changsha,Hunan 410125,China;
2.Hunan Agricultural Product Processing Institute,Changsha,Hunan 410125,China;3.Department of
Applied Biological Chemistry,Graduate School of Agriculture,Kinki University,Nara 3327-204,Japan)
摘要:分析湖南省主要的葛藤栽培品种粉葛藤蔓的营养成分
特性,通过动物、微生物试验评价栽培粉葛藤蔓的毒理学特
性。作为栽培的葛藤,其异黄酮类化合物含量较高,葛根素、
大豆苷、大豆苷元含量(干基)分别为0.87%,0.03%,0.05%。
用藤蔓乙醇粗提物(Pueraria vine ethanol extracts,PVEE)
对幼年、成年、老年小白鼠进行慢性(约PVEE 40mg/kg·
体重)与急性(PVEE 4g/kg·体重)毒性试验,并对鼠伤寒
沙门氏菌与大肠杆菌等5种菌株进行致突变性试验(PVEE
312.5~5 000mg/Plate)。结果表明:PVEE安全性较高,栽
培粉葛藤蔓可以作为一种高品质的食物资源。
关键词:葛藤;提取物;毒理学特性;营养成分
Abstract:The nutrient characteristics of the representative cultivated
Kudzu vine were analyzed,and the toxicological characteristics of
Kudzu vine were systematicaly evaluated by the animal and microbi-
otic experiments.Isoflavone content(db%)was higher than the cul-
ture of kudzu vine,and the contents of puerarin,daidzin,and daid-
zein were 0.87%,0.03%,and0.05%,respectively.With Pueraria
vine ethanol extract (PVEE),the chronic toxicity test (PVEE
40mg/kg body weight)and the acute toxicity test(PVEE 4g/kg
body weight)were carried out on child,adult,old mice,and also A-
mes test(PVEE 312.5~5 000mg/plate)on five strains of Salmo-
nella typhimurium and Escherichia coli.The results show that
PVEE is a relatively safe material,and Kudzu vine may be of high
quality food resources.
Keywords:cultivated kudzu vine;extract;toxicological characteris-
tics;nutrients content
葛为多年生落叶藤本植物,始载于《神农本草经》[1],适
应性强,喜光、耐寒、耐旱、耐瘠薄[2],主产于湖南、广西、云
南、河南、浙江、四川、陕西、宁夏等省[3]。目前,葛属植物的
利用主要是根,用途为入药及提取淀粉[4]。研究表明,葛根
的主要有效成分是葛根素、大豆苷和大豆苷元等异黄酮类化
合物[5-7],现已确认了48种[8],是目前已知的含异黄酮种类
最多的植物。异黄酮类化合物对心脑血管疾病的治愈率达
97.6%[5,8],具有止痛消肿、清热解毒的功效[9],以及提高人
畜的免疫力、抗氧化、降血糖、抑制病原菌繁殖等功效,并且
有较好的抗炎和耐缺氧性[10-12]。由于这些药食两用特性,
葛属植物的栽培、选育、加工等相关研究进展与产业化发展
都相当快,葛属植物的综合开发在欧美、日本等发达国家也
受到高度重视。
目前葛属植物地上部分多作为饲料和水土保持材
料[13],大量的葛藤(占植株地上部分重量的50%左右)尚未
得到高效利用。Tanaka等[14,15]报告野葛藤乙醇粗提物具有
很好的预防和治疗骨质疏松的作用。Michihara等[16]报告,
葛藤异黄酮可与细胞雌性激素受体结合,调节骨细胞代谢平
衡。陈琴等[17]用野葛藤提取物(3.3g/kg)做了急性毒性试
验,初步探讨了野葛藤蔓的食品安全性,但慢性毒性试验、致
突变性等毒理学试验评价并没有实施。
为了深度开发湖南省粉葛藤蔓资源,必须系统深入地对
其安全性进行评价。本研究对湖南省主要的栽培粉葛藤蔓
的营养成分特性,栽培粉葛藤蔓的粗提物(PVEE)的慢性、急
性毒性和致突变性等毒理学特性进行了研究。为栽培粉葛
藤蔓作为食品资源的安全性,以及高附加价值产品的开发提
供科学依据。
46
1 材料与方法
1.1 葛藤
粉葛藤蔓:2年生,湖南省娄底市响莲实业股份有限公
司。将藤蔓切成约2mm厚薄片,在105℃下常压烘干,用
家用小型粉碎机粉碎至80目以上,贮存于干燥器中作为分
析样品。
1.2 试验动物
雌性小白鼠:Slc×CDF1系统与Slc×ddY 系统,SLC
Co.LTD,Japan。
1.3 饲料
动物饲料(MF):Oriental Yeast Co.LTD,Japan。
1.4 微生物
鼠伤寒沙门氏菌(TA98、TA100、TA1535、TA1537)和大
肠杆菌(WP2uvrA):Oriental Yeast Co.LTD,Japan。
1.5 药品与仪器
葛根素、大豆苷、大豆苷元标准物质、雌激素、耐热淀粉
酶、蛋白酶和血液生化指标检测试剂盒等:日本Sigma公司。
分析药品:均采用分析纯级;
高速组织捣碎机:DS-1型,江苏金城国胜实验仪器厂;
电子天平:FA1104型,中国 Hangping公司;
数显调节水浴锅:XMT-DA型,余姚市亚显仪器仪表有
限公司;
台式高速离心机:TGL-20M型,上海恒科有限公司;
电热恒温鼓风干燥箱:DHG-9070A型,上海一恒科技有
限公司;
微波灰化炉:PYRO-260型,中国北京Labtech公司;
全自 动 凯 氏 定 氮 仪 消 化 仪:FOSS2300 型,瑞 士
Foss公司;
磁力搅拌器:JB型,常州博远实验分析仪器厂;
旋转蒸发器:RE52-86A型,上海亚荣生化仪器;
真空冷冻干燥机:FD-1D-80型,北京博医康实验仪器有
限公司;
送液泵:LC-10ATVP型,日本岛津制作所;
检测仪器:FCV-10AVP UV型,日本岛津制作所。
1.6 试验方法
1.6.1 一般营养成分测定(AOAC法)
(1)水分:常压干燥法;
(2)粗脂肪:索氏提取法;
(3)粗蛋白质:凯氏定氮法;
(4)粗膳食纤维:Prosky-AOAC法;
(5)灰分:电炉灰化法;
(6)糖分:按式(1)计算。
糖分=100%-(粗蛋白质+粗脂肪+粗膳食纤维+灰
分) (1)
1.6.2 异黄酮粗提物制取 称取粉末样品100g,加70%乙
醇500mL,沸水浴加热回流1h,G4砂心过滤器抽滤,真空
浓缩滤液至100mL,液态氮冷冻后真空冷冻干燥,获得的葛
藤乙醇粗提物(PVEE)干燥粉末,作为毒理学特性试验材料。
按式(2)计算提取率:
提取率=
PVEE重量
粉末样品重量×100%
(2)
1.6.3 异黄酮含量测定 采用高效液相法。称取PVEE粉
末10mg,加入70%乙醇5mL,在沸水浴中加热10min,充
分溶解后,用70%乙醇定容至10mL。取适量该溶液用亲水
性过滤器(目径0.45μm)过滤后,作为 HPLC分析样品。
层析柱为Cosmosil 5C18-AR-II(4.6mm×250mm),
采用LC-10ATVP送液泵与FCV-10AVP UV检测。流动
相采用10%乙腈水溶液(0.1%甲酸)(A液)和35%乙腈水
溶液(0.1%甲酸)(B液)。B液梯度为0~60min:0~80%;
60~70min:80%;70~85min:80%~100%;85~90min:
100%。样品注入量2μL,总流速1mL/min,柱温35℃,检
测波长260nm[14]。
1.6.4 慢性毒性试验
(1)幼年小白鼠(Slc×CDF1系统)慢性毒性试验:购入
10周龄小白鼠,饲养16d后,随机分为3组(对照组、雌激素
组、PVEE组),每组6只。雌激素组使用雌激素和 MF混合
饲料,PVEE 组使用 PVEE 和 MF混合饲料。饲养环境
(20±2)℃,12h明暗周期。饲料与水自由摄取。每日定时
测定小白鼠的体重及饲料摄取量,饲养1个月后,采集血液
样本,检测血清中的天冬氨酸转氨酶(GOT)、谷丙转氨酶
(GPT)、血糖(Glc)、甘油三酯(TG)和总胆固醇(CHO)等生
化指标。
(2)成年小白鼠(Slc×ddY 系统)慢性毒性试验:购
入10周龄小白鼠,饲养70d后,随机分为2组(对照组、
PVEE组),每组7只。PVEE组使用PVEE和 MF混合饲
料。饲养环境(20±2)℃,12h明暗周期。饲料与水自由摄
取。每日定时测定小白鼠的体重及饲料摄取量,饲养1个月
后,采集血液样本,检测血清中的GOT、GPT、Glc、TG、CHO
等生化指标,解剖小白鼠观察内脏器官情况,称量主要脏器
的重量。
(3)老年小白鼠(Slc×ddY 系统)慢性毒性试验:购
入10周龄小白鼠,饲养36周后,随机分为2组(对照组、
PVEE组),每组7只。PVEE组使用PVEE和 MF混合饲
料。饲养环境(20±2)℃,12h明暗周期。饲料与水自由摄
取。每日定时测定小白鼠的体重及饲料摄取量,饲养1个月
后,采集血液样本,检测血清中的GOT、GPT、Glc、TG、CHO
等生化指标,解剖小白鼠观察内脏器官情况,并称量主要脏
器的重量。
1.6.5 急性毒性试验(Slc×ddY系统) 购入10周龄小白
鼠,饲养4周后,随机分为2组(对照组、PVEE 组),每
组7只。PVEE 组 按 一 次 性 灌 胃 给 药。 饲 养 环 境
(20±2)℃,12h明暗周期。饲料与水自由摄取。每日定时
测定小白鼠的体重及饲料摄取量,观察小白鼠有无异样等情
56
安全与检测   2014年第3期
况,饲养1个月后,采集血液样本,检测血清中的 GOT、
GPT、Glc、TG、CHO等生化指标。
1.6.6 致突变性试验 致突变性试验由日本株式会社SRD
生物中心涉川实验室采用鼠伤寒沙门氏菌和大肠杆菌实施。
1.7 数据统计分析
所有试验数据采用 Microsoft Excel软件处理。
2 结果与分析
2.1 栽培粉葛藤蔓营养成分特性
栽培粉葛藤蔓营养成分含量列于表1。葛藤的粗蛋白与
粗脂肪干基含量分别为4.3%,3.8%,而粗膳食纤维含量则
高达58.2%。葛藤的功能成分异黄酮类化合物葛根素、大豆
苷、大豆苷元干基含量分别0.87%,0.03%,0.05%。比吴向
阳等[8]报告的野生葛藤异黄酮类化合物含量高100倍以上,
比Tanaka等[15]报告的野生葛藤的葛根素含量略低,而大豆
苷与大豆苷元含量分别只达到他们的1/100和1/20。这些
差异可能是源于品系、地域、年份或试验方法的不同。本研
究所使用的多年生粉葛藤蔓总体上表现了较高的营养特性。
表1 栽培粉葛藤蔓营养成分含量
Table 1 Content of nutrients in cultivated kudzu vine
成分名 含量(干基)/%
粗蛋白质 4.3±0.4 
粗脂肪 3.8±0.1 
粗膳食纤维 58.2±0.6 
灰分 5.8±0.0 
糖分 27.9±0.5 
葛根素 0.87(8.6±0.6)
大豆苷 0.03(0.3±0.0)
大豆苷元 0.05(0.5±0.0)
 葛藤异黄酮含量由PVEE提取率与其含量平均值换算
所得,括号内为PVEE的异黄酮含量。
2.2 栽培粉葛藤蔓毒理学特性
2.2.1 慢性毒性试验
(1)幼年小白鼠慢性毒性试验:图1表示了幼年小白鼠
体重、摄食量的变化。试验组小白鼠从87日龄开始连
续1个月分别摄入PVEE和雌激素,与对照组比较体重都几
乎没有差异,都缓慢地从约22g增长到约23g。每日饲料摄
入量平均约3.5g/只,各组之间在统计学上均无明显差异。
由图2可知,PVEE组的这些生化指标与对照组比较统
计学上均无显著性差异,但 PVEE 组的 TG 明显降低
(P<0.05)。整个试验过程没有发生死亡,小白鼠毛色与活
动能力都表现正常。
这些结果表明PVEE与雌激素在低剂量长期投药条件
下对幼年小白鼠的日常饮食与健康没有产生明显的不利影
响,且PVEE可能有降低血脂的作用。
图1 PVEE对幼年小白鼠体重和摄食量的影响
Figure 1 Effects of PVEE diet on body weight and
food intake of child mice
图2 PVEE对幼年小白鼠血液生化指标的影响
Figure 2 Effects of PVEE diet on blood parameters of
child mice
  (2)成年小白鼠慢性毒性试验:图3表示了成年小白鼠
(Slc×ddy系统)体重、摄食量的变化。对照组的体重在试验
期间几乎没有变化(约36g),试验组小白鼠从140日龄开始
连续摄入PVEE 1个月,体重与对照组比较略有减少的趋势
(约34g)。每日饲料摄入量平均约4.0g/只,PVEE组与对
照组相比无明显差异。
由图4可知,PVEE组的血液生化指标GOT、GPT、Glc、
TG和CHO与对照组相比在统计学上均未产生显著性差
异。但是与上述幼年期小白鼠(Slc×CDF1系统)比较,GOT
与TG变低,Glc和CHO变高,这些差异可能与血缘系统不
同有关。
66
第30卷第3期 李 琳等:栽培粉葛藤蔓的营养成分特性及其安全性评价  
  图5表示了成年小白鼠各脏器重量占体重的百分比,与
对照组相比在统计学上均无明显差异。整个试验过程没有
发生死亡,小白鼠毛色与活动能力都表现正常。
这些结果表明PVEE的摄食对成年小白鼠的日常饮食
与健康未产生明显的不利影响。
图3 PVEE对成年小白鼠体重和摄食量的影响
Figure 3 Effects of PVEE diet on body weight and food
intake of adult mice
图4 PVEE对成年小白鼠血液生化指标的影响
Figure 4 Effects of PVEE diet on blood parameters of
adult mice
图5 PVEE对成年期小白鼠脏器重量的影响
Figure 5 Effects of PVEE diet on organs weight of
adult mice
  (3)老年小白鼠慢性毒性试验:图6表示了老年小白鼠
体重、摄食量的变化。试验组从3 2 0日龄开始连续摄入
PVEE 1个月,体重从44g左右降至约42g,摄入初期减少
较快,但后期类似于对照组。饲料摄入量约4.0g/(只·d),
与成年期比没有差异,但比成年期间明显肥胖,这些意味老
年小白鼠的机体代谢功能有所衰退。但试验结束时PVEE
组与对照组之间在统计学上无明显差异。
由图7可知,血液生化指标 GOT、GPT、Glc、TG 和
CHO试验前后各组之间在统计学上均未产生显著性差异。
但与成年期比较TG有所降低。
图8表明:老年小白鼠脏器的重量随体重的增加都有所
增加。但PVEE组与对照组之间各项脏器指标在统计学上
无明显变化。整个试验过程没有发生死亡,小白鼠毛色与活
动能力都表现正常。
图6 PVEE对老年小白鼠体重和摄食量的影响
Figure 6 Effects of PVEE diet on body weight and food
intake of old mice
图7 PVEE对老年小白鼠血液生化指标的影响
Figure 7 Effects of PVEE diet on blood parameters of
old mice
76
安全与检测   2014年第3期
图8 PVEE对脏器重量的影响
Figure 8 Effects of PVEE diet on organs weight of
old mice
  这些结果表明PVEE的摄食对老年小白鼠的日常饮食
与健康未产生明显的不利影响。
2.2.2 急性毒性试验 图9表示了急性毒性试验小白鼠体
重、摄食量的变化。PVEE组在101日龄时按一次性灌胃给
药,然后正常饲养了1个月。试验期间对照组体重从约35g
增加到37g左右,而PVEE组保持在35g左右,期间几乎没
有变化,与对照组相比体重增加明显受到了抑制(P<0.05)。
每日饲料摄入量约4.5g/只,比成年期小白鼠摄食量有所增
加,但与对照组之间在统计学上没有差异。
图9 PVEE大剂量投药对小白鼠体重和摄食量的影响
Figure 9 Effects of PVEE high dose administration on body
weight and food intake of mice
  由图10可知,与对照组结果比较,GPT、GT、CHO在统
计学上未产生明显差异,但GOT与Glc均有明显降低(P<
0.05)。
  整个试验过程没有发生死亡,小白鼠毛色与活动能力都
表现正常。这些结果表明:大剂量PVEE投药对小白鼠的日
常饮食与健康没有产生明显的不利影响。说明葛藤毒副作
用低,安全性较高,且可能有护肝、减肥、降血糖作用。
2.3 致突变性试验
致突变性试验结果见表2,所用鼠伤寒沙门氏菌(TA98、
TA100、TA1535、TA1537)和大肠杆菌(WP2uvrA)共5种菌
株,PVEE用量梯度为312.5~5 000mg/Plate。所有试验
结果均为阴性,表示PVEE没有致突变性毒性。
图10 PVEE大剂量投药对小白鼠血液生化指标的影响
Figure 10 Effects of PVEE high dose administration on
blood parameters of mice
表2 PVEE致突变性试验
Table 2 Ames test of PVEE
PVEE/
(mg·Plate-1)
TA98 TA100 TA1535 TA1537 WP2uvrA
312.5 — — — — —
625 — — — — —
1 250 — — — — —
2 500 — — — — —
5 000 — — — — —
3 结论
研究表明栽培粉葛藤蔓含有丰富的营养成分和较高的
异黄酮类功能性成分。毒副作用小,具有较高的安全性,可
以作为一种高品质的食物资源。根据动物试验结果,以其中
的葛根素、大豆苷、大豆苷元的总量为标准计算,人类的葛藤
异黄酮安全食用限量约3.5mg/(d·kg体重)。
研究还表明,栽培粉葛藤蔓可能具有降血糖、降血脂、减
肥、护肝等作用。但是,本研究只使用了一个地区的材料,试
验动物数量也较少,为获得更可靠的科学依据,今后需要更
加深入系统的研究。
参考文献
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(下转第173页)
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第30卷第3期 李 琳等:栽培粉葛藤蔓的营养成分特性及其安全性评价  
用可引起人体的致癌、致畸等毒性危害;如何降低其在肉制
品中的残留量和寻求等效的替代物已成为行业普遍关心的
热点 问 题。LEO 对 亚 硝 酸 钠 清 除 作 用 (清 除 率 可 达
87.50%,远高于芹菜籽精油[22]、芫荽茎叶精油[23]和佛手柑
精油[24]等)和亚硝胺阻断作用(清除率可达56.91%)的试验
结果可为其在香肠等肉制品加工中的实际应用提供借鉴。
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第30卷第3期 秦 轶等:柠檬精油的化学成分分析及其抗氧化活性研究