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植物甾醇在水产养殖生产中的应用前景

2019-7-19 10:05| 发布者: 御城雪| 查看: 20767| 评论: 0|来自: 水产前沿

摘要: 中国水产频道报道,植物甾醇具有非常广泛的生物学功能,应用于畜牧水产业已有11年了。
  中国水产频道报道,

  植物甾醇具有非常广泛的生物学功能,应用于畜牧水产业已有11年了。本文综述了植物甾醇的结构及其相关功能,阐明了其吸收机制,小结其促生长、抗氧化的机理,并指出了未来在水产养殖中应用植物甾醇的前景

  文/ 广东蔚莱生物科技有限公司 黄志毅 孙凤刚 潘忠超 邹胜龙 李志华

  【关键词】植物甾醇;水产养殖;应用前景

  甾醇是广泛存在于生物体内的一种重要的天然活性物质,按其来源分为动物性甾醇,植物性甾醇和菌类甾醇三大类。动物性甾醇以胆固醇为主;植物甾醇是存在植物细胞膜上的重要物质,以谷甾醇为主;菌类甾醇主要为麦角甾醇。

  1、植物甾醇的结构

  甾醇具有相同的基本骨架,是一类具有甾体化合物结构特征的物质,见图1。

  图1,甾醇的骨架结构示意图

  由四个相并的环(图中A、B、C、D)组成基本骨架以及三个侧链(R1、R2、R3)构成环戊烷并氢菲的结构。R1和R2一般为甲基,R3可以由2-10个碳原子组成,C3上一般带有一个羟基。

  植物甾醇目前发现有40多种,其主要区别是R3所连的基因不同,一般含量最高的是谷甾醇、豆甾醇、菜油甾醇和菜籽甾醇等,其衍生物有几百种,有酯类、糖苷类等,其结构特征见下图:

  图2,植物甾醇的分子结构

  植物甾醇熔点在100多度以上(谷甾醇140、菜油甾醇157、豆甾醇170),分子量在400-420之间,白色鳞片状或针状晶体。

  植物甾醇存在于所有植物性食物中,部分饲料原料里植物甾醇的含量见表1(蔚莱生物,2015)。


  我们常用的中药材里也有一些含量比较高的,见表2(蔚莱生物,2011)。


  植物甾醇最早发现在抗胆固醇和预防心血管疾病等方面表现出良好的效果,被FDA批准添加了植物甾醇的食品可使用“有益健康”的标签。

  因其与许多生命活动直接相关,是合成类固醇激素、VD3的前体物质;安全无任何毒副作用,LD50>3.2g/kg,即使8.1%植物甾醇酯的添加量仍未见异常;中国卫生部2010年第3号公告将植物甾醇及其烷醇酯列为新资源食品,其用量分别为<2.4g/d和<3.9g/d;被生物界誉为“生命的钥匙”,我国在2008年就列为饲料添加剂。

  2、植物甾醇的功能

  植物甾醇作为最初应用于降低胆固醇,这一点无论是文献还是在生产实践中资料都非常丰富,这里不再赘述。

  2.1、促生长作用

  对于植物甾醇促进动物生长的作用,早在10多年前就有研究报道了。综合前人的报道和笔者多年的经验,我们认为最少有以下三种途径或者机理来阐明植物甾醇促生长作用(见图3)。第一条途径是植物甾醇在水溶质的状态下,生长激素、植物甾醇、核糖核蛋白体三者形成复合体,这种复合体的结构相对单独存在的生长激素较为稳定,从而延长生长激素的半衰期,发挥了稳定生长激素结构的作用,延长生长激素作用的时间,从而促进动物生长。第二条途径是植物甾醇是类固醇激素的前体物质,具有类激素功能,能与靶细胞受体结合,激发DNA的转录活动,生成新的mRNA,诱导蛋白质的合成。第三条途径是植物甾醇在肝脏,刺激产生类胰岛素生长因子,激活生长轴,促进生长。


  2.2、抗氧化作用

  植物甾醇特有的亚乙基基团有特殊的抗氧化生理功能,能在29-烯丙基处快速形成一个自由基,此自由基即异构化为一个叔自由基,该叔自由基比脂肪酸碳中心自由基更稳定,从而阻断了脂肪酸的氧化反应。结合文献和笔者多年从业经验,植物甾醇最少有三条途径发挥其抗氧化功能,第一条途径,直接减少ROS的产生;第二条途径,直接清除自由基;第三条途径,提高SOD等酶的活性,从而达到减缓或者消除氧化应激对组织细胞的损伤,见图4。


  2.3、植物甾醇的双性

  植物甾醇的3位碳原子上连有羟基,甾醇本身又具有庞大的疏水基团,这种独特的化学结构使植物甾醇具有特异的生物学功能,能调节和控制膜流动性,从而起到膜支架的作用(见图5)。

  在内分泌调节中,因甾醇分子结构(本身不是激素)也与动物雌激素相似,因此可以双向调节内分泌水平,改善动物毛色外观,保持性腺激素与生长激素的平衡,保障动物健康与生长。

  图5,植物甾醇调节膜的流动性

  2.4、其他作用

  β-谷甾醇有类似于氢化可的松和强的松的功能,表现出强烈的抗炎作用。β-谷甾醇还具有类似阿司匹林(乙酰水杨酸)的退热镇痛作用,且不会引起溃疡,因此β-谷甾醇是一种抗炎和退热作用显着、应用安全的天然药物。植物甾醇还有抗癌、提高免疫功能的作用,这里不一一赘述。

  3、植物甾醇的吸收

  3.1、吸收机理

  研究表明,植物甾醇的吸收过程可分为图6的3个阶段:(1)植物甾醇在肠腔内与胆汁酸、游离脂肪酸等形成混合胶束;(2)混合胶束接近上皮细胞,植物甾醇从胶束中游离出来,被细胞膜上的相关转运载体吸收进入细胞;(3)进入细胞内的甾醇在细胞内ACAT酶(胆固醇酰基转移酶)的作用下被酯化,然后在MTP(甘油三酯转运蛋白)的作用下与甘油三酯、载脂蛋白形成乳糜,分泌进入血液循环系统。

  图6,甾醇的吸收机理

  3.2、影响吸收的因素

  内源不能合成植物甾醇,只能外源补充,但是甾醇的吸收率较低,基本在0.4-4%。R3支链的碳原子数不一样,吸收率也不同,一般而言,随着C原子数的增加而减少(菜油甾醇>β-谷甾醇>豆甾醇);不同产地的植物甾醇吸收率也不同,如高温地区产的植物,菜油甾醇含量比例升高,因此吸收率也较高。从吸收过程来看,酯化是吸收的基础,酯化甾醇的吸收是非酯化型的5倍。5位碳原子上的双键是否被饱和也影响吸收率,如菜油烷醇>菜油甾醇;但β-谷烷醇几乎不被吸收。

  吸收的甾醇选择性分布到身体各部位,在肝脏、肾上腺、性腺含量最高,因此能发挥其促进生长和调节内分泌的作用。

  4、植物甾醇在畜牧水产的应用展望

  水产饲料膨化、烘干和后熟化的温度多在100度左右,很多功能性的添加剂因为过不了高温这一关限制了在水产饲料中的使用;植物甾醇的熔点在140度以上,这是作为水产饲料添加剂耐高温的前提条件。

  目前获取植物甾醇途径主要是从植物油脚(大豆油、米糠油等)中进行提取;天然植物里也有富含植物甾醇的物质,植物提取具有简单操作的特点,因此可以从植物里直接提取甾醇,为甾醇的开发应用提供一个新的途径。

  由于植物甾醇是两性物质,但溶解度都不高;如何提高植物甾醇的水溶性或者酯溶性成为应用植物甾醇需解决的重大问题。尤其是水产饲料,蛋白和能量要求相对畜禽饲料较高,应用植物甾醇,提高水产动物对高含量的蛋白和能量的利用具有非常重要的意义,也突现了植物甾醇在促进水产动物生长的广阔前景。(参考文献略)
  


  【关键字】:植物甾醇  作用  应用前景  水产养殖
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