多不饱和脂肪酸的分离纯化及其在体内的代谢

王中泰

ω-3多不饱和脂肪酸的分离纯化及其在体内的代谢

ω-3多不饱和脂肪酸（ω-3PUFAs）主要包括α-亚麻酸（ALA）、二十二碳六烯酸（DHA）和二十碳五烯酸（EPA），是具有多种生物学活性的一类多不饱和脂肪酸，广泛存在于植物、鱼类和藻类生物中。

α-亚麻酸是人体必需脂肪酸，能在体内经脱氢和碳链延长合成EPA、DHA等代谢产物；EPA是体内前列腺素、白三烯的前体；DHA是大脑、视网膜等神经系统膜磷脂的主要成分，在稳定细胞膜功能、细胞因子和脂蛋白平衡以及抗血栓、降血脂、防治缺血性心血管疾病等方面起重要作用。

ω-3PUFAs 作为人体重要的生命活性物质，能有效促进人体生长发育，具有防治糖尿病、心脑血管疾病和抗炎、降血脂等重要的生理功能和保健作用。

一、ω-3 PUFAs的分离纯化方法
α-亚麻酸多存在于植物油中，DHA和EPA主要来源于鱼油和藻油。鱼油主要提取于脂肪含量较高的海鱼，包括凤尾鱼、沙丁鱼、鲑鱼、鲱鱼、金枪鱼和鲟鱼等，藻油是从培养的藻类中提取精炼获取。α-亚麻酸主要存在于植物油中，包括含量较高的紫苏油和亚麻籽油，含量相对较低的菜籽油和核桃油以及含量低于10%的大豆油、米糠油、玉米胚芽油、芝麻油和油茶籽油等。

日常生活中通过膳食补充一定量的海产品将有益身体健康，但是海洋生物体内ω-3 PUFAs的含量普遍不高，想要通过膳食摄入达到对心脑血管疾病、炎症、老年痴呆症等疾病的防治效果，往往需要补充大量的海产品。

因此，优化和创新制备高纯度ω-3 PUFAs的方法是现代食品、药品领域中重要的研究课题。目前，ω-3 PUFAs的分离纯化方法主要有低温结晶法、尿素包合法、分子蒸馏法、脂肪酶法和色谱法。

1、低温结晶法
低温结晶法有操作简便，对设备要求低，有效成分不易变性等优点，常用于ω-3 PUFAs初步富集。但是此法需要使用大量的有机试剂，可能存在溶剂残留的问题，而且目标产物的分离效率与得率都较低，因此难以实现工业化大规模生产。

2、尿素包合法
尿脂比、结晶温度、结晶时间是尿包法主要的试验参数，研究者通过优化上述反应条件可以获得高含量ω-3 PUFAs。通常富集后ω-3 PUFAs的纯度在60%~80%，具体差距因原料和反应条件而异。虽然尿包法只能分离饱和或部分单不饱和的单链脂肪酸，并且难以将长碳链、高不饱和度的PUFAs进一步分离，但是由于其工艺成熟，反应条件温和，操作简单，生产成本低等优点，现已被广泛应用于ω-3 PUFAs的初步富集。

3、分子蒸馏法
分子蒸馏法设备简单，操作温度低，自动化程度高，分离过程绿色环保且无毒害气体排放。但是，分子蒸馏法不能用于富集TAGs或PLs型ω-3 PUFAs，并且对EEs型EPA和DHA进一步分离存在较大难度。因此，为获得高纯度EPA、DPA、DHA单体还需要将分子蒸馏与其它分离纯化方法结合。

4、脂肪酶法
与传统方法相比，脂肪酶法反应条件温和，选择性高，可富集更易被人体吸收的甘油酯型或磷脂型EPA和DHA，不过，此法存在脂肪酶种类少，易失活，反应产物难以分离等问题。

5、色谱法
色谱方法可以分离纯化出高纯度EPA-EE或DHA-EE，但是对于结构复杂且含有大量同分异构体的TAG或PL难以实现有效分离。色谱法联用质谱或核磁共振是检测与鉴定TAG或PL结构常用的方法。

二、不同结构ω-3 PUFAs的体内代谢
ω-3 PUFAs主要形式可分为乙酯（Ethyl esters，EEs）、游离脂肪酸（Free fatty acids，FFAs）、甘油三酯（Triacylglycerols，TAGs）和磷脂（Phospholipids，PLs）型。脂质消化分解始于胃部，TAGs、PLs、FFAs、胆酸盐（BS）、胆固醇（CL）在胃的收缩下，不断分散、重组进而乳化形成以TAGs分子为疏水中心，周围环绕一些FFAs、CL、两亲性PLs分子的球形脂滴。在此过程中，胃脂酶可水解一部分的TAGs，生成甘油二酯（Diacylglycerols，DAGs）和FFAs。

研究表明，虽然在胃中只有10%~30%的TAGs分解，但脂质在胃中的预消化却是人体代谢脂质至关重要的一步。期间产生的FFAs将有助于小肠内脂质的乳化，并且还能提高脂肪酶的活性。当各组分进入十二指肠后，脂质组分在胃脂酶和胰腺酶的协同作用下开始最终的消化反应。胰脂酶是人体胰腺分泌的一种Sn-1，3位特异性脂肪酶，能将TAGs水解成 2-甘油一酯（Monoacylglycerols，MAGs）和 FFAs。

对于甘油骨架上Sn-1，3位连有不同饱和度的脂肪酸，胰脂酶会展现出不同的水解效率。当PUFAs连接在Sn-1或Sn-3位时，由于双键靠近羧基形成空间位阻，胰脂酶的活性被降低，消化速率变慢。故PUFAs多位于Sn-1，3的海豹、鲸鱼等海洋哺乳类TAGs的生物利用率低于PUFAs多位于Sn-2位的鱼类TAGs。

PLs被磷脂酶分解为溶血磷脂酸（Lysophosphatidic acid，LPAs）和 FFAs。EE型ω-3 PUFAs则被胰腺分泌的羧基酯脂肪酶（Carbonxylester lipase，CEL）分解，生成乙醇和FFAs，而产物乙醇不仅会增加肝脏的负担，而且对于乙醇不耐受人群可能会产生不良反应。与EEs相比，FFA型ω-3 PUFAs无需酶解就能被小肠上皮细胞直接吸收，故FFA型ω-3 PUFAs的生物利用率要高于EEs型。
TAGs、PLs、EEs酶解后的各种产物在BS、CL的作用下，高度乳化形成混合微团，这将有助于各脂质成分在含水肠腔内溶解，供小肠上皮细胞吸收。在肠道不断蠕动下，各脂质分子通过小肠细胞质膜的磷脂双层被动扩散，或通过小肠细胞刷状缘膜中特定蛋白质的主动转运吸收进入小肠上皮细胞。

2-MAG在小肠上皮细胞的内质网中利用甘油-酯酰基转移酶（Monoacylglycerol acyltransferase，MGAT）与甘油二酯酰基转移酶（Diacylglycerol acyltransferase，DGAT）重新酯化生成 TAG；LPA先由1-酰基甘油-3-磷酸酰基转移酶（1-Acyl-glycerol-3 -phosphate acyltransferase，AGPAT）酰基化生成磷脂酸（Phosphatidic acid，PA），进而转化为DAG，最终也酯化为TAG；CL在酰基辅酶A：胆固醇酰基转移酶（Acyl-CoA：cholesterol acyltransferase，ACAT）催化下生生成胆固醇酯（Cholesterol esters，CE），并在微粒体甘油三酯转运蛋白 （Microsomal triglyceride transfer protein，MTP）的促进下，TAG连接CE和载酯蛋白B（Apolipoprotein B，ApoB）形成乳糜微粒，最终通过淋巴进入循环。

脂质分子体内代谢是一个复杂的物理化学过程，受多种因素影响，主要包括脂质分子结构、人体代谢能力、食物的基质效应等，这些因素最终会导致ω-3 PUFAs产生不同的生物利用率和临床疗效。

大量实验结果显示，FFA形式的ω-3 PUFAs生物利用率最高，并且生物耐受性好，不过长期服用可能会引起常见的胃肠道副作用，如恶心、腹痛、腹泻。EE型PUFAs化学稳定性优于FFAs型，但是其在体内充分的吸收依赖CEL的辅助，尤其是在禁食或低脂肪摄入的情况下。

ω-3PUFAs 在预防心脑血管疾病、抗衰老、降血脂等功效上已被广泛认可。目前，随着对EPA和DHA 的深入研究，EPA 和 DHA 在婴幼儿生长发育、预防老年痴呆及抗菌消炎各方面应用越来越成熟。而α-亚麻酸作为一种重要的 ω-3PUFAs，渐渐受到研究学者的关注，其作为重要的生物调节剂，特别是在影响细胞膜受体活性、细胞膜的结构和功能作用逐渐被认识。

亚麻籽油中α-亚麻酸含量在55%以上，在体内可转化为DHA和EPA，被西方研究人员称为“陆地上的鱼油”。由于“天然”“绿色”的新消费理念不断被接受，亚麻籽油作为一种植物来源的 ω-3PUFAs，将越来越受到消费者的青睐，市场前景广阔。

参考资料：
[1]杨敏，魏冰，孟橘，等.ω-3多不饱和脂肪酸的来源及生理功能研究进展[J].中国油脂， 2019， 44(10):6.
[2]郑飞洋，戴志远，崔益玮.海洋生物中ω-3多不饱和脂肪酸研究进展[J].中国食品学报， 2022， 22(7):15.

来源：食品加工包装在线