李哲夫，何靖宇，王明茲，何勇錦*

1. 福建師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院（福州 350117）；2. 廈門海洋職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物技術(shù)系（廈門 361102）

十八碳四烯酸（Stearidonic acid，SDA），即順-6, 9, 12, 15-十八碳四烯酸（18∶4ω-3），是由α-亞麻酸（α-linolenic acid，18∶3ω-3，ALA）經(jīng)脂代謝的Δ6脫氫酶第一次脫氫后形成的多不飽和脂肪酸（Polyunsaturated fatty acid，PUFA）。1957年，Klenk和Brockerhoff第一次檢測(cè)到鯡魚魚油中的SDA[1]。隨后，Yamazaki等[2]首次研究飼喂添加1% ALA和1% SDA的飼料對(duì)小白鼠肝臟極性脂和甘三脂脂肪酸組成的影響，結(jié)果表明：在三個(gè)試驗(yàn)組中，飼喂含SDA的小白鼠肝臟極性脂和甘三脂形式的SDA（飼喂ALA的小白鼠未檢測(cè)到SDA）、二十碳五烯酸（Eicosapentaenoic acid，20∶5ω-3，EPA）和二十二碳六烯酸（Docosahexaenonic acid，22∶6ω-3，DHA）的含量最高，飼喂含ALA的小白鼠組次之，對(duì)照組最低。這些結(jié)果暗示小白鼠機(jī)體可以將攝入的ALA和SDA經(jīng)機(jī)體代謝轉(zhuǎn)成EPA和DHA。對(duì)于包括人類在內(nèi)的其他哺乳動(dòng)物，由于沒有了第一步Δ6脫氫酶的限速作用[3]，攝入的SDA在機(jī)體內(nèi)轉(zhuǎn)化為EPA的效率高于攝入的ALA，這為人類機(jī)體組織積累ω-3 PUFA提供了一個(gè)新資源。另外，與ALA、EPA、DHA等ω-3脂肪酸一樣，SDA具有預(yù)防心肌梗塞、高血壓、動(dòng)脈粥硬化等心血管疾病，抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和分裂，治療皮炎和過敏性皮炎，促進(jìn)細(xì)胞之間的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和傳遞等功效[4-7]。因此，通過攝入富含SDA的食品來使人體中大量富集ω-3 PUFA可被認(rèn)為是一種安全健康的方式。目前，人體攝入的ω-3 PUFA主要來自魚油和海產(chǎn)品。但是，近年來全球魚油的價(jià)格不斷攀升，直接影響食用魚油和海產(chǎn)品的可持續(xù)發(fā)展[8]；此外，世界經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，對(duì)海洋環(huán)境的污染也日益嚴(yán)重，使人們對(duì)海產(chǎn)品的安全性產(chǎn)生了質(zhì)疑。為了尋找天然綠色的富含ω-3 PUFA的油源替代當(dāng)前食用魚油并建立一個(gè)符合特定人群攝入量的標(biāo)準(zhǔn)，世界各國(guó)的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)一直在開展關(guān)于ω-3 PUFA的研究。該文對(duì)ω-3 PUFA與SDA的攝入量、含SDA的油源、生物學(xué)功能和油脂改性等方面進(jìn)行綜述。

1 ω-3 PUFA和SDA的攝入量

合理的ω-3 PUFA攝入量對(duì)人體健康的維持至關(guān)重要[9-10]。目前，世界各國(guó)和組織對(duì)不同人群攝入ω-3 PUFA含量的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)有較大的差異，主要是受到地域、溫度、食物供應(yīng)等原因的影響。世界衛(wèi)生組織、歐洲食品安全局以及2010年美國(guó)膳食指南建議每天攝入0.25 g的EPA和DHA。聯(lián)合國(guó)糧食與農(nóng)業(yè)組織則建議每天攝入日常飲食0.5%～0.6%的ALA及0.5%～2%的總ω-3 PUFA來防止心血管疾病的產(chǎn)生[11-13]。

SDA并非人類日常的膳食主要組成且通常不被列入營(yíng)養(yǎng)表中，這給估計(jì)SDA的攝入量帶來較大的困難[12]，目前尚未有權(quán)威機(jī)構(gòu)制定相關(guān)的攝入標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于SDA的攝入量，Krul等[3]指出每天食用0.61 g的SDA，機(jī)體將SDA代謝轉(zhuǎn)化成EPA、DPA和DHA的值最高，即轉(zhuǎn)化率為41%；但隨著食用SDA含量的增加，機(jī)體轉(zhuǎn)化率逐漸降低。當(dāng)人體每天食用3 g的EPA和SDA時(shí)會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生副作用。

2 含SDA的油源

SDA廣泛存在于魚油、微生物油脂、天然植物油、微藻油脂和轉(zhuǎn)基因植物油中（表1）。在自然條件下，魚油中SDA的含量為2%～4%[14]。在植物油中，藍(lán)薊油富含SDA，可達(dá)15%左右[15]。近年來，隨著基因工程、代謝工程等學(xué)科的發(fā)展，研究者將合成SDA的相關(guān)基因轉(zhuǎn)入植物種子或微生物細(xì)胞內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)表達(dá)富含SDA的油脂。Clemente等[16]通過基因工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)大豆油中富含SDA。Lee等[17]首先將克隆出來的柑橘褐腐霉菌Δ6脫氫酶基因（Phytophthora citrophthoraΔ6 desaturase，PcD6DES）導(dǎo)入在釀酒酵母中，實(shí)現(xiàn)其異源表達(dá)使LA和ALA分別轉(zhuǎn)化為GLA和SDA，驗(yàn)證了該基因的功能。

表1 魚油、植物油和藻油中SDA的含量

與其他油脂相比，微藻油脂具有多不飽和脂肪酸含量高、ω-6和ω-3的脂肪酸比例適中等優(yōu)點(diǎn)，是最有潛力成為代替富含ω-3 PUFA的魚油的油源之一。表1列出常見幾種微藻油脂中SDA含量。在現(xiàn)有報(bào)道資料中，微擬球藻（Nannochloropsis oculata）、扁藻（Tetraselmis chui）、巴夫藻（Pavlova viridis）、湛江等鞭金藻（Isochrysis Zhangjiangensis）等海洋微藻是合成SDA的最佳藻種，其含量占總脂肪酸的12.1%～19.9%。

近年來，研究者通過代謝工程等手段提高微藻的生物量和油脂含量，如：Norshiikin等[22]通過代謝工程技術(shù)增強(qiáng)內(nèi)源性小球藻ω-3脂肪酸脫氫酶啟動(dòng)，進(jìn)而提高藻合成ALA；Zhu等[23]將三角褐指藻的內(nèi)源性Δ6脂肪酸脫氫基因進(jìn)行過表達(dá)，促進(jìn)EPA的合成；Adarme-Vega等[21]研究不同鹽度對(duì)Tetraselmissp.的油脂類型和脂肪酸組成的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著鹽度的增加，Tetraselmissp.產(chǎn)的SDA量呈上升趨勢(shì)。因此，通過代謝工程可以使微藻的蛋白質(zhì)和糖類的碳代謝流向油脂方向轉(zhuǎn)移，甚至促進(jìn)藻油中ω-3 PUFA（如SDA，EPA和DHA）合成。

3 SDA的生物學(xué)功能

3.1 改善細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)和油脂微環(huán)境

機(jī)體將攝入富含ω-3 PUFA的油脂經(jīng)油脂代謝消耗和重新組裝、轉(zhuǎn)運(yùn)到機(jī)體各個(gè)組織，從而構(gòu)成了各個(gè)組織細(xì)胞的必需元素。細(xì)胞膜上ω-3 PUFA含量的高低會(huì)影響膜油脂微環(huán)境的生理生化性質(zhì)，如ω-3 PUFA會(huì)影響膜筏和膜泡的聚集，進(jìn)一步影響特定膜蛋白及其蛋白受體所對(duì)應(yīng)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路[6]。富含ω-3 PUFA的膜脂會(huì)擾亂Toll樣受體4的補(bǔ)給，進(jìn)而降低LPS介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)[24]。有研究報(bào)道指出，心臟收縮受膜脂微環(huán)境影響，即膜蛋白如離子通道蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)胞內(nèi)外的鈉離子和鈣離子，從而使細(xì)胞內(nèi)外產(chǎn)生電勢(shì)差。而ω-3 PUFA可結(jié)合在轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的特異位點(diǎn)抑制鈉離子和鈣離子通道，通過電壓依賴抑制和將穩(wěn)態(tài)失活轉(zhuǎn)移到電負(fù)性更大的部位來阻止去極化刺激激活鈉離子通道產(chǎn)生動(dòng)作電位，防止心律不齊的發(fā)生[25]。

3.2 抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)

大量研究已經(jīng)證實(shí)，食用ω-3 PUFA可以抑制癌癥細(xì)胞的生長(zhǎng)和分裂。Pondugula等[26]研究發(fā)現(xiàn)，SDA可通過與P-糖蛋白結(jié)合位點(diǎn)的親和結(jié)合抑制P-糖蛋白（P-glycoprotein，P-gp）對(duì)化療藥物的外排作用，從而促進(jìn)狗淋巴瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性。并且SDA的致敏濃度不會(huì)影響狗血液白細(xì)胞的活性，有較高的安全性。此外，SDA還與一些轉(zhuǎn)運(yùn)因子如MRPs或BCRP有一定的相關(guān)性。

3.3 提高動(dòng)物肉質(zhì)、蛋和奶制品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

研究發(fā)現(xiàn)，將富含SDA的油源代替日糧中的魚油對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)性能、飼料利用率等指標(biāo)影響不顯著，但可以提高動(dòng)物對(duì)日糧中的ω-3 PUFA的積累；此外，SDA可經(jīng)代謝轉(zhuǎn)化為EPA和DHA，最終改善動(dòng)物肉質(zhì)和相關(guān)制品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。Baindridge等[27]研究發(fā)現(xiàn)，日糧中藍(lán)薊籽油含量的增加對(duì)奶牛的生長(zhǎng)性能影響不顯著，奶牛產(chǎn)奶中總ω-3 PUFA和SDA含量逐漸增加；荷蘭奶牛攝入日糧中的SDA轉(zhuǎn)移到牛奶脂肪中的SDA的轉(zhuǎn)移率為3.4%。Elkin等[28]研究日糧中添加不同油源對(duì)母雞的生長(zhǎng)性能、產(chǎn)蛋量、蛋營(yíng)養(yǎng)價(jià)值以及肝臟代謝的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：添加傳統(tǒng)的大豆油更能促進(jìn)母雞將日糧中的ALA轉(zhuǎn)化為蛋黃的長(zhǎng)鏈ω-3 PUFA，轉(zhuǎn)化率為13.2%；而飼喂含SDA的日糧的母雞傾向?qū)⑷占Z的SDA積累到脂肪組織。Rymer等[29]研究了不同油源飼喂肉雞對(duì)其雞肉脂肪酸組成和肉質(zhì)感官特性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在飼喂富含SDA的轉(zhuǎn)基因豆油的肉雞雞肉中SDA的積累量遠(yuǎn)大于飼喂傳統(tǒng)的大豆油的肉雞雞肉，其中雞胸肉的SDA積累量可達(dá)522 mg/100 g；雞腿肉的SDA積累量可達(dá)861 mg/g。并且轉(zhuǎn)基因豆油飼喂的肉雞雞肉魚腥味顯著地小于魚油飼喂的肉雞，只有重新加熱過的雞腿肉才會(huì)出現(xiàn)魚腥味。這些肉類可成為人體攝入SDA的重要來源。

4 改性富含SDA的油源

富集ω-3 PUFA和研發(fā)新型結(jié)構(gòu)脂一直是油脂改性方向的兩大熱門領(lǐng)域[30-31]。Teichert等[32]利用脂肪酶Novozym 435和Lipozyme TL IM催化富含SDA的大豆油和軟脂酸甘油脂制備人乳結(jié)構(gòu)脂，利用響應(yīng)面設(shè)計(jì)優(yōu)化Liopzyme TL IM和Novozym 435催化制備的結(jié)構(gòu)脂中SDA和Sn-2位軟脂酸含量分別為6.82%，67.19%和8.01%，64.43%。Yüksel等[33]利用響應(yīng)面設(shè)計(jì)法優(yōu)化Liopzyme TL IM催化軟脂酸甘油脂和榛子油的脂肪酸，優(yōu)化后得到的結(jié)構(gòu)脂中SDA、油酸和2位軟脂酸的含量分別為2.2%，23.4%和54.8%。本課題組與丹麥奧胡斯大學(xué)工程系的Zheng Guo教授共同合作研究發(fā)現(xiàn)，在過量乙醇條件下，以等鞭金藻藻油為原料，來自南極假絲酵母（Candida antarctica）的脂肪酶A在35 ℃下醇解48 h 后，可制備含90%以上的ω-3 PUFA的單甘脂，其中SDA和DHA含量分別約為60%和28%，比原油的SDA和DHA提高了約4.6倍和5.1倍[34]。此外，課題組還利用多種微藻油脂為底物，以Lipozyme TL IM為催化劑，通過兩步法制備新型的結(jié)構(gòu)脂，即結(jié)構(gòu)脂的2位脂肪酸為軟脂酸和SDA（或DHA），1，3位為短中鏈脂肪酸。課題組正在著手對(duì)這些含SDA的改性油脂產(chǎn)物進(jìn)行功能性評(píng)估，為SDA應(yīng)用于食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域提供理論依據(jù)。

5 結(jié)語(yǔ)

ω-3 PUFA一直是研究油脂領(lǐng)域的熱點(diǎn)方向。SDA作為一種典型的ω-3脂肪酸，對(duì)人體抗腫瘤免疫系統(tǒng)、調(diào)節(jié)細(xì)胞微環(huán)境、提高動(dòng)物制品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值等方面有著理想的功效，是機(jī)體健康的有益元素。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于SDA的研究熱點(diǎn)主要集中在以下三個(gè)方面：（1）開發(fā)SDA的新油源。與植物油脂相比，微藻細(xì)胞具有生長(zhǎng)速度快、油脂含量高等特點(diǎn)，它將成為21世紀(jì)研發(fā)富含SDA的最佳油源。（2）挖掘SDA的新生物學(xué)功能。目前，國(guó)內(nèi)外研究者采用細(xì)胞模型和動(dòng)物模型評(píng)估含SDA食用油，旨在挖掘SDA的新功能。（3）酶法改性SDA油脂制備新型油脂。通過上述三個(gè)方面的研究，將獲得更有價(jià)值的科學(xué)理論和技術(shù)指導(dǎo)，推動(dòng)含SDA的油源替代魚油和植物油應(yīng)用到醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、食品等領(lǐng)域的發(fā)展。