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          植物甾醇在水產養殖生產中的應用前景

          2019-7-19 10:05| 發布者: 御城雪| 查看: 22797| 評論: 0|來自: 水產前沿

          摘要: 中國水產頻道報道,植物甾醇具有非常廣泛的生物學功能,應用于畜牧水產業已有11年了。
            中國水產頻道報道,

            植物甾醇具有非常廣泛的生物學功能,應用于畜牧水產業已有11年了。本文綜述了植物甾醇的結構及其相關功能,闡明了其吸收機制,小結其促生長、抗氧化的機理,并指出了未來在水產養殖中應用植物甾醇的前景

            文/ 廣東蔚萊生物科技有限公司 黃志毅 孫鳳剛 潘忠超 鄒勝龍 李志華

            【關鍵詞】植物甾醇;水產養殖;應用前景

            甾醇是廣泛存在于生物體內的一種重要的天然活性物質,按其來源分為動物性甾醇,植物性甾醇和菌類甾醇三大類。動物性甾醇以膽固醇為主;植物甾醇是存在植物細胞膜上的重要物質,以谷甾醇為主;菌類甾醇主要為麥角甾醇。

            1、植物甾醇的結構

            甾醇具有相同的基本骨架,是一類具有甾體化合物結構特征的物質,見圖1。

            圖1,甾醇的骨架結構示意圖

            由四個相并的環(圖中A、B、C、D)組成基本骨架以及三個側鏈(R1、R2、R3)構成環戊烷并氫菲的結構。R1和R2一般為甲基,R3可以由2-10個碳原子組成,C3上一般帶有一個羥基。

            植物甾醇目前發現有40多種,其主要區別是R3所連的基因不同,一般含量最高的是谷甾醇、豆甾醇、菜油甾醇和菜籽甾醇等,其衍生物有幾百種,有酯類、糖苷類等,其結構特征見下圖:

            圖2,植物甾醇的分子結構

            植物甾醇熔點在100多度以上(谷甾醇140、菜油甾醇157、豆甾醇170),分子量在400-420之間,白色鱗片狀或針狀晶體。

            植物甾醇存在于所有植物性食物中,部分飼料原料里植物甾醇的含量見表1(蔚萊生物,2015)。


            我們常用的中藥材里也有一些含量比較高的,見表2(蔚萊生物,2011)。


            植物甾醇最早發現在抗膽固醇和預防心血管疾病等方面表現出良好的效果,被FDA批準添加了植物甾醇的食品可使用“有益健康”的標簽。

            因其與許多生命活動直接相關,是合成類固醇激素、VD3的前體物質;安全無任何毒副作用,LD50>3.2g/kg,即使8.1%植物甾醇酯的添加量仍未見異常;中國衛生部2010年第3號公告將植物甾醇及其烷醇酯列為新資源食品,其用量分別為<2.4g/d和<3.9g/d;被生物界譽為“生命的鑰匙”,我國在2008年就列為飼料添加劑。

            2、植物甾醇的功能

            植物甾醇作為最初應用于降低膽固醇,這一點無論是文獻還是在生產實踐中資料都非常豐富,這里不再贅述。

            2.1、促生長作用

            對于植物甾醇促進動物生長的作用,早在10多年前就有研究報道了。綜合前人的報道和筆者多年的經驗,我們認為最少有以下三種途徑或者機理來闡明植物甾醇促生長作用(見圖3)。第一條途徑是植物甾醇在水溶質的狀態下,生長激素、植物甾醇、核糖核蛋白體三者形成復合體,這種復合體的結構相對單獨存在的生長激素較為穩定,從而延長生長激素的半衰期,發揮了穩定生長激素結構的作用,延長生長激素作用的時間,從而促進動物生長。第二條途徑是植物甾醇是類固醇激素的前體物質,具有類激素功能,能與靶細胞受體結合,激發DNA的轉錄活動,生成新的mRNA,誘導蛋白質的合成。第三條途徑是植物甾醇在肝臟,刺激產生類胰島素生長因子,激活生長軸,促進生長。


            2.2、抗氧化作用

            植物甾醇特有的亞乙基基團有特殊的抗氧化生理功能,能在29-烯丙基處快速形成一個自由基,此自由基即異構化為一個叔自由基,該叔自由基比脂肪酸碳中心自由基更穩定,從而阻斷了脂肪酸的氧化反應。結合文獻和筆者多年從業經驗,植物甾醇最少有三條途徑發揮其抗氧化功能,第一條途徑,直接減少ROS的產生;第二條途徑,直接清除自由基;第三條途徑,提高SOD等酶的活性,從而達到減緩或者消除氧化應激對組織細胞的損傷,見圖4。


            2.3、植物甾醇的雙性

            植物甾醇的3位碳原子上連有羥基,甾醇本身又具有龐大的疏水基團,這種獨特的化學結構使植物甾醇具有特異的生物學功能,能調節和控制膜流動性,從而起到膜支架的作用(見圖5)。

            在內分泌調節中,因甾醇分子結構(本身不是激素)也與動物雌激素相似,因此可以雙向調節內分泌水平,改善動物毛色外觀,保持性腺激素與生長激素的平衡,保障動物健康與生長。

            圖5,植物甾醇調節膜的流動性

            2.4、其他作用

            β-谷甾醇有類似于氫化可的松和強的松的功能,表現出強烈的抗炎作用。β-谷甾醇還具有類似阿司匹林(乙酰水楊酸)的退熱鎮痛作用,且不會引起潰瘍,因此β-谷甾醇是一種抗炎和退熱作用顯著、應用安全的天然藥物。植物甾醇還有抗癌、提高免疫功能的作用,這里不一一贅述。

            3、植物甾醇的吸收

            3.1、吸收機理

            研究表明,植物甾醇的吸收過程可分為圖6的3個階段:(1)植物甾醇在腸腔內與膽汁酸、游離脂肪酸等形成混合膠束;(2)混合膠束接近上皮細胞,植物甾醇從膠束中游離出來,被細胞膜上的相關轉運載體吸收進入細胞;(3)進入細胞內的甾醇在細胞內ACAT酶(膽固醇酰基轉移酶)的作用下被酯化,然后在MTP(甘油三酯轉運蛋白)的作用下與甘油三酯、載脂蛋白形成乳糜,分泌進入血液循環系統。

            圖6,甾醇的吸收機理

            3.2、影響吸收的因素

            內源不能合成植物甾醇,只能外源補充,但是甾醇的吸收率較低,基本在0.4-4%。R3支鏈的碳原子數不一樣,吸收率也不同,一般而言,隨著C原子數的增加而減少(菜油甾醇>β-谷甾醇>豆甾醇);不同產地的植物甾醇吸收率也不同,如高溫地區產的植物,菜油甾醇含量比例升高,因此吸收率也較高。從吸收過程來看,酯化是吸收的基礎,酯化甾醇的吸收是非酯化型的5倍。5位碳原子上的雙鍵是否被飽和也影響吸收率,如菜油烷醇>菜油甾醇;但β-谷烷醇幾乎不被吸收。

            吸收的甾醇選擇性分布到身體各部位,在肝臟、腎上腺、性腺含量最高,因此能發揮其促進生長和調節內分泌的作用。

            4、植物甾醇在畜牧水產的應用展望

            水產飼料膨化、烘干和后熟化的溫度多在100度左右,很多功能性的添加劑因為過不了高溫這一關限制了在水產飼料中的使用;植物甾醇的熔點在140度以上,這是作為水產飼料添加劑耐高溫的前提條件。

            目前獲取植物甾醇途徑主要是從植物油腳(大豆油、米糠油等)中進行提取;天然植物里也有富含植物甾醇的物質,植物提取具有簡單操作的特點,因此可以從植物里直接提取甾醇,為甾醇的開發應用提供一個新的途徑。

            由于植物甾醇是兩性物質,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為應用植物甾醇需解決的重大問題。尤其是水產飼料,蛋白和能量要求相對畜禽飼料較高,應用植物甾醇,提高水產動物對高含量的蛋白和能量的利用具有非常重要的意義,也突現了植物甾醇在促進水產動物生長的廣闊前景。(參考文獻略)
            


            【關鍵字】:植物甾醇  作用  應用前景  水產養殖
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