α-亚麻酸的生理功能及其在牛奶中的营养调控研究进展

贺越，赵圣国，郑楠，王加启，张养东

（中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，动物营养学国家重点实验室，北京100193）

0 引 言

牛奶的营养物质含量十分丰富，是人们日常膳食中非常重要的部分。随着人们生活水平的提高，如何使牛奶中乳脂的组成更加优质、更加有利于机体健康一直是研究的热点。脂肪酸是乳脂的重要组成部分，通常分为饱和脂肪酸（saturated fatty acid，SFA）和不饱和脂肪酸（unsaturated fatty acid，UFA）。牛奶和乳制品中SFA 的组成比例远远高于UFA，然而近年来发现某些SFA 会增加心血管疾病的患病风险，同时也有研究表明UFA 对人体的健康具有重要意义。目前最受瞩目的UFA 是α-亚麻酸（α-Linolenic Acid，α-LNA），它在降低血脂和血压、抗血栓、抗癌、抗过敏与保护视力等诸多方面都具有重要作用，因此如何调控牛奶中α -LNA 的含量来改善牛奶的品质，使牛奶更加有益人体健康是重要的研究内容。

1 理化性质

α-LNA 属于ω-3 系多不饱和脂肪酸（ω-3polyunsaturated fatty acids，ω-3PUFA），主要存在于紫苏籽、亚麻籽、杜仲籽等籽类中，其中杜仲籽油中α-LNA 的含量达到了61.36%[1]。α-LNA 是机体的必需脂肪酸，动物机体一般不能合成[2]，必须从食物中摄入。α-LNA 为结构全顺式9,12,15-十八碳三烯酸，简记为△9,12,15-18:3，是非共轭立体构型，其分子式为C18H30O2，熔点-11.3～-11℃，在25 ℃时密度为0.914 g/mL，沸点230～232 ℃，溶于乙醇和乙醚[3]。α-LNA 为白色至淡黄色油状液体，清香无异味，其分子结构中含有三个碳碳双键和一个羧基，故具有高度的不饱和性和非常强的还原性。α-LNA 在空气中不稳定，易发生氧化反应，在碱性条件下易发生双键位置及构型的异构化反应形成共轭多烯酸[4-5]。正常情况下，机体摄入的α -LNA 会在△-6 脱氢酶、碳链延长酶、△-5 脱氢酶等多种酶的作用下转化为二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA），然后再经过β-氧化作用产生二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）[6]，α-LNA 及其代谢产物EPA、DHA 是机体最主要的ω-3PUFA[7]。Colussi G 等曾在研究中指出，ω-3 PUFA 是哺乳动物细胞膜的重要组成成分，并且其含量能影响细胞的功能[8]。

2 生理功能

2.1 降低血脂和血压的功能

血清中的胆固醇和甘油三酯构成了血脂的主要部分。HMG-COA 还原酶是机体肝细胞合成胆固醇的一种重要的限速酶，通过抑制HMG-COA 还原酶的活性能降低胆固醇（total cholesterol，TC）的合成。有研究表明，α-LNA 能降低HMG-COA 还原酶的活性，同时减少极低密度脂蛋白（very low density lipoprotein，VLDL）中的甘油三酯（triglyceride，TG）及载脂蛋白B 的生物合成量，使血清中TG、TC 的总含量降低，从而达到降低血脂的效果[9]。

Morise A 等用亚麻籽油和黄油饲喂大鼠，发现饲喂亚麻籽油的大鼠血浆中TC、TG的含量都低于饲喂黄油组的大鼠，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，升高血浆中α-LNA 的含量能有效降低高血压的发生率[11]。

2.2 抑敏抗炎的作用

研究表明，α-LNA 在机体内具有抑制过敏反应和炎症反应的效果。当机体发生过敏反应时，花生四烯酸（arachidonic acid，AA）的含量会上升，AA 在相关酶的作用下能产生与机体的过敏反应以及炎症反应有关的前列腺素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机制是α-LNA 的代谢产物EPA、DHA 与AA在体内发挥其功能时竞争5-脂氧化酶（5-lipoxygenase，5-LOX）[13]，且EPA、DHA 的竞争力要高于AA。

Shen Y 等研究发现，在体外实验情况下，高浓度的α-LNA 具有抑制炎症反应的效果[14]。Rallidis L S等发现血脂异常的病人摄入α-LNA 3 个月后，其机体中与炎症反应相关的物质如C-反应蛋白（C-reactive protein，CRP）、血清淀粉样蛋白A（serum amyloid A，SAA）以及白介素-6（interleukin-6，IL-6）的水平都显著降低[15]。

2.3 抑制癌症发生和转移的功能

研究表明，乳腺癌、肠癌等恶性肿瘤的发生与机体摄入过多的动物性脂肪有关。这些脂肪影响机体内激素的正常水平、改变生物膜流动性以及膜上各种受体的功能，也可能通过改变血小板膜磷脂脂肪酸组成，增加其凝集性而使癌细胞发生转移和增殖[16]。Dwivedi C 等在研究中发现，给大鼠饲喂亚麻籽油能预防结肠癌的发生[17]。Mason-Ennis J K 通过研究发现，α -LNA 能抑制雌激素受体（ER）的相关活性，从而抑制人乳腺癌细胞（MCF-7）的增长[18]。

2.4 抑制血栓形成和预防心肌梗塞、脑梗塞等疾病的功能

机体内AA 的含量影响血栓素A2（thromboxane A2，TXA2）和前列腺素I2（prostaglandin I2，PGI2）的合成，AA 的数量降低，TXA2、PGI2 的含量也会相应降低EPA 在机体内可以转化生成前列腺素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 的抗凝作用相当[19]，说明EPA 的促凝能力要低于AA，且EPA 在体内竞争相关转化酶的能力高于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 系多不饱和脂肪酸可以减低血浆纤维蛋白原和凝血因子V 的含量[20]。

3 负面影响

研究发现，当α-LNA 缺乏时，机体就不能摄入足够的营养元素，从而造成机体代谢紊乱。主要表现有：机体脂质代谢异常、免疫能力下降、动脉粥样硬化、视力减退、智力以及记忆力降低等[21]。α-LNA 虽是机体必需的脂肪酸，但不宜过量摄入。

研究表明，婴幼儿机体中EPA 的含量过多时，AA的摄入受到抑制，AA 对婴幼儿的组织器官、神经系统的发育有着重要的作用，而婴幼儿本身合成AA 的能力很低，需要从外界摄取，通常将AA 作为婴儿在生长发育中必需的不饱和脂肪酸，如果婴儿摄入过多的α-LNA，则必然会影响AA 的吸收，从而会对机体的生长发育产生不良的影响[22]。Wu J 在研究中发现，摄入过多的α -LNA 能增加老年性黄斑变性的风险[23]；以及增加男性前列腺癌症的患病风险[24]。

α-LNA 在一定程度上能抑制血小板的凝集，故对于血液中血小板本身较少或者是凝血机制有问题的人群来讲，不合理摄入α-LNA 反而会对机体造成损害。机体中的亚油酸（linoleic acid，LA）和α-LNA需要经过代谢后才能被吸收，两者的摄入比例对维持细胞的稳态以及正常生长有重要的意义，若机体摄入过多的α-LNA，则LA 的吸收会受到抑制，从而打破机体的平衡，造成代谢紊乱。

4 代谢机制

反刍动物对脂类的分解代谢主要是在瘤胃，其代谢过程主要包括微生物的脂解作用、微生物氢化日粮中多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid，PUFA）以及合成微生物脂肪酸三个部分[25]。微生物脂解是指在微生物脂酶的作用下，日粮中脂质被分解释放出游离脂肪酸（nonesterified fatty acid，NEFA）的过程。

日粮中脂肪酸一般以酯化形式存在[26]，而瘤胃中只有NEFA 才能被氢化，因此脂解是氢化的必要前提步骤[27]。关于瘤胃发生氢化的原因，Kemp 等提出了“脱毒理论”，他们认为不饱和脂肪酸对瘤胃中的微生物来讲是有毒性的，会抑制微生物的生长，所以在微生物的进化中形成了氢化这一种保护机[28]。Hazlewood 等也提出瘤胃中的细菌只能利用氢化后的不饱和脂肪酸[29]。

有研究表明，瘤胃微生物能氢化日粮中78%～90%的亚麻酸[30]。在Sun Y , Allen M 的研究中发现，饮食因素、瘤胃pH 及其两者的相互作用会影响生物氢化途径，且瘤胃的pH 值是生物氢化途径发生变化的主要驱动因素[31]。Fuentes M C , Calsamiglia S 通过研究发现，当pH 较低时，瘤胃液中生物氢化程度就相应较低，且低pH 值降低了瘤胃对α -LNA 的氢化[32]。Van Nevel C J 和Demeyer D I 用体外法研究了瘤胃pH 值对大豆油脂解和氢化的影响，发现当瘤胃pH 值从6.8逐步降到5.2 时，α-LNA 的平均氢化率由96%降到了65%[33]。

此外，日粮的精粗比也会对微生物氢化产生影响。Lennarz W J 通过研究发现，降低日粮中粗饲料的比例能降低瘤胃内脂肪的水解和氢化程度，从而提高乳脂中不饱和脂肪酸的含量[34]。Jouany J. P 和Doreau通过研究发现，当日粮中精料含量高于70%时，α-LNA 的氢化率在50%～80%之间[35]，低于一般情况。微生物合成的脂肪酸主要是棕榈酸（C16:0）和硬脂酸（C18:0），通常不能合成PUFA[27]。

研究发现，氢化主要在瘤胃细菌的作用下进行。Kemp 和Lander 在研究中将瘤胃中的氢化细菌分为A、B 两类[28]。α-LNA 在瘤胃中的氢化主要经历异构化和加氢两步。首先α-LNA 在异构酶以及A、B 两类细菌的作用下，产生顺-9，反-11，顺-15-十八碳共轭三烯；然后继续被两类细菌氢化生成反-11，顺-15-十八碳二烯酸。其中，B 类细菌氢化反-11，顺-15-十八碳二烯酸的产物为反-15-十八碳烯酸以及顺-15-十八碳烯酸；而A 类细菌能将反-11，顺-15-十八碳二烯酸氢化为反-11-十八碳烯酸，并且在B 类细菌的作用下最终产生C18:0[25]。

奶牛乳脂脂肪酸的来源主要有从血液中吸收和乳腺上皮细胞从头合成两种途径。牛乳中以乙酸、β-羟丁酸为主要前体物，从头合成的脂肪酸主要是短链脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFA）、中链脂肪酸（medium-chain fatty acids，MCFA）。奶牛一般不能合成长链脂肪酸（long-chain fatty acids，LCFA），牛乳中LCFA 通常由血液中吸收转运而来[36]。α-LNA 属于LCFA，在动物机体中不能合成，故乳脂中的α-LNA 主要来自奶牛日粮中未被瘤胃微生物氢化和消化道利用的部分。

5 对牛奶中α-亚麻酸的营养调控进展

不同种类奶牛生产的牛奶中α -LNA 的含量具有明显差别。周玲曾对广西地区的摩拉奶水牛、尼里-拉菲奶水牛、娟姗奶牛的乳脂肪酸进行比较，发现在泌乳前中期，尼里-拉菲奶水牛乳中α-LNA 的含量最高，摩拉奶水牛其次，娟姗奶牛最低；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，娟姗奶牛最低[37]。黄世群，罗玲等对红原牦牛奶与优源荷斯坦牛奶、卧龙荷斯坦牛奶、孔坝荷斯坦牛奶中的脂肪酸进行研究比较发现，红原牦牛奶总亚麻酸的含量最高，卧龙荷斯坦牛奶其次，优源荷斯坦牛奶最低[38]。

放牧方式对奶牛乳中α-LNA 含量也有一定的影响。Dhiman T R, Anand G R 等通过测定饲喂不同日粮后牛奶中共轭亚油酸的含量发现，当饲喂的牧草在全混合日粮（total mixed rations，TMR）的比例由33%增加到100%时，牛奶中α -LNA 的含量呈现出线性增加[39]。Schroeder G F和Couderc J J对冬季燕麦草场放牧的奶牛与饲喂TMR 的奶牛乳中脂肪酸的含量比较发现，放牧奶牛乳中α-LNA 的含量是饲喂TMR 奶牛乳中的2.6 倍[40]。孙小琴通过对6 组放牧奶牛与饲喂TMR 的奶牛乳中脂肪酸的含量综合分析发现，完全放牧的条件下，奶牛乳中α-LNA 的含量是TMR 奶牛乳中的2.48倍[25]。

通过灌注法或者增加饲料中PUFA 的方法能够提高牛奶中α-LNA的含量。G. Yang通过向荷斯坦奶牛十二指肠中灌注不同浓度的α-LNA发现，随着α-LNA浓度的增加，乳中α-LNA的含量呈线性增加[41]。刘庆生通过在泌乳奶牛十二指肠中灌注富含游离亚麻酸的紫苏油的方法增加了牛奶中α-LNA 的含量[42]。运用灌注法能够避开瘤胃微生物对α-LNA 的氢化作用，进而使牛奶中α-LNA 的含量增加，但是由于α-LNA 本身比较容易氧化的特性，随着灌注量的增加，其氧化稳定性呈现降低的趋势。黄显慈通过直接把亚麻油注入奶牛真胃的实验发现，直接将亚麻酸注入奶牛的真胃中能显著提高奶牛乳中α-LNA 的含量[43]。Ryman V E 和Packiriswamy N 分别在奶牛日粮中添加α-LNA、亚油酸后发现，补充α-LNA 的奶牛血液中α-LNA 的含量显著高于亚油酸组[44]。Pi Y , Gao S T等人通过实验发现，添加4%的亚麻籽油或者4%的橡胶籽油或者各2%的亚麻籽油、橡胶籽油的混合物后，乳中α-LNA 的浓度都有显著的提升，且4%亚麻籽油的最高[45]。奶牛乳脂中α-LNA 主要是由血液吸收而来，当血液中α-LNA 的含量增加时，乳脂中的含量也会相应增加。

物理或化学处理α-LNA，提高α-LNA 的过瘤胃率，能够调控其在乳中的含量。金曙光，双金等人在奶牛的日粮中添加某种富含α-LNA 的植物籽实后发现，日粮中82%的亚麻酸转移至牛乳中，乳中α-LNA的含量有极显著的升高[46]。何天培曾指出，用甲醛处理后的饲料饲喂奶牛，能有效的提高奶牛乳中不饱和脂肪酸的含量，原因是瘤胃中的微生物降低了甲醛处理的不饱和脂肪酸的氢化程度，增加了通过血液循环进入乳脂中的不饱和脂肪酸的含量[47]。Han R,Zheng N 等人通过比较饲喂玉米秸秆和饲喂混合粗饲料后奶牛乳脂中脂肪酸组成发现，饲喂粗饲料比例越高，氢化作用越强，因为粗饲料比例较高的情况下，瘤胃的pH 值相应较高，微生物是氢化作用就更强[48]。因此，降低日粮中粗饲料的量能降低瘤胃微生物对不饱和脂肪酸的氢化作用，从而增加转移到乳脂中的α-LNA 的量。

尽管有多种方法来调控乳中α-LNA 的含量，但是各种方法也存在很多问题。Moallem U , Vyas D 等人通过实验发现，当在奶牛的消化道灌注亚麻籽油或α-LNA 时，乳脂中α -LNA 的含量与SCFA、MCFA的含量呈负相关，且同对照组相比，SCFA、MCFA 的含量显著降低[49]。Bu D P 通过研究也发现，饲喂混有豆油或者亚麻籽油的日粮，奶牛乳脂的组成同对照组之间有很大的差异，主要表现在乳脂中SCFA、MCFA显著低于对照组[50]。适当的精粗比是维持奶牛机体健康的重要保证，通过降低粗饲料的含量来减轻瘤胃的氢化作用则需要研究最恰当的比例，在既不影响奶牛健康和泌乳的情况下，增加乳脂中α-LNA 的含量。目前尚无最优的调控乳中α-LNA 的含量的方法，而通过增加乳脂中α-LNA 的含量来改善牛奶的品质，促进人体的健康却是一条可行的措施，所以很有必要对牛奶中α-LNA 进行营养调控研究。

6 小 结

随着牛奶在人们餐桌上的普及，从牛奶中获取机体所需的各种营养物质越来越受到人们的青睐。α-LNA 在降血脂、降血压、抑制炎症、提高智力、预防癌症等方面都有着重要的作用，然而人们摄取能满足机体需要的α-LNA 的途径又比较少，通过营养调控牛奶中α-LNA 的含量来满足人们的需求，不仅能提高牛奶的营养价值，更能对人们的机体健康起着重要的作用。