光語(yǔ)帶你認(rèn)識(shí)微藻
第九篇——微藻與多不飽和脂肪酸
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作者：俞建中（微信號(hào)：Scophy117）
本篇謹(jǐn)獻(xiàn)給校友老師兄——宏叔！不做PUFA的氣象預(yù)報(bào)員不是好律師。
本篇絕對(duì)屬于任重道遠(yuǎn)，知識(shí)點(diǎn)很多，老俞一個(gè)個(gè)慢慢講解，如果你都掌握了，絕對(duì)可以在奶孩子的媽媽們面前好好嘚瑟一番。
- 什么是脂肪酸？
先上一個(gè)圖，復(fù)習(xí)下化學(xué)。所謂脂肪酸（不去理會(huì)那些拗口的專業(yè)術(shù)語(yǔ)），就是具有圖1所示的化學(xué)結(jié)構(gòu)的一類物質(zhì)，由碳（C）、氫（H）、氧（O）三種元素構(gòu)成的一個(gè)長(zhǎng)碳鏈結(jié)構(gòu)。如棕櫚酸是16個(gè)碳原子的長(zhǎng)鏈（又叫十六烷酸），硬脂酸是18個(gè)碳原子的長(zhǎng)鏈（又叫十八烷酸），而油酸就是硬脂酸上少了兩個(gè)氫原子，那個(gè)位置相鄰的兩個(gè)碳原子間就形成雙鍵（我們就稱其為不飽和鍵），不飽和脂肪酸的名稱由此而來(lái)。。
為了更清楚的解釋，我們又上一個(gè)圖。如圖2所示的油酸，黑色的球球是碳原子，白色球球是氫原子，紅色球球?yàn)檠踉印＜t色球球這一端我們稱為羧基端，另一頭我們稱為甲基端。有時(shí)候碳鏈很長(zhǎng)，為了區(qū)分，我們對(duì)碳原子進(jìn)行編號(hào)，按照化學(xué)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)命名法，羧基端（也就是紅色球球那一端）第一個(gè)碳原子（黑色球球）編號(hào)為1，依次排列過(guò)來(lái)，油酸的甲基端這個(gè)碳原子就是18號(hào)碳原子。
下面再上一個(gè)圖。為了簡(jiǎn)化表達(dá)，我們用連接一起的短棍來(lái)表示脂肪酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)，短棍的一端或兩個(gè)短棍連接的地方就表示一個(gè)碳原子，平行的兩根棍棍，就是表示是一個(gè)雙鍵（不飽和鍵），圖3表示的是花生四烯酸，這個(gè)“烯”字就是表示雙鍵，四烯的意思就是表示有4個(gè)雙鍵。
脂肪酸多種多樣，碳鏈長(zhǎng)度不一樣，雙鍵數(shù)量和位置也有不一樣，必須有個(gè)名字加以區(qū)分，并能根據(jù)名字就了解其化學(xué)結(jié)構(gòu)。以花生四烯酸為例子，它又叫二十碳四烯酸，這個(gè)名字說(shuō)明它有20個(gè)碳和4個(gè)雙鍵，當(dāng)時(shí)沒(méi)有說(shuō)明雙鍵的位置在哪里，這么長(zhǎng)的鏈，好多地方可以插入雙鍵。按著標(biāo)準(zhǔn)的命名法，它有兩種命名法，第一個(gè)叫“20:4Δ5,8,11,14”，“20”表示有20個(gè)碳原子，“4”表示有4個(gè)雙鍵，而“Δ5,8,11,14”表示分別在5、8、11和14號(hào)的碳原子位置具有雙鍵（如圖3，Δ為希臘字母，讀音為德?tīng)査@個(gè)命名的方法最準(zhǔn)確；因?yàn)橹舅嵊卸鄠€(gè)雙鍵的時(shí)候，其雙鍵的位置間隔排開(kāi)，很有規(guī)律，所以另一個(gè)名字叫20:4n6或者20:4ω6（ω為希臘字母，發(fā)音為歐米伽，Ω為該字母的大寫(xiě)，總算出來(lái)歐米伽了昂，好像有個(gè)手表是這個(gè)牌子），這個(gè)“n6/ω6”表示的是甲基端（不是紅色球球那邊）數(shù)過(guò)來(lái)第6個(gè)碳原子開(kāi)始出現(xiàn)雙鍵。（到這里各位可能明白了，原來(lái)這就是歐米伽6脂肪酸啊，那么歐米伽3呢？不急，下面就講到?。┩瑯拥览恚珽PA又叫二十碳五烯酸，其命名為“20:5Δ5,8,11,14,17”或者“20:5ω3”；DHA又叫二十二碳六烯酸，其命名為“22:6Δ4,7,10,13,16,19”或者“22:6ω3”。常見(jiàn)的多不飽和脂肪酸中亞油酸(l18:2ω6)、γ-亞麻酸(18:3ω6)和花生四烯酸屬于Ω6系列，而α-亞麻酸(18:3ω3)、EPA和DHA屬于Ω3系列。
接下來(lái)，我們補(bǔ)充個(gè)知識(shí)點(diǎn)，還要上一個(gè)圖。如圖4所示，這是個(gè)油酸的化學(xué)式，注意看小短棍，在雙鍵的位置，折向不一樣，上面這個(gè)繼續(xù)一左一右擺過(guò)去，雙鍵跟附近兩個(gè)單鍵如同椅子，而下面這個(gè)折了過(guò)來(lái)，雙鍵與附近兩個(gè)單鍵如同船，下面這個(gè)船式我們稱為順式（油酸），對(duì)應(yīng)的上面這個(gè)我們稱為反式（油酸）。這就是所謂的反式脂肪酸，天然食物中也有反式脂肪酸，如人乳和牛乳，而在食品加工中用到的氫化植物油所含的（人工）反式脂肪酸含量特別高，美國(guó)等國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始采取限制法規(guī)，具體的危害什么的，在這里不講了。
再來(lái)補(bǔ)充一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，繼續(xù)上圖。脂肪酸在動(dòng)植物細(xì)胞內(nèi)，通常和甘油結(jié)合，三個(gè)脂肪酸分子和一個(gè)甘油分子形成一個(gè)甘油三酯（圖5），我們平時(shí)吃的動(dòng)物油植物油，就是甘油三酯，甘油三酯通常形成油包，存在于動(dòng)物的脂肪細(xì)胞（肥膘?。┗蛘咧参锏姆N子里（大豆、花生仁）。如果油中飽和脂肪酸含量高，常溫下油就會(huì)凝結(jié)，比如各種動(dòng)物油，而植物油中不飽和的脂肪酸含量稍高，常溫下就不容易凝結(jié)。（很好解釋，飽和的脂肪酸形狀有規(guī)律，就像一塊塊規(guī)整的磚頭，容易摞一起，而不飽和的脂肪酸彎彎曲的，一塊塊不規(guī)整的石頭，不容易摞一起）。
繼續(xù)轉(zhuǎn)回來(lái)說(shuō)多不飽和脂肪酸。鏈中無(wú)不飽和鍵的脂肪酸稱為飽和脂肪酸，含有一個(gè)不飽和雙鍵的稱為單不飽和脂肪酸，脂肪酸鏈中含有兩個(gè)及兩個(gè)以上順式雙鍵的脂肪酸稱多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid, PUFA，PUFA這四個(gè)字母記住了！)，我們平時(shí)說(shuō)的多不飽和脂肪酸通常指的是EPA和DHA兩種。PUFA是是細(xì)胞膜（以及細(xì)胞器膜）的主要組分，可以降低膜的相變溫度，增強(qiáng)膜的流動(dòng)性，對(duì)維持膜的正常功能具有重要意義，生理溫度下，僅含有飽和脂肪酸的極性甘油脂不能形成磷脂雙分子層（這段話用人話說(shuō)，就是沒(méi)有PUFA，細(xì)胞膜就構(gòu)建不起來(lái)，如果PUFA含量低了，細(xì)胞膜的流動(dòng)性降低，細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)的交換就慢了，細(xì)胞會(huì)掛了……），像這種組成細(xì)胞必須的脂肪酸，我們稱為結(jié)構(gòu)脂，對(duì)應(yīng)的，儲(chǔ)存在脂肪細(xì)胞里的甘油三酯，稱為儲(chǔ)能脂。（胖是為了儲(chǔ)存能量?。?/span>
PUFA在動(dòng)植物體內(nèi)影響許多細(xì)胞和生理過(guò)程，包括對(duì)低溫的適應(yīng)、抗氧化、離子通道的調(diào)節(jié)、細(xì)胞內(nèi)吞作用、病原微生物的抵御、植物葉綠體的形成及與細(xì)胞膜相關(guān)的酶的活性調(diào)節(jié)等。此外，PUFAs也是一種重要的信號(hào)分子，參與細(xì)胞分化、DNA復(fù)制等過(guò)程。（用人話說(shuō)就是很重要、離不開(kāi)！）
人體能夠?qū)⑼庠磾z入的α-亞麻酸(ALA)轉(zhuǎn)化為EPA和DHA，但效率極低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要，在日常飲食中補(bǔ)充足夠的EPA和DHA對(duì)維持身體健康極為重要。
EPA和DHA最普遍的來(lái)源是魚(yú)油，如三文魚(yú)、沙丁魚(yú)、金槍魚(yú)，鯖魚(yú)等，但魚(yú)油有不良的魚(yú)腥味，還有膽固醇、重金屬等問(wèn)題，魚(yú)油中PUFA的含量收到魚(yú)類品種、捕撈季節(jié)、捕撈地點(diǎn)等因素的影響，過(guò)度的捕撈也對(duì)海洋資源造成了危害。實(shí)際上呢，魚(yú)類自身并不能合成EPA和DHA，是通過(guò)食物鏈的積累而來(lái)。EPA和DHA真正的生產(chǎn)者主要是海洋微藻和海洋真菌/細(xì)菌。（總算看到微藻倆字了，我們是來(lái)看你說(shuō)微藻的?。?/span>
老俞先列一個(gè)大表，羅列下產(chǎn)PUFA的微藻（僅列出ARA、EPA和DHA三種PUFA）
表中可以看出，產(chǎn)PUFA的微藻有很多種類，事實(shí)上有更多的種類未統(tǒng)計(jì)或未鑒定，海洋是PUFA真正的資源庫(kù)。
說(shuō)到這里，有必要讓大家看看這些藻長(zhǎng)什么樣（大伙不都是來(lái)看圖片的么？），不過(guò)手頭資料有限，有些藻有，有些藻沒(méi)有，將就著看看
PUFA的工業(yè)化生產(chǎn)
目前有寇氏隱甲藻、裂壺藻、吾肯氏壺藻等已經(jīng)實(shí)現(xiàn) DHA 的商業(yè)化發(fā)酵生產(chǎn)?？苁想[甲藻所產(chǎn)脂質(zhì)中 DHA 是唯一的長(zhǎng)鏈 PUFA，而且 DHA 含量超過(guò)總脂肪酸的 30%。裂壺藻、吾肯氏壺藻同屬于破囊壺菌科，所產(chǎn)長(zhǎng)鏈 PUFA 中除了 DHA，還伴隨一定量的 DPA。該 DPA 經(jīng)結(jié)構(gòu)鑒定，發(fā)現(xiàn)不屬于 n-3 油脂系列，而是 n-6 異構(gòu)。
EPA的工業(yè)化已有報(bào)道，有可能是利用微擬球藻進(jìn)行提取，但產(chǎn)量數(shù)據(jù)未見(jiàn)到，可能僅僅是小量生產(chǎn)。
花生四烯酸的工業(yè)化生產(chǎn)利用的是高山被孢霉。
因此目前市場(chǎng)上見(jiàn)到的藻源PUFA，基本也就DHA一種，本文就重點(diǎn)介紹下DHA（寫(xiě)段子免不了要打打廣告的，廣告最沒(méi)意思了）。
DHA的生理功能
DHA主要分布于人體內(nèi)的腦組織、視網(wǎng)膜、神經(jīng)系統(tǒng)、心血管組織等處，具有極其重要的生理、生化功能。自上世紀(jì)八十年代初期，研究人員調(diào)查發(fā)現(xiàn)DHA的攝入量與心血管疾病的發(fā)病率具有相關(guān)性后，DHA受到了世人的普遍關(guān)注，研究人員對(duì)DHA的生理、生化功能也有了進(jìn)一步的了解
（1）增強(qiáng)視網(wǎng)膜的反射能力，預(yù)防視力退化。DHA在眼睛視網(wǎng)膜中所占比例最大，約占 50%，它不規(guī)則地分布于視桿細(xì)胞外圍的磷脂酞絲氨酸、磷脂酞乙醇胺中。如果食物中缺乏DHA，會(huì)使視網(wǎng)膜中DHA的含量下降，導(dǎo)致視網(wǎng)膜功能失常。研究發(fā)現(xiàn)，DHA在鮪魚(yú)、鰹魚(yú)、鮭魚(yú)、沙丁魚(yú)、旗魚(yú)、金槍魚(yú)、黃花魚(yú)、秋刀魚(yú)、鱔魚(yú)、帶魚(yú)等魚(yú)類的眼窩脂肪中含量最高，是魚(yú)眼部組織的主要保護(hù)物質(zhì)。如果嬰幼兒從食物中獲得的DHA不足，會(huì)影響其視力正常發(fā)育（但魚(yú)油中含有EPA，會(huì)阻礙 DHA 進(jìn)入大腦組織的代謝）。
（2）改善大腦功能，提高記憶力，防治老年性癡呆DHA是神經(jīng)系統(tǒng)中的一種重要成分，在人體大腦皮層的灰質(zhì)中含量高達(dá)百分之二十以上，對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的生長(zhǎng)和正常功能的維持起到重要作用。滿月出生的嬰兒因其可以從母體中獲得足量的DHA，其患神經(jīng)系統(tǒng)疾病(如智商低下、行為怪癖等)的機(jī)率較早產(chǎn)兒要小的多。DHA在嬰兒前18個(gè)月的生長(zhǎng)中也非常的重要，嬰兒日常的飲食中DHA含量的豐富程度，直接影響其思維能力和快速反應(yīng)能力。因此，美國(guó)衛(wèi)生研究所的專家建議在婦女懷孕期及嬰幼兒發(fā)育早期應(yīng)進(jìn)食DHA含量高的食品，這是奶粉中添加DHA的科學(xué)依據(jù)。我國(guó)衛(wèi)生部在 2000 年首次批準(zhǔn) DHA 可用于嬰幼兒配方奶粉，近幾年中國(guó)市場(chǎng)上又推出了富含 DHA 的兒童牛奶、食用油、膳食補(bǔ)給品等。DHA對(duì)成年人的大腦功能和行為反應(yīng)也有重要的影響。隨著年齡的逐漸增長(zhǎng)，如果成年人體內(nèi)的DHA含量不足，將導(dǎo)致其大腦功能?chē)?yán)重下降。某研究對(duì)患癡呆癥的病人的調(diào)查結(jié)果顯示，其血液DHA的含量明顯低于正常水平。另有研究結(jié)果表明，每天給十八名老年癡呆癥患者服用含DHA 1000mg 的藥片，連續(xù)服用 6 個(gè)月后，患者腦血管型癡呆癥狀改善率達(dá)到了 70%，阿爾茨海默型癡呆癥狀完全消失。
（3）抑制血栓的形成，預(yù)防心血管疾病.自 20 世紀(jì)中期以來(lái)，人們注意到以深海中的魚(yú)類為主要食物的愛(ài)斯基摩人患心腦血管疾病的機(jī)率與其他地區(qū)的人們相比要小很多，科學(xué)家們通過(guò)細(xì)致的研究發(fā)現(xiàn)深海魚(yú)類中含有豐富的多不飽和脂肪酸，從此學(xué)者們開(kāi)始研究多不飽和脂肪酸對(duì)心血管疾病的生理作用，尤其是DHA的生理作用。DHA能夠抵抗血小板的凝集，抑制血栓形成，具有預(yù)防梗塞的作用。
（4）抗腫瘤作用。有研究通過(guò)對(duì)大白鼠的乳腺腫瘤疾病的研究發(fā)現(xiàn)，DHA能有效抑制乳腺腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。成澤富雄等研究發(fā)現(xiàn)：魚(yú)油中EPA和DHA均具有抑制直腸癌的作用，而DHA的抑制效果更強(qiáng)。目前，經(jīng)過(guò)手術(shù)治療癌癥后，通常還需要服用大量的抗腫瘤藥物。因?yàn)槎鄶?shù)抗腫瘤藥物具有毒副作用，從而需對(duì)用藥量加以限制，如果添加DHA則可以減少這方面的限制。
（5）其他作用。治療憂郁癥和雙相型障礙癥（一種狂躁抑郁?。c常規(guī)藥物相比，具有不產(chǎn)生副作用的優(yōu)勢(shì)；有助于緩解或防治肥胖。通過(guò)影響脂質(zhì)代謝來(lái)防治肥胖；防治關(guān)節(jié)炎，減緩病癥，并具有降低抗炎藥物和風(fēng)濕藥物毒性的潛力。
關(guān)于PUFA的功效研究其實(shí)非常非常多，撇開(kāi)市場(chǎng)上各類產(chǎn)品的宣傳詞，大家有空不妨自己找點(diǎn)科技文獻(xiàn)看看，其實(shí)也不難。
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