预防/治疗胃肠粘膜和肝脏损伤的阿拉伯木聚糖及复合物

摘要

本发明公开了阿拉伯木聚糖或其与魔芋粉的复合物在制备预防/治疗酒精性胃肠粘膜和肝脏损伤的食品、保健品或药品中的应用。所述阿拉伯木聚糖由植物性原料经预处理除杂质后进行碱液浸提、脱碱纯化制得。在阿拉伯木聚糖与魔芋粉的复合物中，阿拉伯木聚糖的质量占比为1～99%。本发明由阿拉伯木聚糖单独或阿拉伯木聚糖与魔芋粉的复合物制备得到的用于预防/治疗酒精性胃肠粘膜和肝脏损伤的食品、保健品或药品，能有效减轻酒精对胃肠粘膜及肝脏的损伤。

说明书

技术领域

本发明属于医药和食品技术领域，具体是预防/治疗胃肠粘膜和肝脏损伤的阿拉伯木聚糖及复合物。

背景技术

饮酒是一种传统的人群偏好，且逐渐具有了社会交往属性，但过量饮酒不仅可以引起肝脏损害，而且对血液、消化、心血管和中枢神经系统等均有不同程度的损伤。酒精是一种有机溶剂，容易透过生物膜，可通过呼吸道、消化道粘膜吸收，很少一部分由皮肤和其他粘膜吸收，吸收的速度和程度取决于吸收部位的酒精浓度梯度、膜的通透性和局部血流量。

肝脏是酒精代谢的主要器官，机体摄入的酒精90%以上在肝脏代谢，乙醇进入肝脏后，经过乙醇脱氢酶(ADH)、肝微粒体乙醇氧化酶系统(MEOS)和过氧化氢酶氧化成乙醛。酒精性肝损伤（alcoholicliverdamage）是由长期或大量饮酒导致的肝脏疾病，初期表现为脂肪肝，进而可发展成酒精性肝炎、肝纤维化和肝硬化，严重者可诱发肝癌和肝功能衰竭，已被西方国家列为因肝脏疾病引发的死亡的主要原因之一。酒精代谢过程的第一步（即将乙醇代谢为乙醛的步骤）主要通过两种氧化体系来实现，其中一种为胞质内乙醇氧化体系，摄入体内的乙醇大约有80%经该体系代谢，另一种为内质网内微粒体乙醇氧化体系（microsomalethanoloxidizingsystem，MEOS），摄入体内的乙醇大约有20%经该体系代谢。MEOS中参与乙醇代谢的酶主要是细胞色素P4502E1（cytochromeP4502E1，CYP2E1），长期饮酒可对其产生明显的诱导作用。当乙醇浓度较低时，主要被胞质内乙醇氧化体系催化分解；若乙醇浓度过高，则需同时借助于MEOS进行代谢。长期饮酒所导致的体内高浓度乙醇会诱导MEOS中关键酶CYP2E1的大量表达，此时乙醇主要由MEOS代谢，进而产生大量的活性氧自由基，这正是乙醇导致肝损伤的重要机制之一。

胃肠道也参与酒精代谢，胃肠道粘膜自身对酒精具有一定代谢能力，称为首过代谢（FPM），维护正常的胃肠粘膜功能，增加酒精与胃肠粘膜乙醇脱氢酶（ADH）的作用时间有利于增强首过代谢水平，降低血液酒精浓度(SEC)。酒精进入肠道被微生物代谢为乙醛，乙醛会增加胃肠道细胞通透性，提高肠源性内毒素渗漏至肝脏血液循环的几率，形成二次攻击，加重肝损伤。另外，小肠对内毒素和细菌等致病因子的高通透性还会导致机体发热、白细胞增多、微循环障碍、休克、多器官功能衰竭等。因此，虽然与肝脏相比，酒精在胃肠道的代谢要少得多，但胃肠粘膜保护对减少酒精性肝脏损伤依然具有重要意义。

阿拉伯木聚糖（AX）是谷物外层和胚乳细胞壁中一种重要的功能性半纤维素，AX主要分布于小麦、大麦、燕麦、稻米、高粱以及谷子等粮食作物，此外在亚麻籽和香蕉皮等作物中的含量也很丰富。AX的结构是由以β-D-吡喃木糖残基经β-(1→4)糖苷键连接而成的木聚糖为主链，α-L-呋喃阿拉伯糖为侧链连接而成。β-D-木糖残基可在C2和C3位被α-L-呋喃阿拉伯糖单取代，也可在C2和C3位同时被α-L-呋喃阿拉伯糖双取代。另外，在某些阿拉伯糖基的C5位上存在着以酯键相连接的阿魏酸，这种阿拉伯糖基通常连接在木糖残基的C3位上，阿魏酸的存在对于AX的功能特性有重要的作用。阿拉伯木聚糖结构特征的一个重要指标是其木聚糖主链的平均取代度，即Ara／Xly(A／X)及阿拉伯糖残基的相对数量和取代情况的不同；这是造成阿拉伯木聚糖溶解性、溶液粘度、胶凝性、酶作用程度等性质差异的主要原因。根据阿拉伯木聚糖在水中溶解性质的差异分为水溶性阿拉伯木聚糖(water solublearabinoxylan，WSAX)和水不溶性阿拉伯木聚糖(water insoluble ar—abinoxylan，WISAX)，与WSAX相比，WISAX的分子量较大，支链程度高(阿拉伯糖和木糖比值较低)，阿魏酸含量较高。AX能很好地改善面团的性质和面包的烘焙质量，可将其开发为增稠剂、保湿剂和面包添加剂等。AX具有诸多重要的生理功能；作为膳食纤维，具有润肠通便、减肥美容之功效；作为免疫调节剂，可启动自然杀伤(NK)细胞、T和B淋巴细胞，增强人体免疫功能；另外，AX还具有调节血糖水平、降血脂、抗氧化、促进肠道蠕动、抗肿瘤、提高免疫活性等多种生理功能。但是，目前还没有关于将阿拉伯木聚糖用于预防/治疗酒精性胃肠粘膜和肝脏损伤的报道。

水提取、化学提取、酶提取和机械辅助提取已经广泛的应用于AX生产中，依据AX提取得率而言，碱溶剂法和机械辅助法具有更高的提取效率，但由于成本、仪器安全和环境等问题很难应用于工业生产中；酶法得率较低，但是可与机械辅助法、化学溶剂法相结合提高AX得率；机械辅助法具有提高AX得率的作用，其中蒸汽爆破法和挤压法均具有环境友好型优点，适合工业生产。现有对AX的研究还集中在得率、纯度等工艺条件以及肠道微生态、生理代谢、机体免疫功能干预等方面，而AX或其复合物用于预防/治疗酒精性胃肠粘膜和肝脏损伤保护功能的研究还未见报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种预防/治疗胃肠粘膜和肝脏损伤的阿拉伯木聚糖及复合物，并明确指出由阿拉伯木聚糖单独或阿拉伯木聚糖与魔芋粉的复合物制备得到的用于预防/治疗酒精性胃肠粘膜和肝脏损伤的食品、保健品或药品，能有效减轻酒精对胃肠粘膜及肝脏的损伤。

阿拉伯木聚糖或其与魔芋粉的复合物在制备预防/治疗酒精性胃肠粘膜和肝脏损伤的食品、保健品或药品中的应用。

在阿拉伯木聚糖与魔芋粉的复合物中，阿拉伯木聚糖的质量占比为1～99%。

优选地，所述阿拉伯木聚糖中聚糖含量>60%。

优选地，所述魔芋粉中葡甘露聚糖含量>60%。

以上所述阿拉伯木聚糖由植物性原料经预处理除杂质后进行碱液浸提、脱碱纯化制得。

以上所述植物性原料包括半纤维素成分以阿拉伯木聚糖为主的秸秆、玉米芯、麸糠或木材等中任意一种以上。

优选地，所述阿拉伯木聚糖的具体制备方法如下：

（1）将植物性原料粉碎后，加入8～12倍重量、质量浓度为0.2～1.0%的NaOH溶液，在40～90℃保温处理1.5～2.5h，再用清水置换洗涤然后过滤脱水，得到洁净纤维。

（2）向以上得到的洁净纤维中加入6～10倍重量、质量浓度为8～12%的NaOH溶液，在55～65℃下保温提取5.5～6.5h，沉降离心收集一级上清液，残渣再用8～12倍重量、质量浓度为3～5%的NaOH溶液进行连续逆流置换，置换液沉降离心后收集二级上清液，合并一、二级上清液，得到阿拉伯木聚糖碱溶液。

（3）阿拉伯木聚糖碱溶液经脱碱处理后，加酸中和至pH6.0～8.0，浓缩脱水，再加清水进行连续置换脱盐处理，干燥，即得。

优选地，以上步骤（2）第一次沉降离心采用卧式螺旋沉降离心机，第二次沉降离心采用分离因数更高的蝶式离心机。

以上步骤（3）脱碱方式可以采用超滤膜过滤方式或电渗析膜置换方式中任意一种或两种组合。优选地，超滤膜截留分子量≤10kDa。

以上步骤（3）所用酸为盐酸、柠檬酸或醋酸中任意一种，质量浓度为4～6%。

以上步骤（3）浓缩脱水采用超滤膜过滤方式进行浓缩；优选地，超滤膜截留分子量≤10kDa。

阿拉伯木聚糖单独或阿拉伯木聚糖与魔芋粉的复合物选择性添加常规辅料，按照常规工艺制成冲剂、粉剂、片剂、胶囊剂或混悬剂等任何可接受的剂型，作为普通食品、保健食品或药品。

阿拉伯木聚糖单独或阿拉伯木聚糖与魔芋粉的复合物添加到任意其它加工食品或食品原料当中，通过不同食品载体发挥功能。所述的不同食品载体包括米、面制品，乳制品，植物蛋白制品和干、鲜果汁制品等。

本发明的有益效果是：

在本发明中限定了阿拉伯木聚糖中聚糖含量>60%，魔芋粉中葡甘露聚糖含量>60%，其中，阿拉伯木聚糖可以是市售的阿拉伯木聚糖，也可以是根据本发明的制备方法制备得到的阿拉伯木聚糖。阿拉伯木聚糖是由β-D-吡喃木糖残基经β-( 1→4)糖苷键连接构成聚糖主链，同时还连接有阿拉伯糖、葡萄糖醛酸等基团为支链的聚糖类；当阿拉伯木聚糖中聚糖含量>60%时，阿拉伯木聚糖含有大量的水不溶性阿拉伯木聚糖，保持着阿拉伯木聚糖的天然大分子特性，可均匀分散于水中，随pH值降低粘度加大，甚至呈凝胶状，难以被胃酸分解破坏，对胃及小肠内环境影响也很小。稳定的物化特性和优异的生理功能使得该阿拉伯木聚糖具备开发为新型胃肠粘膜保护剂的潜力。魔芋粉是从魔芋中提取得到的，主要成分是由甘露糖和葡萄糖两种糖基以β-( 1→4) 糖苷键聚合成主链的聚糖，称为葡甘露聚糖。葡甘露聚糖具有亲水、增稠、稳定、乳化、悬浮、凝胶和成膜等多种特性，与阿拉伯木聚糖类似，由于缺乏相应降解酶，葡甘露聚糖在胃和小肠中稳定性好，可在胃肠粘膜表面展开并形成类粘膜保护层，减少酒精直接对粘膜的接触和刺激；因此，本发明限定魔芋粉中葡甘露聚糖含量>60%，有利于提高复合物对于胃肠粘膜的保护作用。

在本发明阿拉伯木聚糖的制备方法中，通过稀碱低温预处理深度净化提取原料，食品安全性高，所获得的阿拉伯木聚糖也是一种高纯度大分子多糖，同时包含了水溶性阿拉伯木聚糖和水不溶性阿拉伯木聚糖，阿拉伯木聚糖中可水解聚糖含量高达80%以上，极大地保持了阿拉伯木聚糖的天然大分子特性，对于胃肠粘膜的保护作用强。

本发明的阿拉伯木聚糖还具有减慢胃排空速度的作用，有利于提高首过代谢水平，降低血液酒精浓度，同时兼具膳食纤维的诸多生理功能。本发明将阿拉伯木聚糖制备成可用于预防/治疗酒精性胃肠粘膜和肝脏损伤的食品、保健品或药品，适用于长期饮酒或服药所引起的胃肠粘膜和肝脏损伤的预防或治疗。阿拉伯木聚糖与魔芋粉的复合物又比单独使用阿拉伯木聚糖的疗效更加显著，可达到与阳性药物奥美拉措效果接近甚至更佳水平。

阿拉伯木聚糖和葡甘露聚糖在肠道中经特定微生物发酵后，高产乙酸、丙酸、丁酸等短链脂肪酸，并通过这些小分子有机酸参与代谢、神经和免疫系统调控。其中丁酸是消化道上皮细胞的能源物质，可修复受损消化道上皮细胞，有效抑制消化道炎症反应的发生和发展。乙酸水平则与肝、肾等器官炎症性指标呈负相关，丙酸参与肝脏脂质代谢调控，具有提高胃肠壁上皮组织抗氧化酶活性、预防脂肪肝及改善胃肠粘膜系统功能。阿拉伯木聚糖还能够增殖多种已知的肠道益生菌，这些益生菌能有效降低氨类、酚类、吲哚类等肠源性内毒素产生，并起到润肠通便、提高免疫力的功效。此外，阿拉伯木聚糖是人类农耕文明以来伴随谷物主粮长期大量摄入的营养成分，对绝大多数药物干扰可能性极低，可与其他胃粘膜和肝脏保护药物混合使用提升效果。

附图说明

图1是正常对照组、模型对照组、阳性对照组大鼠胃粘膜损伤情况代表图；

图2是阿拉伯木聚糖低剂量组、阿拉伯木聚糖高剂量组、阿拉伯木聚糖复合物①组、阿拉伯木聚糖复合物②组大鼠胃粘膜损伤情况代表图；

图3是模型对照组、阿拉伯木聚糖高剂量组、阿拉伯木聚糖复合物①组、阿拉伯木聚糖复合物②组大鼠胃粘膜损伤情况病理切片图。

具体实施方式

为了更加详细的介绍本发明，下面结合实施例，对本发明做进一步说明。

实施例1

阿拉伯木聚糖的具体制备方法如下：

（1）选取干燥无霉变谷物麸皮10kg，加入100kg质量浓度为0.2%的NaOH溶液，在40℃保温处理2h，再用清水置换洗涤然后过滤脱水，得到洁净纤维。

（2）向以上得到的洁净纤维中加入80kg质量浓度为8%的NaOH溶液，在60℃下保温提取6h，提取液用卧式螺旋沉降离心机进行沉降离心收集一级上清液，残渣再用100kg质量浓度为4%的NaOH溶液进行连续逆流置换，置换液用蝶式离心机进行沉降离心收集二级上清液，合并一、二级上清液，得到阿拉伯木聚糖碱溶液165kg。

（3）阿拉伯木聚糖碱溶液经超滤膜脱碱处理后，边搅拌边缓慢加入质量浓度为5%的盐酸中和至pH6.0～8.0，用超滤膜进行浓缩脱水，再加清水进行连续置换脱盐处理，喷雾干燥，得到阿拉伯木聚糖1.1kg。所述超滤膜截留分子量≤10kDa。最终得到的阿拉伯木聚糖中可水解聚糖含量为82%，各项污染物指标均在谷物类食品国家标准范围内。

实施例2

阿拉伯木聚糖的具体制备方法如下：

（1）选取干燥无霉变经粉碎后的玉米芯1kg，加入10kg质量浓度为1.0%的NaOH溶液，在90℃保温处理2h，再用清水置换洗涤然后过滤脱水，得到洁净纤维。

（2）向以上得到的洁净纤维中加入8kg质量浓度为10%的NaOH溶液，在60℃下保温提取6h，提取液用卧式螺旋沉降离心机进行沉降离心收集一级上清液，残渣再用10kg质量浓度为4%的NaOH溶液进行连续逆流置换，置换液用蝶式离心机进行沉降离心收集二级上清液，合并一、二级上清液，得到阿拉伯木聚糖碱溶液16kg。

（3）阿拉伯木聚糖碱溶液经电渗析膜置换脱碱处理后，边搅拌边缓慢加入质量浓度为5%的柠檬酸中和至pH6.0～8.0，用截留分子量≤10kDa的超滤膜进行浓缩脱水，再加清水进行连续置换脱盐处理，喷雾干燥，得到阿拉伯木聚糖0.17kg。最终得到的阿拉伯木聚糖中可水解聚糖含量为88%，各项污染物指标均在谷物类食品国家标准范围内。

实施例3

预防/治疗胃肠粘膜和肝脏损伤的阿拉伯木聚糖复合物①由实施例1的阿拉伯木聚糖80重量份、葡甘露聚糖含量为85%的市售魔芋精粉20重量份混合得到。

预防/治疗胃肠粘膜和肝脏损伤的阿拉伯木聚糖复合物②由实施例1的阿拉伯木聚糖95重量份、葡甘露聚糖含量为85%的市售魔芋精粉5重量份混合得到。

预防/治疗胃肠粘膜和肝脏损伤的阿拉伯木聚糖复合物③由实施例2的阿拉伯木聚糖80重量份、葡甘露聚糖含量为85%的市售魔芋精粉20重量份混合得到。

预防/治疗胃肠粘膜和肝脏损伤的阿拉伯木聚糖复合物④由实施例2的阿拉伯木聚糖95重量份、葡甘露聚糖含量为85%的市售魔芋精粉5重量份混合得到。

为了验证本发明的阿拉伯木聚糖或阿拉伯木聚糖与魔芋粉的复合物在预防酒精性胃肠粘膜和肝脏损伤方面的功效，本申请人进行了以下试验：

试验对象：SD大鼠，雌性，6周龄，体重200g～220g/只，共56只，购自湖南省斯莱克景达试验动物有限公司，许可证号：SCXK(湘)2019-0004。

对大鼠进行适应性喂养3天，随机分为7组，正常对照组、模型对照组、阳性对照组、阿拉伯木聚糖低剂量组、阿拉伯木聚糖高剂量组、阿拉伯木聚糖复合物①组、阿拉伯木聚糖复合物②组。阳性对照组每天灌胃给予奥美拉措40mg/kg，阿拉伯木聚糖低剂量组每天灌胃给予实施例1制备得到的阿拉伯木聚糖1g/kg，阿拉伯木聚糖高剂量组每天灌胃给予实施例1制备得到的阿拉伯木聚糖1.5g/kg，阿拉伯木聚糖复合物①组每天灌胃给予阿拉伯木聚糖复合物①1g/kg，阿拉伯木聚糖复合物②组每天灌胃给予阿拉伯木聚糖复合物②1g/kg，正常对照组、模型对照组灌胃给予生理盐水，灌胃容量4mL/只，试验期间自由饮水，使用大鼠标准维持颗粒饲料饲喂。

连续给药14天后，所有大鼠禁食24h，禁食期间自由饮水。阿拉伯木聚糖复合物②组按照以上剂量连续灌胃14天后，禁食24h，在用酒精处理前1h再灌胃给予阿拉伯木聚糖复合物②一次。除正常对照组外，其它各组灌胃给予无水乙醇诱导胃损伤，1.0mL/只。无水乙醇灌胃1h后，于颈动脉取血清，测定血清中的ALT(丙氨酸转移酶)和AST(天门冬氨酸转移酶）的含量，结果见表1。取血后将所有大鼠颈椎脱臼处死，取胃，沿胃大弯切开，PBS清洗，展开胃粘膜，用纸吸干水分，仔细观察胃粘膜层损伤情况，各试验组大鼠胃粘膜损伤情况代表图见图1-2。同时记录出血点数，用游标卡尺测量溃疡条纹的长度和宽度，根据国家食品药品监督管理局(CFDA出版物第107号，2012年修订)标准计算溃疡程度的宏观评价评分表对胃病变进行组织学评分，计算各组大鼠的损伤发生率和损伤抑制率，胃粘膜损伤评分标准见表2，损伤发生率和损伤抑制率见表3。

组织学评分后将每只胃切成两半，用一半胃进行组织匀浆检测胃粘膜组织中SOD、MDA含量（若没办法立刻匀浆检测可先保存在-80℃），并计算胃粘膜损伤指数，损伤指数结果见表4。将另一半胃上胃粘膜损伤最严重的部位切下，然后按照以下步骤进行处理制备HE染色切片并观察切片病变情况（若没办法立刻进行处理可先将切下的损伤部位固定于中性福尔马林溶液中）：

（1）将每个组织按照以下步骤进行脱水：50%乙醇(90min)→70%乙醇(90min)→85%乙醇(90min)→95%乙醇(90min)→100%乙醇(60min)→100%乙醇(60min)。

（2）将脱水后的组织按照以下步骤进行透明：1/2乙醇+1/2二甲苯→二甲苯→二甲苯，每步60min。

（3）将透明后的组织按照以下步骤在62℃下进行浸蜡：1/2二甲苯+1/2石蜡(90min)→石蜡I(120min)→石蜡II(120min)。

（4）将组织放入盛有石蜡的模具中，摆好位置，倒入融化的石蜡，冷却。

（5）将包埋好的组织蜡块固定于切片机上切成约4μm厚的薄片，放于水浴锅中展开，再将切片捞于多聚赖氨酸附膜载玻片上，编号后在65℃干烤4h。

（6）采用HE染色试剂盒对切片进行HE染色，然后观察切片的病变情况。各组大鼠胃粘膜损伤情况病理切片图见图3。

损伤发生率、损伤抑制率和损伤指数的计算公式：

（1）损伤发生率（%）=某组出现出血或者溃疡大鼠数量/该组大鼠数量×100%

（2）损伤抑制率（%）=（A-B）/A×100%(A为模型对照组的损伤积分、B为其他各试验组的损伤积分)

（3）损伤指数=组损伤评分总和/组动物数量

血清中丙氨酸转移酶和天门冬氨酸转移酶是反映肝脏损伤程度的标注性酶，从表1可以明显看出，模型对照组大鼠酶指标严重升高，表示肝脏受损严重，而给予本发明的阿拉伯木聚糖或其复合物的大鼠酶指标趋于正常，说明本发明的阿拉伯木聚糖及其复合物对于酒精性肝脏损伤有保护作用。从表3中可以看出，乙醇能够明显引起大鼠胃粘膜出血，导致胃粘膜损伤，本发明的阿拉伯木聚糖及其复合物均能够有效抑制酒精造成的大鼠胃粘膜损伤。从表4可以看出，本发明的阿拉伯木聚糖及其复合物均可以显著降低乙醇对大鼠胃粘膜的损伤指数。从图1～2可以看出，本发明阿拉伯木聚糖及其复合物能够显著减轻乙醇对大鼠胃粘膜造成的损伤程度。从图3可以看出，模型对照组大鼠胃粘膜上皮细胞变性坏死，出现炎症细胞浸润约占上皮的45～60%；阿拉伯木聚糖高剂量组大鼠胃粘膜也出现炎症细胞浸润，但是损伤程度要比模型对照组小，其损伤部分约占上皮的14～29%；阿拉伯木聚糖复合物①组和②组大鼠胃粘膜结构基本正常，少见炎症细胞浸润。通过整胃粘膜观察和HE染色切片观察得到的病理结果与大体(即整体)观察评分结果基本一致，可以判定本发明阿拉伯木聚糖及其复合物对酒精性胃粘膜损伤有保护治疗作用。

根据食品药品监督管理局提供的《对胃粘膜损伤有辅助保护功能评价方法(征求意见稿)》中的规定：“受试物一个或一个以上剂量组与模型对照组进行比较，大体观察评分与病理组织学检查评分，结果均表明胃粘膜损伤明显改善，可判定该受试物杨平动物试验结果为阳性”，本试验大体观察评分效果明显，本发明的阿拉伯木聚糖及其复合物能够降低大鼠胃粘膜损伤发生率，能够显著降低大鼠胃粘膜损伤指数、提高大鼠胃粘膜损伤抑制率，在病理上也得到支持，因此，可以判定本发明的阿拉伯木聚糖及其复合物对胃粘膜有预防及辅助保护治疗作用。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其细节上作何种变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围内。