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        動物源卵磷脂功效作用及其分析方法

        2014-03-23 01:32:02,,,
        食品工業(yè)科技 2014年19期
        關鍵詞:卵磷脂膽堿磷脂

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        (西南大學食品科學學院,重慶 400716)

        卵磷脂,生物學名磷脂酰膽堿(PC),由脂肪酸基團、甘油基、磷酸基和膽堿構成,其結構式如圖1所示。卵磷脂作為生命的基礎物質,廣泛存在于每個細胞中,更多則集中分布在腦、神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、肝、心、腎等重要器官及系統(tǒng)。它不僅提供人體所需要的P元素,還是必須脂肪酸和膽堿的來源,是磷脂中起營養(yǎng)保健作用的主要成分[1]。卵磷脂是除蛋白質和維生素之外的“第三營養(yǎng)素”,同樣肩負著細胞的營養(yǎng)代謝、能量代謝、信息傳遞等功能,是生命和健康的必需物質[2]。在我國卵磷脂被廣泛應用于食品、醫(yī)藥、保健品、化妝品中。

        圖1 卵磷脂結構式Fig. 1 Structure of lecithin

        然而,國內外對卵磷脂的開發(fā)與研究大多集中于大豆和蛋黃[3],除蛋黃外,對動物源卵磷脂的研究報道較少。并且由于卵磷脂的組成是高度變化的,不同來源的磷脂具有不同的特點,導致出現(xiàn)數(shù)據(jù)混亂的現(xiàn)象[4]。此外,由于動、植物間的差異性造成處理技術方法不統(tǒng)一,導致了對動物卵磷脂的研究開發(fā)遠遠落后于對植物卵磷脂的研究開發(fā),造成動物資源的浪費。本文綜述了動物源卵磷脂的的優(yōu)點、功效作用及其研究方法,為動物卵磷脂的綜合利用提供一些幫助,充分提高農(nóng)副產(chǎn)品的附加值。

        1 動物磷脂與植物磷脂比較

        1. 1 來源豐富

        磷脂作為動植物膜系統(tǒng)的基本結構成分,廣泛存在于動植物體內,但不同生物之間,磷脂含量存在著明顯的差異(見表1))。由表1可以得出,動物源磷脂中,雞蛋磷脂含量最豐富,肝臟磷脂含量次之,其單位含量都要高于植物磷脂的含量。但無論是動物磷脂還是植物磷脂組成,卵磷脂都是其主要成分。

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

        注:PL(磷脂);PC(磷脂酰膽堿);PE(磷脂酰乙醇胺);PI(磷脂酰肌醇);PS(磷脂酰絲氨酸);SM(鞘磷脂); lysoPC(溶血磷脂酰膽堿); - (無)。

        1. 2 營養(yǎng)價值高,易于吸收

        大豆磷脂以C16∶ 0,C18∶ 1,C18∶ 2為主要組成成分,不含或很少含有二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA),不飽和程度較低,n - 3 PUFA含量較少,因此人體攝取大豆磷脂后,更多的只是利用其中的普通脂肪酸等成分。而動物磷脂尤其是海洋動物磷脂不但具有磷脂的一般生理功能,還與大量的EPA、DHA等不飽和脂肪酸相結合,其中與磷脂結合的脂肪酸50%以上是EPA和DHA[6],使其具有磷脂、DHA和EPA的功能特性。進入人體后,結合有DHA或EPA的磷脂可以原封不動地被人體細胞攝取,在細胞內分解為DHA、EPA與磷脂,具有協(xié)同增效的作用。

        相比于植物源磷脂,動物源磷脂可能含有特殊的生物活性成分,這是因為動物肝臟中存在特異的磷脂合成途徑,使其含有植物源磷脂中所沒有的功能分子[7]。此外,動物源磷脂血溶性要優(yōu)于植物源磷脂,易于被人體吸收。

        1. 3 更高的開發(fā)價值

        大豆磷脂具有許多功效作用,在保健食品和藥品中被廣泛的應用。動物來源的磷脂不僅具有類似大豆磷脂的功效作用,還具有其獨特的價值,不同來源的動物磷脂結構不同,呈現(xiàn)出不同的功效作用,如烏骨雞磷脂同烏骨雞一樣具有滋陰降火作用[8],從而具有更高的開發(fā)價值。

        2 卵磷脂功效作用

        卵磷脂作為生命的基礎物質,不僅具有重要的營養(yǎng)價值,還具有重要的功效作用,在機體正常運作過程中具有不可替代的作用。目前,對卵磷脂功效作用的研究主要集中在大豆磷脂,但越來越多的研究表明動物源卵磷脂同樣具有重要的功效作用,除具有抗氧化、抗衰老等功效外,在一些疾病的預防和治療中也發(fā)揮著關鍵作用。

        2. 1 卵磷脂與氧化衰老

        自由基是外層軌道上具有不成對電子的原子或基團,氧自由基是人體內的主要自由基。在正常狀態(tài)下,機體自身的防御體系和修復體系能夠維持體內自由基的平衡,但當人體發(fā)生病變、年齡增長或者受到一些外來的物理化學因素影響時,人體機體清除自由基的能力就會下降,導致體內出現(xiàn)自由基含量過剩的現(xiàn)象,這些多余的自由基會攻擊人體的生物膜系統(tǒng)而造成膜系統(tǒng)的損傷。人體衰老和人類大部分的疾病都與自由基積累有關系。卵磷脂含有豐富的不飽和脂肪酸,能夠首先與體內自由基發(fā)生反應,起到清除自由基的作用,并且能夠修復損傷的生物膜系統(tǒng)。張麗[9]對鰹魚腦磷脂進行體外抗氧化實驗,其實驗表明,鰹魚腦磷脂具有一定的抗氧化活性,在在大豆油和橄欖油中起到一定的抗氧化作用。趙靜[10]研究了南極磷蝦磷脂的抗衰老作用,其結果表明,南極磷蝦磷脂能夠顯著降低小鼠體內的MDA水平,同時升高CAT、GSH - PX和SOD指標至正常水平,從而具有延緩衰老作用。

        2. 2 卵磷脂與炎癥

        炎癥是機體對來自外界和自身產(chǎn)生的損傷因子(病原體和受損細胞等)所作出的防御反應,卵磷脂對炎癥的抑制具有一定的作用,磷脂及其代謝產(chǎn)物可以使誘發(fā)組織損傷和破壞細胞膜的藥物(例如NSAIDs)和一些天然毒性損傷劑(如膽汁酸,內毒素)在體內的含量下降[11]。Hartmann等[12]以大鼠做為實驗動物,探討了卵磷脂對角叉菜膠性大鼠關節(jié)炎的作用,其研究發(fā)現(xiàn)在補充外源性卵磷脂后,炎癥發(fā)展得到顯著緩解。Gabor Er?s[13]等用富含卵磷脂的食物對膠原誘導性關節(jié)炎的小鼠進行處理,發(fā)現(xiàn)卵磷脂可能對慢性關節(jié)炎的形態(tài)功能和微循環(huán)特征產(chǎn)生有利的影響。Morizawa K等[14]研究發(fā)現(xiàn)從魚卵中提取的DHA磷脂對2,4 - 二硝基 - 1 - 氟代苯誘發(fā)的小鼠炎癥具有顯著的抑制作用。

        2. 3 卵磷脂與肝臟

        磷脂酰膽堿(膽堿)缺乏會使血液中丙氨酸轉氨酶含量升高,導致肝臟功能出現(xiàn)紊亂,如果長期缺乏,則會導致脂肪肝,肝硬化等疾病的發(fā)生[15]。補充卵磷脂,可以提供足夠的膽堿,保證肝臟功能的正常。卵磷脂進入人體后會在肝臟聚集,整個分子完整滲入到肝細胞膜和細胞器膜內,保護膜系統(tǒng)免受損傷或者對損傷進行修復。卵磷脂對不同形式誘發(fā)的肝臟損傷均有一定的有利影響。張媛[16]研究發(fā)現(xiàn)肝PC對張氏肝細胞酒精性損傷的保護作用與Cav - 1密切相關,肝PC能夠提高肝細胞膜的抗氧化能力,對抗酒精性損傷。Raj P V等[17]研究發(fā)現(xiàn)卵磷脂對D - 半乳糖胺誘導的肝損傷具有保護作用。羅娜[18]研究發(fā)現(xiàn)肝源磷脂酰膽堿對四氯化碳誘導的肝細胞HL7702損傷具有保護作用。

        肝臟內脂質代謝異常,是許多肝臟疾病的初期癥狀。卵磷脂中的膽堿對脂質有親和力,可使脂質以磷脂形式由肝臟通過血液輸送出去,并且卵磷脂能改善線粒體功能,加速堆積在肝臟內脂肪的燃燒,改善肝臟脂質代謝狀況,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)喂養(yǎng)小鼠,研究發(fā)現(xiàn),牛奶和奶制品中的磷脂能夠降低肝腫大和脂肪肝的可能性。Buang Y[20]等用磷脂飼喂受乳清酸誘導的脂肪肝SD大鼠。對比發(fā)現(xiàn)磷脂飼喂后甘油三酯的積累減少,乳清酸誘導的脂肪酸合酶等酶類物質減少,同時使脂肪酸β氧化酶含量增加,從而有效地緩解肝臟脂肪變性和肝腫大癥狀。

        卵磷脂在酒精性肝病和非酒精性肝病的臨床治療過程中發(fā)揮著重要的作用,應用最廣泛的是多烯磷脂酰膽堿,它是從大豆中濃縮的一種磷脂。目前關于動物卵磷脂用于臨床治療的研究報道還比較少見,但有研究表明肝臟PC對急性酒精肝損傷有顯著抵御作用[21]。

        2. 4 卵磷脂與神經(jīng)系統(tǒng)

        人腦細胞間是通過乙酰膽堿來實現(xiàn)信息傳遞的,隨著年齡的生長,血液以及人腦中的膽堿含量會逐漸減少,從而導致行動遲緩,記憶里衰退,智力下降,甚至發(fā)生老年癡呆。磷脂酰膽堿作為乙酰膽堿的前體物質,從體外攝入可以有效的提高血液以及大腦中的膽堿含量,促進乙酰膽堿的合成,從而起到健腦益智的效果。Thal[22]通過對8例阿爾茨海默氏癥早期患者口服卵磷脂的研究發(fā)現(xiàn),其結果表明,卵磷脂和扁豆堿混合對治療阿爾茨海默氏癥具有一定的療效。陳現(xiàn)偉[23]研究了蛋黃卵磷脂對小鼠的影響,其結果發(fā)現(xiàn),蛋黃卵磷脂可提高小鼠記憶功能,促進大腦發(fā)育。楊驥等[24]研究了肝源性磷脂對小鼠學習記憶及海馬窖蛋白 - 1 表達的影響,其研究結果表明,肝源性磷脂可以通過激活Caveolin - 1蛋白和PKCα蛋白的表達增強小鼠的學習和記憶能力。

        2. 5 卵磷脂與腫瘤

        目前,關于磷脂對腫瘤抑制作用的機理仍然沒有弄清楚,但由于很多腫瘤發(fā)生的直接原因是體內自由基過多,卵磷脂對清除自由基具有重要的作用,越來越多的研究發(fā)現(xiàn),磷脂對腫瘤具有一定的抑制作用。Taylor[25]等通過臨床實驗確認,腫瘤患者每天服用1. 5克的海洋磷脂口服補充劑可緩解與腫瘤相關的體重下降并顯著改善病人的生活和身體運動質量。Sakakima[26]等通過體外實驗發(fā)現(xiàn)磷脂酰膽堿可以抑制癌細胞的生長,并且磷脂酰膽堿和4 - 甲萘醌可能表現(xiàn)出保護肝的協(xié)同作用。

        2. 6 卵磷脂與免疫

        磷脂是生物膜的重要組成成分,隨著年齡的增長,細胞膜中的膽固醇/磷脂(C/PL)會升高,這種變化對細胞膜的功能和性質造成極大的影響。例如,在淋巴細胞中,C/PL的升高預示著機體免疫功能的下降,外源性磷脂的攝入,不僅可以降低膽固醇,還能使磷脂含量升高。馬琴[27]探討了DHA - PC對荷瘤小鼠的免疫調節(jié)作用,其結果提示,DHA - PC能全面調節(jié)機體的特異性和非特異性免疫功能。Maczek[28]研究發(fā)現(xiàn),淋巴細胞膜粘度可以通過恢復C/PL來實現(xiàn)調節(jié),因此增加淋巴細胞細胞膜的PL含量可以使老年人免疫功能恢復。因此,外源性磷脂的攝入對免疫功能的提升具有重要的意義。

        2. 7 卵磷脂與心腦血管疾病

        高脂血癥是許多心腦血管疾病的危險因素。卵磷脂分子同時具有親水基團和疏水基團,是良好的表面活性劑,能夠形成水包油(O/W)型乳劑,對膽固醇和脂肪的運輸和沉積具有較大的影響作用。卵磷脂可以減少脂肪在血管內停留時間并乳化血管壁附著的脂類物質,清除沉積在血管壁上的膽固醇,促進動脈硬化斑的擴散,同時多不飽和脂肪酸可以阻斷小腸對膽固醇的吸收,使血漿中膽固醇水平降低,并且能夠提高血漿中高密度脂蛋白膽固醇水平,從而起到降低血液膽固醇,調節(jié)血脂,減小心腦血管疾病發(fā)病風險。鄧衛(wèi)明[29]將受試者按血脂水平隨機分為卵磷脂試食組和安慰劑對照組,以雙盲法進行實驗,其結果表明卵磷脂實驗組試食后總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)與試食前比較,差異有統(tǒng)計學意義(p<0. 05),且試食后TC、TG與試食前比較分別。下降10. 58%、21. 77%,試食后試食組TC、TG與對照組比較,差異有統(tǒng)計學意義(p<0. 05)。王玉明[30]等研究了攝食牛乳磷脂、大豆磷脂和蛋黃磷脂對大鼠脂質代謝影響,其研究表明,3種磷脂均有降血脂、肝脂作用。

        2. 8 卵磷脂與其他

        卵磷脂在很多疾病的治療過程中得到應用,如Seidman[31]等發(fā)現(xiàn)卵磷脂可以增強耳蝸線粒體的功能并對與年齡老化有關的聽力損傷有保護作用。卵磷脂在皮膚保健中也具有重要的作用,它對皮膚角質層水分含量和角質細胞脂褐素含量有重要影響,在國外有使用卵磷脂作為藥物治療牛皮癬的專利[32]等。卵磷脂還具有降血糖的作用,徐雷雷[33]研究發(fā)現(xiàn)海參EPA - PC能夠通過修復糖尿病大鼠受損的胰島β細胞,恢復胰島素的分泌,促進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

        磷脂提取時,原料不同所采用的提取方法也不同,對于動物磷脂來說,與大豆磷脂的提取方法具有相似性,兩者都是先要獲取粗脂肪,然后再純化獲得磷脂。目前,磷脂提取常用的方法有溶劑提取法、超臨界流體萃取法、酶提取法、固相萃取法等。

        3. 1 溶劑提取法

        溶劑提取法是根據(jù)在特定溶劑中卵磷脂與其他組分溶解度不同而達到分離提取的目的,是目前國內外學者研究卵磷脂常用的提取方法。該法的關鍵是找到一個合理的溶劑系統(tǒng),該溶劑系統(tǒng)滿足對卵磷脂具有良好的選擇性和溶解性。常用的溶劑有氯仿、乙酸、正己烷及一些低級醇。目前對動物卵磷脂研究最多的是對蛋黃磷脂的提取,對動物肝臟和腦組織磷脂的提取也逐漸成為人們研究的熱點,提取時大多采用經(jīng)典的Folch溶劑提取法[34]獲得粗脂肪,但人們對該方法進行了不斷的完善改進[35 - 36]。

        由于Folch法中使用的氯仿、甲醇的毒性和刺激性較高,對操作者健康構成危害,所以人們一直在尋求一種更為安全有效的替代方法,國內外學者對動物源卵磷脂的提取工藝不斷進行優(yōu)化[37 - 38]。

        溶劑提取法制備磷脂時的優(yōu)點在于其生產(chǎn)能力強,生產(chǎn)周期短,便于連續(xù)操作。其缺點在于原料消耗多,提取效率低,不能夠從磷脂復合物中得到純度較高的卵磷脂,并且存在對環(huán)境污染嚴重以及提取的磷脂中往往殘留有機溶劑超標等問題,限制磷脂的使用,因此該方法被廣泛應用于實驗室中,在工業(yè)生產(chǎn)中則很少使用。

        在實際操作過程中,為了提高效率,經(jīng)常用超聲波和微波來輔助傳統(tǒng)的溶劑提取。超聲波輔助萃取是充分利用超聲波輻射壓強產(chǎn)生的強烈擾動效應、高加速度、擊碎和攪拌作用等效應,使物質分子運動頻率和速度增大,增加溶劑穿透力,從而使目標成分進入溶劑的速度加快,促進提取的進行。微波輔助萃取是指用微波能對與樣品相接觸的溶劑加熱,使磷脂從樣品基體中分離出來并進入溶劑,是在傳統(tǒng)萃取工藝的基礎上強化傳熱、傳質的一個過程。岳喜慶等[39]探索超聲波輔助提取牛骨髓中卵磷脂的工藝條件,得出卵磷脂提取的最佳條件為料液比1∶ 5(mL),乙醇濃度90%,超聲時間30min。

        3. 2 超臨界流體萃取

        超臨界流體萃取(SC - CO2)是利用超臨界流體兼有液體與氣體的雙重性質,通過控制體系壓力和溫度,實現(xiàn)分離提取的目的。在磷脂萃取中,常常應用的是添加夾帶劑乙醇的SC - CO2萃取磷脂。Shah等[40]以乙醇作為夾帶劑,通過兩次超臨界CO2萃取,從雞蛋中成功分離純化磷脂。

        超臨界CO2流體萃取可在低溫下提取卵磷脂,有效防止卵磷脂的氧化,并且提取后無溶劑殘留,對卵磷脂和環(huán)境都不會造成污染,此外萃取劑CO2無毒無害,無殘留,價格便宜并可以循環(huán)使用,能有效節(jié)約能源。其主要缺點是溶劑選擇范圍較窄,需要在較高的壓力下進行操作,并且對設備要求較高,費用昂貴,在實際生產(chǎn)中,建立大規(guī)模提取生產(chǎn)線存在一定難度。

        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兩種。酶水解法是利用酶的水解作用,使與脂質結合的糖類和蛋白類物質水解,從而使脂質釋放出來,提高卵磷脂的得率。該法的主要優(yōu)勢在于在提取磷脂的同時還可能會獲取一些具有生物活性的水解蛋白,并且該法無溶劑殘留現(xiàn)象,對環(huán)境無污染。其主要缺點是提高了成本。程秋菊[41]在超聲輔助提取的基礎上,加入蛋白酶,對鴨肝中脂蛋白進行水解,可使鴨肝中卵磷脂提取率從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、磷脂酰乙醇胺等轉化成卵磷脂,從而大大提高卵磷脂的產(chǎn)量。該法的優(yōu)勢在于可以提高有效成分的純度。有研究報道,利用酶催化法可將蛋黃磷脂中的卵磷脂含量由75%提高到100%[42]。

        3. 4 固相萃取(SFE)

        SFE以固相物質作為萃取劑將帶分離物質和雜質吸附于萃取柱上,雜質由特定溶劑除去,再將分離物洗脫的方法。固相萃取法從動物組織中提取磷脂的操作較常見[43 - 44]。

        SFE的優(yōu)點是不會出現(xiàn)乳化現(xiàn)象,能夠提高磷脂的分離效率,并且樣品不易被氧化。其主要缺點是只能分離保留性質差別較大的物質。

        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、薄層色譜法(TLC)、高效液相色譜(HPLC),其中前兩種方法用于總磷脂的測定,不適合對各磷脂組分進行分析,因此不同磷脂組分的分析方法主要有TLC和HPLC。

        4. 1 薄層色譜法

        TLC是分離測定磷脂組分較為原始的方法,它是以活化的堿性硅膠板作為載體,將磷脂樣品與標準品在同樣條件下展開,通過顯色劑來實現(xiàn)不同磷脂組分的分離。

        該法的優(yōu)點是方便、快速、靈敏度高和分離效果好,對吸附劑和展開劑的選擇比較靈活,分析結果直觀等;主要缺點是干擾因素較多、重復性較差。

        4. 2 高效液相色譜法

        高效液相色譜法利用各種磷脂組分之間極性頭部所帶的官能團和電荷各不相同,從而將各組分分離。高效液相色譜法經(jīng)常與其他方法聯(lián)合起來應用,從而快速準確的分析不同磷脂組分。Narváez -Rivas Mónica等[43]使用高效液相色譜 - 蒸發(fā)光散射檢測法(HPLC/ELSD)對伊比從利亞豬樣品的皮下脂肪中提取的磷脂混合物進行精確分析,能夠快速,靈敏和高重現(xiàn)性的分離和定量的不同類別的磷脂。Wang等[44]通過固相萃取對高郵鴨肌內磷脂進行純化后,通過正相高效液相色譜法結合紫外蒸發(fā)光散射檢測器對磷脂進行定性和定量,并通過高效液相色譜法 - 蒸發(fā)光散射 - 電噴霧電離質譜法對PC和PE分子種類進行了定量測定。Hayakwa 等[45]通過液相色譜 - 質譜聯(lián)用,分離出兔子組織中PG、PI、PE、PC、SM、LPC成分,并進行了定量,實現(xiàn)磷脂分子的定量分析。

        HPLC的優(yōu)點是能使具有難揮發(fā)性和熱敏性性質的磷脂在常溫下得到分離,并且其封閉系統(tǒng)能減少磷脂在分析過程中被氧化的可能性,從而確保磷脂快速、靈敏、準確的定量分析。該法的主要缺點是要求樣品中磷脂含量較高,所用的溶劑必須精制,設備要求也較高,推廣有難度。

        除TLC和HPLC外,目前一些新興的方法,如核磁共振波譜法(NMR)和熒光分光光度法(FS)[46]也得到了廣泛應用。

        5 結論與展望

        動物源卵磷脂來源豐富且營養(yǎng)價值高,不僅具有植物卵磷脂所具有的功效作用,還表現(xiàn)出更高的開發(fā)價值。當前,面對大豆卵磷脂純度低、市場卵磷脂供不應求的現(xiàn)狀,動物可作為商品卵磷脂的來源,不僅可以豐富市售卵磷脂的種類,還能提高農(nóng)產(chǎn)品的附加值,帶來可觀的經(jīng)濟效益。

        目前我國對動物卵磷脂的研究仍然處于起步階段,關于動物卵磷脂的功效作用、提取和分析方法的研究都還不夠成熟,這嚴重限制了動物源卵磷脂的發(fā)展。科研工作者應加大對其研究力度,對動物卵磷脂的功效作用進行深入研究,并對其提取、分離和分析檢測方法進行不斷的優(yōu)化,尋求能夠付諸于工業(yè)化生產(chǎn)的有效方法,推動動物卵磷脂的發(fā)展,提高動物副產(chǎn)品的價值。

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