功能性脂质——共轭亚油酸的功能及应用研究进展

孙 慧,王 帅,荣瑞芬

(北京联合大学应用文理学院， 北京100191)

功能性脂质
——共轭亚油酸的功能及应用研究进展

孙 慧,王 帅,荣瑞芬

(北京联合大学应用文理学院， 北京100191)

共轭亚油酸(conjugated linoleic acid,CLA)是一种具有抗动脉粥样硬化、抗癌、免疫调节、降糖、促进骨细胞及骨骼形成等众多功能特性的新资源食品。本文中，笔者对CLA的来源、合成方法、功能及应用的研究进展进行综述，以期为相关的研究者提供参考。

共轭亚油酸；合成方法；抗癌；免疫调节

共轭亚油酸(conjugated linoleic acid,CLA)是必需脂肪酸中亚油酸所有异构体的总称[1]，是一系列含有碳9、10、11开始的共轭双键、具有位置、几何异构的十八碳二烯酸所构成的混合物。在3种位置的异构体中，均可能存在顺顺(cc)、反反(tt)、反顺(tc)和顺反(ct)不同的构象。理论上，共轭亚油酸共有56种同分异构体，每种位置的异构体均有4种构象，但经核磁共振碳谱鉴定存在的异构体共20种[2]，在食品中分析存在的只有17种[3]。其中，c9,c11-和c10,c12-是含量最多的2种异构体。游离的CLA稳定性较差，不同异构体的氧化稳定性为顺、顺<反、顺<反、反。生物体内亚油酸异构酶能够将亚油酸专一地转化成c9,c11-异构体，因此生物体内具有生物活性的异构体可能是c9-和c11-CLA[4]。

CLA普遍存在于反刍动物性食品中，如牛奶、奶酪、牛肉、羊肉及脂肪。近20年来，CLA的生物学功能逐渐被人们发现并得到认可，被誉为“21世纪绿色营养保健食品”。2009年，CLA被卫生部批准为新资源食品，受到更加广泛的关注，同时有关其功能特性及应用、作用机制的研究也在不断深入，取得了一定的成果。因此，本文中，笔者全面介绍CLA的来源、功能特性及应用、作用机制的研究进展，以期为CLA的科学应用提供理论与实践指导。

1 CLA的物质来源与制备

CLA几乎存在于所有食物中，但主要来源于反刍动物的乳脂和肉制品。CLA来源途径包括天然来源和人工合成两种。

1.1 CLA的天然来源

CLA作为食物中的天然成分，最早发现于1978年，之后相继在奶及奶制品、家禽和蛋类中被发现。不同来源的CLA，其含量存在巨大差异。动物产品中CLA的含量比植物油中高，反刍动物组织中CLA的含量比非反刍动物组织中高，植物中的含量极少。乳制品作为人们摄入CLA的主要来源，其含量一般在2.9～8.9 mg/g脂肪，其中c9,t11-CLA含量占总CLA含量的73%～93%[5]。羊乳中CLA含量较高，牛乳、猪乳和马乳其次。热加工的乳制品也含有一定量的CLA，如，奶酪、炼乳等。植物油脂及果蔬等CLA含量很少，植物和非反刍动物脂类物质中CLA含量一般低于1 mg/g[6-7]。因此，反刍动物——牛、羊等的乳脂及其肉制品是CLA的主要天然来源。

1.2 CLA的人工合成

CLA的人工合成方法主要包括化学合成法和生物合成法。

1.2.1 化学合成法

CLA的化学合成方法主要包括油酸烯丙醇脱水法、酶催化亚油酸异构化、亚油酸碱性异构化、金属催化异构化和蓖麻油合成法等[8]。CLA最早是以亚油酸或富含亚油酸的植物油为底物，通过碱催化的异构化反应合成的。目前，一般以亚油酸及其酯为原料通过碱性异构化或通过过渡元素催化其异构化得到CLA，但是此方法合成的CLA是多种异构体的混合物，c9,t11-CLA和c10,t12-CLA含量并不高；以蓖麻油酸酯为原料与甲磺酰氯反应生成相应的磺酸酯，然后在1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯作用下发生消除反应也可以生成共轭脂肪酸酯，该方法得到的c9,c11-CLA和c10,t12-CLA含量达66%[9]，但产物中容易产生其他位置双键的共轭异构体，从而限制了其应用。

1.2.2 生物合成法

反刍动物体内CLA的生物转化主要有两种：一是瘤胃中的脂类在微生物作用下发生脂解或氢化生成，二是瘤胃中的亚麻酸(cis-9，cis-12，cis-15,C18:3,linoleinic acid,LNA)和亚油酸(cis-9cis-12 C18:2,linoleic acid,LA)经过多步氢化反应生成[10]。

生物合成法指采用特定的微生物或酶，通过催化相应的底物得到CLA，其中较为常用的是微生物通过产酶反应得到合成CLA的酶。产酶的微生物主要有瘤胃菌、乳酸菌、双歧杆菌、丙酸菌和溶纤维丁酸弧菌等[11]。

目前的生物合成法主要是利用丙酸菌[12-13]或乳酸菌[14-15]将游离亚油酸转化CLA[16]。如，梁新乐等[12]从奶牛青贮饲料中分离筛选出1株丙酸菌菌株HZ-P-35的变种(PropionibacteriumfrudenreichiivarLL)，在MRS培养基中能够将亚油酸转化为CLA，且质量浓度达24.37 μg/mL。杨波[14]探究了高产乳酸菌株中乳酸菌亚油酸异构酶的功能，并对生物转化CLA机制进行验证，研究发现，植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌、罗伊氏乳杆菌和动物双歧杆菌等17株乳酸菌均具有良好的生物转化CLA的能力。此外，李琳等[17]在实验室条件下，研究了嗜酸乳杆菌和嗜热链球菌混合固定化对生物合成CLA的影响，研究发现，固定材料海藻酸钠35 g/L、CaCl225 g/L、两种菌1∶ 1混合、包埋量40%、胶粒直径3 mm、固定化时间1 h、培养温度37 ℃、发酵时间24 h时，CLA积累量高达118.91 μg/mL。郝丹辉[18]发现，高山被孢霉中亚油酸可以作为亚油酸异构酶的潜在底物，通过异源表达痤疮丙酸杆菌的亚油酸异构酶生物合成CLA。

生物合成法是一种生态友好型方法。反应条件温和，产物选择性强、活性异构体含量高，有利于功能性食品的开发和应用[19]。但是，由于大部分细菌仍然不能利用游离的亚油酸产生CLA、培养基中游离的亚油酸不能抑制菌株生长等问题，使得这些菌株不能直接用来合成CLA。目前，生物合成法制备CLA仍处于实验室研究阶段。

2 CLA的功能及应用

CLA具有降低血脂、预防动脉粥样硬化、抗癌、免疫调节、降糖、促进骨细胞及骨骼形成等作用。CLA的生物学功能逐渐被人们研究发现，并广泛应用于农业和食品工业。

2.1 预防动脉粥样硬化作用及应用

CLA具有预防动脉粥样硬化的作用。血液中胆固醇浓度高是动脉粥样硬化的主要病因。CLA能够降低低密度脂蛋白胆固醇(LDL)和高密度脂蛋白胆固醇(HDL)含量，对脂质代谢发挥调节作用。作用机制包括CLA能显著增强肌肉和脂肪组织中肉毒碱棕榈酰基转移酶(CTP)的活性，而线粒体中脂肪酸氧化可提高脂肪酸燃烧的活性；CLA进入脂肪细胞使脂质蛋白脂酶活性下降，细胞内三酰基甘油的浓度下降，进而使游离出来的脂肪酸进入脂肪组织；CLA是过氧化物酶体增殖活化受体(PPAR)的配位体和催化剂，能够促进脂类的代谢等。

张忠远等[20]在蛋鸡日粮中添加不同水平的CLA和维生素A，发现随着CLA和维生素A添加水平的增加，血液中总胆固醇、LDL及HDL含量变化明显；Kritchevsky等[21]认为膳食CLA混合物能有效抑制动脉粥样硬化。衣丹等[22]、刘雪兰等[23]通过试验均证实了CLA具有降低脂质含量、抑制动脉粥样硬化的作用。

2.2 抗癌作用及应用

CLA具有抗癌作用，可作用于肿瘤形成、发展和转移的不同阶段。CLA实现抗癌作用的主要方式是通过干扰其他脂肪酸在人体内的代谢途径，即抑制衍生自花生四烯酸的类二十烷的合成，干扰细胞信号的传递、抑制DNA的合成、增强细胞的凋亡；减少基质金属蛋白酶和血管内皮生长因子抑制血管生成等。CLA抑制肿瘤细胞的作用得到了普遍认同，但是作用机制仍然有待进一步研究[24]。

Ha等[25]首次从牛肉汁中分离出具有抗癌、抗突变活性的主要成分CLA。很多研究均表明[26-30]，CLA既可以降低癌症的发生概率，也可以阻碍癌症增生和扩散。刘佩等[27]通过研究发现，c9,t11-CLA具有抗癌功能。宋琳亮[29]经实验证实，CLA可通过多种机制下调COX-2 mRNA水平和蛋白水平进而对肿瘤起到抑制作用。Majumder等[30]发现，CLA能够对 MCF-7、MCF-10a和MDA-MB-231等乳腺癌细胞的增生起到明显的抑制作用。

2.3 免疫调节作用及应用

CLA可以通过调节类十二碳烷酸的形成调节机体免疫功能。类十二碳烷酸是花生四烯酸经过环氧化酶和脂氧化酶作用的代谢产物，在多种类型的免疫细胞中产生，并影响细胞因子的生成和炎症反应[1]。CLA可以通过对机体免疫细胞、前列腺素、免疫球蛋白以及细胞因子进行调控，从而达到增强动物免疫力的效果[31]。CLA主要是通过增强畜禽的免疫功能、影响某些细胞因子的分泌及降低免疫应激的异化效应来实现。张合亮等[7]经过研究证实，CLA通过调节肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、细胞因子(白细胞介素1，4，6，8)及前列腺素或氮氧化物发挥免疫功能，同时能够减少过敏性免疫反应。

很多研究均表明[32-34]，CLA具有免疫调节功能。如，王璇琳等[32]通过免疫实验发现，CLA能够从增强细胞免疫、体液免疫和单核-巨噬细胞功能3个方面调节机体免疫能力。张忠远等[33]对30周龄健康褐壳蛋鸡分别饲喂添加不同水平的维生素A与共轭亚油酸(0、2%、4%)的混合试验日粮，结果发现CLA和维生素A能提高蛋鸡免疫机能，且两种物质的交互作用对IgA、IgM、IgG影响差异极显著。刘永祥等[34]研究发现，日粮中添加CLA可提高仔猪外周血CD8+T淋巴细胞数，增强仔猪外周血T淋巴细胞的细胞毒活性。

2.4 降糖功能及应用

CLA具有改善糖代谢、降低血糖水平的作用，但降糖机制还不明晰，尚在研究中。徐增康等[35]研究表明，CLA通过降低脂肪组织中leptin的表达，使胰岛素分泌增多，进而降低糖尿病大鼠的血糖水平。塔娜等[36]认为，CLA通过上调脂联素基因mRNA表达水平，改善妊娠期糖尿病大鼠的糖脂代谢，进而降低其血糖水平。

2.5 促进骨细胞及骨骼的形成作用

CLA能够加强骨矿物质代谢，促进骨组织的分裂再生、软骨细胞的合成及矿物质在骨组织中的沉积。研究表明[37-39]，CLA能够通过上调成骨细胞标记物基因的表达促进骨形成，减少炎症因子和骨诱裂因子，降低骨质流失及促进钙吸收。这些研究为骨质疏松症和风湿性关节炎的治疗提供了新的思路和途径。

2.6 CLA饲喂对动物产品品质的影响

随着对CLA生理功能研究的不断深入，CLA在农业、食品工业中的应用也日益广泛[20,33,35,40-44]。如，高树朋等[42]通过在普通饲料中添加不同量的CLA发现，猪的胴体品质如屠宰率、瘦肉率、眼肌面积和膘厚等均有明显改善。刘永祥等[43]通过实验发现，饲粮中同时添加一定水平的CLA和鱼油使得CLA和n-3多不饱和脂肪酸(PUFA)能够在肉仔鸡的胸肌和腿肌中有效沉积，且两种物质在不饱和脂肪酸的沉积和脂质稳定性方面具有互补作用。

3 结论与展望

共轭亚油酸具有抗癌、免疫调节、预防动脉粥样硬化、降低血糖水平以及促进生长和骨质的形成等多种生理功能。CLA作为保健品投放市场以来，在农业和食品工业中应用前景广阔，引起人们的广泛关注。

目前，CLA的扩大生产问题仍未得到解决。化学合成法广泛应用于工业化生产，但产品通常是多种异构体的混合物，加大了分离成本的同时，不能很好地发挥其生理功能。生物合成的CLA，成分单一、产品安全性高，但生产菌株对厌氧环境要求苛刻、产品不能及时分离等缺点限制了它的扩大生产。筛选耐氧高产菌株、研究更好的发酵条件以提高CLA产量，是目前需要解决的问题。

对此，我们应积极寻求新的技术手段和研究方法解决CLA生产过程中存在的问题。例如，应用合成生物学的方法解决CLA生物合成存在的不足，以达到工业化规模的生产；利用生物酶的专一性特点，选择性地添加特异性酶，减少CLA合成过程中异构体含量，使CLA最大限度地发挥其功能作用等。同时，应该加强CLA对相关疾病作用机制的研究，使人们有效利用CLA，达到日常保健的目的。随着科技的不断进步以及研究的不断深入，CLA在农业和食品工业等领域的应用前景必将更加广阔。

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(责任编辑 荀志金)

Role of functional lipids in conjugated linoleic acid-a review

SUN Hui,WANG Shuai,RONG Ruifen

(College of Applied Arts and Science,Beijing Union University,Beijing 100191,China)

Conjugated linoleic acid is the isomeride of linoleic acid,mainly existing in ruminant animal fat.Conjugated linoleic acid is a new resource food with many other features,such as anti-atherosclerosis and anticancer,immune rgeulation,reducing blood glucose and promoting formation of bone and bone cell,and so on.Here,we review the source of conjugated linoleic acid as well as its synthetic method,function role and application.

conjugated linoleic acid; synthetic method; anticancer; immune regulation

10.3969/j.issn.1672-3678.2016.06.014

2016-09-29

北京联合大学生物活性物质与功能食品北京市重点实验室开放课题(Zk70201403)

孙 慧(1993—)，女，山东济宁人，研究方向：食品工程；荣瑞芬(联系人)，教授，E-mail：ruifen@buu.edu.cn

TS201.1

A

1672-3678(2016)06-0077-05