人体对未破壁花粉消化过程实验分析

人体对未破壁花粉消化过程实验 人体对未破壁花粉消化过程实验分析 第2l卷第5期 2005年9月 地理与地理信息科学 GeographyandGeo——InformationScience Vl01.21No.5 September2005 人体对未破壁花粉消化过程实验分析 阳小兰,许清海2,李月丛2,郑振华,丁小燕,王瑞君 (1.河北省地理科学研究所,河北石家庄050011;2.河北师范大学资源与环境学院,河北石家庄050016) 摘要:花粉是一种营养价值极高的天然保健食品.人体食用花粉是否需要破壁,历来有争议.选用玉米,油菜,荷 花,荞麦,芝麻,茶花花粉进行人体直接食用与模拟人体不同消化酶消化的对比实验.结果明:花粉不需破壁即 可被人体消化,消化率在90%以上,人体保健花粉的最佳用量为5g/d. 关键词:花粉;破壁;消化酶;模拟实验 中图分类号:Q944.58文献标识码:A文章编号:1672—0504(2005)05—0103—04 花粉是迄今为止所发现的天然食品中营养成分 最全面的物质之一,享有"全能营养品","微型营养 库"之美誉.但在花粉的开发,利用过程中是否需要 "破壁"成为人们关注的问题.花粉有坚硬的外壁, 其主要成分为花粉素.花粉素耐酸,碱和高温,即使 经过数千万年的地质作用,花粉的外壁仍能保存完 好.因而有人提出,地质作用的高温,高压和强酸, 碱作用都不能将花粉壁破坏,人体食用花粉后,靠人 体中的酸,碱作用就更不能破坏花粉壁,只能是吃进 后原样排出.也有学者态度相反,认为花粉具有各 种不同的萌发孔,沟,人体的消化酶可通过萌发孔吸 收花粉里的原生质,不需要破壁. 为寻求人体吸收花粉不需破壁的证据,许多学 者进行了各种实验和研究.如王维义等用猕猴进行 实验得出,未破壁玉米花粉总氨基酸吸收率为 85.27%,破壁花粉为88.97%[1;周建群等用油菜花 粉对小鼠进行灌胃实验,测得未破壁花粉蛋白质消 化率为49.26%,破壁花粉为49.8%[2];王开发等开 展体外模拟消化实验3.但目前尚未见人体直接消 化,吸收花粉的实验报道.2001年笔者采用人体直 接食用花粉和不同消化酶消化实验,进行人体对未 破壁花粉消化研究. 1不同消化酶消化实验 1.1实验材料 实验材料包括:恒温培养箱,pH酸度计,离心机; 胃蛋白消化酶,胰蛋白消化酶;选用玉米,油菜,荷花, 荞麦,芝麻,茶花花粉,这6种花粉的形态,大小,壁的 厚薄,营养成分各不相同,具有一定的代表性. 玉米(2眦)属禾本科,玉蜀黍属,其花粉具单 孔,直径86--98tan,壁厚约1.08m,圆形【J(图1). 人体易吸收的游离氨基酸含量为33.86g/100g,维 生素C含量为52mg/100g,铁含量较高,为80rag/ 100引. 油菜(Brassicacamera)属十字花科,其花粉具3 沟,大小为(32.2,42)tan×(29,31)tan,壁厚约2.1 tan,长球形L4J(图2).所含营养丰富,游离氨基酸总 数为104.52rng/lO0g,含镁较高,为64mg/lO0纠. 荷花(Nelumbon~ifera)属睡莲科,花粉具3 沟,大小为73.5(60.9,75.6)/tm×65.1(56.7, 73.5)/tm,球形或近球形(图3)[引.富含多种维生 素,维生素E,C分别为74.31mg/100g和21.76 mg/lO0g,锌含量也较高,为24mg/100g. 荞麦(Fagopyrumesculentummoench)属蓼科, 养麦属,花粉具3孔沟,长球形,壁厚3,5/tm,大小 为(39.5,5o)tan×(26.5,34)/tm(图4)【引.游离 氨基酸总和高达247.5mg/lO0g,铁,钙含量也较 高,分别为160mg/100g和300mg/100g[纠. 芝麻(Sesamumorientale)属胡麻科,胡麻属,花 粉具多沟,一般为10,13条,大小为52(44-58)m ×65.6(57.9,73.2)/tm[4](图5).镁含量较高,为 60mg/100g,钙含量为300mg/100g. 茶花(Camelliasinensis)属山茶科,山茶属,花 粉具3孔沟,大小约34--52m(图6)[引.人体必需 的8种游离氨基酸总和为81.3mg/100g,维生素C 含量为67.5mg/100g【引. 1.2实验步骤【3J及结果 将6种花粉水浸后,模拟人体肠,胃的消化分别 进行胃蛋白消化酶和胰蛋白消化酶消化实验.实验 条件:胃的消化是pH=2加人胃蛋白酶,肠的消化是 收稿日期:2005-o6—28;修订日期~2005-08-15 作者简介:阳小兰(1963一),女,高级实验师,从事孢粉分析研究.E— mail:yx163@126.?m 第104页地理与地理信息科学第21卷 ?谚固?图1未破壁玉米花粉B82未破壁油菜花粉B83未破壁荷花花粉 FiglCornpollenFig2RapepolienFig3WateHiiypollen pH=8加入胰蛋白酶,辅以不断搅拌,37?恒温;根 据食物在人体胃部停留约3,4h,在肠内停留20h 模拟实验[7j.每1h取样一次,经过离心,洗涤,在 OLYMPUS生物显微镜下进行观察,摄像.通过显 图4未破壁荞麦花粉图5未破壁芝麻花粉图6未破壁茶花花粉 FJg4BuckwheatpollenFig5GmgJlipoflenFig6Camelliapollen 微镜观察,消化现象有4种:1)花粉内膜囊呈小圆球 状外突(图7);2)花粉内容物与花粉壁脱离,部分外 吐(图8);3)花粉内容物呈水流状外吐(图9);4)花 粉内容物呈同心圆状缩小,消化(图10). 图7油菜花粉水浸外突 Fig7Rapepollen(brokenwa 图8玉米花粉部分外吐 Fig8Cornpollenpartlydigested 1.2.1胃蛋白酶对花粉的消化作用(表1) (1)玉米花粉在酸性条件下,3h前无明显变化; 加入胃蛋白酶后,反应明显增强,2h后约20%的花 粉内膜囊自萌发孔向外伸出,内膜囊与花粉壁部分 脱离(称之为部分外吐】,图8),3h后外吐加剧,达 40%. (2)实验表明油菜花粉易于消化.油菜原形花 粉多为长球形,酸泡后全部为三裂圆形,2h后有 70%的花粉外吐,至3h全部外吐;加入胃蛋白酶反 应更加剧烈,2h全部外吐,沟渐渐明显,至3h纹饰 变得清晰. (3)从显微镜下观察荷花花粉,酸浸泡组及酸性 图9茶花花粉呈水流状外吐 Fig9Camelliapollenpartlydigested 图10油菜花粉呈同心四状缩小 Fig10Rapepollenpartlydigested 加入胃蛋白酶后,其消化作用明显增强,花粉整个内 膜囊自萌发孔完全脱出,与花粉外壁完全脱离(称为 整体9Fp~Es])或花粉内含物呈大圆球状部分外吐(图 11). (4)荞麦花粉反应比较缓慢,3h酸性条件下无 明显变化,加入胃蛋白酶后也只有小部分呈小圆球 状外吐. (5)2h后芝麻花粉两种浸泡反应都比较明显. 从沟处向外突,至3h大部分花粉呈大圆球状外吐, 且外吐率达]00%. (6)茶花花粉反应较快,1h后90%的花粉内容 物从孔沟处呈水流状外吐(图9),3h已全部外吐,酸 条件加入胃蛋白酶,荷花花粉都是2h后开始反应,浸泡及酸性条件加胃蛋白酶反 应基本一致. 表1胃蛋白酶对不同花粉消化现象对比 Table1Humanbodypepsin'Sdigestiveabilitytodifferentpollen 1h无变化无变化无变化无变化无变化 zh无变化瑟夸麓善麓釜无变化麓夸麓葚 3h无变化全部外吐蓬夸麓无变化麓赛葚赛 大部分外吐 全部外吐 全部外吐 1.2.2胰蛋白酶对花粉的消化作用(表2) (1)玉米花粉在pH=8的条件下反应加剧,2h 后50%的花粉呈大圆球状外吐,随着时间延长,花粉 变得透明,到完全吐尽时孔的轮廓,位置都很清楚, 且加入胰蛋白酶后消化更好,两种情况最终完全吐 尽花粉的百分比分别是30%和50%. (2)油菜花粉在碱性条件下被胰蛋白酶浸渍,消 化.显微镜下观察,大部分原生质脱出,纹饰清楚. 花粉外壳与其内容物间逐渐出现圆环状空隙,消化 程度越高,这种空隙越大,内容物越小(图10),直至 第5期阳小兰等:人体对未破壁花粉消化过程实验分析第105页 完全被消化J.露,有小部分花粉吐尽,其最终吐尽率为80%. (3)碱性条件下,荷花花粉的消化现象表现为呈(5)1h后显微镜下观察,芝麻花粉呈大圆球状 大圆球状外吐.随着反应的进行,原生质与花粉脱外吐,有小部分已吐尽(图12),随着反应加剧,萌发 离,纹饰显露逐渐清楚,萌发器官破口加大.24h后器官更为清晰,纹饰也变得清楚,24h时吐尽率为 镜下观察,碱性条件下吐尽花粉百分比为70%,加入70%. 胰蛋白酶吐尽花粉百分比为80%.(6)茶花花粉的消化现象表现为从沟处呈水流 (4)加入胰蛋白酶后养麦花粉的反应明显强于状外吐,碱性条件下1h后花粉透明度增高,2h后 纯碱性条件,显微镜下观察其消化现象表现为:花粉孔沟明显且有吐尽花粉.加入胰蛋白酶1h后已有 内容物呈同心圆状销蚀,缩小.2h后孔沟渐渐显个别花粉吐尽,最终吐尽率为40%. 表2胰蛋白酶对不同花粉消化现象对比 Table2Humanbodytrypsin'sdigestiveabilitytodifferentpollen 作田垂苤煎垄菱垂茎壁苤垄篙 碱碱碱碱碱碱 1h无变化30%外吐纹饰清楚呈同心圆纹饰清楚小部分外吐呈同心圆部分外吐20%吐尽花粉透明个别吐尽 2h50%外吐6O%外吐纹饰清楚6%吐尽小部分外吐大部分外吐未见吐尽l8%吐尽20%吐尽l5%吐尽个别吐尽 4h70%外吐未见吐尽未见吐尽10%吐尽小部分外吐大部分外吐未见吐尽l8%吐尽20%吐尽30%吐尽l5%吐尽20%吐尽 6h未见吐尽6%吐尽未见吐尽30%吐尽小部分吐尽未见吐尽30%吐尽20%吐尽3O%吐尽30%吐尽 8h16%吐尽30%吐尽未见吐尽50%吐尽小部分吐尽10%吐尽50%吐尽部分吐尽40%吐尽30%吐尽30%吐尽 24h30%吐尽50%吐尽5O%吐尽75%吐尽70%吐尽80%吐尽部分吐尽80%吐尽部分吐尽7O%吐尽小部分吐尽40%吐尽 通过显微镜下观察6种花粉的消化过程,综合花粉在人体内经胃蛋白酶,胰蛋白酶,脂肪酶等 分析其最早外吐时间,最早有吐尽花粉时间,最终吐消化作用,镜下所见花粉内容物大多呈同心圆状缩 尽率等情况,其消化程度从大到小依次为荞麦,荷小,花粉外壳与其内容物之间则相应出现圆环状空 花,芝麻,油菜,玉米和茶花.隙.消化程度越高,这种空隙越大,内容物就越小 2人体食用花粉实验 人体食用花粉仍选用上述6种花粉.食用前花粉 的原生质保存在花粉壁内,粪便镜检如花粉内无原生质 或原生质从孔沟处溢出,则表明原生质已被人体吸收. 2.1人体口服花粉消化后的形态观察 分别服用6种花粉一周(每天5g,饭前温水送 服),24h后取样,显微镜400倍镜检,摄像.每个样 品统计200粒,按完全吐尽,部分吐尽和无变化3种 情况,用血球计数器分别计数,计算出平均消化率. j (图13),有些花粉壳内的内容物被消化一空(图 14),且消化后的花粉纹饰清楚,透明.消化前后花 粉形态基本没变化,只有油菜花粉由原来的长球形 变为三裂圆形(统计100个,只有2个仍为长球形), 6种花粉24h的消化率见表3. 表36种花粉24h消化率对比 Table3Digestivepercentofsixkindsofpollen byhumanbodyin24hours 油菜玉米荞麦荷花芝麻茶花 完全吐尽(%)43238652672O 部分吐尽(%)5776l3483277 无变化(%)ll23 图11荷花花粉呈大圆球状整体外吐II]12芝麻花粉消化吐尽 F'g1|WaterlilypollenpartlydigestedFig12Gingilipollendigested 2.2服用不同剂量花粉吸收情况 花粉是保健食品,其服用剂量目前尚无统一标 准,普遍认为可视不同人体,不同需要和不同目的而 定.据报道,花粉的日服用量为5g,8g,10g,15g 不等,也有主张食用30g的?.一般日服量为5, Ittl3油菜花粉呈同心圆状消化图14玉米花粉完全消化 F.g.13RapepollendigestedasconcentriccirclesFig14Cornpollendigested 10g,可在早饭前空腹一次服用,也可在早饭前空腹 时和晚上睡前分两次服用.本研究选取其保健用量 …..翟子自.职用尊的探讨.98一第五届全国花粉资源,开发与利用研讨会论文集 :花粉与健康.1998. 第106页地理与地理信息科学第21卷 每日5g和10g,早饭前空腹服用,24h取样镜检,每 个样品统计花粉200粒,计算平均消化率.表4表 明.5g服用量比10g服用量的吸收情况普遍要好. 服用10g时偶有一天出现多次排便现象,无其他任 何副作用.笔者认为保健用量以每日5g为最佳. 人体直接食用花粉实验表明,花粉不经破壁,口 服用者普遍反映,服用花粉后精力充沛,大便通畅.服后完全可以被消化,吸收率在90%以上. 表4不同剂量花粉24h后消化情况 Table4Humanbody'sdigestiveabilitytodifferentpollendosagein24hours 3消化实验与人体直接食用花粉对比 第一.选用6种花粉进行人体食用与模拟人体 消化对比(以前都是单一花粉的试验)和不同剂量的 消化对比,结果证明:原形花粉具有很好的可消化 性.花粉壁无明显阻碍消化作用;人体食用花粉后消 化率在90%以上;人体口服花粉的保健用量以每日 5g为最佳. 第二,理论上人体吸收花粉是吸收花粉壁的内 含物,而不是吸收花粉壁,所以食用花粉与破壁无 关.1)花粉壁分为内壁和外壁,在其内外壁里有许 多蛋白质(主要是酶),会很快溶于水,还含有糖,类 胡萝b素等易溶于水或易被消化的成分;2)人的消 化液中含有蛋白酶,脂肪酶及胃酸等成分,可通过花 粉壁消化花粉中的成分. 第三,花粉壁的厚薄对消化的影响不大.松花 粉是已知花粉中花粉壁最厚,含孢粉素最多的一种, 《本草纲目》中记载"今人收松黄(即松花粉)和白砂 糖即为膏饼,充果饼食之",并未提及松花粉须先经 破壁处理.本文实验中养麦和荷花的花粉壁都较 厚,但其个体大,相对孔沟也较大,利于消化,是6种 花粉中消化最完全的. 实验证明,原形花粉具有很好的可消化性,花粉 不破壁可减少花粉加工工序,降低成本.但花粉破 壁前后营养物质是否发生变化,有待进一步研究. 参考文献: [1]曾志将,王开发,周利华.花粉食品加工中的几个问题和建议 [J].养蜂科技,2o00(2):19—21. 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AnAnalysisOilDigestionProcessofPolieninHumanBodies YANGXiao-Ian1,xuQing—hai2,LIYue一?n,z旺NGZhen—hua,DINGXiao— yan,WANGRu.-jun (1.HebeiInstituteical~gace$,ijlazhuang050011; 2.Cd1.geofResourceandEnvironment&,HebdNormalUnizerslty,Shifiazhuang050016,Gbina) Abstract:PollenismtLlralhealthyandnutritiousfood.,~l-/2epeoplet}linkthatdestroyingpollenwallisne(=e贷laryforht~anbodyto absorbthenutritionmorecompletely.whileothersthinknot.Thisprogramislauchedtoresearchhowmuchnutrientcomlx~itionof pollencanbeabsorbedbybodiesifthepollenwallisn'tdestroyed.Inthisproiect,sixdifferentpoUentypes(suchaSZearna3~,Brassi? ? campestrls,Nelumbonucifera,Fagopyrumesculentummoench,Sesamumor~tale,Came/l/as/nens/s),whichaJ1ehighlyrepre? sentativefortheirdifferentshape.sizeandthicknessofthewall,anddifferentnutrientcontents,aJ1eselectedtodothecomparative tests.Firstly.theselectedpollengrainsareputintothewaterforfewhours,thensomeofthemaJ1eeatendirectly,andothersaleused tododigestingtestwithdigestivei~zyn'le(i.e.n,pepsineta1.)inthelab.Thedigestivetestinthelabisprocessedtosimulate theenvironmentofhtmaanbody'Sstomachandintestlnes.PepsiniSputinwhenthepHvaluesofwaterare2andtrypsinisputin whenthepHvaluesofwateraJ1e8.Ther~ultshows:thereisnoobviouscorrelationbetweentheratioofdigestlonanddestroyed— wal1.PollencanhedigestedifitSwalliSnotdestroyed.andtheratioofdigestioncanreachmol-~than90%.Itisalsofoundthatthe thlcknessofpollenwallhaslittleeffecttotheratioofdigestion.Theoptimalhealthydoseforpollenis5g/d.ForSalTltepollen,thenu— trientcomposition,v{llchangeornotafterthewalliSdestroyedneedfurtherstudy. Keywords:pollen;destroyed——wall;digestiveenzyme;simulationexperiment