口服補充胡蘿卜中分離出的膳食纖維對成年大鼠代謝參數的有效性評估
1 Introduction
膳食纖維是植物的天然代謝物，它們存在于水果、蔬菜和根中。其作為多種哺乳動物酶系統的抑制劑或激活劑以及金屬螯合劑和自由基清除劑，是人類飲食中不可或缺的一部分，常被用作食品或其他富含膳食纖維的產品。與其他水果和蔬菜一樣，胡蘿卜含有一系列對健康至關重要的微量營養素。
特別是胡蘿卜含有大量的天然抗氧化劑，特別是α-和β-胡蘿卜素和酚類化合物。此外，胡蘿卜還含有豐富的膳食膳食纖維，根據其在水中的溶解性，可將其細分為不溶性膳食膳食纖維和可溶性膳食膳食纖維。據假設，膳食纖維的健康益處的原因是由于這些多糖、寡糖和植物化學物質的復雜混合物的影響，而不是單一成分。其中最突出的作用是控制人和動物的飽腹感從而減少能量攝入，減輕體重及影響血清中的膽固醇和甘油三酯。
然而，從廢棄的胡蘿卜中分離和純化的膳食纖維的對體重和代謝的影響鮮有研究。收獲后，胡蘿卜不符合質量標準和大小和形狀要求被消費市場的強制丟棄。因此，公司產生了大量的廢棄胡蘿卜，約占總收獲胡蘿卜的30%，這有一部分將被用作牛糧。其余的分解，產生了嚴重的環境破壞。
本研究選擇廢棄胡蘿卜為原材料來評估長期攝入膳食纖維對嚙齒動物的影響。本研究的目的是研究分離胡蘿卜中的膳食纖維作為一種補充劑對嚙齒動物體內基礎代謝的影響。本研究的主要重點是分析從廢棄胡蘿卜中獲得的胡蘿卜膳食纖維是否具有增加體重、血糖、甘油三酯和降低大鼠總膽固醇的特性。
2 Results
2.1 廢棄胡蘿卜中膳食纖維（CDDF）的表征
實驗總結了CDDF成分的理化和生物學特性，表明CDDF可能是一種很有前途的食物膳食纖維來源，或在功能性食品中作為一種低熱量的散裝成分。由于其脂肪、蛋白質和灰分含量較低，可以直接作為食品配料使用。廢棄胡蘿卜干樣中總膳食膳食纖維含量為（74.00±0.22）%，其中不溶性膳食纖維（IDF）含量為（54.3±0.5）%，可溶性膳食纖維（SDF）含量為（19.6±1.2）%。一般認為，適宜用作食品成分的膳食纖維源的SDF/IDF比值應接近1:2，CDDF中SDF/IDF之比為1:2.77。從CDDF中獲得的持水能力（WHC）值為（18.00±0.40）g/g，這對于天然膳食纖維來說是非常高的。這表明CDDF可作為食品中的一種成分，如在某些配方食品中用于防止黏連和改變黏稠度和質地。CDDF的儲油能力（OHC）值為（9.00±0.25）g/g，其高于脫水胡蘿卜和其他副產品，如蘋果或甘蔗渣。這一含量值表明了CDDF可用于穩定高脂肪食品和乳劑。微生物學分析結果表明，其獲得方法具有安全性，能夠使CDDF成為一種適合人類和動物食用的產品。
2.2 動物研究
在整個實驗過程中，各組的食物攝入量沒有顯著差異。在12周的暴露期間，在給藥劑量下，在一般的身體和行為水平上都沒有觀察到中毒癥狀。12周之后治療過程中沒有任何動物死亡，所有動物都被宰殺。尸檢過程中，在顯微鏡下或肉眼可見的情況下未發現與補充有關的病變。
2.3 體重
本研究記錄了正常體重增加行為，并在給藥12周后發現了顯著差異。治療組的體重呈下降趨勢。同樣，作者觀察到，在給予纖維素補充劑處理組中，與補充第一天相比，雄鼠的體重差異范圍在7%~9.94%之間，雌鼠為8.79%~ 12.10%。各器官的相對重量值與對照組相比無顯著差異。然而，與對照組相比，補充組的腎臟相對重量有所增加。
2.4 實驗室測量
補充胡蘿卜膳食纖維對膽固醇、甘油三酯和葡萄糖濃度的影響。在生化參數方面，在12周的補充期間，與對照組相比，補充組的葡萄糖、膽固醇和甘油三酯水平有統計學差異。
2.5 血清葡萄糖
在這項工作中，添加胡蘿卜膳食纖維降低了雄性和雌性動物的葡萄糖濃度（P < 0.05）。補充組的雄鼠與對照組的相比，在12小時和禁食8小時檢測到血糖含量降低。在雌鼠中中，補充組禁食8小時的葡萄糖濃度與對照組相比明顯降低。與此同時，高劑量補充組的雌鼠在禁食2.5小時候檢測出餐后血糖明顯低于對照組。
2.6 血清甘油三酯
本研究發現，飼糧中添加胡蘿卜膳食纖維后，各組血清總甘油三酯水平均有所降低（P < 0.05）。這種效應與劑量有關，與性別無關。
2.7 血清總膽固醇
胡蘿卜膳食纖維能降低血清膽固醇值。在雄鼠中，在禁食12 h和8 h以及喂食后均能檢測到下降，觀察到的效果具有劑量特異性。在雌鼠中，高劑量組的血清總膽固醇水平只有在禁食8小時才觀察到下降。
2.8 高密度脂蛋白膽固醇（HDL）
關于胡蘿卜膳食纖維對HDL水平的影響，高劑量補充組的雄性大鼠在喂食后存在顯著差異。然而，高劑量補充組雌鼠在禁食8小時時差異顯著。這并不能解釋不同性別對于服用補充劑后出現的HDL膽固醇水平差異的現象。因此，觀察到的結果差異可能與所使用的大鼠品系有關。
2.9 谷丙轉氨酶和谷丙轉氨酶測定
眾所周知，轉氨酶穩態是一個非常精細的控制系統，它對生理變化的變化迅速作出反應。測定了兩種主要的轉氨酶，谷丙轉氨酶（GOT）和谷丙轉氨酶（GPT）。在動物物種之間，血清正常值存在差異，這與年齡、性別、攝食習慣的差異有關，甚至與測定方法的差異有關。血清肝臟生化標志物、谷丙轉氨酶和谷丙轉氨酶不受攝入任何劑量補充劑的影響。
2.10組織病理學評估
補充組的大鼠的心臟組織結構與對照組大鼠相似，無組織病理學改變。肝組織顯微鏡下觀察可見正常肝實質，包括正常肝索、中央靜脈和門靜脈區。上述動物的脾臟組織特征與對照組大鼠的脾臟組織特征相似。
3 Discussion
膳食膳食纖維的攝入對一些慢性疾病的危險因素具有有益的治療效果，如冠心病、中風、高血壓、糖尿病、肥胖和某些胃腸疾病。然而，對于老年人、兒童和危重癥患者而言，膳食膳食纖維攝入量尚未確定。
本研究研究了從胡蘿卜中分離出來的膳食纖維在體重管理方面的作用。補充組的動物體重呈下降趨勢，而這種影響在雌性動物中更為明顯。在補充高劑量的膳食纖維12周后，雄鼠和雌鼠的體重都降低了約10%~12%，這表明膳食纖維減少脂肪吸收的程度在兩性中都是顯著的。其他研究人員也報告了與本文相似的結果，他們建議，在干預期間，每天增加14克膳食纖維可導致能量攝入減少（10%）和體重減輕（約1.9千克）。
在臨床研究中，膳食纖維攝入量與體重、體脂及BMI變化呈負相關。這可能是由于胡蘿卜膳食纖維影響了脂肪氧化和脂肪儲存，或者是通過促進飽腹感和來減少食物攝入。但也應考慮其他因素如激素控制和結腸效應。多項研究報道，從食物或補充劑中合理增加膳食纖維攝入量，可降低非糖尿病和糖尿病患者的空腹血糖和胰島素值，并提高胰島素敏感性。本文的結果與這些結果一致，大鼠空腹血糖濃度顯著受補充物的影響。
這一結果可能是由于腸道黏度增加，或碳水化合物和熱量攝入減少。結腸效應也被提出，比如通過結腸細菌發酵產生短鏈脂肪酸和釋放其他代謝物。這反過來又會影響肝臟中的葡萄糖產生，從而影響空腹葡萄糖濃度。許多研究認為，膳食膳食纖維的攝入能夠促進胃排空減少和/或減緩能量和營養吸收，從而降低餐后葡萄糖和脂質水平。在本研究中，高劑量的膳食纖維降低了雌性大鼠的餐后血糖值，表明對血糖濃度有控制作用。這在動物和糖尿病患者身上也有類似的結果。
從這個意義上說，胰高血糖素樣肽1在動物和人類身上也表現出多重效應，其中包括胃排空率下降，葡萄糖攝取和從外周組織消除的增加。它還能改善胰島素依賴性的葡萄糖清除率，阻止胰高血糖素的分泌，并降低肝臟葡萄糖生成。因此，這些代謝途徑的改變，以及碳水化合物吸收和胰島素敏感性等其他因素，都應該作為我們發現的效應的可能機制進行研究。
同樣，添加膳食纖維降低了血漿總膽固醇濃度，在試驗結束時，添加膳食纖維的雄性大鼠血清總膽固醇和高密度脂蛋白膽固醇均出現下降。而高劑量補充組的雌鼠只有在禁食8小時后才顯示血清總膽固醇和高密度脂蛋白膽固醇的下降，這一發現與之前報道的生胡蘿卜降低膽固醇效果的結果一致。這可能是由于膳食纖維影響HMG-CoA還原酶的表達，這種酶可以減少膽固醇合成，增加膽固醇在膽汁中的排泄。膽固醇水平的降低可能是由于胡蘿卜的可溶性膳食纖維部分，特別是果膠和可發酵的半纖維素，或胡蘿卜渣不可溶性纖維部分的微粉化。
然而，有研究表明，在健康男性或年輕女性中，高劑量的胡蘿卜（生胡蘿卜和加工胡蘿卜）或胡蘿卜膳食纖維對血清膽固醇沒有影響。其研究人員認為是飲食中提供的果膠含量過低，無法觀察到降低膽固醇的效果。研究之間的差異也可能是由于不同物種之間可消化碳水化合物的比例不同。
最后，在本研究中，不同劑量的膳食纖維攝入降低了雄鼠和雌鼠的總甘油三酯濃度。這似乎表明胡蘿卜膳食纖維在廣泛的劑量范圍內都是有效的。這證實了本文的預期，即補充時間和使用劑量都很重要。血清甘油三酯水平的降低可能是由于小腸減少了脂肪的吸收。然而，這并不排除長期補充膳食纖維有利于益生元活性和保護胃腸道的可能性。
總之，長期補充胡蘿卜膳食纖維會影響大鼠的體重和某些代謝參數。這些結果與膳食纖維對一些胃腸疾病有影響作用，能夠防止肥胖和改善血糖控制的假設相一致。然而，與其他使用胡蘿卜膳食纖維的研究相比，主要的不同之處在于所使用的原材料（廢棄胡蘿卜）和用于獲取它的方法學（從中可以得到三種產品:乙醇、胡蘿卜素和富含膳食纖維的餾分）。富膳食纖維組分中膳食膳食纖維含量較高，表明該組分能有效去除可發酵糖和類胡蘿卜素。因此，可以肯定的是，某些可能影響結果的變量被消除了，如樣品的化學特征、胡蘿卜的遺傳變異、各種形式的制備和加工。
