α-亞麻酸的生理功能及其在牛奶中的營養(yǎng)調(diào)控研究進(jìn)展

賀越，趙圣國，鄭楠，王加啟，張養(yǎng)東

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100193）

0 引 言

牛奶的營養(yǎng)物質(zhì)含量十分豐富，是人們?nèi)粘Ｉ攀持蟹浅Ｖ匾牟糠帧ｋS著人們生活水平的提高，如何使牛奶中乳脂的組成更加優(yōu)質(zhì)、更加有利于機(jī)體健康一直是研究的熱點(diǎn)。脂肪酸是乳脂的重要組成部分，通常分為飽和脂肪酸（saturated fatty acid，SFA）和不飽和脂肪酸（unsaturated fatty acid，UFA）。牛奶和乳制品中SFA 的組成比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于UFA，然而近年來發(fā)現(xiàn)某些SFA 會(huì)增加心血管疾病的患病風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也有研究表明UFA 對(duì)人體的健康具有重要意義。目前最受矚目的UFA 是α-亞麻酸（α-Linolenic Acid，α-LNA），它在降低血脂和血壓、抗血栓、抗癌、抗過敏與保護(hù)視力等諸多方面都具有重要作用，因此如何調(diào)控牛奶中α -LNA 的含量來改善牛奶的品質(zhì)，使牛奶更加有益人體健康是重要的研究內(nèi)容。

1 理化性質(zhì)

α-LNA 屬于ω-3 系多不飽和脂肪酸（ω-3polyunsaturated fatty acids，ω-3PUFA），主要存在于紫蘇籽、亞麻籽、杜仲籽等籽類中，其中杜仲籽油中α-LNA 的含量達(dá)到了61.36%[1]。α-LNA 是機(jī)體的必需脂肪酸，動(dòng)物機(jī)體一般不能合成[2]，必須從食物中攝入。α-LNA 為結(jié)構(gòu)全順式9,12,15-十八碳三烯酸，簡記為△9,12,15-18:3，是非共軛立體構(gòu)型，其分子式為C18H30O2，熔點(diǎn)-11.3～-11℃，在25 ℃時(shí)密度為0.914 g/mL，沸點(diǎn)230～232 ℃，溶于乙醇和乙醚[3]。α-LNA 為白色至淡黃色油狀液體，清香無異味，其分子結(jié)構(gòu)中含有三個(gè)碳碳雙鍵和一個(gè)羧基，故具有高度的不飽和性和非常強(qiáng)的還原性。α-LNA 在空氣中不穩(wěn)定，易發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿性條件下易發(fā)生雙鍵位置及構(gòu)型的異構(gòu)化反應(yīng)形成共軛多烯酸[4-5]。正常情況下，機(jī)體攝入的α -LNA 會(huì)在△-6 脫氫酶、碳鏈延長酶、△-5 脫氫酶等多種酶的作用下轉(zhuǎn)化為二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA），然后再經(jīng)過β-氧化作用產(chǎn)生二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）[6]，α-LNA 及其代謝產(chǎn)物EPA、DHA 是機(jī)體最主要的ω-3PUFA[7]。Colussi G 等曾在研究中指出，ω-3 PUFA 是哺乳動(dòng)物細(xì)胞膜的重要組成成分，并且其含量能影響細(xì)胞的功能[8]。

2 生理功能

2.1 降低血脂和血壓的功能

血清中的膽固醇和甘油三酯構(gòu)成了血脂的主要部分。HMG-COA 還原酶是機(jī)體肝細(xì)胞合成膽固醇的一種重要的限速酶，通過抑制HMG-COA 還原酶的活性能降低膽固醇（total cholesterol，TC）的合成。有研究表明，α-LNA 能降低HMG-COA 還原酶的活性，同時(shí)減少極低密度脂蛋白（very low density lipoprotein，VLDL）中的甘油三酯（triglyceride，TG）及載脂蛋白B 的生物合成量，使血清中TG、TC 的總含量降低，從而達(dá)到降低血脂的效果[9]。

Morise A 等用亞麻籽油和黃油飼喂大鼠，發(fā)現(xiàn)飼喂亞麻籽油的大鼠血漿中TC、TG的含量都低于飼喂黃油組的大鼠，表明α-LNA 具有有降低血脂的作用[10]。Tsukamoto I[11]也曾在研究中指出，升高血漿中α-LNA 的含量能有效降低高血壓的發(fā)生率[11]。

2.2 抑敏抗炎的作用

研究表明，α-LNA 在機(jī)體內(nèi)具有抑制過敏反應(yīng)和炎癥反應(yīng)的效果。當(dāng)機(jī)體發(fā)生過敏反應(yīng)時(shí)，花生四烯酸（arachidonic acid，AA）的含量會(huì)上升，AA 在相關(guān)酶的作用下能產(chǎn)生與機(jī)體的過敏反應(yīng)以及炎癥反應(yīng)有關(guān)的前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）和四烯白三烯（leukotriene 4，LT4）[12]。α-LNA 抑敏抗炎的主要作用機(jī)制是α-LNA 的代謝產(chǎn)物EPA、DHA 與AA在體內(nèi)發(fā)揮其功能時(shí)競(jìng)爭(zhēng)5-脂氧化酶（5-lipoxygenase，5-LOX）[13]，且EPA、DHA 的競(jìng)爭(zhēng)力要高于AA。

Shen Y 等研究發(fā)現(xiàn)，在體外實(shí)驗(yàn)情況下，高濃度的α-LNA 具有抑制炎癥反應(yīng)的效果[14]。Rallidis L S等發(fā)現(xiàn)血脂異常的病人攝入α-LNA 3 個(gè)月后，其機(jī)體中與炎癥反應(yīng)相關(guān)的物質(zhì)如C-反應(yīng)蛋白（C-reactive protein，CRP）、血清淀粉樣蛋白A（serum amyloid A，SAA）以及白介素-6（interleukin-6，IL-6）的水平都顯著降低[15]。

2.3 抑制癌癥發(fā)生和轉(zhuǎn)移的功能

研究表明，乳腺癌、腸癌等惡性腫瘤的發(fā)生與機(jī)體攝入過多的動(dòng)物性脂肪有關(guān)。這些脂肪影響機(jī)體內(nèi)激素的正常水平、改變生物膜流動(dòng)性以及膜上各種受體的功能，也可能通過改變血小板膜磷脂脂肪酸組成，增加其凝集性而使癌細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)移和增殖[16]。Dwivedi C 等在研究中發(fā)現(xiàn)，給大鼠飼喂亞麻籽油能預(yù)防結(jié)腸癌的發(fā)生[17]。Mason-Ennis J K 通過研究發(fā)現(xiàn)，α -LNA 能抑制雌激素受體（ER）的相關(guān)活性，從而抑制人乳腺癌細(xì)胞（MCF-7）的增長[18]。

2.4 抑制血栓形成和預(yù)防心肌梗塞、腦梗塞等疾病的功能

機(jī)體內(nèi)AA 的含量影響血栓素A2（thromboxane A2，TXA2）和前列腺素I2（prostaglandin I2，PGI2）的合成，AA 的數(shù)量降低，TXA2、PGI2 的含量也會(huì)相應(yīng)降低EPA 在機(jī)體內(nèi)可以轉(zhuǎn)化生成前列腺素I3（prostaglandin I3，PGI3）和血栓素A3（thromboxane A3，TXA3）。

有研究表明，TXA3 的促凝作用要比TXA2 弱，PGI3 和PGI2 的抗凝作用相當(dāng)[19]，說明EPA 的促凝能力要低于AA，且EPA 在體內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)相關(guān)轉(zhuǎn)化酶的能力高于AA。由此可知，α -LNA 能在一定程度上抑制血小板的凝集，可以有效防止血栓的形成。另有研究表明，ω-3 系多不飽和脂肪酸可以減低血漿纖維蛋白原和凝血因子V 的含量[20]。

3 負(fù)面影響

研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)α-LNA 缺乏時(shí)，機(jī)體就不能攝入足夠的營養(yǎng)元素，從而造成機(jī)體代謝紊亂。主要表現(xiàn)有：機(jī)體脂質(zhì)代謝異常、免疫能力下降、動(dòng)脈粥樣硬化、視力減退、智力以及記憶力降低等[21]。α-LNA 雖是機(jī)體必需的脂肪酸，但不宜過量攝入。

研究表明，嬰幼兒機(jī)體中EPA 的含量過多時(shí)，AA的攝入受到抑制，AA 對(duì)嬰幼兒的組織器官、神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育有著重要的作用，而嬰幼兒本身合成AA 的能力很低，需要從外界攝取，通常將AA 作為嬰兒在生長發(fā)育中必需的不飽和脂肪酸，如果嬰兒攝入過多的α-LNA，則必然會(huì)影響AA 的吸收，從而會(huì)對(duì)機(jī)體的生長發(fā)育產(chǎn)生不良的影響[22]。Wu J 在研究中發(fā)現(xiàn)，攝入過多的α -LNA 能增加老年性黃斑變性的風(fēng)險(xiǎn)[23]；以及增加男性前列腺癌癥的患病風(fēng)險(xiǎn)[24]。

α-LNA 在一定程度上能抑制血小板的凝集，故對(duì)于血液中血小板本身較少或者是凝血機(jī)制有問題的人群來講，不合理攝入α-LNA 反而會(huì)對(duì)機(jī)體造成損害。機(jī)體中的亞油酸（linoleic acid，LA）和α-LNA需要經(jīng)過代謝后才能被吸收，兩者的攝入比例對(duì)維持細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)以及正常生長有重要的意義，若機(jī)體攝入過多的α-LNA，則LA 的吸收會(huì)受到抑制，從而打破機(jī)體的平衡，造成代謝紊亂。

4 代謝機(jī)制

反芻動(dòng)物對(duì)脂類的分解代謝主要是在瘤胃，其代謝過程主要包括微生物的脂解作用、微生物氫化日糧中多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid，PUFA）以及合成微生物脂肪酸三個(gè)部分[25]。微生物脂解是指在微生物脂酶的作用下，日糧中脂質(zhì)被分解釋放出游離脂肪酸（nonesterified fatty acid，NEFA）的過程。

日糧中脂肪酸一般以酯化形式存在[26]，而瘤胃中只有NEFA 才能被氫化，因此脂解是氫化的必要前提步驟[27]。關(guān)于瘤胃發(fā)生氫化的原因，Kemp 等提出了“脫毒理論”，他們認(rèn)為不飽和脂肪酸對(duì)瘤胃中的微生物來講是有毒性的，會(huì)抑制微生物的生長，所以在微生物的進(jìn)化中形成了氫化這一種保護(hù)機(jī)[28]。Hazlewood 等也提出瘤胃中的細(xì)菌只能利用氫化后的不飽和脂肪酸[29]。

有研究表明，瘤胃微生物能氫化日糧中78%～90%的亞麻酸[30]。在Sun Y , Allen M 的研究中發(fā)現(xiàn)，飲食因素、瘤胃pH 及其兩者的相互作用會(huì)影響生物氫化途徑，且瘤胃的pH 值是生物氫化途徑發(fā)生變化的主要驅(qū)動(dòng)因素[31]。Fuentes M C , Calsamiglia S 通過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH 較低時(shí)，瘤胃液中生物氫化程度就相應(yīng)較低，且低pH 值降低了瘤胃對(duì)α -LNA 的氫化[32]。Van Nevel C J 和Demeyer D I 用體外法研究了瘤胃pH 值對(duì)大豆油脂解和氫化的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)瘤胃pH 值從6.8逐步降到5.2 時(shí)，α-LNA 的平均氫化率由96%降到了65%[33]。

此外，日糧的精粗比也會(huì)對(duì)微生物氫化產(chǎn)生影響。Lennarz W J 通過研究發(fā)現(xiàn)，降低日糧中粗飼料的比例能降低瘤胃內(nèi)脂肪的水解和氫化程度，從而提高乳脂中不飽和脂肪酸的含量[34]。Jouany J. P 和Doreau通過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)日糧中精料含量高于70%時(shí)，α-LNA 的氫化率在50%～80%之間[35]，低于一般情況。微生物合成的脂肪酸主要是棕櫚酸（C16:0）和硬脂酸（C18:0），通常不能合成PUFA[27]。

研究發(fā)現(xiàn)，氫化主要在瘤胃細(xì)菌的作用下進(jìn)行。Kemp 和Lander 在研究中將瘤胃中的氫化細(xì)菌分為A、B 兩類[28]。α-LNA 在瘤胃中的氫化主要經(jīng)歷異構(gòu)化和加氫兩步。首先α-LNA 在異構(gòu)酶以及A、B 兩類細(xì)菌的作用下，產(chǎn)生順-9，反-11，順-15-十八碳共軛三烯；然后繼續(xù)被兩類細(xì)菌氫化生成反-11，順-15-十八碳二烯酸。其中，B 類細(xì)菌氫化反-11，順-15-十八碳二烯酸的產(chǎn)物為反-15-十八碳烯酸以及順-15-十八碳烯酸；而A 類細(xì)菌能將反-11，順-15-十八碳二烯酸氫化為反-11-十八碳烯酸，并且在B 類細(xì)菌的作用下最終產(chǎn)生C18:0[25]。

奶牛乳脂脂肪酸的來源主要有從血液中吸收和乳腺上皮細(xì)胞從頭合成兩種途徑。牛乳中以乙酸、β-羥丁酸為主要前體物，從頭合成的脂肪酸主要是短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFA）、中鏈脂肪酸（medium-chain fatty acids，MCFA）。奶牛一般不能合成長鏈脂肪酸（long-chain fatty acids，LCFA），牛乳中LCFA 通常由血液中吸收轉(zhuǎn)運(yùn)而來[36]。α-LNA 屬于LCFA，在動(dòng)物機(jī)體中不能合成，故乳脂中的α-LNA 主要來自奶牛日糧中未被瘤胃微生物氫化和消化道利用的部分。

5 對(duì)牛奶中α-亞麻酸的營養(yǎng)調(diào)控進(jìn)展

不同種類奶牛生產(chǎn)的牛奶中α -LNA 的含量具有明顯差別。周玲曾對(duì)廣西地區(qū)的摩拉奶水牛、尼里-拉菲奶水牛、娟姍奶牛的乳脂肪酸進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)在泌乳前中期，尼里-拉菲奶水牛乳中α-LNA 的含量最高，摩拉奶水牛其次，娟姍奶牛最低；在泌乳后期，摩拉奶水牛乳中α-LNA 的含量最高，尼里-拉菲奶水牛其次，娟姍奶牛最低[37]。黃世群，羅玲等對(duì)紅原牦牛奶與優(yōu)源荷斯坦牛奶、臥龍荷斯坦牛奶、孔壩荷斯坦牛奶中的脂肪酸進(jìn)行研究比較發(fā)現(xiàn)，紅原牦牛奶總亞麻酸的含量最高，臥龍荷斯坦牛奶其次，優(yōu)源荷斯坦牛奶最低[38]。

放牧方式對(duì)奶牛乳中α-LNA 含量也有一定的影響。Dhiman T R, Anand G R 等通過測(cè)定飼喂不同日糧后牛奶中共軛亞油酸的含量發(fā)現(xiàn)，當(dāng)飼喂的牧草在全混合日糧（total mixed rations，TMR）的比例由33%增加到100%時(shí)，牛奶中α -LNA 的含量呈現(xiàn)出線性增加[39]。Schroeder G F和Couderc J J對(duì)冬季燕麥草場(chǎng)放牧的奶牛與飼喂TMR 的奶牛乳中脂肪酸的含量比較發(fā)現(xiàn)，放牧奶牛乳中α-LNA 的含量是飼喂TMR 奶牛乳中的2.6 倍[40]。孫小琴通過對(duì)6 組放牧奶牛與飼喂TMR 的奶牛乳中脂肪酸的含量綜合分析發(fā)現(xiàn)，完全放牧的條件下，奶牛乳中α-LNA 的含量是TMR 奶牛乳中的2.48倍[25]。

通過灌注法或者增加飼料中PUFA 的方法能夠提高牛奶中α-LNA的含量。G. Yang通過向荷斯坦奶牛十二指腸中灌注不同濃度的α-LNA發(fā)現(xiàn)，隨著α-LNA濃度的增加，乳中α-LNA的含量呈線性增加[41]。劉慶生通過在泌乳奶牛十二指腸中灌注富含游離亞麻酸的紫蘇油的方法增加了牛奶中α-LNA 的含量[42]。運(yùn)用灌注法能夠避開瘤胃微生物對(duì)α-LNA 的氫化作用，進(jìn)而使牛奶中α-LNA 的含量增加，但是由于α-LNA 本身比較容易氧化的特性，隨著灌注量的增加，其氧化穩(wěn)定性呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。黃顯慈通過直接把亞麻油注入奶牛真胃的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，直接將亞麻酸注入奶牛的真胃中能顯著提高奶牛乳中α-LNA 的含量[43]。Ryman V E 和Packiriswamy N 分別在奶牛日糧中添加α-LNA、亞油酸后發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充α-LNA 的奶牛血液中α-LNA 的含量顯著高于亞油酸組[44]。Pi Y , Gao S T等人通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，添加4%的亞麻籽油或者4%的橡膠籽油或者各2%的亞麻籽油、橡膠籽油的混合物后，乳中α-LNA 的濃度都有顯著的提升，且4%亞麻籽油的最高[45]。奶牛乳脂中α-LNA 主要是由血液吸收而來，當(dāng)血液中α-LNA 的含量增加時(shí)，乳脂中的含量也會(huì)相應(yīng)增加。

物理或化學(xué)處理α-LNA，提高α-LNA 的過瘤胃率，能夠調(diào)控其在乳中的含量。金曙光，雙金等人在奶牛的日糧中添加某種富含α-LNA 的植物籽實(shí)后發(fā)現(xiàn)，日糧中82%的亞麻酸轉(zhuǎn)移至牛乳中，乳中α-LNA的含量有極顯著的升高[46]。何天培曾指出，用甲醛處理后的飼料飼喂奶牛，能有效的提高奶牛乳中不飽和脂肪酸的含量，原因是瘤胃中的微生物降低了甲醛處理的不飽和脂肪酸的氫化程度，增加了通過血液循環(huán)進(jìn)入乳脂中的不飽和脂肪酸的含量[47]。Han R,Zheng N 等人通過比較飼喂玉米秸稈和飼喂混合粗飼料后奶牛乳脂中脂肪酸組成發(fā)現(xiàn)，飼喂粗飼料比例越高，氫化作用越強(qiáng)，因?yàn)榇诛暳媳壤^高的情況下，瘤胃的pH 值相應(yīng)較高，微生物是氫化作用就更強(qiáng)[48]。因此，降低日糧中粗飼料的量能降低瘤胃微生物對(duì)不飽和脂肪酸的氫化作用，從而增加轉(zhuǎn)移到乳脂中的α-LNA 的量。

盡管有多種方法來調(diào)控乳中α-LNA 的含量，但是各種方法也存在很多問題。Moallem U , Vyas D 等人通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在奶牛的消化道灌注亞麻籽油或α-LNA 時(shí)，乳脂中α -LNA 的含量與SCFA、MCFA的含量呈負(fù)相關(guān)，且同對(duì)照組相比，SCFA、MCFA 的含量顯著降低[49]。Bu D P 通過研究也發(fā)現(xiàn)，飼喂混有豆油或者亞麻籽油的日糧，奶牛乳脂的組成同對(duì)照組之間有很大的差異，主要表現(xiàn)在乳脂中SCFA、MCFA顯著低于對(duì)照組[50]。適當(dāng)?shù)木直仁蔷S持奶牛機(jī)體健康的重要保證，通過降低粗飼料的含量來減輕瘤胃的氫化作用則需要研究最恰當(dāng)?shù)谋壤诩炔挥绊懩膛＝】岛兔谌榈那闆r下，增加乳脂中α-LNA 的含量。目前尚無最優(yōu)的調(diào)控乳中α-LNA 的含量的方法，而通過增加乳脂中α-LNA 的含量來改善牛奶的品質(zhì)，促進(jìn)人體的健康卻是一條可行的措施，所以很有必要對(duì)牛奶中α-LNA 進(jìn)行營養(yǎng)調(diào)控研究。

6 小 結(jié)

隨著牛奶在人們餐桌上的普及，從牛奶中獲取機(jī)體所需的各種營養(yǎng)物質(zhì)越來越受到人們的青睞。α-LNA 在降血脂、降血壓、抑制炎癥、提高智力、預(yù)防癌癥等方面都有著重要的作用，然而人們攝取能滿足機(jī)體需要的α-LNA 的途徑又比較少，通過營養(yǎng)調(diào)控牛奶中α-LNA 的含量來滿足人們的需求，不僅能提高牛奶的營養(yǎng)價(jià)值，更能對(duì)人們的機(jī)體健康起著重要的作用。