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亞麻酸的研究進展
時間:2011-10-8 17:12:05   瀏覽次數:次  

 

摘要:本文綜述了國內外有關α-亞麻酸和γ-亞麻酸的相關研究進展,包括其生物功能、資源分布、提取分離方法等。
關鍵詞:α-亞麻酸,γ-亞麻酸
  近二十年來人們對亞麻酸進行了大量的研究,發現其對心腦血管疾病有著特殊的療效,由于亞麻酸多存在于特定的植物和水生生物中,人們日常飲食中并不豐富,亞麻酸的開發成為當今保健品領域的熱點。α-亞麻酸(ALA)和γ-亞麻酸(GLA)同為亞麻酸,是兩種重要的不飽和脂肪酸,α-亞麻酸的結構為順9,順12,順15十八碳三烯酸,簡記為△9,12,15-18:3,γ-亞麻酸的結構為順6,順9,順12,十八碳三烯酸,簡記為△6,9,12-18:3,兩者的差異在于其中的一個雙鍵的位置不同。γ-亞麻酸和亞油酸、花生四烯酸為ω-6系列脂肪酸,α-亞麻酸和EPA(全順式-5,8,11,14,17-二十二碳五烯酸)、DHA(全順式4,7,10,13,16,19-二十二碳六烯酸)等為ω-3系列脂肪酸。兩者的結構差異導致其生物功能、資源分布及提取方法等也有許多不同之處,本文將就兩種亞麻酸研究進展進行綜合論述。
1 生物功能
1.1 α-亞麻酸的生物功能
  α-亞麻酸作為人體必需脂肪酸,是體內各組織生物膜的結構材料,也是人體合成前列腺素的前體[1]。正常人從食物中攝取α-亞麻酸后,經過△6-脫氫酶、碳延長鏈酶等的作用,生成一系列代謝產物,其中重要的是EPA和DHA。EPA是體內三烯前列腺素(PGI3、TXA3)前體,DHA是大腦、視網膜等神經系統磷脂的主要組成成分。研究發現前列腺素控制著體內多種生理過程,能抑制血管緊張素合成及其他物質轉化為血管緊張素的作用,能擴張血管,降低血管張力,對高血壓病人的收縮壓和舒張壓有明顯的降壓作用。當人體攝取過量的飽和脂肪酸或出現其他代謝紊亂時,體內的△6-脫氫酶受到抑制,從而影響α-亞麻酸的轉化,導致各種疾病的發生[2]。近來的研究表明,α-亞麻酸除了上述的生理作用之外,還有許多藥理作用,如有降血脂的作用,可以降低血液中膽固醇和甘油三脂的含量;有降血壓、抑制過敏、抗血栓的作用,有一定的抗癌功效,對一些腫瘤有明顯的抑制功效,對視覺功能和學習活動有促進作用等等[3,4,5]。
1.2 γ-亞麻酸的生物功能[6]
  γ-亞麻酸不是人體必需脂肪酸,正常人從食物中攝取亞油酸(LA)經△6-脫氫酶轉化為γ-亞麻酸,進而代謝為二高-γ-亞麻酸,轉變為前列腺素,或經△5-脫氫酶轉化為花生四烯酸(AA),生成其他前列腺素。當人體攝取過量的飽和脂肪酸或出現其他代謝紊亂時,體內的△6-脫氫酶受到抑制,從而影響亞油酸向γ-亞麻酸轉化,造成體內前列腺素缺乏,導致各種疾病的產生。γ-亞麻酸是細胞膜的基本成分和多種活性物質的前體,對多種疾病有療效,如過敏性濕疹、經前期綜合癥、糖尿病、皮膚瘙癢和心血管疾病等。
2 生物資源
  亞麻酸屬于高不飽和脂肪酸,其熔點低于飽和脂肪酸,生物的長期進化,使其通常分布在高寒地帶的植物以及水生生物中,經過大量的研究發現,以下是含α-亞麻酸和γ-亞麻酸的生物資源:
2.1 α-亞麻酸的生物資源
  目前用于制備與成分研究α-亞麻酸主要來源于陸地植物。蘇子(Perilla Frutescens Britt)是現有已知植物中α-亞麻酸含量最高的物種,含油量在45%-50%,α-亞麻酸含量在60%左右,蘇子在我國分布較廣,全國大部分地區均可栽培[7]。其次是胡麻(Linum usitatissmum L.),又稱為油用亞麻,胡麻籽含有35%以上,α-亞麻酸含量在50%以上。我國胡麻主要分布在華北和西北地區[8]。分布在我國東北部地區的接骨木( SambucusWilliamsiiHance)果實含油量為25%以上,α-亞麻酸含量在39%左右[9]。高原野生植物狼籽草(Lycopsis Orientalis L.)分布于青海、西藏、新疆、寧夏等地,種子含油量為58.46%,α-亞麻酸含量為26.88%[10]。馬齒莧(Portulaca oleracea L.)種子油中含30.16%[11],紫草(lithospermum erythrorhizon)籽油中含α-亞麻酸30%[12],黑加侖(Ribes nigrumL.)由中含有α-亞麻酸15%左右[13],川西草原的十字花科植物播娘蒿種子油中的亞麻酸含量約為37.01%[14],此外,紫花苜蓿[15]、烏桕、亞麻喬、大麻子等也含有較多的α-亞麻酸。另外,有些動物體內也富含α-亞麻酸,如蠶蛹油中其含量高達72.84%,牛蛙的肝臟和脂肪中含量分別達到22.84%和16.06%[16,17]。
2.2 γ-亞麻酸的生物資源
  γ-亞麻酸的生物資源主要有植物資源和微生物資源兩部分。
  植物資源中γ-亞麻酸主要分布于高等植物柳葉菜科(Onagraceae)紫草科(Boraginaceae)、玄參科(Sccrophulariaceae)、虎耳草科( Saxifragaceae)等[18]。γ-亞麻酸最初是從月見草中發現的,月見草中含有率在23~30%之間,γ-亞麻酸含量為8%~10%之間。月見草在我國東北、山東和江西等地有種植[18]。黑加侖(Ribes nigrum L.)油中含有γ-亞麻酸11%左右,是在我國東北地區廣泛種植的漿果[13]。我國特產的華山松(Pinus ArmandiFranch)種子含油量為51.2%,γ-亞麻酸含量為37.93%[20],在我國青藏及鄰近地區分布的微孔草(Microula Sikkimensis Hemsli)含油量40%-50%,γ-亞麻酸8.1%[21],玻璃苣(Borago. Offieinalis)中γ-亞麻酸為21%~25%[22]。
  γ-亞麻酸的微生物資源主要是指微藻和真菌。微藻是海洋中多不飽和脂肪酸的原始生產者,日本的Onacls Cement公司生物研究所和東京農業技術大學生物工程系聯合對新鮮海水中的蘭絲藻(Spirulina platensis)和小球藻(Chlorella)進行光照培養獲得γ-亞麻酸,其含量分別為總脂肪酸含量的26.25%和10%。人們也已經發現了一系列產γ-亞麻酸油脂的菌類,包括被孢霉屬、根霉屬、小克銀漢霉屬等。表1列出了現有國內外γ-亞麻酸高產菌株、菌體最大含油量及油脂中的γ-亞麻酸含量。
  表1 高產優質菌株的油脂含量及油脂中γ-亞麻酸含量[23]

菌 株
菌體優質最大含量(%)
油脂中γ-亞麻酸含量(%)
深黃被孢霉(Mbrtierella isabellina)
86
3-11
拉曼被孢霉(Mbrtierell aramanniana)
46
7-12
葡萄酒色被孢霉
(Mbrtierella vinacea )
66
3-11
雅致枝霉(Thamnidium elegans)
21
20-30
雅致小克銀漢霉
(Cunninghamilla elegans)
56
18
山茶小克銀漢霉
(Cumminghamella japonica)
37
21.2
卷枝毛霉(Mucor circinelloides)
65
15-18
凍土毛霉(Mucor hiemalis)
41
15.4
魯氏毛霉(Mucor rouxianus)
28
14-15
土曲霉(Asperillus terreus)
57
21

3 提純分離的方法
  植物中的油脂提取一般為壓榨法和溶劑法,真菌中的油脂提取,首先是對發酵后的菌體細胞進行破碎,然后采用有機溶劑抽提。亞麻酸存在于上述油脂中,油脂是甘油三酸脂的混合物,要想得到純度較高的亞麻酸,還需要進一步分離提純。目前分離脂肪酸常用的方法有以下幾種:脂肪酸金屬鹽法、低溫結晶法、柱色譜法、尿素包合法、分子蒸餾法和超臨界流體萃取法、脂肪酶催化水解法等。脂肪酸金屬鹽法主要是利用脂肪酸溶解度的差異來進行分離;低溫結晶法是利用脂肪酸熔點的差異來分離,陳永等用此法分離出97%的亞麻酸和亞油酸的混合物[24];柱色譜分離主要是利用脂肪酸極性大小的差異,在實驗中分離α-亞麻酸較多;銀離子絡合法是利用脂肪酸的不飽和程度差異來進行分離,這種方法在EPA、DHA的分離上得到廣泛的應用,在亞麻酸的分離上應用不多,劉冬等用硝酸銀柱層析法從亞馬籽中制備α-亞麻酸甲脂,純度可達97%;分子蒸餾法和超臨界流體萃取法是利用脂肪酸的分子量大小差異來進行分離的,這兩種方法對設備要求較高,而且很難將與亞麻酸分子量相近的脂肪酸分開,在應用上有一定的局限性,金波等用上述兩種方法結合分離小麥胚芽油的不飽和脂肪酸[25];脂肪酶法是利用脂酶的特異水解來進行分離。
  在上述方法中尿素包合法是十分重要的方法,該方法分離混合脂肪酸酯,主要是基于脂肪酸的不飽和程度和碳鏈長度不同的特點而進行的。當尿素溶解于甲醇的有機溶劑中,遇到直鏈脂肪酸、酯、醇等有機物時,尿素分子之間通過強大的氫鍵力在有機物周圍形成六方晶系,即尿素包和物,尿素包和物為各種形狀的晶體,低不飽和脂肪酸的尿素包和物一般是短而粗的晶體,而且不穩定。因此利用這一性質可將亞麻酸與直鏈飽和酸等分開。此種方法所需設備簡單,操作也不復雜,易于推廣和應用,韓喜江等用此方法分離提純紫草油中的亞麻酸[13],張海滿等用此法從亞麻油中提取α-亞麻酸,純度達到87%[26]。
  可以看出,以上分離亞麻酸的方法各有其優缺點,采用單一的方法都不能得到高濃度的亞麻酸,但是有些方法具有互補性,如分子蒸餾法和尿素包合法,在實際應用中應該考慮成本,將各種方法有機結合起來。
4 前景展望
  目前隨著對亞麻酸的研究深入,人們對其的市場需求越來越大,國內出現了許多亞麻酸產品。許昌元化生物科技有限公司生產的實現了年產2000噸亞麻酸油脂的產業化規模,GLA含量為68%。北京化工大學以蘇子油、亞麻籽油為主要原材料,采用分子蒸餾技術及工業化裝置,從紫蘇油、亞麻籽油等植物油中提取高純度α-亞麻酸,α-亞麻酸純度≥70%。然而很少見到高純度的亞麻酸產品,研究適合工業化生產的高純度產品的分離方法,將更能拓寬亞麻酸產品的應用范圍。
  現在真菌發酵生產γ-亞麻酸已成為國際趨勢,具有生產周期短、不受自然條件限制、占地面積小、產量穩定和含油量穩定等優點。1986年日本和英國就能用微生物提取γ-亞麻酸進行工業化生產,目前我國還處于研究階段,加大力度研究微生物工業化提取γ-亞麻酸的方法是目前研究亞麻酸的一個重要方面。
  人們已經在亞麻酸資源的尋找方面作了大量的工作,目前更應該投入精力改良現有的資源。隨著現代分子生物學技術的發展,人們對不飽和脂肪酸生物合成過程中的關鍵酶有進一步的了解,人們有希望用基因工程手段改造亞麻酸的生產菌株,大幅度提高菌種合成亞麻酸的能力,同時加快油料作物的遺傳改良,對油料作物的脂肪酸組成進行調整,平衡其各種脂肪酸的組成,提高亞麻酸的含量,為亞麻酸的開發提供更大的空間。
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