功能性配料——共轭亚油酸的研究进展

张合亮，赵祥忠，宋俊梅

（齐鲁工业大学 食品与生物工程学院，山东 济南 250353）

功能性配料
——共轭亚油酸的研究进展

张合亮，赵祥忠，宋俊梅

（齐鲁工业大学 食品与生物工程学院，山东 济南 250353）

共轭亚油酸（CLA）作为一种新资源食品，因具有抗癌、减肥、抗动脉粥样硬化等众多生理功能，已成为近几年的研究热点。对共轭亚油酸（CLA）的来源、生理功能、制备及分析检测方法进行综述，并对其研究中存在的问题和应用进行探讨和展望。

共轭亚油酸；生理功能；来源；研究进展

共轭亚油酸（Conjugated Linoleic Acid，简称CLA）是一系列具有位置和几何异构体的亚油酸（18：2n-6）的统称。CLA的双键在碳链上主要有四种位置的排列方式：8，10-、9，11-、10，12-和11，13-，每种位置异构又具有cis-cis、cis-trans、trans-cis、trans-trans四种几何异构体，所以CLA异构体的种类众多［1］。其中cis-9，trans-11（c9t11）和trans-10，cis-12（t10c12）是两种含量最多且已经被证实具有生理活性的主要异构体［2］。目前大多数研究都集中在这两种异构体上［3］。需要指出的是，存在于食物中的天然CLA中的c9t11在所有同分异构体中占80％以上。研究发现，它是唯一能被动物细胞吸收并进入其磷脂层的异构体［4］。其与t10c12在改善动物和人体营养、促进健康中发挥着不同的生理作用。

大量的动物实验证明：共轭亚油酸具有降低体内脂肪含量，增加体重，抑制癌症和肿瘤生成，预防动脉硬化，改善高胰岛素血征，增强免疫力，改变低密度脂蛋白/高密度脂蛋白的胆固醇比率等生理作用［5］。CLA安全性毒理学实验表明，它是一种既无毒又无任何副作用的物质，被誉为“21世纪绿色营养保健食品”［6］。CLA作为一种功能性食品配料，必将引起越来越多人的关注。

1 共轭亚油酸的来源

天然CLA存在于许多食品中，包括乳制品、肉类和一些蔬菜产品，但含量都很低；反刍动物制品中的CLA含量相对高于植物。乳制品尤其是奶酪，是动物食品中CLA的主要来源，每克脂肪中的含量可达3～9mg。不同食物脂肪中CLA的含量见表1。目前，瘤胃动物体内的CLA，一般被认为是由于其细胞内含Δ9-硬脂酰辅酶A脱氢酶（Stearoyl-CoA desaturase，SCD），它能够将瘤胃微生物产生的t11-18：1进行9-位脱氢。亚油酸、亚麻酸在瘤胃微生物和酶SCD的催化下生物氢化得到c9，t11-CLA。

表1 不同食物脂肪中CLA的含量

此外，食品加工过程中也会产生CLA。但无论是动物来源、植物来源，还是食品加工过程，CLA含量都很低，必须经过人工合成，才能满足人类的需要。

2 共轭亚油酸的生理活性

2.1 抗癌作用

美国威斯康星州立大学的Pariza博士首次从牛肉汁中分离出具有抗癌活性的主要成分CLA。Park等通过给经1，2-二甲基肼处理过的大鼠灌喂CLA，发现大鼠患结肠癌的概率显著降低［7］。许多动物实验表明，CLA既可以降低癌症的发生概率，也可以阻碍癌症扩散，如皮肤癌、前胃癌等。这可能是由于CLA的参与能减少类花生酸的产生、干扰细胞信号的传递、抑制DNA的合成、增强细胞的凋亡，并通过减少基质金属蛋白酶和血管内皮生长因子来抑制血管生成等［8］。

2.2 预防心血管疾病

Kritchevsky D等在以兔子和仓鼠为实验对象的实验中得出结论：CLA可以减少动脉粥样硬化［9］。衣丹、林学政等以大鼠为实验对象，与高脂模型组比较，发现CLA组大鼠血清中的TC、TG、MDA含量明显降低，HDL、SOD含量明显提高（P＜0.05），验证了共轭亚油酸具有降低血脂和抗动脉粥样硬化的作用［10］。大量动物实验表明，CLA可以降低总胆固醇、三酰基甘油酯、低密度脂蛋白（LDL）含量，增加高密度脂蛋白（HDL）含量。CLA可通过降低血压或作为过氧化物酶体增殖因子的激活受体、甾醇调控蛋白等来影响这些参数［11］。也有学者认为，这可能是通过影响前列腺素代谢、血小板及白细胞功能而起的作用。

2.3 减肥

CLA引起人们广泛关注的原因之一，就是它能减少动物体内的脂肪。李琪玲等通过建立小鼠营养肥胖模型法，以昆明小鼠为实验对象，连续4周给其灌胃CLA，验证了CLA具有减肥作用，证实了肝脏脂肪酸合成酶（FAS）是导致肥胖的潜在靶点［12］。Blankson等的研究证实了食用等量c9，t11-CLA和t10，c12-CLA异构体能够显著减少体内脂肪含量。随后CLA同分异构体trans-10，cis-12被证实在这方面起到了主要作用。有人推测，这是多种作用机制共同作用的结果：通过增加能量消耗、减少脂肪组织的脂质积累和脂肪细胞的分化、加速脂肪细胞凋亡、调节脂肪因子和细胞因子、加速骨骼肌中的脂肪酸β-氧化等［13］。

2.4 免疫调节功能

许多研究揭示了CLA的抗炎特性，它可以减少结肠炎症、免疫活性细胞中抗原诱导因子的产生，调节细胞因子、前列腺素、白三烯B4等。王璇琳等通过一系列免疫实验证实CLA能够增强细胞免疫、体液免疫和单核-巨噬细胞功能，从而对机体的免疫性能进行有效调节［14］。周玉香等通过在滩羊日粮中添加不同剂量的CLA，发现滩羊血清中免疫球蛋白G（IgG）含量随添加剂量的增加而显著升高，滩羊血清中的肿瘤坏死因子（TNF-a）含量随CLA添加量的增加而显著降低［15］。研究证实，CLA会通过以下几种方式改善免疫相关的反应：调节肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、细胞因子（白细胞介素1，4，6，8）、前列腺素或氮氧化物，同时减少过敏性免疫反应。

2.5 改善骨质

研究发现，CLA可以在灰重、骨密度、骨矿物含量、骨干重、骨长度、钙、镁、磷酸盐含量等方面改善骨质。CLA可以改善骨组织的代谢，促进骨组织的分裂和再生。目前，一种研究观点认为这是PGE2浓度调节的结果，也有人认为CLA通过降低破骨细胞的活动频率来改善骨质。

2.6 调节血糖

徐增康等利用CLA对实验性型糖尿病大鼠进行干预，发现大鼠血糖水平随干预剂量的提高而下降，胰岛素水平则随干预剂量的提高而提高，验证了CLA通过影响脂肪组织中瘦素（leptin）的表达。塔娜等以育龄雌性SD大鼠为实验对象进行实验，结果显示，CLA有上调脂联素基因表达水平的作用，可改善妊娠期糖尿病大鼠的糖脂代谢［16］。徐文等则以雄性SD大鼠为实验对象，验证了CLA能有效控制糖尿病大鼠的血糖，改善血脂状况，控制糖尿病并发征的发生和发展［17］。

共轭亚油酸除有上述生理活性外，还有许多其他活性，如抗氧化性、抗缺氧功能等。

3 共轭亚油酸的制备

3.1 生物合成法

生物合成法是一种利用特定微生物、酶等催化相应底物获得CLA的方法。目前，生产CLA的菌种主要涉及瘤胃菌、乳酸菌、丙酸菌及其相关的诱变菌种。现在国内外大多数研究都集中在菌种的筛选和转化条件方面。利用生物合成法制备CLA，虽然安全性高、异构体成分较单一，但仍存在许多

瓶颈，限制了工业化生产。例如：生产菌株需要严格的厌氧条件，增加了实验条件的苛刻性和成本；因CLA不能及时分离，产物阻遏效应的存在限制了菌体的生长和产率等。因此，生物合成法目前尚不能应用于工业化生产。

3.2 化学合成法

3.2.1 酸催化

制备CLA典型的酸催化反应是油酸烯丙醇脱水转化法。油酸烯丙醇是油酸的二级产物。油酸是顺式十八碳-9-烯酸，若能在第10位与第11位碳原子之间形成双键，即可得到c9，t11-CLA。油酸在光、热引发下，变成过氧化物；再经还原，即可得到油酸烯丙醇；然后在酸性条件下（BF3或HCI），即可转化得到CLA。该方法的缺点是得率低，分离难度大。

3.2.2 蓖麻油合成法

该方法是以蓖麻油为原料，经酯化、卤化、消除反应制备CLA。反应总体流程：

利用该方法可得到纯度较高的c9t11异构体，但是得率低，且DBU成本高，操作复杂，影响了它的广泛应用［18］。

3.2.3 异构化法

异构化法根据其催化剂的不同，可分为三类：过渡元素催化异构化、光异构化和碱法异构化。其中碱法异构化较为常用。

过渡元素异构化法是利用过渡元素钌、铑、铂、钯、铬和铱等的有机配合物或羰基化合物催化亚油酸异构化反应，一般是将配合物溶于丙酮和甲醇的混合溶剂，与红花籽油等油脂或非共轭脂肪酸混合后在氮气下加热反应，可使90％的非共轭双键转化为共轭双键。该方法的缺点在于所用金属价格昂贵，还需将其合成相应配合物，溶剂回收复杂，总体成本高。此外，其羰基化合物具有毒性的问题限制了它的广泛应用。

光异构化是指以碘为感光剂，在一定光波辐射下发生的异构化反应。该法反应时间长，对设备要求高，产物分离困难，转化率低［18］。

碱法异构化制备CLA是目前研究比较成熟的一种技术，市场上很多CLA产品都是通过此种方法制得。该法是碳负离子历程典型的反应，机理在于催化剂（碱，蒽醌属于Lweis碱）夺取亚油酸或亚麻酸等具有戊碳二烯结构的烯丙位上的氢，生成碳负离子；碳负离子重排为较为稳定的共轭结构，从而实现共轭化［19］。它通常以玉米胚芽油、大豆油、棉籽油、红花籽油和葵花籽油等为原料，其中红花籽油、葵花籽油应用得最多。反应催化剂一般采用NaOH、KOH，溶剂采用乙二醇、丙二醇、丙三醇等。制备时在惰性气体参与下，将原料、溶剂、催化剂三者混合共热。反应的转化率、异构体含量取决于原料、溶剂、催化剂碱性的强弱及反应温度、反应时间等因素。碱法异构化制备CLA的缺点：最终所得产品为几种异构体的混合物，其中以c9，t11与t10，c12异构体（两者比例1∶1）为主，但该方法简单，转化率高，利于工业化生产。

3.3 超临界萃取与酶法结合制备CLA

超临界萃取以超临界CO2萃取最为典型。超临界CO2萃取技术及酶法合成CLA技术目前尚未成熟。前者工艺简单、萃取温度低，能有效保护生物活性物质，避免了有机溶剂的使用，绿色环保；后者专一性、目的性强，产品成分单一，可以减少生产成本。很多学者对这两方面进行了研究。马永强等对超临界CO2萃取玉米油中的共轭亚油酸（CLA）进行了研究［20］；张艳禾等探讨了酶法在生产CLA方面的可行性［21］；焦江华等以固定化亚油酸异构酶和亚油酸（LA）为原料，结合超临界CO2对合成CLA进行了探究［22］。

许多功能性成分在食品和药品的应用中一般被要求有较高的纯度，而通过生物合成法或化学合成法制备的CLA的纯度远不能满足要求，还需根据实际情况做进一步的纯化。

4 共轭亚油酸的分析检测方法

4.1 紫外（UV）检测法

该方法检测CLA比较简便、快捷，原理是CLA共轭双键在近紫外区233～234 nm处有特征吸收峰，而亚油酸（LA）及其副产物则没有，因此，此波长可以用来检测CLA的存在及含量。通过配制不同浓度的CLA标液，测定其对应的吸光值，建立标准曲线；然后测定待测物的吸光值，根据建立的回归方程，即可计算出相应的CLA浓度，进而计算出CLA的含量。需要注意的是，紫外检测法只能对CLA总量进行初步分析，不能对各异构体含量进行定性和定量分析。

4.2 红外（IR）检测法

红外光谱是现代结构化学、分析化学不可缺少的工具。研究证明，CLA各种异构体在红外900～1000 cm－1处有吸收峰。如反反共轭在988 cm－1附近出现一个单峰，顺反共轭在985 cm－1和950 cm－1处有两个吸收峰，因此，可根据此特性测定CLA异构体的含量，但对CLA各异构体分离鉴定比较困难。

4.3 气相色谱法（GC）

气相色谱法（GC）常用于脂肪酸的分析，同样适用于CLA各种异构体的分析。GC是根据固定相对样品中各组分的不同吸附、溶解能力来进行分离的。气相色谱法具有高选择性、高灵敏度和高分离效率等优点。GC主要分析CLA甲酯化后的衍生物，因此GC分析关键步骤为CLA的甲酯化过程。对CLA进行分析时，应使用极性非常强的色谱柱（毛细管柱），同时需采用其他化学方法或光谱法来辅助分析，这样才能完成CLA各种异构体的定性定量分析。

4.4 Ag＋高效液相色谱法（Ag＋-HPLC）

该种检测方法主要利用Ag＋能与C＝C双键的π电子作用形成可逆的强极性复合物的特性来检测分析CLA各种异构体。通过增加串联的银离子高效液相色谱柱的数量，可以显著提高对不饱和脂肪酸甲酯及其立体异构体的分离效果。有时在实验中要结合GC共同完成对CLA的分析，这主要是因为在Ag＋-HPLC中会出现一些其他的共轭脂肪酸的吸收峰，而在GC中会出现一些非共轭脂肪酸甲酯的峰［23］。

4.5 气质联用（GC-MS）

气相色谱-质谱法可对含量很少的CLA异构体进行分析和鉴定，它一般使用BPX270熔合硅胶毛细管柱或SP2380毛细管极性柱。针对质谱离子化过程中不饱和脂肪酸双键容易迁移的现象，一般采用衍生化（杂环衍生物，如二甲基呃唑啉）方法来抑制其迁移。

4.6 高效毛细管电泳法

高效毛细管电泳法是近年来发展最快的分析方法之一，是以高压电场为驱动力，以毛细管为分离通道，依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异来实现分离分析的液相分离方法。有研究者将该技术与色谱相结合即胶束电动毛细管色谱（MECC）来分析CLA异构体的组成。MECC通过改变流动相和胶束相组成来增加分离选择性，具有高效、快速、分离模式多、分离时间短等优点。

除上述分析检测方法外，还有薄层层析法（TLC）、核磁共振法（NMR）等。鉴于CLA众多的生理功能，只有根据不同的样品性质特点和生产需求，选用合适的分析检测方法，才能进一步深化对CLA异构体的认识。

5 展望

早在1994年，共轭亚油酸已被作为保健品投放市场。它率先在美国上市销售，之后迅速在北美、欧洲等发达国家普及。美国的Smartbody Nutrition、Jarrow Formulas和AST Sport Science等公司已推出CLA软胶囊丸保健品，日本则推出了以CLA为主要活性成分的高效减肥保健品。2009年10月，Tonalin CLA作为新资源食品在中国得到了卫生部的批准。青岛澳海生物有限公司是目前中国共轭亚油酸最大的生产基地。CLA因众多的有益生理功能，已引起人们的广泛关注，然而天然的CLA无论动物来源还是植物来源都已经无法满足人们的需求，必须人工合成。

生物合成CLA，成分单一、产品安全性高，但生产菌株对厌氧环境要求过于苛刻、产品不能及时分离等缺点限制了它的扩大生产。现在很多研究者在菌种筛选、转化方面做了大量工作。筛选耐氧高产菌株、研究更好的发酵条件以提高CLA产量，是目前亟待解决的问题；对微生物合成机理的研究也有待加深。化学合成法尤其是碱法异构化虽然广泛应用于工业化生产，但产出的产品成分较复杂，通常是多种异构体的混合物，这就加大了分离成本，同时使CLA异构体不能很好地发挥应有的生理功能。因此，有必要进一步优化工艺条件或开发新型物质替代溶剂、催化剂，改善原料等，使CLA的生产过程更加趋于绿色环保，生产的产品更加经济实用。另外，CLA抗氧化性方面仍是一个有争议的话题，有研究者认为CLA抗氧化作用优于维生素，且很多动物实验都验证了这一性质；但也有研究者认为CLA是一种氧化促进剂。这些问题值得我们进一步去探究。相信随着研究的不断深入，很多问题都会迎刃而解，CLA将会在医药、保健品、功能食品、化妆品等领域有更加广阔的应用前景。

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［责任编辑：罗 香］

Progress of Research on a Functional Ingredient：Conjugated Linoleic Acids

ZHANG He-liang，ZHAO Xiang-zhong，SONG Jun-mei
（School of Food and Biological Engineering，Qilu University of Technology，Jinan 250353，Shandong，China）

：Conjugated Linoleic Acid（CLA），as a new resources food，has become a hot research topic due to its physiological activities，such as anticancer，weight loss and anti-atherosclerotic.This report overviews the origin，physiological activities，preparation and determination of conjugated linoleic acids（CLAs）and then explores the existing problems and carrys out the prospect on its application.

conjugated linoleic acids；physiological activities；origin；research progress

book=4,ebook=9

TS221

A

1006－8481（2014）02－0004－05

2013－09－02

张合亮（1989—），男，齐鲁工业大学食品与生物工程学院硕士研究生，研究方向：食品生物技术。