神經酸的功能及提純工藝研究進展

劉速速，周慶禮，孫 華，于功明

(1.天津科技大學 食品工程與生物技術學院，天津 300000； 2.齊魯工業大學(山東省科學院) 食品科學與工程學院，濟南 250000)

神經酸是大腦神經組織和神經細胞的核心天然成分，是目前為止世界上發現的能促進受損神經組織修復和再生的特效物質，對于提高腦神經的活躍，防止腦神經衰老有很大作用[1]。隨著研究的不斷深入，發現一些植物的果實和種子油中富含神經酸，引起了國內外許多研究者的廣泛關注。本文就神經酸的來源、功能及提純工藝進行綜述，為神經酸產品的開發和應用提供參考。

1 神經酸的來源

1.1 動物來源

1925年，Klenk從人和動物的大腦里分離出腦苷脂，腦苷脂水解為半乳糖、脂氨醇和不飽和脂肪酸3部分，并從不飽和脂肪酸中分離出一種熔點為41℃的單不飽和脂肪酸，并推導出其分子式，即為神經酸。1926年，Tsujimoto等首次從鯊魚油中分離出神經酸，并確定神經酸結構為順式結構。1972年，Sinclar等發現當鯊魚的腦部在受到傷害后會自行修復，于是專家們推斷神經酸能夠修復大腦神經組織。

1.2 植物來源

迄今為止，在我國含有神經酸的植物有31種，神經酸含量在2%以上的木本植物10種、草本植物5種[2]。我國含神經酸植物種類中，蒜頭果是含神經酸植物之冠，但適生區范圍較小，且資源量少。以元寶楓為代表的槭屬[3]，雖然神經酸含量較蒜頭果等相對較低，但槭屬樹種結實量大，并且適生能力非常強，因此具有較大的發展潛力。遏藍菜果實的神經酸含量(≥3.66%)是僅次于蒜頭果和盾葉木的十字花科植物，也是果實中神經酸含量最高的草本植物。蒜頭果、盾葉木和遏藍菜果實的神經酸含量均大于3%，是自然界富含神經酸的3種植物資源。

2 神經酸的功能

2.1 治療腦部疾病

隨著年齡的增長，機體中神經酸的缺乏將會增加腦中風后遺癥、老年癡呆、腦癱、記憶力減退等腦病的發生率。研究證明，神經酸能夠恢復神經末稍活性，促進神經細胞生長和發育。神經酸是腦神經細胞膜的重要組成部分，能夠調節細胞膜上的離子通道和受體，激活受損、病變及休眠的神經細胞，修復腦細胞膜結構，促進神經網絡的重建，并且神經酸可誘導神經纖維自我生長及分裂，修復堵塞、扭曲、凝聚及斷裂的神經纖維，增強大腦各區域神經組織間的信號傳導，使損傷的胞體存活和恢復語言、記憶、感覺、肢體等方面的功能[4]；同時神經酸還能夠完整地透過血腦屏障[5]，干預神經干細胞在腦內增殖、分化、遷移和存活，促使腦內ADP轉化為ATP，促進乙酰膽堿合成，增加多巴胺的釋放，并增強神經興奮的傳遞，改善腦內新陳代謝狀況[1]。

印度學者發現，營養不良及饑餓兒童的大腦和小腦細胞中神經酸含量遠低于正常兒童；法國科學家研究表明如果在懷孕期或嬰兒期攝入一定量的神經酸，將會加快腦部的發育[6]。王建民等[7]對神經酸功能進行了研究，動物試驗結果表明，神經酸各劑量組與對照組相比存在顯著性差異(P<0.05)；人體試驗結果表明，試驗組各項測試指標與對照組相比，心智、圖片、再認、聯想、觸覺、理解和IQ值均有顯著提高；說明神經酸能夠顯著改善記憶能力，提高IQ值。

2.2 改善中樞神經系統

多發性硬化是一種發生于中樞神經系統的脫髓鞘疾病，因神經纖維的鞘磷脂被破壞，導致神經纖維髓鞘呈塊狀脫落，使神經傳輸中斷，出現視力模糊、站立不穩、語言受阻、煩躁、失眠等癥狀。由于中樞神經系統由白質、灰質組成，而神經酸是白質的組成部分，是腦白質的結構性成分，能在體內合成神經節苷脂、腦苷脂和鞘磷脂，可改善髓質營養不良，抑制髓鞘受損與脫失，改善多發性硬化癥狀。Sargent等[8]在動物試驗中發現，老鼠體內的神經酸不足，會導致髓鞘形成受損，而飲食中加入神經酸，則對治療多發性硬化有益；且人體試驗表明，神經酸的攝入可促進體內鞘糖脂和鞘磷脂的合成，進而促進神經纖維髓鞘化，使脫落的髓鞘再生，改善多發性硬化癥狀。

腎上腺腦白質病[4]，是由于長鏈脂肪酸分解酶缺乏，過多地結合了長鏈飽和脂肪酸，引起中樞神經系統進行性脫髓鞘病變，主要累及腎上腺和腦白質，主要表現為進行性的精神運動障礙，視力及聽力下降和腎上腺皮質功能低下。試驗證明，用富含神經酸的植物油進行“食用療法”，對腎上腺腦白質萎縮癥病人是有益的。

2.3 調節血糖血脂

神經酸可以改善血液微循環，對高血脂、高血壓、高血糖、動脈粥樣硬化等癥狀有明顯的效果。神經酸作為一種長鏈脂肪酸，通過促使人體必需脂肪酸ω-3和ω-6正常代謝，二者協同作用，能迅速降低血液中低密度脂蛋白膽固醇含量，升高高密度脂蛋白膽固醇含量，降低血清中總膽固醇含量，降低血液黏稠度，降低血壓，舒張血管，清除血管中多余的脂肪，抑制血小板聚集，能促進胰島β-細胞分泌胰島素[9]。蔡曉琴等[10]探討了血漿二十四碳烯酸(C24∶1)水平與急性缺血性腦卒中發病的關系，結果表明高濃度的血漿C24∶1水平可以降低急性缺血性腦卒中的發病風險。

2.4 提高免疫功能

神經酸能促進脾淋巴細胞的增殖轉化，提高抗體生成細胞數量和NK細胞活性，提高機體免疫力。膳食中添加神經酸還能夠改善多囊卵巢綜合征。賀浪沖等[11]對艾氏腹水癌小鼠灌胃含神經酸的元寶楓油，結果表明小鼠的生命延長了81.9%。王熙才等[12]探討了含有神經酸的元寶楓油對小鼠免疫系統的影響及其增強免疫力的作用。試驗結果表明用元寶楓油制成的艾舍爾軟膠囊各劑量組小鼠的淋巴細胞轉化能力、抗體生成細胞數均高于陰性對照組(P<0.05)；高、中劑量組NK細胞活性高于陰性對照組(P<0.01)。說明用元寶楓油制成的艾舍爾軟膠囊能提高小鼠的抗體生成細胞數和血清溶血素水平以及小鼠NK細胞活性，具有增強免疫力的作用。

2.5 食品添加劑

1993年在瑞士召開的第一屆國際脂肪酸及脂質研究會上指出，長鏈的不飽和脂肪酸是胎兒和新生兒發育必不可少的營養物質。而神經酸是長鏈不飽和脂肪酸，其主要通過人體內的鞘磷脂和鞘糖脂來達到改善生物膜組成、結構和功能，從而提高細胞活力，增強人類正常生命活動的能力。早在20世紀90年代，歐美發達國家的科學家就提倡將神經酸添加到奶粉中，以促進嬰兒智力發育，提高國民素質。神經酸也可以作為即食水溶液形式，在加工過的肉、蔬菜、魚中添加，亦可以添加在嬰兒奶粉、嬰兒米粉、嬰兒餅干中。研究發現，對孕婦和哺乳期的婦女添加8～32 mg/d的神經酸，可以促進嬰兒智力發育。王建民等[7]通過動物試驗和人體試驗，得出神經酸能夠改善人的記憶能力，并提出了將其作為添加劑添加到嬰幼兒益智食品中的建議，對促進嬰幼兒的大腦發育，提高智力水平具有重要意義。

2.6 皮膚護理

角質層的結構和皮脂防護層的親油性，一方面可以防止皮膚過度失水，另一方面可以防止自然環境中異物侵入皮膚。科學家研究發現，神經酸可加強角質層的防護作用，并提高皮膚水分含量，角質層對水溶性維生素幾乎是一個無法逾越的屏障，只有借助神經酸這樣的載體物質，水溶性維生素才能穿透角質層。用元寶楓油配制的化妝品，對皮膚表現出有益的生理功能，滲透快，無油膩發黏的感覺，無刺激和敏感性，配制的化妝品保濕性好，可減緩皮膚表面的水分蒸發，對皮膚的柔軟性、平滑性和彈性具有一定作用。王性炎[13]在試驗中發現含神經酸的元寶楓油對皮膚病有治療作用，并研制了元寶美容霜、元寶洗面奶等。

3 神經酸的提純工藝

3.1 結晶法

結晶法是利用脂肪酸在溶劑中的溶解度和凝固點不同進行富集純化的。一般來說,脂肪酸在有機溶劑中的溶解度隨碳鏈長度的增加而減少,隨雙鍵數的增加而增加。這種溶解度的差異隨溫度的降低表現更為顯著。所以將混合脂肪酸溶解于有機溶劑,通過降低溫度可實現飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸的分離。

郝旭亞[14]通過對脂肪酸進行3次重結晶，可得質量分數為82.99%的神經酸晶體,回收率為51.91%，得率為20.98%。熊德元等[15]通過用石油醚與10%無水乙醇的混合液為溶劑對蒜頭果油進行低溫結晶，結晶溫度-12℃，結晶時間2 h，得到神經酸的質量分數為75.39%，回收率為59.74%，其中油酸含量從27.19%降到7.94%，芥酸含量從14.83%降到5.13%。呼曉姝[16]對元寶楓油中的神經酸進行重結晶，試驗結果表明，結晶溫度在-25℃，結晶時間3 h時，神經酸純度達到最大值，神經酸收率為36.4%，所得神經酸純度不高，收率較低。

3.2 尿素包合法

尿素的結晶為六面體，當利用尿素溶解在有機溶劑中，遇到脂肪化合物時，尿素分子間以氫鍵結合形成六面體，直鏈飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸的直徑小于形成的六面體的自由體積，在結晶過程中就可以進入到晶胞內，形成尿素包合物析出，進而將飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸與多不飽和脂肪酸分開[17]。

徐文暉等[18]用元寶楓油制成混合脂肪酸甲酯，再用尿素包合法對其中的神經酸甲酯進行分離。結果顯示，在m(脂肪酸甲酯)∶m(尿素)∶V(甲醇)為1∶3∶9、包合溫度-10℃、包合時間20 h的條件下，神經酸甲酯的分離效果最佳，通過2次尿素包合處理后神經酸甲酯的相對含量從5.484%提高到17.103%，提高了2倍多。郭瑩瑩等[19]以文冠果油為原料，在尿脂比1∶1、料液比1∶10、包合溫度10℃、包合時間8 h的優化工藝條件下，文冠果油中的神經酸含量從2.59%升高到9.49%，神經酸含量提高了約3倍，且回收率也較高，可達到74.01%。

芥酸與神經酸均為ω-9型長鏈單烯脂肪酸,結構相近,因此神經酸提純難點之處就是將其與芥酸分離。張元等[20]通過二級分子蒸餾得到的神經酸乙酯初級產品中神經酸乙酯與芥酸乙酯含量分別為48.79%和46.80%，然后將二級分子蒸餾后的脂肪酸乙酯進行尿素包合，在m(脂肪酸乙酯)∶m(尿素)∶V(甲醇)為1∶5∶35、包合溫度35℃、包合時間8 h條件下，經過二次尿素包合處理，得到神經酸乙酯含量為66.21%的產品，神經酸乙酯的收率為12.73%，其中芥酸含量降到33.28%。尿素包合法簡便、經濟，適合工業化生產。尿素包含法分離神經酸后，產品中的神經酸相對含量并不高，且存在溶劑殘留問題。

3.3 薄層層析法

薄層層析法主要是利用吸附劑對不同成分的吸附能力不同，以及展開劑對其解吸附能力的不同而實現分離。薄層層析法是快速分離和定性分析少量物質的一種很重要的實驗技術，屬固-液吸附色譜。王娟等[21]將蒜頭果油直接上樣于硅膠G板上，用石油醚-乙酸乙酯洗脫劑進行梯度洗脫，經檢測后收集體積比為50∶1～30∶1洗脫液，減壓濃縮后得到神經酸結晶，含量達到95%，得率為10%。王性炎等[22]首先將元寶楓油制備成混合脂肪酸，用硅膠柱對神經酸進行吸附，采用專用洗脫劑進行洗脫，收集含神經酸部分，經檢測神經酸含量由5.5%提高到90%以上。薄層層析法雖然分離純度高，但條件精密，僅適用于實驗室制取，很難實現工業化生產。

3.4 分子蒸餾法

分子蒸餾主要是通過物質分子運動的平均自由程的不同進行分離的。當物料加熱流動時，由于輕、重組分的自由程不同，輕組分會最先從液體中揮發到冷凝管上而被收集，重組分達不到冷凝管而沿壁流出，因而實現不同物質的分離。

徐明輝等[23]用分子蒸餾法對神經酸乙酯進行制取，在不同的真空度及溫度下進行六級分子蒸餾，其中在第五級分子蒸餾真空度0.1～2.0 Pa、溫度145～150℃的條件下，脫除芥酸和部分木焦油酸，在第六級分子蒸餾真空度0.1～2.0 Pa、溫度148～153℃的條件下，得到含量為50%以上的神經酸乙酯。羅永珠等[24]將元寶楓油乙酯化后在不同的真空度及溫度下進行了六級分子蒸餾，得到50%含量的神經酸乙酯。郝旭亞[14]利用分子蒸餾的去輕取重法：首先對混合脂肪酸乙酯在100℃、5.0 Pa下進行一級分子蒸餾得重組分，再將重組分在120℃、5.0 Pa下進行蒸餾得二級重組分，再在120℃、2.0 Pa下進行蒸餾得到三級重組分，再在120℃、0.1 Pa下進行四級蒸餾，所得重組分中神經酸乙酯的質量分數為87.03%。分子蒸餾法[25]提取神經酸操作簡單，避免了以往工藝中水洗易乳化的問題，解決了以往技術中存在的產品酸價過高的問題。

3.5 制備型反相高效液相色譜法

制備型反相高效液相色譜法(RP-HPLC)是在分析型HPLC的基礎上發展起來的一種高效分離純化技術。該技術是通過高負載、高分離度的制備柱實現高純度分離的色譜分離方法，其特點在于采用高柱效色譜柱，分離效率高，應用范圍廣，處理量大，能夠滿足不同的分離需求。

袁成凌等[26]用RP-HPLC分離純化微生物油脂中的花生四烯酸，在制備色譜柱為μ-BondapakTMC18、流動相為甲醇-水(體積比95∶5)、流速為5 mL/min、柱溫為25℃、進樣量為2 mL的條件下，花生四烯酸甲酯質量分數達到99.5%。王學彤等[27]用高效液相色譜法分離魚油中的EPA和DHA，最終得到質量分數分別為98.35%的EPA和86.59%的DHA。目前還未有文獻報道將制備型反相高效液相色譜法應用于分離神經酸。通過分析及查閱相關文獻，我們可以得出RP-HPLC對于脂肪酸具有較好的分離純化效果，神經酸作為脂肪酸的一種，同樣也可通過RP-HPLC進行分離純化，此方法對于神經酸的純化具有較大的發展潛能。

4 結束語

神經酸在預防和治療腦部疾病，提高免疫功能，改善皮膚等問題中都發揮了重要的作用。神經酸的來源起初是動物腦和鯊魚油，但從這些原料中提取神經酸會有較大困難，原料缺乏，成本較高，而且來自動物的神經酸存在一定的安全隱患。因此，從植物油中提取神經酸是一條可持續發展的合理之路。在我國含神經酸的植物油脂中元寶楓油發展潛力很大，元寶楓是我國含神經酸木本植物的一個特有物種，以元寶楓為代表的槭屬，樹種結實量大且元寶楓油中神經酸含量較高，是神經酸開發的有力資源。

神經酸具有較高的經濟價值，但制備高純度的神經酸仍面臨較大的困難。傳統的尿素包合法、結晶法等存在效率低等問題；先進的分子蒸餾技術操作簡單，分離效率高，雖然存在成本較高等問題，但仍具有較好的發展潛能；制備型反相高效液相色譜法是一種快速有效的分析分離手段，應用范圍廣，分離效率高，對于純化脂肪酸具有較大的優勢。為了降低成本、提高效率，可以采用先進的提取技術與傳統技術相結合的方法，這樣不僅能提高神經酸的產量與純度，還可以提高其生產效率。