蓝莓花青素对小鼠抗疲劳及体内抗氧化作用

（1.北华大学林学院，吉林吉林 132013；2.吉林省长白山食品药品检测检验中心，吉林延边 133613）

摘要：目的：研究蓝莓花青素对小鼠抗疲劳和体内抗氧化的作用。方法：经灌胃给予小鼠低、中、高剂量蓝莓花青素30 d后，分别测定负重游泳时间、转棒时间，肝糖原（liver glycogen，LG）含量、肌糖原（muscle glycogen，MG）含量、血尿素氮（blood urea nitrogen，BUN）含量、血乳酸（blood lactic acid，BLA）含量、乳酸脱氢酶（lactic dehydrogenase，LDH）活力、肝脏总抗氧化能力（total antioxidant capacity，T-AOC）、总超氧化物歧化酶（total superoxide dismutase，T-SOD）活力、谷胱甘肽过氧化物歧化酶（glutathione peroxide dismutase，GSH-Px）活力及丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量。结果：与空白对照组相比，蓝莓花青素低、中、高剂量组能显著延长小鼠负重游泳时间和转棒时间（P＜0.05，P＜0.01），蓝莓花青素低、中、高剂量组能使小鼠体内LG含量显著增加（P＜0.05），BLA、BUN和MDA含量明显降低（P＜0.05，P＜0.01），并能显著增加小鼠肝脏T-AOC和T-SOD、GSH-Px活力（P＜0.05）。蓝莓花青素中、高剂量组能使小鼠体内MG含量和LDH活力显著增加（P＜0.05，P＜0.01）。结论：结果表明蓝莓花青素具有较好的抗疲劳及体内抗氧化作用。

蓝莓学名越橘，杜鹃花科（Ericaceae）越橘属（Vaccinium spp.），多年生落叶或常绿灌木。蓝莓最早发现于欧洲东部地区，目前在全世界范围内都有种植，美国为主产国。在我国蓝莓主要种植于山东半岛和大、小兴安岭地区，滇西、湖北以及四川盆地等地区也有种植。研究发现：蓝莓果实中富含蛋白质（0.40%～0.74%）、脂类（0.33%～0.60%）、碳水化合物（12.90%～14.49%）、VA、VC、VE、氨基酸、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、磷、钙、钾、镁、花青素、鞣花酸、绿原酸等成分[1]。蓝莓果实中含有大量的功能因子，具有极高的保健功能，包括预防眼部疾病、保护视力、抗氧化、增强人体免疫机能、消炎、提高记忆力、降胆固醇、保护心脑血管、抗癌等[2-10]，被联合国粮农组织列为人类五大健康食品之一。蓝莓果实中花青素含量很高，野生品种每100 g鲜果中花青素的含量高达330～338 mg，栽培品种也可到70～150 mg。蓝莓花青素主要有抗氧化、抗癌、保护视力、抗辐射、抗衰老、提高免疫力等作用[11-17]。目前，关于花青素的研究较多，然而国内外关于蓝莓花青素抗疲劳及体内抗氧化作用的研究鲜见报道。因此，研究蓝莓花青素抗疲劳及体内抗氧化作用的效果，以期为蓝莓在保健食品中的开发应用提供参考依据。

1 材料与方法

蓝莓（品种为‘北蓝’）采于吉林省白山市靖宇县；20～22 g清洁级健康昆明种雄性小白鼠购于吉林大学动物实验中心，生产和使用许可证号：SCXK（吉）2013-0001，小鼠饲养环境：温度为20～22 ℃，相对湿度为50%～60%，自由饮水、进食。

血尿素氮（blood urea nitrogen，BUN）、血乳酸（blood lactic acid，BLA）、肝糖原（liver glycogen，LG）、肌糖原（muscle glycogen，MG）、乳酸脱氢酶（lactic dehydrogenase，LDH）、总抗氧化能力（total antioxidant capacity，T-AOC）、总SOD（total SOD，T-SOD）、丙二醛（malondialdehyde，MDA）、谷胱甘肽过氧化物歧化酶（glutathione peroxide dismutase，GSH-Px）试剂盒南京建成生物工程研究所。

722N可见分光光度计上海佑科仪器仪表有限公司；真空冷冻干燥机德国Christ公司；XSC型小鼠恒温游泳池淮北正华生物仪器设备有限公司；DY89-Ⅱ型电动玻璃匀浆机宁波新芝生物科技股份有限公司；ZB-200疲劳转棒仪成都泰盟科技有限公司。

称取一定质量的蓝莓鲜果，通过组织捣碎机捣碎成蓝莓浆，加入7 倍体积75%、pH（3.0±0.1）的酒石酸酸化的乙醇提取剂，在浸提温度52 ℃、pH 3.1、浸提时间145 min的条件下提取，提取液8 000 r/min离心10 min，取上清液，即为蓝莓花青素粗提液[18]；然后将蓝莓花青素粗提液通过AB-8型大孔树脂吸附，6 h吸附饱和，再用70%乙醇洗脱，收集乙醇洗脱流出液，减压蒸发浓缩，除去乙醇后，冷冻干燥即得到蓝莓花青素[19]。

将适应7 d 后的小鼠按体质量随机分为空白对照组和3 个不同剂量实验组，即低、中、高剂量组，每组各40 只。本实验设低、中、高剂量组分别给予蓝莓花青素150、300、450 mg/kg（以体质量计，下同）；空白对照组给予等体积的生理盐水；灌胃量按0.1 mL/10 g，每日1 次，连续30 d，灌胃期间自由取食和饮水。

末次给药30 min后，将小鼠尾部负上砝码，负载质量为小鼠自身质量的5%，放入小鼠恒温游泳池中，水温（25.0±0.5）℃，放入小鼠并开始计时，至小鼠沉于水面下10 s后不能浮出水面的时间作为力竭游泳时间[20]。

末次给药30 min后，将小鼠放到小鼠转棒式疲劳仪进行转棒实验，转速为30 r/min。各组小鼠实验前先进行训练，训练3 次后，开始记录小鼠由于肌肉疲劳而从转棒上跌下的时间[21]。

末次给药30min后，小鼠在温度为（25.0±0.5）℃水中不负重的情况下游泳60 min，休息10 min后，眼球采血，离心，制备血清，备用。将采血后的小鼠立即取肝脏和股四头肌，经生理盐水漂洗后用滤纸吸干，保存备用。按照试剂盒提供的方法检测LG、MG、BLA、BUN含量及LDH活力[22]。

末次给药60 min后，立即处死小鼠，取肝脏，用冰生理盐水将肝脏制成10%肝脏匀浆，按照试剂盒提供的方法检测T-AOC、MDA含量和T-SOD、GSH-Px的活力[23]。

实验数据用SPSS 13.0软件分析，实验结果均用

表示，将3 个不同剂量实验组分别与对照组进行独立样本的t检验，P＜0.05为差异具有显著性意义，P＜0.01为差异具有极显著性意义。

2 结果与分析

疲劳的主要表现为运动时能量体系输出的最大功率下降，并且肌肉力量下降。小鼠负重游泳实验和转棒实验是测定小鼠疲劳状况和运动耐力的常用实验方法，可以客观地反映出动物运动抗疲劳的程度。小鼠负重游泳实验时，肌肉消耗糖原，血糖水平降低，从而引起中枢神经系统供能不足，导致全身性疲劳的发生[24]。

表1 蓝莓花青素对小鼠负重游泳时间和转棒时间的影响
Table 1 Effect of blueberry anthocyanins on exhaustive swimming time and rota-rod endurance time of mice

注：*.与空白对照组相比差异显著（P＜0.05）；**.与空白对照组相比差异极显著（P＜0.01）。下同。

由表1可知，与空白对照组相比，蓝莓花青素低、中、高剂量组的小鼠负重游泳时间均有所延长，低剂量组和高剂量组差异具有显著性（P＜0.05），中剂量组差异具有极显著性（P＜0.01）。蓝莓花青素低、中、高剂量组使小鼠负重游泳时间比空白对照组分别延长30.52%、53.02%和93.48%。在转棒实验中，与空白对照组相比，转棒时间均有所延长，延长率分别为52.28%、64.23%、78.66%，各剂量组均呈显著性差异（P＜0.05），并在一定范围内，转棒时间与蓝莓花青素摄入量成正比关系。实验结果说明蓝莓花青素能提高小鼠运动耐力，延长小鼠运动时间，蓝莓花青素具有缓解疲劳的作用。

小鼠长时间高强度运动中体力的衰竭与LG、MG含量的变化有关，当机体经过一段时间的运动后，体内的糖原会分解成乳酸，并释放出能量来供肌肉运动，而当机体内的糖原含量不足以为机体活动提供能量时，机体就会产生疲劳现象[25]。LG含量的增多可以为机体提供更多的能量，而MG储备量越多，机体的耐力就越好，运动时间就越长。

表2 蓝莓花青素对小鼠LG 和MG含量的影响
Table 2 Effect of blueberry anthocyanins on the contents of LG and MG in mice mg/g

由表2可知，与空白对照组相比，低、中、高剂量组小鼠体内的LG和MG含量均有所增加，但LG含量增加更为显著，低、中、高剂量组的LG含量与空白对照组相比，均具有显著性差异（P＜0.05）；而MG含量只有中剂量组和高剂量组与空白对照组相比呈显著性差异（P＜0.05），低剂量组无显著性差异（P＞0.05）。实验结果说明，蓝莓花青素可以提高小鼠体内LG和MG的储备能力，维持小鼠运动时的血糖水平，延缓疲劳的产生。

机体在没有充分能量供给的情况下，糖的无氧代谢和蛋白质的分解代谢都会增加，BUN含量从而增加[26]。因此，BUN的含量可以反映疲劳的程度。无氧条件下，肌肉中的糖原被分解产生大量乳酸，体内乳酸含量的增加，会引起肌肉运动能力的下降，因此减少体内乳酸的含量，可以缓解机体的疲劳状态。LDH的主要作用是将肌肉中过多乳酸转变为丙酮酸，从而减少乳酸的积累。LDH活力越强，乳酸的转变越多，抗疲劳性就越好。所以BLA的含量及LDH的活力可以作为评价抗疲劳的生理指标。

表3 蓝莓花青素对小鼠BUN、BLA含量和LDH活力的影响
Table 3 Effect of blueberry anthocyanins on the contents of BUN and BLA and LDH activity in mice

由表3可知，与空白对照组相比，低、中、高剂量组的BUN含量均有所降低，低、高剂量组与空白对照组相比有显著性差异（P＜0.05），中剂量组有极显著性差异（P＜0.01）；3 个剂量组与空白对照组相比，BLA含量均有所减少，低和中剂量组与空白对照组相比有极显著性差异（P＜0.01），高剂量组有显著性差异（P＜0.05）；与空白对照组相比，3 个剂量组LDH活力有所增加，其中低剂量组与对照组相比无显著差异（P＞0.05），而中剂量组有极显著性差异（P＜0.01），高剂量组有显著性差异（P＜0.05）。实验结果表明，蓝莓花青素可以降低小鼠运动后产生的BUN，并且增加了LDH的活力，降低了BLA的含量，使小鼠的疲劳程度有所缓解。

当机体细胞受到自由基的攻击后，会引发脂质的过氧化作用，促使MDA的产生。因此MDA的含量可以反映机体氧化的程度[27]。T-SOD可以有效地清除体内的超氧阴离子自由基，并使其转变为过氧化氢；而GSH-Px可以消除体内过氧化氢，减轻脂质过氧化作用，T-SOD和GSH-Px的活力可以反映物质对自由基的消除能力[28]。

表4 蓝莓花青素对小鼠T-AOC、T-SOD活力、MDA含量、GSH-Px活力的影响
Table 4 Effect of blueberry anthocyanins on T-AOC, T-SOD activity,MDA content and GSH-Px activity in mice

由表4可知，与空白对照组相比，低、中、高3 组剂量的蓝莓花青素可以使小鼠肝脏中的T-AOC及T-SOD、GSH-Px活力有所提高，并且降低MDA的含量。与空白对照组相比，蓝莓花青素低、中、高剂量均可使T-AOC有所增加，而且有显著性差异（P＜0.05），其中，中剂量组有极显著性差异（P＜0.01）；3 个剂量的MDA含量均有所下降，其中，中剂量、高剂量组与空白对照组相比有极显著性差异（P＜0.01）；低、中、高剂量组的T-SOD和GSH-Px的活力均有所提高，其中，花青素低剂量组和中剂量组的T-SOD活力与空白对照组相比呈显著性差异（P＜0.05），高剂量组呈极显著性差异（P＜0.01）；而低剂量组的GSH-Px活力与空白对照组相比无显著性差异（P＞0.05），但中剂量和高剂量组与空白对照组相比有显著性差异（P＜0.05）。实验结果表明，蓝莓花青素可以提高肝脏中抗氧化酶的活力，清除肝脏中的过氧化物，因此，蓝莓花青素具有较强的抗氧化能力。

以低、中、高3 个剂量组小鼠肝脏中的T-AOC为横坐标，分别以LG、MG、BUN、BLA、LDH为纵坐标，绘制T-AOC与LG、MG、BUN、BLA、LDH的关系图[29]，以考察抗疲劳与抗氧化作用之间的关系。

图1 T-AOC与LG（a）、MG（b）、LDH（c）、BUN（d）、BLA（e）的相关性
Fig. 1 Correlations between T-AOC and LG (a), MG (b), LDH (c),BUN (d) and BLA (e)

图1a、b表明，小鼠肝脏内的T-AOC与小鼠体内的LG和MG含量呈正相关关系，说明当小鼠体内的抗氧化能力越强时，小鼠运动所消耗的LG和MG越少；图1c表明，LDH的活力与T-AOC成正比关系；图1d、e表明，BUN、BLA的含量随着T-AOC的增加而降低，即成反比关系，说明T-AOC越强，运动过程中产生的BUN、BLA越少，可以有效地缓解疲劳现象的产生。图1说明，小鼠体内的抗氧化活性越强，其抗疲劳效果越好。

3 讨论

当机体生理过程不能维持及其机能在某一特定的水平和/或不能维持预定的运动强度时即为疲劳。抗疲劳包括延缓疲劳的产生和/或加速疲劳的消除[2]。疲劳的评价方法包括耐力实验和生化指标的检测。通过负重游泳实验和转棒实验，说明蓝莓花青素能延长小鼠运动时间，提高运动耐力，并能够提高运动后小鼠的LG和MG的储备，增强血LDH的活力，加快乳酸的分解，降低BUN和BLA的含量，延缓疲劳的发生。若一项或一项以上的耐力运动实验和两项或两项以上的生化指标为阳性，即可判定受试物具有抗疲劳活性[31]。蓝莓花青素组2 项运动指标和5 项生化指标均成阳性，说明蓝莓花青素具有显著的抗疲劳作用。

运动性疲劳产生的重要原因是运动中超氧阴离子自由基的产生和血浆脂质过氧化物的升高[30]。因此，补充具有抗氧化能力的物质，可以提高体内抗氧化酶的活力，清除超氧阴离子自由基，达到抗疲劳的效果。实验结果表明，蓝莓花青素可以使小鼠肝脏中T-SOD和GSH-Px活力提高，MDA含量降低，T-AOC增强，说明蓝莓花青素具有显著的抗氧化作用。通过抗氧化性和抗疲劳性相关性的分析可知，抗氧化能力与抗疲劳效果呈正相关关系。但有关蓝莓花青素具体的抗疲劳机制尚需进一步研究。

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ZHANG Zhuorui1, MAO Dirui1,*, GAO Han2, WEI Qingqing1, CAI Chong1
(1. Forestry College of Beihua University, Jilin 132013, China;2. Jilin Province Changbai Mountain Food and Drug Inspection Testing Center, Yanbian 133613, China)

Abstract:Objective: This work investigated the anti-fatigue and antioxidant effects of blueberry anthocyanins in mice.Methods: Mice were administrated with low, medium and high doses of blueberry anthocyanins by gavage for 30 days.After that, weight-loaded swimming time, rota-rod endurance time, and the levels of liver glycogen (LG), muscle glycogen(MG), blood urea nitrogen (BUN), blood lactic acid (BLA), serum lactate dehydrogenase (LDH), and liver total antioxidant capacity (T-AOC), total superoxide dismutase (T-SOD), malondialdehyde (MDA), and glutathione peroxide dismutase(GSH-Px). Results: Compared with the blank control group, blueberry anthocyanins at all doses significantly prolonged weight-loaded swimming time and rota-rod endurance time (P 〈 0.05, P 〈 0.01), increased LG content (P 〈 0.05), decreased BLA, BUN and MDA contents (P 〈 0.05, P 〈 0.01), and improved the activity of liver T-AOC, T-SOD and GSH-Px in mice(P 〈 0.05). Blueberry anthocyanins at medium and high doses could noticeably improve LDH activity and MG content in mice (P 〈 0.05, P 〈 0.01). Conclusion: Blueberry anthocyanins have good anti-fatigue and anti-oxidant effects in vivo.

引文格式：张卓睿, 毛迪锐, 高晗, 等. 蓝莓花青素对小鼠抗疲劳及体内抗氧化作用[J]. 食品科学, 2017, 38(21): 207-211.

ZHANG Zhuorui, MAO Dirui, GAO Han, et al. Anti-fatigue and antioxidant effects of anthocyanins from blueberry in mice[J]. Food Science, 2017, 38(21): 207-211. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201721033.http://www.spkx.net.cn

基金项目：吉林市科技计划项目（2015431015）；2016年国家级大学生创新项目（201610201013）

作者简介：张卓睿（1978—），女，讲师，硕士，研究方向为功能食品开发。E-mail：teacher_zzr@163.com

*通信作者：毛迪锐（1978—），女，副教授，硕士，研究方向为天然产物开发利用。E-mail：mdrteacher@163.com

蓝莓花青素对小鼠抗疲劳及体内抗氧化作用

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨 论

3 讨论