王 竹, 门建华， 杨月欣， 洪 洁 (中国疾病预防控制中心营养与食品安全所, 北京 100050) 研究表明锌与血糖调控密切相关，糖尿病或葡萄糖耐量异常可引起锌代谢紊乱，甚至导致锌缺乏[1]。抗性淀粉（RS）不被小肠消化吸收，具有降低血糖应答、促进粪便排出等纤维样作用，有可能开发为降糖食品。但是RS在改善血糖的同时对锌营养状况的影响目前还未见报道。本研究着重探讨了正常情况下和高糖饲料喂养条件下，RS对大鼠锌吸收及营养状况的影响。
1 材料与方法
1.1正常大鼠锌代谢
26 只健康Wistar雄性大鼠（中国医学科学院动物繁殖中心提供，实验动物二级），体重为68.9±8.9g。适应环境3d后根据体重随机分成3组：对照组（9只），给予基础饲料，配方参照AIN-76TM略做调整，主要成分含量（g/kg）为酪蛋白200，蔗糖340，淀粉340，脂肪50，钙、铁、锌分别为5.2g/kg、35mg/kg和40mg/kg；13%RS组（9只），基础饲料中50%的淀粉由马铃薯淀粉替代；26%RS组（8只），基础饲料中淀粉全部由马铃薯淀粉替代。三组RS含量分别为0%、13% 和26%。
大鼠置于不锈钢代谢笼中单独饲养，连续18d，收集最后5d粪样、尿样，记录食物摄入量，并于实验末日收集空腹血样。测定粪、尿及血样中锌含量，计算锌表观吸收率。
1.2 高糖饮食大鼠锌营养状况
28只成年健康雄性Wistar大鼠，体重为250±20g。适应环境3d后根据体重将大鼠随机分成3组：对照组，给予基础饲料，淀粉/蔗糖比为（50:18）；高糖淀粉组（S-DS），给予高糖饲料，淀粉/蔗糖比为（18:50），其余成分同基础饲料；高糖抗性淀粉组（S-RS），高糖饲料，但淀粉用马铃薯淀粉替代。S-DS组和S-RS组饲料中RS含量分别为0%、14%。
大鼠置于不锈钢代谢笼中单独饲养，实验期间自由进食，饮水为去离子水。采用口服葡萄糖耐量法（OGTT）每2周监测一次大鼠血糖，直至12周结束。收集最后3d尿样，在戊巴比妥钠50mg/kg麻醉下，经腹主动脉收集血样，以及肝、肾、胰等脏器样本。测定血糖、糖化血红蛋白（HbA1C）、血锌、红细胞锌和组织锌含量。
1.3 测定方法
1.3.1 锌含量测定采用原子吸收分光光度法。
锌表观吸收率（%）=（锌摄入量—粪锌）/锌摄入量×100。
1.3.2 血糖测定采用葡萄糖氧化酶；HbA1C测定采用亲和柱色谱法
1.3.3 胰岛素测定采用放射免疫法。
1.4 统计分析
各项指标结果以?X ± s表示。采用方差分析进行数据统计，以P<0.05作为检验显著性水准。所有统计学分析采用SPSS软件包。
2 结果
2.1 抗性淀粉对正常大鼠锌代谢的影响
用相应饲料喂养18天，3组大鼠活动正常，生长发育及体重增长基本一致（P>0.05）。
基金项目：国家自然科学基金（No.30070657）
RS使大鼠排便量显著增加，粪便干重随RS摄入量呈递增趋势，26%RS组大鼠粪便量约是对照组的5倍。同时，26%RS组进食量略比其他两组增高（P<0.05）（表1）。
表 1. 大鼠的一般状况 （?X?s）
|
组别 |
例数 |
体重 , g |
食物摄入量 , g/d |
粪便重量 , g/d |
|
对照组 |
9 |
111.1 ± 10.4 |
10.21 ± 1.84 |
0.174 ± 0.051 |
|
13% RS * |
9 |
115.8 ± 8.8 |
10.50 ± 0.75 |
0.491 ± 0.054 a |
|
26% RS |
8 |
118.5 ± 7.2 |
11.88 ± 0.99 a, b |
0.898 ± 0.251 a, b |
由表2可见， 26%RS组锌摄入量和进食量一致，略有增高；尽管随着粪便量增加，两个RS组大鼠粪锌排出呈递增趋势，但是和对照组相比P>0.05；三组间尿锌排出基本一致，锌表观吸收率没有显著差异（P>0.05）。26%RS组血锌含量明显高于对照组（P<0.05），提示锌贮备较为充足。
表2. 抗性淀粉对大鼠锌吸收的影响 （?X?s）
|
组别 |
例数 |
摄入
(mg/d) |
粪
(mg/d) |
尿
m g/d |
表观吸收率
(%) |
血
(mg/L) |
|
对照组 |
9 |
0.40 ± 0.07 |
0.173 ± 0.056 |
4.04 ± 2.39 |
56.59 ± 12.22 |
0.76 ± 0.21 |
|
13% RS |
9 |
0.42 ± 0.03 |
0.208 ± 0.024 |
4.05 ± 1.77 |
50.11 ± 7.17 |
0.85 ± 0.18 |
|
26% RS |
8 |
0.49 ± 0.04 a ,b |
0.218 ± 0.064 |
4.52 ± 1.93 |
54.40 ± 11.03 |
1.13 ± 0.41 a |
2.2 抗性淀粉对高糖饮食大鼠锌营养状况的影响
高糖饲料可使大鼠葡萄糖耐量异常（表3），本研究中S-DS组从10周开始即出现血糖升高现象；到12 周时餐后2h血糖和HbA1C水平明显高于对照组和S-RS组（P<0.05），空腹胰岛素水平降低（和对照组相比P<0.05）。而S-RS组大鼠以上各指标均与对照组没有差异，提示RS能有效地阻止或延缓葡萄糖耐量异常的发生。
表 3 大鼠血糖及胰岛素水平 （?X?s）
|
组别 |
例数 |
血糖 (mmol/L) |
HbA 1C (%) |
胰岛素 (mU/L) |
|
0 min |
120 min |
0 min |
120 min |
|
对照组 |
8 |
3.58 ± 1.21 |
9.17 ± 1.38 |
2.29 ± 0.72 |
28.86 ± 4.65 |
41.83 ± 16.30 |
|
S-DS |
10 |
3.46 ± 1.23 |
10.53 ± 0.96 a ,c |
3.23 ± 1.26 a ,c |
23.72 ± 4.00 a |
46.77 ± 6.50 |
|
S-RS |
10 |
3.82 ± 0.82 |
9.18 ± 1.19 |
2.34 ± 0.75 |
25.47 ± 2.87 |
46.97 ± 7.30 |
观察各组大鼠锌营养状况（表4）可以看到， S-DS组大鼠尿锌水平虽然与对照组没有显著差别，但是呈现增加趋势，而RS能明显降低尿锌排出（P<0.05）。血锌和红细胞锌是评价锌营养状况的指标，结果显示高糖饲料使大鼠血锌降低，但是S-RS组血锌下降幅度相对较轻，且红细胞锌水平明显高于S-DS组（P<0.05）。组织锌水平中，S-DS组胰脏锌含量显著低于对照组和S-RS组（P<0.05），而S-RS组表现为肾锌增高，三组大鼠肝脏锌含量基本一致，
表4 高蔗糖饮食大鼠锌状况（?X?s）
|
组别 |
例数 |
锌 |
|
尿
m g/d |
血浆
mg/L |
红细胞
m mol/g Hb |
肾
mg/kg |
肝
mg/kg |
胰
mg/kg |
|
对照 |
8 |
17.2 ± 12.8 |
1.23 ± 0.10 |
0.36 ± 0.06 |
27.11 ± 1.93 |
35.7 ± 3.7 |
47.3 ± .6.0 |
|
S-DS |
10 |
23.1 ± 13.0 |
0.85 ± 0.21 a |
0.32 ± 0.06 |
26.71 ± 3.25 |
37.1 ± 5.7 |
39.6 ± 6.0 a ,c |
|
S-RS |
10 |
9.9 ± 7.7 b |
1.00 ± 0.17 a |
0.40 ± 0.07 b |
31.42 ± 4.28 a , b |
35.0 ± 3.0 |
46.6 ± 6.9 |
3 讨论
目前人为地将抗性淀粉分为4类[2]，其中II型抗性淀粉（RS2）常指含有B型结构的直链淀粉，以青香蕉和马铃薯淀粉为代表。由于马铃薯淀粉中RS比例较高（>70%），在国内容易购买，且RS2可通过工业化生产获得，故本研究选用马铃薯淀粉做为RS来源进行研究，并和其它类型RS加以区分。
锌通过多种途径调节血糖，如促进胰岛素功能、调节免疫、直接参与葡萄糖代谢等，但是长期高血糖状态可引起锌代谢紊乱，其中高尿锌是锌耗竭的主要原因，也是糖尿病病理性变化的指征之一[3]，导致患者或实验动物发生锌缺乏或边缘性锌缺乏，因此在探讨改善高血糖状态的同时需考虑锌的营养状况。膳食纤维被认为具有降糖作用，但是对锌代谢的影响却争议较大。一般认为，膳食纤维促进锌从粪便中排出[4]，降低锌表观吸收率 [5]，并与膳食纤维摄入量、种类、来源、可溶性以及膳食纤维中的植酸含量有关 [6,7,8]。采用膳食补锌的方法，可改善糖尿病患者锌营养状况[9]，但是由于补锌引起肠道内锌浓度增高，使抑制锌吸收的金属硫蛋白表达上调，刺激尿锌排出，导致锌转运和吸收率下降，并可影响其它微量元素吸收[10]，这无疑给锌补充的效果评价带来困难。
RS血糖生成指数较低，在许多功能性质上，具有膳食纤维样作用，因此对锌营养状况的影响值得探讨。本研究发现，RS具有促进粪便排出的作用，但是却没有显著增加正常大鼠粪锌和尿锌的排出，对锌表观吸收率基本没有影响。而用高糖饲料诱导大鼠产生葡萄糖耐量异常，RS能有效地控制血糖，同时降低尿锌排出，提示RS对锌的影响可能与血糖状态有关。红细胞锌随糖尿病病情发展进行性下降，与高尿锌同时存在，是判断锌营养状况的敏感指标，S-RS组大鼠红细胞锌水平、以及做为富锌组织的胰脏锌水平，证实了RS有助于维持锌营养状况。另外，肾锌升高提示RS对尿锌的影响可能与重吸收有关。在研究中还发现S-RS组大鼠红细胞膜（Na+/K+）ATP酶活性明显高于S-DS组，暗示RS可能影响葡萄糖和/或锌的转运，关于这一点尚需要深入的研究和证明。RS进入到大肠，增加了肠内容物的粘性，降低了pH，使锌可能在大肠内吸收增加[11]，且RS不含有植酸可能也是一个有利因素。关于RS对锌状况的影响需要利用同位素示踪技术进一步证实。
本研究显示RS既能降低血糖又可改善不良饮食因素引起的锌代谢紊乱，促进锌营养状况，为开发利用RS产品，提供了理论依据。
4 参考文献
1. Canfield WK, Hambidge KM & Johnson LK. Zinc nutriture in type I diabetes mellitus: relationship to growth measures and metabolic control[J]. J Pediatr Gastroenterol Nutr, 1984, 3:577-584.
2. Stephen AM. Starch and dietary fiber: their physiological and epidemiological interrelationships[J]. Can J Pharmacol, 1991,69:116-119.
3. Faure P, Poussel A, Coudray C, et al. Zinc and insulin sensitivity[J]. Biol Tr Elem Res, 1992, 32:305-310.
4. Gralak MA, Leontowicz M, Morawiec M, et al. Comparison of the influence of dietary fibre sources with different proportions of soluble and insoluble fibre on Ca, Mg, Fe, Zn, Mn and Cu apparent absorption in rats[J]. Arch Tierernahr, 1996, 49:293-299.
5. Wisker E, Nagel R, Tanudjaja TK, et al. Calcium, magnesium, zinc, and iron balances in young women: effects of a low-phytate barley-fiber concentrate [J]. Am J Clin Nutr, 1991, 54:553-559.
6. Van Dokkum W, Wesstra A, Schippers FA. Physiological effects of fibre-rich types of bread. 1. The effect of dietary fibre from bread on the mineral balance of young men[J]. Br J Nutr, 1982, 47:451-460
7. Coudray C, Bellanger J, Castiglia-Delavaud C, et al. Effect of soluble or partly soluble dietary fibres supplementation on absorption and balance of calcium, magnesium, iron and zinc in healthy young men[J]. Eur J Clin Nutr, 1997, 51:375-380.
8. Fairweather-Tait SJ, Wright AJ. The effects of sugar-beet fibre and wheat bran on iron and zinc absorption in rats[J]. Br J Nutr, 1990,64:547-552.
9. Saowanee K, Issaracha S, Surangrat S, et al. Effects of zinc supplementation on zinc status, xopper status and cellular immunity in elderly patients with Diabetes Mellitus[J]. J Med Assoc Thai, 1995, 78:344-348.
10. Escoba O, Sandoval M, Vargas A, et al. Role of metallothionein and cysteine-rich intestinal protein in the regulation of zinc absorption by diabetic rats[J]. Pediatr Res, 1995, 37:321-327.
11. Greger JL. Nondigestible carbohydrates and mineral bioavailability [J]. J Nutr, 1999, 129 (7S): 1734 S-1735 S.
EFFECTS OF RESISTANT STARCH ON ZINC STATUS IN RATS
WANG Zhu, MEN Jian-hua, YANG Xue-xin， HONG Jie
(Institute of Nutrition and Food Hygiene, Chinese Academy of Preventive Medicine, Beijing 100050 China)
【Abstract】Objective: To investigate the specific effects of resistant starch (RS) on zinc status in rats. Methods: 1) Zinc metabolism in normal rats: Three groups of Wistar rats were fed with basal diets (control), diet with 13% or 26% RS respectively, for 18 days. Urine, fecal and blood samples were collected for zinc measurement. Zinc apparent absorption was calculated. 2) Zinc status in high sucrose (50%) diet feeding rats: Three groups Wistar rats were fed by basal diet, high sucrose-digestible starch diet (S-DS) or high sucrose-resistant starch diet (S-RS, containing 14% RS) respectively for 12 w. Samples of urine, blood, liver, pancreas and kidney were collected for measurement of zinc content. Results: 1) Zinc apparent absorption in normal rats was respectively, control group 56.59%, 13%RS group 50.11%, and 26%RS group 54.40%. 2) High sucrose diet led to increased postprandial glucose and HbA1C and depressed fast insulin level in S-DS group rats, with decreased plasma and pancreas zinc level (compared with control group, P<0.05). In S-RS group, the rats were of normal blood glucose status, with lower urine excretion and higher erythrocyte zinc level compared with S-DS group (P<0.05). High kidney zinc was detected in S-RS group. Conclusion: RS has no effect on zinc apparent absorption in normal rats. But for the rats fed with high sucrose diet, RS has potential benefit to maintain zinc status.
Key words: resistant starch; zinc; apparent absorption; impaired glucose tolerance
