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花生四烯酸是一種不飽和脂肪酸簡稱AA，化學(xué)名5，8，11，14-甘碳四烯酸(全順式構(gòu)型)。它存在于動物和人體的某些臟器，如腦、肝、胰和腎上腺等中，也存在于血小板和血管壁等的細(xì)胞膜上，為構(gòu)成七畫磷酸甘油酯的主要成分，是合成前列腺素的前體，所以在機(jī)體內(nèi)可呈現(xiàn)多種功能?；ㄉ南┧釣椴伙柡椭舅?，高等動物只能從食物中獲得的亞油酸合成，故屬必需脂肪酸?；ㄉ南┧崾?omega;- 6系列的一種人體重要的多不飽和脂肪酸，在維持機(jī)體細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能方面具有重要的作用。它不僅作為一種極為重要的結(jié)構(gòu)脂類廣泛存在于哺乳動物的組織( 特別是神經(jīng)組織) 器官中，而且還是人體前列腺素合成的重要前體物質(zhì)，具有廣泛的生物活性和重要的營養(yǎng)作用，已經(jīng)在保健食品、化妝品和醫(yī)藥等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
花生四烯酸在生物體內(nèi)以磷脂的形式存在于細(xì)胞膜上，在外界的刺激下，有兩種生成途徑，一種可能是在磷脂酶A2 降解下，生成游離的AA ；另一種可能是先被磷脂酶C 降解為乙?；视?DG)，再在二酰基甘油脂酶作用下分解生成游離的AA 。游離的AA 在環(huán)加氧酶(CO)的作用下，先形成不穩(wěn)定的環(huán)內(nèi)過氧化物(PGG2和PGH2 )，進(jìn)一步形成前列腺素(PG)、前列環(huán)素(PGI 2) 和血栓烷素(TXA2)。TXA2 在水溶液中不穩(wěn)定，很快降解為TXB2 。PGI2 的性質(zhì)也同樣不穩(wěn)定，在中性溶液可水解成6 - k - PGE1 。AA 經(jīng)脂加氧酶(LPO)作用生成羥基二十碳四烯酸(HETEs)、白三烯(LTs)和脂氧素(LXS)。
由于嬰幼兒體內(nèi)的去飽和酶活性很低，即使攝取了足夠的亞油酸，也無法合成滿足生長發(fā)育所需要的AA量。胎兒是通過胎盤從母體獲得AA并進(jìn)行積累的，出后則是從母乳和膳食來獲得AA 。如果母血中AA 水平低或人工喂養(yǎng)時膳食種類有限，都有可能造成胎兒和嬰幼兒AA 缺乏。鑒于AA 是人類早期發(fā)育的必需營養(yǎng)素，對胎兒和嬰幼兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)和視網(wǎng)膜神經(jīng)發(fā)育的特殊作用，AA 主要應(yīng)用于孕婦的營養(yǎng)補(bǔ)充劑和嬰幼兒的配方食品。AA 是母乳的天然成分，世界各國幾十年的研究發(fā)現(xiàn)，各地母乳構(gòu)成均值較為一致，AA 的含量在0.5 %～ 0.7 %之間。它在母乳中含量較豐富，而在牛乳中卻幾乎沒有。
1994 年，在聯(lián)合國糧油組織和世界衛(wèi)生組織聯(lián)合專家所提交的《脂肪、油脂與人類營養(yǎng)》報告中，提出了新的膳食指導(dǎo)方針，推薦嬰幼兒應(yīng)通過膳食攝取AA ，推薦量為“足月嬰兒每天每公斤體重40mg ，早產(chǎn)嬰兒每天每公斤60mg” 。此后，各國政府相繼批準(zhǔn)了AA 作為營養(yǎng)強(qiáng)化劑添加到嬰兒食品中。1999 年，我國衛(wèi)生部正式承認(rèn)AA 為新型的營養(yǎng)強(qiáng)化劑。截止到2001 年底，已經(jīng)有近百個國家批準(zhǔn)了AA 在嬰幼食品中添加。在孕婦的營養(yǎng)補(bǔ)充劑中，專家建議除了加入DHA (二十二碳六烯酸)以外，還添加一定比例的AA ，DHA和AA 的比例在(2 ～ 4)∶1 ，這樣能提高二者在母體血液和乳汁中的含量，不僅能給胎兒帶來優(yōu)良的腦和視神經(jīng)的發(fā)育，也能減少孕婦產(chǎn)前子癇、產(chǎn)后抑郁癥的發(fā)生率，對妊娠糖尿病患者也具有良好的調(diào)節(jié)作用。
由于AA 及其代謝產(chǎn)物在人體內(nèi)具有很強(qiáng)的生物活性，可以將AA 作為功能活性因子，制成適合不同人群的功能性食品或適合特殊人群的口服液，專家認(rèn)為它將成為功能性食品開發(fā)新的增長點。AA 具有降低血糖、血脂，預(yù)防心血管疾病，提高免疫力，增加血管彈性等作用，AA 的代謝產(chǎn)物還可用于緩解神經(jīng)緊張，調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能，而且對心腦血管疾病的防治有重要作用，例如前列腺素、白三烯、凝血惡烷。AA 是主要的必需脂肪酸，它與類脂質(zhì)代謝有密切關(guān)系，對膽固醇的代謝也很重要。它不但不會像飽和脂肪酸那樣，引起高脂血癥、肥胖癥，相反，有助于膽固醇轉(zhuǎn)運代謝，避免了膽固醇在血管壁沉積發(fā)展為動脈粥樣硬化，進(jìn)而起到對高血壓、冠心病、心肌梗死、腦血管病等疾病的預(yù)防作用。因此，AA 作為功能性食品具有廣泛的應(yīng)用前景和巨大的商業(yè)價值
在過去20 年里，國內(nèi)外廣泛研究了魚類必需脂肪酸的需求。一般認(rèn)為，魚類對花生四烯酸的需求緩慢，由飼料( 魚肉和魚油) 中所含的花生四烯酸就可以滿足，然而在魚類生活周期的某個特殊階段，可能需要高水平的花生四烯酸來適應(yīng)環(huán)境。AA 有利于魚類生長、存活及抵抗壓力；促進(jìn)魚類繁殖，提高卵子、精子和幼苗的質(zhì)量；調(diào)節(jié)魚類的免疫功能。因此，富含AA 的魚類飼料具有廣闊的市場前景。
AA 除了在保健食品中具有廣泛的應(yīng)用，在化妝品中也有廣泛的應(yīng)用。AA 在功能上與γ- 亞麻酸相似，但AA 的護(hù)膚效果比γ- 亞麻酸更好；AA 可以取代或部分取代γ- 亞麻酸生產(chǎn)高檔護(hù)膚化妝品；AA 還具有營養(yǎng)毛囊、促進(jìn)毛發(fā)再生的功能，因此還可以用于開發(fā)護(hù)發(fā)產(chǎn)品，可預(yù)防和治療脫發(fā)，國外已經(jīng)有同類產(chǎn)品問世，如日本資生堂將AA 加到化妝品中，制成護(hù)膚護(hù)發(fā)防皺等美容用品，起到保護(hù)皮膚水分、延緩皮膚老化和治療慢性濕疹的功效。AA在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，90%以上的高純度AA對治療高血壓、阻止受孕、人工流產(chǎn)、緩解支氣管哮喘、鼻充血以及消化系統(tǒng)潰爛等疾病的療效均十分顯著。
花生四烯酸的傳統(tǒng)來源是動物肝臟、豬腎上腺、血液、魚油和蛋黃等。但動物組織中的AA 含量很低，約為0.2%，并且受來源和季節(jié)的限制，用這種方法制備的AA 價格昂貴，不能滿足市場的需要。
與傳統(tǒng)制備方法相比，微生物發(fā)酵法制備花生四烯酸具有很大的優(yōu)勢：
①生產(chǎn)周期短，繁殖力強(qiáng)；
②不受氣候、場地、季節(jié)、資源的影響；
③可以利用的菌種種類多，而且產(chǎn)量提高空間大；
④油脂成分更接近母乳。
從20 世紀(jì)70 年代開始，國外就開展了用發(fā)酵法生產(chǎn)花生四烯酸?，F(xiàn)在英國、加拿大、美國和日本已有花生四烯酸的發(fā)酵商品投放市場。國內(nèi)外資料顯示，微生物發(fā)酵法生產(chǎn)花生四烯酸最早是在1979年發(fā)現(xiàn)Penicillium cyaneu 菌體內(nèi)富含花生四烯酸。盡管我國在這方面的起步較晚，但是與國外相比，在含有花生四烯酸的菌種培養(yǎng)與選育方面具有一定的優(yōu)勢。
華中科技大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院的周蓬蓬和余龍江等人通過誘變原始產(chǎn)花生四烯酸菌株獲得了高山被孢霉T105 和高山被孢霉M20 等高產(chǎn)菌株，為我國在微生物發(fā)酵法生產(chǎn)花生四烯酸方面的研究作出了巨大的貢獻(xiàn)。中國科學(xué)院等離子體物理研究所離子束生物工程中心的姚建銘和余增量等人用離子注入法誘變花生四烯酸產(chǎn)生菌-高山被孢霉( Mortierella alpina) N7，獲得高產(chǎn)菌株I49- N18，為我國工業(yè)化微生物發(fā)酵法生產(chǎn)花生四烯酸奠定了堅實的基礎(chǔ)。微生物發(fā)酵法生產(chǎn)花生四烯酸的主要流程為：
目前，研究的關(guān)鍵是尋找具有商業(yè)價值的高產(chǎn)菌株，研究的重點是優(yōu)化培養(yǎng)條件和分離提取工藝。
[1] 現(xiàn)代藥學(xué)名詞手冊
[2] 姚昕, 秦文, 齊春梅, 等. 花生四烯酸的生理活性及其應(yīng)用[J]. 糧油加工與食品機(jī)械, 2004 (5): 57-59.
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