謝心美，郝海鑫，何劍斌

(沈陽農(nóng)業(yè)大學畜牧獸醫(yī)學院，遼寧 沈陽 110866)

植物甾醇，又稱植物固醇(Phytosterols，Plant Sterols)，屬于具有植物活性成分的甾體類化合物，是植物細胞的重要組成成分，為無臭無味的三萜類白色結(jié)晶粉末，不溶于水，易溶于多種有機溶劑，熔點為130～140 ℃。其分子含28～29個碳原子，C-3位羥基是重要的活性基團，可與羧酸化合形成植物甾醇酯而具有比甾醇更好的脂溶性和生物活性。含植物甾醇的飼料添加劑適用于畜禽以及水生生物等動物，能夠加快動物生長速度而縮短生產(chǎn)周期，達到降低成本、提高產(chǎn)量的目的。植物甾醇的衍生物包括甾烷醇和甾醇酯兩大類，現(xiàn)已可高效制備出多種可控的酶酯化植物甾醇，包括游離型和酯化型兩種類型。游離型植物甾醇在各種油料種子中含量最高，而在水果中含量較少，但由于攝入總量高，其中的植物甾醇仍可占到總攝入量的20%以上。酯化型植物甾醇以谷類食物中含量最高。植物甾醇種類眾多，從植物中已經(jīng)確認鑒定出了超過40種植物甾醇，最常見的植物甾醇包括谷甾醇、谷甾烷醇、菜油甾醇和豆甾醇等，而植物甾醇衍生物更是超過250種，如谷甾醇阿魏酸、豆甾醇阿魏酸酯等。β-谷甾醇存在于某些植物的根莖、花、葉、果實、塊根及全草中。諸如存在于白花蛇舌草(Hedyotisdiffusa)的全草、白芥子(Sinapisalba)的種子、半夏(Pinelliaternata)的塊莖[1]、地黃的塊根、球蘭(Hoyacarnosa)的葉中[2]。在蒲黃、桑白皮、羅布麻葉等68種中草藥中，來源于植物的花、種子、皮等部位的樣品中植物甾醇的含量較高，其總含量為0.52～32.14 mg·kg-1不等(表1)，均含有甾醇單體β-谷甾醇，且是絕大多數(shù)樣品中含量最高的。含有揮發(fā)油類物質(zhì)和黃酮類物質(zhì)的樣品中植物甾醇的含量較高[3]。

表1 中草藥中β-谷甾醇的含量Table 1 Content of β-sitosterol in Chinese traditional medicine

1 植物甾醇的生理作用

1.1對膽固醇代謝的影響 研究發(fā)現(xiàn)，每天從膳食中攝入2 g植物甾醇，可降低低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)濃度約10%，隨著植物甾醇攝入的增多，膽固醇的吸收率以及血清中的膽固醇水平也隨之降低[4]。補充植物甾醇和甾烷醇可使血液中總膽固醇(TC)和LDL-C的含量降低，而高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)和甘油三酯(TG)水平未見變化。

試驗表明，二十二碳六烯酸植物甾醇可降低載脂蛋白酶缺失的小鼠血漿膽固醇水平[5]，補充植物甾醇可顯著降低血清TC、LDL-C、HDL-C以及TG含量[6]。植物甾醇半琥珀酸酯和植物甾醇山梨糖醇琥珀酸酯具有降低血液膽固醇、增加糞便膽固醇含量的作用，并能促進肝X受體α的表達并增加膽固醇7α-羥化酶和糞便總膽汁酸不同程度的表達[7]。通過植物甾醇與辛伐他汀聯(lián)合使用可減少外源性膽固醇從腸道進入血液的量[8]。植物甾醇酯會明顯降低血清TC和LDL-C水平，增加HDL-C/LDL-C和HDL-C/TC值，降低動脈硬化指數(shù)[9]。將β-谷甾醇混入雄性紅點鮭魚和金魚的飼養(yǎng)水中進行試驗，發(fā)現(xiàn)魚的LDL-C和TG水平分別明顯降低43%和50%[10]。按15～30 mg·只-1·d-1的量把植物甾醇添加到牛乳中飼喂小白鼠可減小其腹脂質(zhì)量、降低血液膽固醇、提高高密度脂蛋白膽固醇水平[11]，添加植物甾醇可以降低肉鴨血漿中TC和LDL-C的含量[12]，也可降低肉仔雞血清TC、LDL-C水平[13]，減少雞蛋中蛋黃的膽固醇含量[14]。在奶牛飼料中加入植物甾醇，可使牛血液中的TC、LDL-C降低[15]。植物甾醇對高血脂癥大鼠血脂水平具有顯著的降低作用，并且具有抑制脂質(zhì)過氧化和保護肝臟的作用[16]。

1.2抗氧化作用 β-谷甾醇可抑制超氧陰離子并清除羥自由基，在油脂中加入0.08%植物甾醇能最大程度降低油脂的氧化[17]，并且其抗氧化能力隨著濃度的上升而增強，尤其是與維生素E或其它抗氧化藥物聯(lián)合應(yīng)用時，其抗氧化效果可與之協(xié)同，產(chǎn)生更強的疊加效果。植物甾醇的抗氧化作用在煎炸過程的初始階段最明顯，表明其具有良好的熱穩(wěn)定性。因此，添加植物甾醇的高級菜籽油在高溫條件下的抗氧化、抗聚合性能增強[18-19]。

植物甾醇的抗氧化性與其防治心血管疾病作用和抗癌等作用均密切相關(guān)[20]。研究發(fā)現(xiàn)，芥子植物甾醇和植物甾醇香草酸鹽有較高的抗氧化性，二者相比芥子植物甾醇抗氧化能力更高[21]。谷甾醇的抗氧化性能隨著其含量的增加相應(yīng)增加，抗氧化性可能與甾醇通過1、2鍵位的脫水轉(zhuǎn)換成甾醇烯類物質(zhì)有關(guān)[22]。在β-胡蘿卜素-亞油酸測定的乳液模型中，植物甾醇酚鹽表現(xiàn)為抗氧化活性增強[23]，在飼料中添加植物甾醇可使肉雞回腸總抗氧化能力(T-AOC)提高[24]。

1.3類激素作用 植物甾醇與合成甾體類激素的腎上腺、肝臟、睪丸和卵巢等組織有高度親和性，因此認為它可作為甾類激素的前體來合成甾體類激素。β-谷甾醇可降低魚的血漿性類固醇激素、膽固醇水平和體外性腺類固醇水平[10]。在飼料中長期添加β-谷甾醇，不孕雌性水貂減少，而成功再生的數(shù)量顯著增加[25]。植物甾醇能使雄鼠血清睪酮濃度上升，第3個世代的雌鼠血清雌二醇的濃度增加[26]。另外，植物甾醇可誘導(dǎo)甲狀腺活動的增加，明顯升高血清總甲狀腺素、總?cè)饧紫僭彼岷陀坞x三碘甲狀腺原氨酸水平[6]。

1.4抗炎退熱作用 β-谷甾醇有類似于氫化可的松和強的松等皮質(zhì)類固醇激素的較強的抗炎作用，其對由棉籽酚移植引起的肉芽組織生成和由角叉膠在鼠身上誘發(fā)的水腫都表現(xiàn)出了強烈的抗炎作用。谷甾醇的退熱鎮(zhèn)痛作用與阿司匹林類似，但因其有不會引起潰瘍的特點而為不可服用阿司匹林的患者提供了新的治療替代藥物[27]。豆甾醇、環(huán)木菠蘿甾醇、菠菜甾醇等都具有明顯的抗炎和退熱作用，且無傳統(tǒng)抗炎退熱藥物的副作用，因而可作為輔助抗炎癥藥物而長期使用。此外，植物甾醇改善動脈粥樣硬化病變的功能也可能與其抗炎作用有關(guān)[28]。

1.5其它作用 日糧中添加植物甾醇可以提高斷奶仔豬的生產(chǎn)性能，降低料肉比[29]。谷甾醇等植物甾醇與植物生長激素在機體內(nèi)可于水中形成分子膜的脂質(zhì)結(jié)合，生成植物激素-植物甾醇-核糖核蛋白，使原植物激素對環(huán)境溫度、動物體溫和體內(nèi)分解的穩(wěn)定性增加[30]，激發(fā)DNA的轉(zhuǎn)錄活動，生成新的mRNA，誘導(dǎo)蛋白質(zhì)合成，影響到激素-受體-靶基因調(diào)控方式的作用[31]，從而達到調(diào)節(jié)生長及相應(yīng)的生物效應(yīng)[32]。植物甾醇的作用還包括用做肝功能障礙的預(yù)防劑，解除奶牛因脂肪肝抑制的卵巢活動[33]；作為免疫調(diào)節(jié)因子，刺激淋巴細胞和T細胞增殖；對機體乳腺癌、胃癌和腸癌等的發(fā)生和發(fā)展有一定抑制作用[34]；促進人類前列腺基質(zhì)細胞生長因子的表達，增強蛋白激酶的活性[35]等。此外，有6種油菜甾醇及其類似物具有保護神經(jīng)元PC12細胞，抑制MPP(1-methyl-4-phenylpyridinium,1-甲基-4-苯基吡啶)毒性的作用[36]，為腦損傷的康復(fù)提供了新的研究方向。

2 植物甾醇的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1在人類生活方面的應(yīng)用

2.1.1臨床醫(yī)學 β-谷甾醇可用來治療高膽固醇、高甘油三酯血癥。給高膽固醇癥病人每天攝入1.84 g甾醇酯或甾烷醇酯，可使其血漿TC水平和LDL-C水平降低。在阻止回腸造口術(shù)病人小腸吸收膽固醇的效果上，甾醇酯和甾烷醇酯的作用基本相同[37]。

2.1.2合成藥物 植物甾醇可用于合成調(diào)節(jié)水、蛋白質(zhì)、糖和鹽代謝的甾醇激素，這一特點可用于制做高血壓藥和口服避孕藥等幾乎所有的甾體類藥物。豆甾醇可用于多種甾體皮質(zhì)激素藥物的制造，由于其具有降膽固醇、抗炎退熱及拮抗腸癌、宮頸癌、皮膚癌、肺癌、前列腺癌等的功能而被廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)學[27]。

2.1.3保健食品 膳食植物甾醇的攝入量因飲食習慣而異，在巴西每人每天攝入僅180 mg，而其它國家的膳食中植物甾醇含量最高可達400 mg。每天2～3 g的劑量可最大程度地降低膽固醇[38]。植物甾醇在食品上廣泛應(yīng)用于制備預(yù)防心血管疾病的功能性活性成分，以其為主要成分的片劑、咀嚼片等已有出售?，F(xiàn)已開發(fā)出添加1%植物甾醇的植物油以及0.4%的植物甾醇酯的酸牛奶，以及用配方預(yù)乳化油和植物甾醇制成的低脂肪漢堡包也是潛在的功能食品[39]。

2.2在畜禽養(yǎng)殖等方面的應(yīng)用 植物甾醇可能通過抑制LDL的生成而影響肝臟內(nèi)源性膽固醇的合成進而降低血脂，其抗氧化機制可能與提高機體抗氧化酶的活性有關(guān)[12]。在日糧中添加植物甾醇，可以提高肉仔雞飼料轉(zhuǎn)化效率[5]、斷奶仔豬的生產(chǎn)性能，降低料肉比[29]。泌乳前期奶牛補飼一定量的植物甾醇能夠提高產(chǎn)奶量并改善乳成分，使乳脂率、乳蛋白率、非脂固形物分別有不同程度的提高，而體細胞數(shù)、乳尿素氮含量分別出現(xiàn)不同程度的下降[40]，同時可以平衡能量和蛋白的攝入，提高奶牛的產(chǎn)奶性能[15]。植物甾醇能顯著上調(diào)雄性日本鵪鶉IGF-1水平從而對其生產(chǎn)性能產(chǎn)生潛在影響[41]，使肉雞回腸總抗氧化能力(T-AOC)得到提高[24]。

此外，因為植食性昆蟲必須通過采食植物當中的甾醇來代謝合成其所需的膽固醇，植物甾醇及其衍生物飼喂夜蛾后第2代幼蟲存活的化蛹數(shù)明顯減少，夜蛾蛹化成功率顯著降低，其中以膽甾烷酮作用最明顯，為今后殺蟲劑開發(fā)提供了新的研究方向[42-43]。

3 展望

近年來，隨著國內(nèi)外對植物甾醇研究的深入，對其生理作用及應(yīng)用有了進一步的了解。植物甾醇目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于家蠶養(yǎng)殖，在不同家畜家禽中也有不錯的效果。另外，植物甾醇以及氫化植物甾醇等已在化妝品中得到廣泛應(yīng)用，在增溶劑、乳化劑、軟化劑、分散劑、調(diào)稠劑和護發(fā)劑中均已有添加。但植物甾醇在目前的研究中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，如植物甾醇妨礙類胡蘿卜素的生物利用程度[28]。此外，植物甾醇應(yīng)用于非洲爪蟾時使其基礎(chǔ)代謝率下降，活動減少，肌肉脂肪酶和糖原磷酸化酶的活性降低[44]、應(yīng)用于人時可導(dǎo)致組織甾醇濃度增加而促使早期冠心病的發(fā)生[45-46]且可能對動物體內(nèi)脂肪進行重新分配[12]；植物甾醇酯應(yīng)用于小鼠時，會損害血管內(nèi)皮功能，加重缺血性腦損傷，引起小鼠動脈粥樣硬化。這些問題需要人們重新開始審視這種藥物，今后應(yīng)該在相關(guān)的領(lǐng)域進行深入的研究，以完善其作為新的功能性飼料添加劑的使用方法。

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