动物源卵磷脂功效作用及其分析方法

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(西南大学食品科学学院,重庆 400716)

卵磷脂,生物学名磷脂酰胆碱(PC),由脂肪酸基团、甘油基、磷酸基和胆碱构成,其结构式如图1所示。卵磷脂作为生命的基础物质,广泛存在于每个细胞中,更多则集中分布在脑、神经系统、免疫系统、肝、心、肾等重要器官及系统。它不仅提供人体所需要的P元素,还是必须脂肪酸和胆碱的来源,是磷脂中起营养保健作用的主要成分[1]。卵磷脂是除蛋白质和维生素之外的“第三营养素”,同样肩负着细胞的营养代谢、能量代谢、信息传递等功能,是生命和健康的必需物质[2]。在我国卵磷脂被广泛应用于食品、医药、保健品、化妆品中。

图1 卵磷脂结构式Fig. 1 Structure of lecithin

然而,国内外对卵磷脂的开发与研究大多集中于大豆和蛋黄[3],除蛋黄外,对动物源卵磷脂的研究报道较少。并且由于卵磷脂的组成是高度变化的,不同来源的磷脂具有不同的特点,导致出现数据混乱的现象[4]。此外,由于动、植物间的差异性造成处理技术方法不统一,导致了对动物卵磷脂的研究开发远远落后于对植物卵磷脂的研究开发,造成动物资源的浪费。本文综述了动物源卵磷脂的的优点、功效作用及其研究方法,为动物卵磷脂的综合利用提供一些帮助,充分提高农副产品的附加值。

1 动物磷脂与植物磷脂比较

1. 1 来源丰富

磷脂作为动植物膜系统的基本结构成分,广泛存在于动植物体内,但不同生物之间,磷脂含量存在着明显的差异(见表1))。由表1可以得出,动物源磷脂中,鸡蛋磷脂含量最丰富,肝脏磷脂含量次之,其单位含量都要高于植物磷脂的含量。但无论是动物磷脂还是植物磷脂组成,卵磷脂都是其主要成分。

表1 一些食品中的总脂和磷脂含量[5]Table 1 Total lipid and phospholipids content of specific foods[5]

注:PL(磷脂);PC(磷脂酰胆碱);PE(磷脂酰乙醇胺);PI(磷脂酰肌醇);PS(磷脂酰丝氨酸);SM(鞘磷脂); lysoPC(溶血磷脂酰胆碱); - (无)。

1. 2 营养价值高,易于吸收

大豆磷脂以C16∶ 0,C18∶ 1,C18∶ 2为主要组成成分,不含或很少含有二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA),不饱和程度较低,n - 3 PUFA含量较少,因此人体摄取大豆磷脂后,更多的只是利用其中的普通脂肪酸等成分。而动物磷脂尤其是海洋动物磷脂不但具有磷脂的一般生理功能,还与大量的EPA、DHA等不饱和脂肪酸相结合,其中与磷脂结合的脂肪酸50%以上是EPA和DHA[6],使其具有磷脂、DHA和EPA的功能特性。进入人体后,结合有DHA或EPA的磷脂可以原封不动地被人体细胞摄取,在细胞内分解为DHA、EPA与磷脂,具有协同增效的作用。

相比于植物源磷脂,动物源磷脂可能含有特殊的生物活性成分,这是因为动物肝脏中存在特异的磷脂合成途径,使其含有植物源磷脂中所没有的功能分子[7]。此外,动物源磷脂血溶性要优于植物源磷脂,易于被人体吸收。

1. 3 更高的开发价值

大豆磷脂具有许多功效作用,在保健食品和药品中被广泛的应用。动物来源的磷脂不仅具有类似大豆磷脂的功效作用,还具有其独特的价值,不同来源的动物磷脂结构不同,呈现出不同的功效作用,如乌骨鸡磷脂同乌骨鸡一样具有滋阴降火作用[8],从而具有更高的开发价值。

2 卵磷脂功效作用

卵磷脂作为生命的基础物质,不仅具有重要的营养价值,还具有重要的功效作用,在机体正常运作过程中具有不可替代的作用。目前,对卵磷脂功效作用的研究主要集中在大豆磷脂,但越来越多的研究表明动物源卵磷脂同样具有重要的功效作用,除具有抗氧化、抗衰老等功效外,在一些疾病的预防和治疗中也发挥着关键作用。

2. 1 卵磷脂与氧化衰老

自由基是外层轨道上具有不成对电子的原子或基团,氧自由基是人体内的主要自由基。在正常状态下,机体自身的防御体系和修复体系能够维持体内自由基的平衡,但当人体发生病变、年龄增长或者受到一些外来的物理化学因素影响时,人体机体清除自由基的能力就会下降,导致体内出现自由基含量过剩的现象,这些多余的自由基会攻击人体的生物膜系统而造成膜系统的损伤。人体衰老和人类大部分的疾病都与自由基积累有关系。卵磷脂含有丰富的不饱和脂肪酸,能够首先与体内自由基发生反应,起到清除自由基的作用,并且能够修复损伤的生物膜系统。张丽[9]对鲣鱼脑磷脂进行体外抗氧化实验,其实验表明,鲣鱼脑磷脂具有一定的抗氧化活性,在在大豆油和橄榄油中起到一定的抗氧化作用。赵静[10]研究了南极磷虾磷脂的抗衰老作用,其结果表明,南极磷虾磷脂能够显著降低小鼠体内的MDA水平,同时升高CAT、GSH - PX和SOD指标至正常水平,从而具有延缓衰老作用。

2. 2 卵磷脂与炎症

炎症是机体对来自外界和自身产生的损伤因子(病原体和受损细胞等)所作出的防御反应,卵磷脂对炎症的抑制具有一定的作用,磷脂及其代谢产物可以使诱发组织损伤和破坏细胞膜的药物(例如NSAIDs)和一些天然毒性损伤剂(如胆汁酸,内毒素)在体内的含量下降[11]。Hartmann等[12]以大鼠做为实验动物,探讨了卵磷脂对角叉菜胶性大鼠关节炎的作用,其研究发现在补充外源性卵磷脂后,炎症发展得到显著缓解。Gabor Erös[13]等用富含卵磷脂的食物对胶原诱导性关节炎的小鼠进行处理,发现卵磷脂可能对慢性关节炎的形态功能和微循环特征产生有利的影响。Morizawa K等[14]研究发现从鱼卵中提取的DHA磷脂对2,4 - 二硝基 - 1 - 氟代苯诱发的小鼠炎症具有显著的抑制作用。

2. 3 卵磷脂与肝脏

磷脂酰胆碱(胆碱)缺乏会使血液中丙氨酸转氨酶含量升高,导致肝脏功能出现紊乱,如果长期缺乏,则会导致脂肪肝,肝硬化等疾病的发生[15]。补充卵磷脂,可以提供足够的胆碱,保证肝脏功能的正常。卵磷脂进入人体后会在肝脏聚集,整个分子完整渗入到肝细胞膜和细胞器膜内,保护膜系统免受损伤或者对损伤进行修复。卵磷脂对不同形式诱发的肝脏损伤均有一定的有利影响。张媛[16]研究发现肝PC对张氏肝细胞酒精性损伤的保护作用与Cav - 1密切相关,肝PC能够提高肝细胞膜的抗氧化能力,对抗酒精性损伤。Raj P V等[17]研究发现卵磷脂对D - 半乳糖胺诱导的肝损伤具有保护作用。罗娜[18]研究发现肝源磷脂酰胆碱对四氯化碳诱导的肝细胞HL7702损伤具有保护作用。

肝脏内脂质代谢异常,是许多肝脏疾病的初期症状。卵磷脂中的胆碱对脂质有亲和力,可使脂质以磷脂形式由肝脏通过血液输送出去,并且卵磷脂能改善线粒体功能,加速堆积在肝脏内脂肪的燃烧,改善肝脏脂质代谢状况,起到防止脂肪肝形成的功效作用。Wat E[19]等用高脂肪食物和富含磷脂的牛奶提取物(15%的PE,15%PC,12%的SPM,8%的PS,4%的PI和其他成分)喂养小鼠,研究发现,牛奶和奶制品中的磷脂能够降低肝肿大和脂肪肝的可能性。Buang Y[20]等用磷脂饲喂受乳清酸诱导的脂肪肝SD大鼠。对比发现磷脂饲喂后甘油三酯的积累减少,乳清酸诱导的脂肪酸合酶等酶类物质减少,同时使脂肪酸β氧化酶含量增加,从而有效地缓解肝脏脂肪变性和肝肿大症状。

卵磷脂在酒精性肝病和非酒精性肝病的临床治疗过程中发挥着重要的作用,应用最广泛的是多烯磷脂酰胆碱,它是从大豆中浓缩的一种磷脂。目前关于动物卵磷脂用于临床治疗的研究报道还比较少见,但有研究表明肝脏PC对急性酒精肝损伤有显著抵御作用[21]。

2. 4 卵磷脂与神经系统

人脑细胞间是通过乙酰胆碱来实现信息传递的,随着年龄的生长,血液以及人脑中的胆碱含量会逐渐减少,从而导致行动迟缓,记忆里衰退,智力下降,甚至发生老年痴呆。磷脂酰胆碱作为乙酰胆碱的前体物质,从体外摄入可以有效的提高血液以及大脑中的胆碱含量,促进乙酰胆碱的合成,从而起到健脑益智的效果。Thal[22]通过对8例阿尔茨海默氏症早期患者口服卵磷脂的研究发现,其结果表明,卵磷脂和扁豆碱混合对治疗阿尔茨海默氏症具有一定的疗效。陈现伟[23]研究了蛋黄卵磷脂对小鼠的影响,其结果发现,蛋黄卵磷脂可提高小鼠记忆功能,促进大脑发育。杨骥等[24]研究了肝源性磷脂对小鼠学习记忆及海马窖蛋白 - 1 表达的影响,其研究结果表明,肝源性磷脂可以通过激活Caveolin - 1蛋白和PKCα蛋白的表达增强小鼠的学习和记忆能力。

2. 5 卵磷脂与肿瘤

目前,关于磷脂对肿瘤抑制作用的机理仍然没有弄清楚,但由于很多肿瘤发生的直接原因是体内自由基过多,卵磷脂对清除自由基具有重要的作用,越来越多的研究发现,磷脂对肿瘤具有一定的抑制作用。Taylor[25]等通过临床实验确认,肿瘤患者每天服用1. 5克的海洋磷脂口服补充剂可缓解与肿瘤相关的体重下降并显着改善病人的生活和身体运动质量。Sakakima[26]等通过体外实验发现磷脂酰胆碱可以抑制癌细胞的生长,并且磷脂酰胆碱和4 - 甲萘醌可能表现出保护肝的协同作用。

2. 6 卵磷脂与免疫

磷脂是生物膜的重要组成成分,随着年龄的增长,细胞膜中的胆固醇/磷脂(C/PL)会升高,这种变化对细胞膜的功能和性质造成极大的影响。例如,在淋巴细胞中,C/PL的升高预示着机体免疫功能的下降,外源性磷脂的摄入,不仅可以降低胆固醇,还能使磷脂含量升高。马琴[27]探讨了DHA - PC对荷瘤小鼠的免疫调节作用,其结果提示,DHA - PC能全面调节机体的特异性和非特异性免疫功能。Maczek[28]研究发现,淋巴细胞膜粘度可以通过恢复C/PL来实现调节,因此增加淋巴细胞细胞膜的PL含量可以使老年人免疫功能恢复。因此,外源性磷脂的摄入对免疫功能的提升具有重要的意义。

2. 7 卵磷脂与心脑血管疾病

高脂血症是许多心脑血管疾病的危险因素。卵磷脂分子同时具有亲水基团和疏水基团,是良好的表面活性剂,能够形成水包油(O/W)型乳剂,对胆固醇和脂肪的运输和沉积具有较大的影响作用。卵磷脂可以减少脂肪在血管内停留时间并乳化血管壁附着的脂类物质,清除沉积在血管壁上的胆固醇,促进动脉硬化斑的扩散,同时多不饱和脂肪酸可以阻断小肠对胆固醇的吸收,使血浆中胆固醇水平降低,并且能够提高血浆中高密度脂蛋白胆固醇水平,从而起到降低血液胆固醇,调节血脂,减小心脑血管疾病发病风险。邓卫明[29]将受试者按血脂水平随机分为卵磷脂试食组和安慰剂对照组,以双盲法进行实验,其结果表明卵磷脂实验组试食后总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)与试食前比较,差异有统计学意义(p<0. 05),且试食后TC、TG与试食前比较分别。下降10. 58%、21. 77%,试食后试食组TC、TG与对照组比较,差异有统计学意义(p<0. 05)。王玉明[30]等研究了摄食牛乳磷脂、大豆磷脂和蛋黄磷脂对大鼠脂质代谢影响,其研究表明,3种磷脂均有降血脂、肝脂作用。

2. 8 卵磷脂与其他

卵磷脂在很多疾病的治疗过程中得到应用,如Seidman[31]等发现卵磷脂可以增强耳蜗线粒体的功能并对与年龄老化有关的听力损伤有保护作用。卵磷脂在皮肤保健中也具有重要的作用,它对皮肤角质层水分含量和角质细胞脂褐素含量有重要影响,在国外有使用卵磷脂作为药物治疗牛皮癣的专利[32]等。卵磷脂还具有降血糖的作用,徐雷雷[33]研究发现海参EPA - PC能够通过修复糖尿病大鼠受损的胰岛β细胞,恢复胰岛素的分泌,促进肝糖原和肌糖原的合成,起到降血糖的作用。

3 卵磷脂的提取方法

磷脂提取时,原料不同所采用的提取方法也不同,对于动物磷脂来说,与大豆磷脂的提取方法具有相似性,两者都是先要获取粗脂肪,然后再纯化获得磷脂。目前,磷脂提取常用的方法有溶剂提取法、超临界流体萃取法、酶提取法、固相萃取法等。

3. 1 溶剂提取法

溶剂提取法是根据在特定溶剂中卵磷脂与其他组分溶解度不同而达到分离提取的目的,是目前国内外学者研究卵磷脂常用的提取方法。该法的关键是找到一个合理的溶剂系统,该溶剂系统满足对卵磷脂具有良好的选择性和溶解性。常用的溶剂有氯仿、乙酸、正己烷及一些低级醇。目前对动物卵磷脂研究最多的是对蛋黄磷脂的提取,对动物肝脏和脑组织磷脂的提取也逐渐成为人们研究的热点,提取时大多采用经典的Folch溶剂提取法[34]获得粗脂肪,但人们对该方法进行了不断的完善改进[35 - 36]。

由于Folch法中使用的氯仿、甲醇的毒性和刺激性较高,对操作者健康构成危害,所以人们一直在寻求一种更为安全有效的替代方法,国内外学者对动物源卵磷脂的提取工艺不断进行优化[37 - 38]。

溶剂提取法制备磷脂时的优点在于其生产能力强,生产周期短,便于连续操作。其缺点在于原料消耗多,提取效率低,不能够从磷脂复合物中得到纯度较高的卵磷脂,并且存在对环境污染严重以及提取的磷脂中往往残留有机溶剂超标等问题,限制磷脂的使用,因此该方法被广泛应用于实验室中,在工业生产中则很少使用。

在实际操作过程中,为了提高效率,经常用超声波和微波来辅助传统的溶剂提取。超声波辅助萃取是充分利用超声波辐射压强产生的强烈扰动效应、高加速度、击碎和搅拌作用等效应,使物质分子运动频率和速度增大,增加溶剂穿透力,从而使目标成分进入溶剂的速度加快,促进提取的进行。微波辅助萃取是指用微波能对与样品相接触的溶剂加热,使磷脂从样品基体中分离出来并进入溶剂,是在传统萃取工艺的基础上强化传热、传质的一个过程。岳喜庆等[39]探索超声波辅助提取牛骨髓中卵磷脂的工艺条件,得出卵磷脂提取的最佳条件为料液比1∶ 5(mL),乙醇浓度90%,超声时间30min。

3. 2 超临界流体萃取

超临界流体萃取(SC - CO2)是利用超临界流体兼有液体与气体的双重性质,通过控制体系压力和温度,实现分离提取的目的。在磷脂萃取中,常常应用的是添加夹带剂乙醇的SC - CO2萃取磷脂。Shah等[40]以乙醇作为夹带剂,通过两次超临界CO2萃取,从鸡蛋中成功分离纯化磷脂。

超临界CO2流体萃取可在低温下提取卵磷脂,有效防止卵磷脂的氧化,并且提取后无溶剂残留,对卵磷脂和环境都不会造成污染,此外萃取剂CO2无毒无害,无残留,价格便宜并可以循环使用,能有效节约能源。其主要缺点是溶剂选择范围较窄,需要在较高的压力下进行操作,并且对设备要求较高,费用昂贵,在实际生产中,建立大规模提取生产线存在一定难度。

3. 3 酶提取法

酶法提取磷脂包括酶水解法和酶催化精致法两种。酶水解法是利用酶的水解作用,使与脂质结合的糖类和蛋白类物质水解,从而使脂质释放出来,提高卵磷脂的得率。该法的主要优势在于在提取磷脂的同时还可能会获取一些具有生物活性的水解蛋白,并且该法无溶剂残留现象,对环境无污染。其主要缺点是提高了成本。程秋菊[41]在超声辅助提取的基础上,加入蛋白酶,对鸭肝中脂蛋白进行水解,可使鸭肝中卵磷脂提取率从76. 47%升高到87. 51%。

酶催化精致法是在粗磷脂中利用磷脂酶磷脂酰肌醇、磷脂酰乙醇胺等转化成卵磷脂,从而大大提高卵磷脂的产量。该法的优势在于可以提高有效成分的纯度。有研究报道,利用酶催化法可将蛋黄磷脂中的卵磷脂含量由75%提高到100%[42]。

3. 4 固相萃取(SFE)

SFE以固相物质作为萃取剂将带分离物质和杂质吸附于萃取柱上,杂质由特定溶剂除去,再将分离物洗脱的方法。固相萃取法从动物组织中提取磷脂的操作较常见[43 - 44]。

SFE的优点是不会出现乳化现象,能够提高磷脂的分离效率,并且样品不易被氧化。其主要缺点是只能分离保留性质差别较大的物质。

4 卵磷脂的分析方法

磷脂分析常用的方法有重量法、比色法、薄层色谱法(TLC)、高效液相色谱(HPLC),其中前两种方法用于总磷脂的测定,不适合对各磷脂组分进行分析,因此不同磷脂组分的分析方法主要有TLC和HPLC。

4. 1 薄层色谱法

TLC是分离测定磷脂组分较为原始的方法,它是以活化的碱性硅胶板作为载体,将磷脂样品与标准品在同样条件下展开,通过显色剂来实现不同磷脂组分的分离。

该法的优点是方便、快速、灵敏度高和分离效果好,对吸附剂和展开剂的选择比较灵活,分析结果直观等;主要缺点是干扰因素较多、重复性较差。

4. 2 高效液相色谱法

高效液相色谱法利用各种磷脂组分之间极性头部所带的官能团和电荷各不相同,从而将各组分分离。高效液相色谱法经常与其他方法联合起来应用,从而快速准确的分析不同磷脂组分。Narváez -Rivas Mónica等[43]使用高效液相色谱 - 蒸发光散射检测法(HPLC/ELSD)对伊比从利亚猪样品的皮下脂肪中提取的磷脂混合物进行精确分析,能够快速,灵敏和高重现性的分离和定量的不同类别的磷脂。Wang等[44]通过固相萃取对高邮鸭肌内磷脂进行纯化后,通过正相高效液相色谱法结合紫外蒸发光散射检测器对磷脂进行定性和定量,并通过高效液相色谱法 - 蒸发光散射 - 电喷雾电离质谱法对PC和PE分子种类进行了定量测定。Hayakwa 等[45]通过液相色谱 - 质谱联用,分离出兔子组织中PG、PI、PE、PC、SM、LPC成分,并进行了定量,实现磷脂分子的定量分析。

HPLC的优点是能使具有难挥发性和热敏性性质的磷脂在常温下得到分离,并且其封闭系统能减少磷脂在分析过程中被氧化的可能性,从而确保磷脂快速、灵敏、准确的定量分析。该法的主要缺点是要求样品中磷脂含量较高,所用的溶剂必须精制,设备要求也较高,推广有难度。

除TLC和HPLC外,目前一些新兴的方法,如核磁共振波谱法(NMR)和荧光分光光度法(FS)[46]也得到了广泛应用。

5 结论与展望

动物源卵磷脂来源丰富且营养价值高,不仅具有植物卵磷脂所具有的功效作用,还表现出更高的开发价值。当前,面对大豆卵磷脂纯度低、市场卵磷脂供不应求的现状,动物可作为商品卵磷脂的来源,不仅可以丰富市售卵磷脂的种类,还能提高农产品的附加值,带来可观的经济效益。

目前我国对动物卵磷脂的研究仍然处于起步阶段,关于动物卵磷脂的功效作用、提取和分析方法的研究都还不够成熟,这严重限制了动物源卵磷脂的发展。科研工作者应加大对其研究力度,对动物卵磷脂的功效作用进行深入研究,并对其提取、分离和分析检测方法进行不断的优化,寻求能够付诸于工业化生产的有效方法,推动动物卵磷脂的发展,提高动物副产品的价值。

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