α-亚麻酸的生理功能及开发研究进展

吴俏槿,杜　冰,2,*,蔡尤林,梁钻好,林志光,邱国亮,董立军

(1.华南农业大学食品学院,广东广州 510642; 2.咀香园健康食品(中山)有限公司,广东广州 528437; 3.广州市维思贝生物科技有限公司,广东广州 510000; 4.爱尔兰哥兰比亚营养有限公司上海代表处,上海 200000)



α-亚麻酸的生理功能及开发研究进展

吴俏槿1,杜冰1,2,*,蔡尤林1,梁钻好1,林志光3,邱国亮3,董立军4

(1.华南农业大学食品学院,广东广州 510642; 2.咀香园健康食品(中山)有限公司,广东广州 528437; 3.广州市维思贝生物科技有限公司,广东广州 510000; 4.爱尔兰哥兰比亚营养有限公司上海代表处,上海 200000)

α-亚麻酸属n-3系列多不饱和脂肪酸,是人体必需脂肪酸之一,人体自身不能合成,必须靠外界补充。本文对可作为α-亚麻酸开发来源的植物油料和α-亚麻酸的生理功能进行了简单介绍,并对其在国内外食品、药品、日化用品等方面的应用研究现状展开了综述,揭示了α-亚麻酸广阔的应用前景,希望对α-亚麻酸的开发有所帮助。

α-亚麻酸,植物来源,生理功能,开发应用

α-亚麻酸是人体必需的不饱和脂肪酸之一,根据它的第一个双键在甲基端第三个碳原子上将它归为n-3系列的多不饱和脂肪酸。它是所有n-3多不饱和脂肪酸的前体物质,可在人体内经Δ6去饱和酶、延长链酶、△5去饱和酶作用合成二十碳五烯酸(EPA),再经过β-氧化作用转换成二十二碳六烯酸(DHA)[1]。其中,EPA是体内三烯前列腺素的前体物质,DHA是大脑、视网膜等神经系统磷脂的主要成分[2],它们对人体生长发育和正常代谢起重要作用。但人体由于缺乏ω3/△15脂肪酸脱氢酶(FAD)无法将亚油酸转换成α-亚麻酸[3],因此,必须通过饮食补充α-亚麻酸。

传统膳食容易造成α-亚麻酸缺乏,从而导致n-6与n-3系列的多不饱和脂肪酸比例失衡,引发多种慢性疾病,如冠心病、动脉粥样硬化、肥胖等。随着科技的进步和人们生活水平的提高,具有降血脂、抗炎、抗氧化、抗癌等生理功能的α-亚麻酸越来越引起人们的重视,使它成为极具有开发前景的食品、化妆品和药品的功能性原料。本文通过介绍α-亚麻酸主要的植物来源、生理功能及其在食品、药品、日化用品等方面的开发应用,希望能对α-亚麻酸功能性产品的开发应用有所帮助。

1　α-亚麻酸的主要来源

α-亚麻酸主要来源是植物,表1总结了主要植物油料的α-亚麻酸含量。从表1可以看出,菜籽含油量达43%,α-亚麻酸含量为11%,是花生油、大豆油、米糠油、玉米胚芽油、芝麻油、葵花籽油等常用植物油中α-亚麻酸含量最高的植物油;其次是大豆油,α-亚麻酸含量为5.9%,其他的均在1%以下;橄榄油α-亚麻酸含量高于油茶籽油,但均低于菜籽油。

表1　一些植物油料中α-亚麻酸含量[9-16]和含油量[17-19]

注:“-”表示未检出。

而特殊油料中杜仲和猕猴桃籽虽然α-亚麻酸含量很高,但这两种植物的籽含量都极少,均不适合作为α-亚麻酸的开发来源。与此相比,紫苏籽、亚麻籽和美藤果仁不但油含量(30%以上)和α-亚麻酸含量(40%以上)很高,而且来源丰富。紫苏主要产地集中在东北、宁夏、甘肃等地;亚麻则主要分布在陕西、甘肃、内蒙古、新疆等地,两者年产量都在4万吨以上[4];美藤果原产于秘鲁亚马逊雨林,2006年被引进西双版纳试种,目前已得到推广种植,在云南省普洱市思茅区、宁洱县、西双版纳景洪市等均有其种植基地[5-6]。

这三种植物油虽然不饱和脂肪酸含量极高,但都含有丰富的维生素E、多酚等天然抗氧化剂,在常温密封条件下可保存一年以上。目前紫苏已被我国卫生部列为药食兼用的中药,美藤果油也被列为新食品原料[6],而亚麻籽及亚麻籽油在美国、加拿大包括我国早有用于食用的记录,所以这三种油脂食用安全性高,很适合作为开发α-亚麻酸产品的主要来源。有研究表明,喂食美藤果油的大鼠所有组织除大脑外α-亚麻酸的水平升高,同时大脑、肝脏、小肠中的DHA水平升高,红细胞、肝脏、肾脏等EPA水平升高。所以美藤果油是增加组织中DHA和EPA水平的良好来源[7-8]。

2　α-亚麻酸的生理功能

2.1与DHA和EPA类似的生理功能

与其衍生物DHA和EPA类似,α-亚麻酸也具有抗动脉粥样硬化、预防心脑血管疾病及减肥、降血脂等生理功能[1,20]。α-亚麻酸在人体内可转化为长链的n-3多不饱和脂肪酸DHA和EPA,增加大部分组织中DHA和EPA水平,从而发挥与DHA和EPA相似的生理功能。Stephan Winnik等[21]人在对敲除了载脂蛋白E的小鼠的研究中发现,摄入α-亚麻酸可以增加大动脉组织中DHA、EPA、DPA水平,且来自植物油的α-亚麻酸能将前列腺素和异前列烷转化为3系列的化合物,从而减少动脉粥样硬化的发生。W Perng等[22]做了一项长期研究,利用气-液相色谱分析5～12岁儿童血清中多不饱和脂肪酸组成,并建立其与儿童体重的关系曲线发现,α-亚麻酸可能起维持体重的作用。α-亚麻酸具有降低高血脂小鼠体内胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白水平,提高其高密度脂蛋白水平的作用,因此可起到控制体重、降低血脂的生理功能[23]。

虽然有分域模型分析数据显示,α-亚麻酸在人体内转化为EPA和DHA是一条受限制的代谢途径,它转化为EPA约为7.2%,转化为DHA的只有0.12%左右[24-25]。但加拿大多伦多大学研究大鼠的大脑对DHA的需要量与α-亚麻酸合成DHA的量之间的关系中发现,α-亚麻酸合成DHA的速率是大脑吸收DHA速率的3倍,这提示了虽然从α-亚麻酸合成的DHA的量有限,但可能足够供应给大脑[26]。有研究指出,当人体处于特殊时期时,α-亚麻酸的转化能力会增强,例如当女性处于妊娠期时转化率升高,这与雌激素的分泌有关,如Julie K Mason等[27]人就证明了雌激素(17β-雌二醇)能提高α-亚麻酸转化为DHA的能力。

2.2其他生理功能

除上述需经过其衍生物EPA和DHA发挥的生理功能外,α-亚麻酸本身也具很多生理功能,如抗脂肪形成及累积、抗炎、保护心血管等,这些生理功能被大量体外细胞实验以及敲除了Δ-6去饱和酶的小鼠实验所证实。

2.2.1抗脂肪形成及累积作用给敲除了Δ-6去饱和酶的小鼠喂食高脂肪食物和猪油(含有0% ALA),另一组喂食高脂肪食物和亚麻籽油(55% ALA),8周后结果发现亚麻籽油组肝脏脂肪积累和肝炎发生率均低于猪油组[28]。体内缺乏Δ-6去饱和酶的小鼠无法将α-亚麻酸转化为DHA和EPA,所以上述实验证实了α-亚麻酸无需转化成其衍生物DHA和EPA可独立发挥抗肝脏脂肪累积作用。Zhou X H等[29]人在对敲除了AMP-激化蛋白激酶a1(AMPKa1)和AMP-激化蛋白激酶a2(AMPKa2)的小鼠的研究中发现,α-亚麻酸必须依靠AMPK才能发挥提高脂肪组织功能和抗脂肪形成的作用。

2.2.2抗炎作用α-亚麻酸的抗炎作用并非通过其衍生物DHA和EPA起作用。用弗氏完全佐剂使小白鼠致炎后,观察α-亚麻酸在体外对环氧合酶(COX)、5-脂氧化酶(5-LOX)的抑制能力发现,α-亚麻酸的抗炎作用归功于其对环氧合酶(COX),特别是环氧合酶-2(COX-2)的抑制作用[30]。而早在2007年,Ren J等[31]人通过体外实验对α-亚麻酸的抗炎机理进行探究,发现α-亚麻酸能抑制亚硝酸盐和前列腺素E2的积累,且能以剂量依赖关系抑制一氧化氮合成酶(iNOS)和环氧合酶2(COX-2)的蛋白和mRNA的表达,这提示了α-亚麻酸的抗炎作用可能是通过抑制一氧化氮合成酶(iNOS)和环氧合酶2(COX-2)mRNA的表达来实现。Erdinest N等[32]人对α-亚麻酸的体外抗炎机理做更深入的研究发现,α-亚麻酸能显著降低促炎性细胞因子TNF-α、IL-6、IL-1β和IL-8的mRNA水平和蛋白质含量,这与它能显著降低核因子-κBα(I-κBα)含量有关。

2.2.3预防糖尿病及其并发症糖尿病是当前威胁人类健康的严重慢性疾病之一,长期的高血糖引起全身多系统的代谢障碍,可导致大血管和微血管的病变[33],甚至会出现动脉粥样硬化等病发症。研究表明,糖尿病患者血清中肿瘤坏死因子(TNF-α)、可溶性P-选择素(P-selectin)和可溶性细胞间黏附分子(ICAM)-1水平显著增加[33]。α-亚麻酸可减弱可溶性P-选择素(P-selectin)和可溶性细胞间黏附分子(ICAM)-1的表达,从而抑制中性粒细胞与内皮细胞的粘附作用,起到抑制糖尿病患者内皮发炎的作用。Zhang W等[34]人指出α-亚麻酸的这些作用能被P13k抑制剂LY294002和渥曼青霉素所抑制。因此推测α-亚麻酸对高血糖下内皮细胞的保护作用可能通过PI3K/Akt途径实现。PI3K-蛋白激酶B(Akt)信号途径是生长因子促进细胞生存的一个重要通路,它在调节细胞增殖、分化、凋亡过程中发挥多种调节作用[35]。α-亚麻酸可通过3-磷脂酰肌醇激酶(PI3K)使蛋白激酶B(Akt)磷酸化,从而抑制内皮细胞发炎、凋亡。此外,有研究表明,通过PI3K/Akt这条途径,α-亚麻酸还能减弱胰岛素抵抗,预防糖尿病的发生、减少糖尿病患者的心梗面积和细胞凋亡、预防糖尿病患者的心肌缺血/再灌注(MI/R)损伤[36-38]。

2.2.4抗氧化作用孙丽君等[39]通过体外培养研究α-亚麻酸对经卵胞浆内单精子注射(ICSI)的人未成熟卵母细胞的成熟、受精和胚胎发育的影响。结果发现α-亚麻酸中加入50 μmol/L的α-亚麻酸储备液的卵母细胞24 h成熟率明显提高(p<0.05),且对其培养基中丙二醛(MDA)含量进行测定发现其MDA显著性降低(p<0.05)。这提示了α-亚麻酸具有抗氧化作用,可通过降低氧化应激水平促进卵母细胞体外成熟,提高胚胎发育潜能。α-亚麻酸在体外无法转化为DHA和EPA,这表明了α-亚麻酸本身具有抗氧化作用,或者可能通过其他途径发挥其抗氧化作用。李光亮等[40]研究发现随着α-亚麻酸浓度的增加,核转录因子NF-E2相关因子(Nrf2)的mRNA和蛋白质的表达量逐渐增多。Nrf2是可诱导多种解毒酶、生物转化酶和异生物质转运蛋白的关键核转录因子,具有抗炎和抗氧化作用。说明α-亚麻酸可通过增加Nrf2的表达水平发挥抗炎、抗氧化作用,但更深入的机理还有待进一步研究。

2.2.5抗乳腺癌作用乳腺癌是全世界女性最主要的癌症杀手,导致它难以治疗的主要原因是其具有异质性,根据其对细胞的雌激素受体(ER),孕激素受体(PR)和人表皮生长因子受体2(HER2)的表达可将它分为几个分子亚型。不同亚型对应的治疗方法有差异,很难达到满意的治疗效果。有研究表明α-亚麻酸可以减少乳腺癌细胞系的生长,并促进其凋亡[41]。Ashleigh KA Wiggins等[42]对其机理进行探讨发现α-亚麻酸能通过修改乳腺癌分子亚型间不同的信号路径以及改变其基因表达抑制乳腺癌细胞系的生长。在此体外培养中,α-亚麻酸对乳腺癌细胞系基因表达的影响是显著的,这提示了α-亚麻酸能直接影响mRNA的转录和蛋白质的表达。

3　α-亚麻酸的开发研究现状

3.1食品方面的应用

目前市场出现的富含或添加了α-亚麻酸的食品主要有奶粉、植物油、休闲食品、营养粉等,如艾琳西点时间的亚麻籽花生曲奇饼干、蒙萃源的亚麻籽油蚕豆、元化生物的亚麻酸营养油、α-亚麻酸粉、α-亚麻酸油、陕西优利士乳业有限公司生产的孕产妇营养羊奶粉等。

与来源于鱼油的DHA和EPA相比,α-亚麻酸应用于食品具有明显的优势。一方面是因为α-亚麻酸来源植物的籽或仁,如亚麻籽、美藤果仁等,有籽皮或壳包被,使用过程比鱼油更方便,而且不易氧化变质。张文齐等[43]发明一种α-亚麻酸小杂粮饼干就是利用全颗的亚麻籽粉制成。

另一方面由于富含α-亚麻酸的植物油没有鱼油的腥味,且本身具有清香的气味,加工时不用去除异味,减少时间和成本的同时,还更能被大众所接受。如Berasategi I等[44]发明的富多不饱和脂肪酸的意大利博洛尼亚香肠,是用亚麻籽油取代一部分的藻类油,这样能有效减少藻油的腥味。普洱联众生物资源开发有限公司开发了一种美藤果保健牛轧糖,是利用美藤果粉、美藤果油和香蕉抗性淀粉、海藻糖等制成,不但耐储存而且具有清除自由基、提高免疫力等多种保健功能[45]。

3.2保健品方面的应用

自1993年,世界卫生组织和联合国粮农组织就联合发表声明要专项推广α-亚麻酸以来,α-亚麻酸的保健品日益丰富,主要应用在软胶囊和保健植物油上。目前,国外市场上流行α-亚麻酸保健软胶囊有新西兰深蓝健康亚麻籽油软胶囊、普丽普莱亚麻籽油软胶囊等。近年来,我国对α-亚麻酸的补充也日益重视。去年我国营养学会在发布的2013版《中国居民膳食营养素参考摄入量(DRIs)》中首次增加了α-亚麻酸推荐值,规定中国居民(孕妇)每天摄入1600～1800 mg为宜。国内现流行的α-亚麻酸保健软胶囊——纽斯葆银杏磷脂软胶囊、蒙谷香亚麻籽油软胶囊等也颇受欢迎。一些地方甚至还出现了富含α-亚麻酸的保健凝胶糖果、饼干等。

植物保健油近年来广受大众欢迎,它具有食、药两用的功效[46],主要代表产品有紫苏籽油、亚麻籽油以及普洱联众生物资源开发有限公司最近上市的美藤果油。与鱼油不同的是这些富含α-亚麻酸的植物油同时富含多酚、植物甾醇等内源性抗氧化剂[47],这使得α-亚麻酸在人体内更加稳定。

3.3日化用品方面的应用

α-亚麻酸是短链的多不饱和脂肪酸,与细胞膜有很强的亲合力,能深入渗透皮肤内部,补充皮肤营养,同时它具有很强的修复皮肤损伤、抗过敏、保湿等功效[48]。目前国内的普洱联众生物资源开发有限公司已开发了多种美藤果油护肤品,如美藤果冷制养肤皂、美藤果舒缓修护精华油等,并通过人体实验证明了在护肤品中添加美藤果油确实可以增加皮肤的保湿能力和弹性[49]。而在此之前,国外市场上已出现The SaemHarakeke新西兰亚麻籽面霜和精华素、Reykas的亚麻籽洗发水、精华液和发膜等以亚麻籽油为原料的护肤护发产品。今年国内外化妆品以马油最为流行,而马油中修复伤疤的主要活性物质就是α-亚麻酸等多不饱和脂肪酸[50]。由此可见,富含α-亚麻酸等多不饱和脂肪酸的护肤品是目前化妆品市场的发展趋势。

3.4医药方面的应用

目前α-亚麻酸对预防心脑血管疾病、降低血脂、抑制癌症发生与转移、抗衰老、增强智力等功效是国际医学界和营养学界公认的,欧美大部分国家以及日本等国已经立法,将α-亚麻酸作为药物和食品添加剂用来预防和治疗心血管疾病、癌症、老年痴呆症、视力下降等病症。但α-亚麻酸稳定性差,为了增强其稳定性,常将α-亚麻酸进行乙酯化生成α-亚麻酸乙酯。

α-亚麻酸是短链的脂肪酸,与其他药物聚合在一起,可以增强药物的吸收性、疗效性甚至靶向性,降低药物的毒副作用。Xiao Y等[51]发现α-亚麻酸与低分子量软骨素硫酸盐聚合后,其聚合物α-LNA-LMCS比传统的硫酸软骨素(CS)吸收性更好;Liang C H[52]等研究表明α-亚麻酸与阿霉素合成的DOX-hyd-LNA,不仅比阿霉素对肿瘤的治疗效果更好,且具有靶向性。植物甾醇具有降血脂、降胆固醇、预防心血管疾病等生理功能,但脂溶性弱,与α-亚麻酸一起合成α-亚麻酸甾醇酯,能有效增强其功效,且拓宽其在脂溶性医药品中的应用。

4　展望

综上所述,α-亚麻酸植物来源丰富,并具有良好的保健功能,应用范围较广。α-亚麻酸在国外非常受政府的重视,欧美大部分国家及日本已经立法要求孕妇必须补充足量的α-亚麻酸。国外的很多超市也都可以看到补充α-亚麻酸的保健品和食品。但国内人们对α-亚麻酸的认识普遍不足,很多人甚至都没听说过,α-亚麻酸补充剂在国内也较少见,其主要存在的问题是:虽然目前对α-亚麻酸纯化技术研究较多,但应用于大规模的工业化生产难度大;α-亚麻酸极易发生氧化,难以应用在一些需要高温加热、高温杀菌或长期放置在空气中的食品上。就这方面而言,开发富含α-亚麻酸的植物油或植物油料是更加可行的方法,但纯度不够难以应用在医药方面,所以还需加强对α-亚麻酸的纯化技术及抗氧化方面的研究。

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Research development of alpha-linolenic acid

WU Qiao-jin1,DU Bing1,2,*,CAI You-lin1,LIANG Zuan-hao1,LIN Zhi-guang3,QIU Guo-liang3,DONG Li-jun4

(1.College of Food,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China; 2.Juxiangyuan Health Food(Zhongshan)Co.,Ltd.,Guangzhou 528437,China; 3.Weisibei Biological Technology Co.,Ltd.,Guangzhou 510000,China; 4. Ireland Glanbia Nutrition Co.,Ltd.,Shanghai Representative Office,Shanghai 200000,China)

Alpha linolenic acid belongs to n-3 polyunsaturated fatty acids and is one of the essential fatty acids of human which can’t be synthesized in human body without supplement outside. Oil plants which could be used as a source and the physiological function of alpha linolenic acid was simply introduced. Then it was reviewed that the application of alpha linolenic acid in the domestic and foreign food,medicine,daily chemical products and other aspects,revealing alphalinolenic acid had a broad prospect with the hope of helping the development of the alpha linolenic acid.

alpha-linolenicacid;the plant source;physiological functions;the development and application

2015-10-26

吴俏槿(1990-)，女，硕士研究生，研究方向：食品科学，E-mail:wuqiaojin1990@126.com。

杜冰(1973-)，男，博士，副教授，研究方向：食品新原料的开发，E-mail:gzdubing@163.com。

TS201.1

A

1002-0306(2016)10-0386-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.10.072