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神經(jīng)酸（Nervonic acid，NA)是一種超長(zhǎng)鏈單不飽和脂肪酸（VLCMFA)，化學(xué)名為順－15-二十四碳烯酸（24:1Δ)，因最早發(fā)現(xiàn)于哺乳動(dòng)物的神經(jīng)組織中，故得此名［1]。神經(jīng)酸作為大腦神經(jīng)細(xì)胞和神經(jīng)纖維的核心天然成分，是目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者公認(rèn)的唯一一種能夠修復(fù)受損大腦神經(jīng)纖維，促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞再生的物質(zhì)［2]。
作為一種神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，目前已有許多利用神經(jīng)酸治療大腦疾病的報(bào)道，諸如對(duì)阿爾茨海默病[3]、帕金森?。?］策爾韋斯綜合征［4]、腎上腺腦白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)不良［5]、腫瘤[6]等疾病，神經(jīng)酸都有明顯的預(yù)防和治療效果。此外，Oda等［7]研究表明，神經(jīng)酸對(duì)于由肥胖引起的人體機(jī)能紊亂具有一定的抑制作用。神經(jīng)酸還可促進(jìn)嬰兒大腦與視覺功能的發(fā)育［8-9]。王建民［10]對(duì)神經(jīng)酸進(jìn)行了一系列評(píng)價(jià)測(cè)試試驗(yàn)，結(jié)果表明神經(jīng)酸能夠顯著提升受試者的記憶力和IQ值。另外，有研究表明神經(jīng)酸甚至還能增強(qiáng)免疫功能，防治艾滋?。?1]。同時(shí)，神經(jīng)酸的缺乏也會(huì)引起諸多腦神經(jīng)失調(diào)疾病，如記憶力衰退、失眠健忘、腦癱、腦萎縮等［12]。
過去神經(jīng)酸的主要來源是鯊魚，但隨著各國(guó)明令禁捕鯊魚，神經(jīng)酸的獲取逐漸陷入困境，因此從植物油中提取神經(jīng)酸開始成為各國(guó)政府和科學(xué)家的關(guān)注重點(diǎn)［13]。隨著我國(guó)社會(huì)老齡化的到來，未來諸如帕金森病、阿爾茨海默病等涉及神經(jīng)系統(tǒng)的老年疾病患者人數(shù)會(huì)大量增加，提高大腦及神經(jīng)系統(tǒng)的健康狀況十分迫切，加強(qiáng)含天然神經(jīng)酸植物的尋找和開發(fā)利用意義重大。本文論述了我國(guó)含天然神經(jīng)酸植物的開發(fā)與利用情況，探討了油菜籽可作為神經(jīng)酸來源新方向、植物細(xì)胞中神經(jīng)酸合成與芥酸含量的關(guān)系及菜籽油中芥酸的價(jià)值，以期為高神經(jīng)酸油菜品種的選育提供參考。
經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)酸在植物中的分布較少，含量差別也較大，我國(guó)含神經(jīng)酸的植物有31種，分布于11個(gè)科、16個(gè)屬［14]。其中，大戟科血桐屬的盾葉木（M.adenantha Gagnep)種仁含油率為60.3%、神經(jīng)酸含量為55.9%，鐵青樹科蒜頭果屬的蒜頭果（M.oleifera)種仁含油率為64.5%、神經(jīng)酸含量為62.6%，二者是開發(fā)神經(jīng)酸產(chǎn)品較為理想的植物資源[14]。而蒜頭果（M.oleifera)和元寶楓（A. truncatum Bunge)則是我國(guó)特有的兩種含神經(jīng)酸植物，也是我國(guó)利用植物油提取神經(jīng)酸的重要資源［15]。
改革開放以來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人民生活水平不斷提高，保健養(yǎng)生意識(shí)不斷增強(qiáng)，以及醫(yī)藥事業(yè)發(fā)展需要，植物神經(jīng)酸的開發(fā)與利用也越來越受到重視。20世紀(jì)90年代，浙江大學(xué)神經(jīng)酸項(xiàng)目研究中心的侯鏡德等［1.16]首次從我國(guó)特有的木本植物中成功分離、提取出了高純度的神經(jīng)酸，并研制出神經(jīng)酸的口服劑型，獲得國(guó)家發(fā)明專利，打破了從鯊魚中提取神經(jīng)酸的局限。神經(jīng)酸產(chǎn)品的功能檢測(cè)及臨床試驗(yàn)表明，服用神經(jīng)酸3個(gè)月后，腦中風(fēng)后遺癥、阿爾茨海默病、帕金森病、腦癱、腦萎縮、腦外傷、記憶力減退等腦疾病平均顯效率達(dá)96.6%，有效率為92.8%[17]。
蒜頭果中神經(jīng)酸含量最高，但由于分布地帶狹窄，資源量少，繁殖難度大，限制了其規(guī)?；a(chǎn)［18]。再加上蒜頭果蛋白是一種雙鏈高毒性蛋白［19]，分離提取安全無毒的蒜頭果油難度較大，進(jìn)一步限制了神經(jīng)酸的生產(chǎn)加工。而元寶楓籽油中神經(jīng)酸含量雖然比蒜頭果低，但其產(chǎn)量高、容易獲得，是一種可持續(xù)利用的木本植物神經(jīng)酸資源，其開發(fā)利用也得到了高度重視［20]。自1991年起，元寶楓開發(fā)利用研究先后被國(guó)家林業(yè)部和陜西省列為科技攻關(guān)項(xiàng)目［21]。到2002年，元寶楓相關(guān)產(chǎn)品已逐步進(jìn)人市場(chǎng)。
雖然我國(guó)以元寶楓為突破口的神經(jīng)酸開發(fā)利用取得了顯著進(jìn)展，但是元寶楓的生長(zhǎng)繁育存在繁殖速度慢、生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、采收難度大、生產(chǎn)成本高等特點(diǎn)，從而造成神經(jīng)酸產(chǎn)品十分稀缺，往往以藥品或保健品的形式提供給患者和消費(fèi)者，普通大眾難以獲得。神經(jīng)酸作為人體有益脂肪酸，是大腦神經(jīng)細(xì)胞和神經(jīng)組織的核心成分，尋找繁殖速度快、生長(zhǎng)周期短、易采收、生產(chǎn)成本低的含神經(jīng)酸植物進(jìn)行開發(fā)利用，為大眾提供便利的神經(jīng)酸來源，普遍惠及人們的大腦及神經(jīng)系統(tǒng)健康，顯得尤為重要。
經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，十字花科植物中，有5個(gè)屬17個(gè)種的種子中含有神經(jīng)酸，神經(jīng)酸含量在1.0%~14.6%[14]。而十字花科植物多為一年生草本植物，具有生長(zhǎng)周期短、繁殖速度快、易規(guī)?；a(chǎn)、生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)，是較為理想的神經(jīng)酸來源植物。筆者經(jīng)檢測(cè)大量油菜籽發(fā)現(xiàn)，我國(guó)甘藍(lán)型、白菜型、芥菜型三大油菜類型油菜籽中，普遍存在神經(jīng)酸。基于甘藍(lán)型油菜占我國(guó)油菜栽培面積95%以上，筆者重點(diǎn)分析研究了甘藍(lán)型油菜籽中神經(jīng)酸的含量及其分布規(guī)律，表1為筆者分別于2017-2019年對(duì)共計(jì)4159個(gè)甘藍(lán)型油菜資源種子樣品的芥酸與神經(jīng)酸含量進(jìn)行測(cè)定的結(jié)果。
從表1可以看出，2017-2019年測(cè)定的甘藍(lán)型油菜資源種子中神經(jīng)酸含量分布區(qū)間分別為0.10%-1.77%、0.07%-1.54%和0.06%-1.90%。
我國(guó)作為世界上最大的菜籽油生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，菜籽油是我國(guó)人民主要的食用油來源之一，油菜常年種植面積在800萬～1000萬h㎡。針對(duì)老人、小孩、孕婦、腦神經(jīng)疾病患者及潛在的神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者等對(duì)神經(jīng)酸有重要需求的消費(fèi)人群，選育神經(jīng)酸含量高的油菜品種進(jìn)行規(guī)?；N植，提高該類人群食用油中神經(jīng)酸含量整體水平，是解決他們食物中神經(jīng)酸缺乏問題的最廉價(jià)、最快捷、最有效的途徑，也是解決神經(jīng)酸工業(yè)生產(chǎn)原料缺乏的有效途徑。
2017年5月31日，國(guó)家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)通過2017年第7號(hào)公告發(fā)布乳木果油等10種新食品原料，菜籽油作為神經(jīng)酸的提取原料，位列其中［22]，確認(rèn)了菜籽油作為神經(jīng)酸原料的可靠性和安全性。因此，選育并規(guī)模化開發(fā)利用高神經(jīng)酸含量油菜品種極大可能是獲得大量神經(jīng)酸原料的新方向。
筆者在重點(diǎn)研究分析甘藍(lán)型油菜籽中神經(jīng)酸的含量及其分布規(guī)律時(shí)，以芥酸含量區(qū)間為標(biāo)準(zhǔn)將所檢測(cè)樣品劃分為4個(gè)區(qū)間群體，并列出相應(yīng)群體的神經(jīng)酸含量分布區(qū)間。通過分析發(fā)現(xiàn)：芥酸含量低于3%的材料群體中，神經(jīng)酸含量均低于0.31%，含量極低；芥酸含量高于50%的材料群體中，神經(jīng)酸含量均大于等于0.61%，含量較高；其中神經(jīng)酸含量最高可達(dá)1.90%。隨著群體芥酸含量區(qū)間升高，群體神經(jīng)酸含量區(qū)間也表現(xiàn)出升高趨勢(shì)（見表1)。
筆者分別對(duì)2017-2019年甘藍(lán)型油菜籽中芥酸含量與神經(jīng)酸含量檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明3年的分析結(jié)果均達(dá)到極顯著正相關(guān)（見表2)，說明在甘藍(lán)型油菜籽中神經(jīng)酸含量與芥酸含量關(guān)系緊密，在芥酸含量高的材料群體中更容易篩選到神經(jīng)酸含量高的材料。
研究表明，植物細(xì)胞中的超長(zhǎng)鏈單不飽和脂肪酸是以單不飽和脂肪酸（主鏈碳原子數(shù)小于20)為基礎(chǔ)形成的，而單不飽和脂肪酸的形成又需要C18鏈的脂酰胺鏈（主碳鏈）的從頭合成，此過程主要以乙酰－CoA為底物，在脂肪酸合成酶復(fù)合體催化下完成，根據(jù)催化的酶不同，又可細(xì)分為C2~C4、C4~C16以及C16~C18三個(gè)不同的合成階段。而后形成超長(zhǎng)鏈單不飽和脂肪酸則是另一種完全不同的方式，需要以前一階段生成的油酸為底物，通過超長(zhǎng)鏈脂肪酸鏈延長(zhǎng)循環(huán)進(jìn)行碳鏈的延長(zhǎng)，且每次循環(huán)能夠使原有脂肪酸的碳鏈延長(zhǎng)兩個(gè)碳原子，從而相繼形成鱈油酸（20:1Δ)、芥酸（22:1Δ13)、神經(jīng)酸（24:1Δ15c)[23]。由此可見，植物細(xì)胞中的神經(jīng)酸主要是以芥酸為底物通過一次延長(zhǎng)循環(huán)而合成的。故目前含神經(jīng)酸植物中普遍含有芥酸。這一現(xiàn)象不僅在十字花科植物中普遍存在，也存在于鐵青樹科植物中，如富含神經(jīng)酸的蒜頭果種仁芥酸含量達(dá)到12.58%[24]。3-酮酯酰－CoA 合酶（3-ketoacyl-Codsynthase,KCS)是超長(zhǎng)鏈單不飽和脂肪酸延長(zhǎng)過程中的重要催化酶，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)KCS利用的底物為芥酸時(shí)，神經(jīng)酸的產(chǎn)量比其他底物高數(shù)倍。Guo等[25]將L.annua 的KCS基因?qū)氲綌M南芥（富含鱈油酸）和B.carinaca(富含芥酸）之中，經(jīng)過異源表達(dá)，B.carinaca 所產(chǎn)神經(jīng)酸量遠(yuǎn)高于擬南芥。由此可進(jìn)一步說明，芥酸是神經(jīng)酸合成過程中的重要的底物之一，高水平芥酸含量是更多神經(jīng)酸合成的基礎(chǔ)。
19世紀(jì)中期以來，部分學(xué)者通過大白鼠喂養(yǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，攝入高芥酸菜籽油的幼鼠會(huì)出現(xiàn)發(fā)育遲緩、心肌壞死、心肌脂肪沉淀等癥狀，因此認(rèn)為高芥酸含量的菜籽油“有毒”，會(huì)引發(fā)心臟疾病，此結(jié)論一經(jīng)面世就引起全世界的軒然大波。然而，學(xué)界普遍認(rèn)為芥菜型油菜（B.juncea)的起源中心在印度，白菜型油菜（B.campestris L.)的起源中心在中國(guó)，甘藍(lán)型油菜（B.napus L.)的起源中心在歐洲［26]?？脊偶拔墨I(xiàn)記載表明，在中國(guó)長(zhǎng)江流域、印度恒河流域以及歐洲大部分地區(qū)具有數(shù)千年油菜栽培和菜籽油食用歷史，這些地區(qū)的傳統(tǒng)菜籽油芥酸含量一般在25%~55%，但當(dāng)?shù)鼐用癫⑽闯霈F(xiàn)因長(zhǎng)期食用菜籽油而導(dǎo)致的健康問題。數(shù)十年來，認(rèn)為芥酸“有毒”和“無毒”的兩派觀點(diǎn)持續(xù)爭(zhēng)論。但越來越多的證據(jù)表明芥酸對(duì)人體無害。
1986年我國(guó)油脂化學(xué)泰斗湯逢教授［27-28]撰文認(rèn)為，高芥酸菜籽油對(duì)大白鼠有毒但對(duì)人體無害，人可以放心食用，并強(qiáng)調(diào)，在國(guó)際上一致認(rèn)為的用大白鼠做食用油試驗(yàn)是極不適宜的模型，并對(duì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性提出了質(zhì)疑，同時(shí)還列舉了一些解剖案例來說明菜籽油中芥酸與人的心臟病并無必然聯(lián)系，例如：1974年在法國(guó)（當(dāng)時(shí)吃高芥酸菜籽油較為普遍）解剖了254 788例心臟病人尸體，只有269例有心肌壞死病灶（約占0.11%)，并確認(rèn)是與飲酒有關(guān)，與食用菜籽油無關(guān)；1976年在印度常年吃高芥酸菜籽油的加爾各答地區(qū)，解剖100多具尸體，未找到心臟病與高芥酸菜籽油之間的必然聯(lián)系。但數(shù)十年來，學(xué)術(shù)界較少作進(jìn)一步深入研究。
許多研究發(fā)現(xiàn)，芥酸在人體和大白鼠體內(nèi)可轉(zhuǎn)化為神經(jīng)酸，并對(duì)多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病具有直接或間接的預(yù)防和治療作用。Lecerf[29]將14C標(biāo)記的芥酸注射到大白鼠肺部后，發(fā)現(xiàn)肺部增加了許多含14C標(biāo)記神經(jīng)酸的神經(jīng)酰胺。Clouet等［30]將芥酸注射到大白鼠靜脈后，發(fā)現(xiàn)大白鼠腎臟中芥酸轉(zhuǎn)化為油酸的比例低于轉(zhuǎn)化為神經(jīng)酸的。Sandhir等［31]在研究策爾韋斯綜合征（Zellweger syndrome)和腎上腺腦白質(zhì)萎縮癥（X-linked adrenoleukodystrophy)時(shí)發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)酸是由芥酸的碳鏈加長(zhǎng)形成的。Altinoz等［32]研究認(rèn)為，芥酸可以在人體內(nèi)轉(zhuǎn)化為神經(jīng)酸，而神經(jīng)酸是髓鞘的重要成分，因此芥酸或許兼具抗炎和再髓鞘化作用，進(jìn)而能在脫髓鞘疾病多發(fā)性硬化（MS)的治療中發(fā)揮重要作用。在地中海國(guó)家，民間用琉璃苣油（含芥酸和神經(jīng)酸）來治療MS就是有力證據(jù)［33]。在食用富含芥酸的琉璃苣油的正常人中也可以觀察到紅細(xì)胞鞘磷脂中神經(jīng)酸的增加[34]。Carroll[35]研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)酸與芥酸對(duì)于腎上腺膽甾酸引起的疾病的治療同樣有效。根據(jù)IARC(國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)）的數(shù)據(jù)，與西方國(guó)家相比，中國(guó)女性母乳中的芥酸含量明顯更高［36]，同時(shí)中國(guó)嬰兒很少患腦瘤［37]。芥酸或許可以作為少突膠質(zhì)細(xì)胞／星形膠質(zhì)細(xì)胞的祖細(xì)胞的分化劑，進(jìn)而降低神經(jīng)致癌的風(fēng)險(xiǎn)。
諸多研究結(jié)果表明，芥酸不僅對(duì)人體無害，而且是一種對(duì)人的大腦及神經(jīng)系統(tǒng)有益的脂肪酸。學(xué)界普遍認(rèn)為，比芥酸（22:1Δ13c)碳鏈少4個(gè)碳原子的油酸（18:1Δc)是對(duì)人體營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高的脂肪酸，比芥酸碳鏈多2個(gè)碳原子的神經(jīng)酸（24:1Δ15c)是對(duì)人體大腦及神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育必不可少的有益脂肪酸，而神經(jīng)酸（24:1Δ15c)的合成須以芥酸（22:1Δ3)作底物。因此，有理由質(zhì)疑認(rèn)為芥酸對(duì)人體有害的觀點(diǎn)是缺乏科學(xué)依據(jù)的。
目前，我國(guó)雖然在蒜頭果、元寶楓等木本植物的神經(jīng)酸開發(fā)利用上取得了顯著進(jìn)展，但是由于其繁殖速度慢、生產(chǎn)周期長(zhǎng)等原因致使大規(guī)模開發(fā)利用難度大，導(dǎo)致產(chǎn)品成本高、價(jià)格昂貴，普通民眾難以獲得。尋找繁殖速度快、生長(zhǎng)周期短、產(chǎn)品成本低的神經(jīng)酸原料十分必要。筆者經(jīng)大量油菜籽檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)酸普遍存在于我國(guó)的甘藍(lán)型、白菜型、芥菜型三大類型油菜籽中。而油菜作為我國(guó)主要油料作物，具有生長(zhǎng)周期短、繁殖速度快、易規(guī)?；a(chǎn)、原料成本低等特點(diǎn)。故加強(qiáng)高神經(jīng)酸含量油菜品種選育并進(jìn)行規(guī)?；_發(fā)利用，極大可能成為我國(guó)未來大規(guī)模、低成本神經(jīng)酸原料來源的新方向。
根據(jù)超長(zhǎng)鏈脂肪酸鏈延長(zhǎng)循環(huán)規(guī)律，植物細(xì)胞在合成神經(jīng)酸時(shí)，必然會(huì)先合成二十二碳單烯酸，在油菜中，這種脂肪酸主要是芥酸。經(jīng)過相關(guān)檢測(cè)分析發(fā)現(xiàn)，甘藍(lán)型油菜籽中芥酸含量與神經(jīng)酸含量成正相關(guān)，即神經(jīng)酸含量高的油菜籽往往芥酸含量也高。長(zhǎng)久以來，認(rèn)為芥酸“有毒”與“無毒”的兩派觀點(diǎn)爭(zhēng)論不斷，但越來越多的證據(jù)表明芥酸對(duì)人體是無害的，甚至還可能對(duì)一些疾病起到預(yù)防或治療作用。因此，我們需深入研究芥酸在菜籽油的諸多脂肪酸成分中的有益地位，客觀評(píng)價(jià)芥酸在菜籽油中的價(jià)值，正確引導(dǎo)生產(chǎn)與消費(fèi)，以免因過度追求“低芥”，而錯(cuò)失菜籽油中的神經(jīng)酸，使得這種有益而稀缺的脂肪酸無法惠及大眾。
但與此同時(shí)，由于低芥酸菜籽油中富含油酸、亞油酸、亞麻酸等不飽和脂肪酸，除滿足人體營(yíng)養(yǎng)需求外，還具有降低心腦血管疾病發(fā)病率和死亡率，抑制血小板凝集，預(yù)防缺血性中風(fēng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，故我們?cè)谶M(jìn)行高神經(jīng)酸含量油菜研究的同時(shí)，也有必要根據(jù)不同需求群體，加強(qiáng)高油酸、高亞油酸、高亞麻酸等“雙低”油菜品種的選育和研究，讓菜籽油更好地造福人類。
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