乳極性脂質組成及其功能性研究進展

李墨翰，宋婉瑩，張秀敏，陳佳麗，熱罕古麗·阿卜杜拉，劉愛成，于海坤，張 娟，曹雪妍,*，岳喜慶,*

（1.沈陽農業(yè)大學食品學院，遼寧 沈陽 110866；2.北京食品科學研究院，北京 100068）

乳是一種含有脂質、蛋白質、碳水化合物和礦物質等成分的復雜液體，其中脂質雖然在含量上僅占乳總成分的2%～5%，但在能量供應上卻占哺乳動物新生兒每日攝入的50%以上[1]。乳脂由乳腺上皮細胞分泌，其中大部分以甘油酯（非極性脂質）的形式存在于乳脂肪球內部（約98%），其余乳脂為極性脂質（約2%），則主要分布在乳脂肪球膜表面[2-3]。

甘油酯由乳腺細胞的粗面內質網合成，隨后以乳糜微粒的形式積累于細胞質，并通過相互融合增大體積形成乳脂肪球，最后通過細胞質被運輸到細胞兩極，并被分泌到乳汁中[4-5]。乳脂肪球從乳腺細胞釋放到乳的過程中，通過細胞膜時被3 層磷脂層包裹，這種3 層磷脂分子層統(tǒng)稱為乳脂肪球膜[6-7]。乳脂肪球的這一特殊分泌過程能夠將哺乳動物母體自身細胞表層的膜結合上蛋白、糖類和脂質，并最終轉移到乳中，這對于哺乳動物新生兒的生長發(fā)育具有重要作用[8]。因此，本文綜述不同乳源中乳極性脂質種類及數量的差異，同時探討乳極性脂質的生理功能，以期為功能性乳脂產品的研發(fā)提供參考。

1 乳極性脂質的種類

如圖1所示，根據脂質基本骨架的差異，可將脂質分成8 類，包括聚酮（polyketides，PK）、糖脂（saccharolipids，SL）、異戊烯醇脂（prenol lipids，PR）、甾醇脂（sterol lipids，ST）、鞘脂（sphingolipids，SP）、甘油磷脂（glycerophospholipids，GP）、甘油酯（glycerolipids，GL）、脂肪酸（fatty acids，FA）[9-11]。

乳中極性脂質含量較低，但其對于促進哺乳動物神經、大腦、視覺、腸道等的發(fā)育，以及保持乳脂肪球的結構具有不可或缺的作用，目前鑒定到的乳中的極性脂質主要有甘油磷脂、鞘脂和糖脂等[12-14]。

1.1 甘油磷脂

甘油磷脂由甘油、脂肪酸、磷酸及含氮化合物等組成，因其結合的磷酸具有可離解的磷酸基團，所以也是極性脂質的一種。甘油的1位和2位羥基各結合1 分子脂肪酸，3位羥基結合1 分子磷酸，該磷酸的羥基可與不同的取代基團連接，進而形成不同的甘油磷脂；如甘油磷脂酰膽堿（glycerophosphatidylcholine，PC）、甘油磷脂酰乙醇胺（glycerophosphatidylethanolamine，PE）、甘油磷脂酰甘油、甘油磷脂酸、甘油磷脂酰肌醇（glycerophosphatidylinositol，PI）、甘油磷脂酰絲氨酸（glycerophosphatidylserine，PS）、心磷脂、溶血磷脂酰膽堿、溶血磷脂酰乙醇胺等[13]。甘油磷脂含有2 條疏水的脂?；L鏈，又含有極性較強、親水的磷酸及取代基團，因此其具有疏水性和親水性。甘油磷脂在水溶液中，其親水部分趨向于水相，而疏水部分則互相聚集，進而形成穩(wěn)定的微團或雙分子層，其形成的其他常見結構還有單分子層、微囊等[15]。

1.2 鞘脂

鞘脂是一類含有鞘氨醇骨架的兩性脂，一端連接1 個長鏈脂肪酸，另一端為1 個極性醇。鞘脂包括鞘磷脂（sphingomyelin，SM）、神經節(jié)苷脂、腦苷脂等，一般存在于植物和動物膜內，尤其是在中樞神經系統(tǒng)的組織內含量豐富[16]。鞘磷脂是最常見的鞘脂，其極性頭是磷脂酰膽堿或磷脂酰乙醇胺，因含磷，鞘磷脂有時也被歸入磷脂；腦苷脂不含磷，常呈中性，其極性頭含糖；神經節(jié)苷脂是最復雜的鞘脂，含有由幾個糖基組成的極性頭端，其糖基至少包括1 個唾液酸。腦苷脂和神經節(jié)苷脂這樣的含糖脂質也可歸于糖脂一類，稱鞘糖脂[17]。

1.3 糖脂

糖脂是指含有糖基配體的脂類化合物，糖脂是一類兩親性分子，在生物體內廣泛存在。乳中的脂質主要是鞘糖脂和甘油糖脂。如1.2節(jié)所述，鞘糖脂亦可被歸類為鞘脂類。鞘脂類分子由以下3 種結構組成：第1種結構是鞘氨醇（一種長鏈、帶有氨基的二醇，鏈長約18 個碳原子）；第2種結構是長鏈脂肪酸（鏈長約18～26 個碳原子），以酰胺鍵與鞘氨醇相結合成神經酰胺；第3種結構是極性基團的頭部，通常連接在鞘氨醇第1個碳原子的羥基上。因鞘脂極性基團的差異，可將其分為不同類型。極性基團中含有磷酸則稱為鞘磷脂，含有糖基則稱為鞘糖脂。鞘糖脂分子中的糖基數目不等，其中含1 個糖基的鞘糖脂統(tǒng)稱為腦苷脂[17]。

2 不同乳源乳極性脂質的差異

表1總結了包括人乳、水牛乳、牦牛乳、奶牛乳、山羊乳、綿羊乳、驢乳、駱駝乳在內的不同乳源的極性脂質含量，可以看出不同乳源極性脂質含量差異很大。盡管物種不同，但大部分乳源極性脂質中相對含量最高的均為PE，其中PE在驢乳極性脂質中相對含量最高，為60.2%，其次是綿羊乳、駱駝乳、牦牛乳、奶牛乳、水牛乳和人乳。SM在大多數乳源極性脂質中的相對含量僅次于PE，在人乳和牦牛乳中相對含量最高，而驢乳中SM相對含量最低，為8.8%。此外，不同乳源中PC相對含量也均較高，如在山羊乳中相對含量為28.5%，僅次于PE，在奶牛乳和綿羊乳中相對含量更高，分別為29.3%～33.2%和24.50%～30.50%。不同乳源的極性脂質相對含量差異顯著，如水牛乳的PI相對含量在幾種乳中最高，而PS最低；驢乳中PE相對含量遠遠超過其他幾種乳，而SM、PC、PI相對含量卻偏低。

表 1 不同哺乳動物乳極性脂質亞類占總極性脂質的相對含量Table 1 Proportion of polar lipid subclasses relative to total polar lipids in different mammalian milks%

3 乳極性脂質的生理作用

3.1 抑制中性脂肪吸收

膳食中的PC通過相互作用結合成微團，降低脂肪酶和酯酶與甘油三酯（triacylglycerol，TG）的結合率，同時使蛋白質進入水相，進而抑制腸道對脂質的吸收[30]。Patton等[31]通過體外研究發(fā)現，PC分子在TG的乳液界面和本體水相之間分布，其在磷脂酶A2作用下水解為溶血卵磷脂和脂肪酸，顯著減少了脂肪酶和酯酶與TG的結合，使蛋白質進入水相，進而達到抑制中性脂肪吸收的效果。Homan等[32]發(fā)現，PC在含有混合膠束的牛磺膽酸鹽中明顯抑制了Caco-2細胞對膽固醇的攝取，進而抑制中性脂肪酸的吸收。Rodgers等[33]的體內研究、Rampone等[34]的體外（大鼠空腸模型）研究及Greenhalgh[35]、Beil[36]等的人體實驗也闡述了PC的類似作用。此外，研究表明，膳食中的PE也能夠通過影響血清脂質和載脂蛋白的分布變化，進而抑制中性脂肪的吸收[37]。Imaizumi等[38]通過大鼠實驗發(fā)現，膳食中連續(xù)2 周補充2%的PE可以降低血清中膽固醇的含量，同時發(fā)現膽固醇含量與肝臟PE含量呈負相關。另外，研究表明，膳食中的鞘脂能夠通過疏水作用減少腸道對膽固醇、甘油酯和脂肪酸的吸收，進而抑制腸道的脂質吸收[39]。Noh等[37]通過對成年雄性大鼠進行實驗，發(fā)現飼料中添加牛乳鞘脂能夠顯著降低大鼠對α-生育酚的吸收，從而達到抑制中性脂肪吸收的作用。同時，膳食中的鞘脂消化產物，如神經酰胺和鞘氨酸苷，也能抑制膽固醇和脂肪酸的吸收[40]。

3.2 調節(jié)腸道微生物群落組成

人類胃腸道中含有萬億個與人類生理活動、腸道功能密切相關的細菌，最為豐富的細菌分別為擬桿菌門、厚壁菌門和放線菌門[41-42]。其中，厚壁菌門與擬桿菌門相對豐度的比值與肥胖及高脂飲食相關[43]。乳極性脂質因具有一定的抗菌活性，因此可能具有調節(jié)腸道菌群的作用[44]。Fischer等[45-46]通過細胞實驗及體外實驗發(fā)現，鞘氨醇和脂肪酸能夠通過破壞病原體的超微結構而產生抗菌活性，并且可能具有預防或治療感染的潛力。Nejrup等[47]通過對健康嬰兒糞便進行體外發(fā)酵，發(fā)現添加10%鞘氨醇的長鏈非酯化脂肪酸可以增加糞便中雙歧桿菌的相對豐度，而單獨添加長鏈非酯化脂肪酸則對雙歧桿菌的相對豐度沒有影響，說明鞘氨醇具有一定的調節(jié)腸道菌群的作用。Norris等[48]發(fā)現，膳食中添加0.25%的牛乳鞘磷脂能夠增加高脂飲食小鼠糞便中雙歧桿菌、厚壁菌門和放線菌門的相對豐度，從而達到調節(jié)腸道菌群的效果。隨后，Millar等[49]進一步對敲除低密度脂蛋白受體的高脂飲食小鼠中添加2%的牛乳磷脂，發(fā)現雙歧桿菌和擬桿菌門的相對豐度升高，同時厚壁菌門與擬桿菌門的相對豐度比值降低，說明牛乳磷脂具有調節(jié)腸道微生物、抑制肥胖的作用。大部分動物實驗結果均表明，乳極性脂質對腸道微生物的群落結構有一定影響。然而，在不同的研究中其微生物群落分布存在差異，而這種差異是否與乳極性脂質的組成形式及添加量相關，仍有待進一步研究。

3.3 預防心血管疾病

心血管疾病仍然是影響全球死亡率的最主要因素之一[50]，目前通過膳食調節(jié)血脂水平仍是預防心血管疾病的主要方式[51]。研究表明，乳極性脂質能夠減少腸道中膽固醇、TG和脂肪酸的吸收，降低血清中的脂質水平，保護心血管健康，同時具有抑制肝腫大、防止肝脂肪變性的作用[52]。Wat等[53]也通過動物實驗證明了牛乳極性脂質對于心血管疾病的預防作用，他們發(fā)現在高脂飲食小鼠飼料中添加富含牛乳磷脂的乳提取物后，小鼠的肝質量、肝臟總脂質含量、肝臟TG含量、總膽固醇含量及血脂水平均明顯降低，說明其具有抑制高脂飲食小鼠肝腫大、防止肝脂肪變性及降低血清脂質水平的作用。Vors等[54]隨后進行了人體實驗，通過對58 名絕經后婦女進行為期4 周的雙盲隨機對照實驗發(fā)現，牛乳磷脂組顯著降低了血漿膽固醇含量與高密度脂蛋白和膽固醇的比率，同時也降低了載脂蛋白ApoB與ApoA-1的比率，進而表明牛乳磷脂能夠改善心臟代謝健康，特別是通過減少腸道膽固醇的吸收來改善心臟代謝情況?？偟膩碚f，乳極性脂質對血脂和炎癥的有益作用已經在動物及人體實驗中被廣泛證實，也是目前通過膳食預防心血管疾病的重要選擇之一。

3.4 預防非酒精性脂肪肝

非酒精性脂肪肝是全世界慢性肝病最常見的病因之一，在我國具有很高的發(fā)病率[55]。研究表明，膳食中攝入鞘磷脂有助于抑制動脈粥樣硬化的發(fā)展，同時通過減少中性脂質斑塊體積來防止肝臟脂質的積累[56]。Yamauchi等[57]建立高脂飲食誘導的肥胖小鼠模型，并進行4 周的對照實驗發(fā)現，膳食中添加牛乳鞘磷脂能夠使肝臟中總脂肪酸含量減少，從而達到預防非酒精性脂肪肝的目的。Zhou等[58]也取得了相似的結果，他們發(fā)現膳食中添加牛乳極性脂質能夠顯著降低血漿中脂肪酸含量。此外，Millar等[49]進一步建立高脂、高膽固醇飲食的低密度脂蛋白受體敲除小鼠模型，并進行為期14 周的對照實驗發(fā)現，牛乳極性脂質劑量依賴性抑制胸主動脈的動脈粥樣硬化發(fā)展，特別是膳食中添加2%牛乳磷脂組顯著降低了中性脂質斑塊大小，進而抑制慢性肝病的發(fā)生與發(fā)展。然而，關于乳極性脂質對于人群實驗是否有效，以及其是否呈劑量依賴性仍有待進一步研究。

3.5 促進認知功能與神經系統(tǒng)發(fā)育

包括甘油磷脂在內的一些極性脂質不僅是構成大腦和視網膜細胞的重要物質，還參與神經信號轉導等過程，對大腦和神經發(fā)育至關重要[59]。Oshida等[60]通過動物實驗發(fā)現，飼料中增加0.81%的牛乳鞘磷脂能夠顯著增加小鼠的腦髓鞘干質量；Gurnida等[61]對2～8 周齡的嬰兒補充富含牛乳神經節(jié)苷脂的嬰兒配方乳粉至24 周齡，發(fā)現與對照組相比，實驗組嬰兒的血清中神經節(jié)苷脂GM3、GD3和總神經節(jié)苷脂水平升高，證明其可能有益于神經系統(tǒng)發(fā)育；Tanaka等[62]對28 例早產兒進行18 個月的隨機雙盲實驗發(fā)現，鞘磷脂強化乳組（同時添加20 g鞘磷脂和100 g甘油磷脂）嬰兒的BSID-II行為評分、費根測試分數和18 個月時持續(xù)注意力測試分數等均更高。上述研究證明了乳極性脂質對于認知功能和神經系統(tǒng)發(fā)育的促進作用，然而牛乳與母乳對于嬰幼兒神經系統(tǒng)發(fā)育的作用是否存在異同仍有待闡明。

3.6 抗炎作用

研究表明，乳極性脂質中的鞘磷脂及其水解產物（鞘氨醇和神經酰胺）能夠改善腸屏障緊密連接蛋白的表達，進而提高腸道屏障的完整性，從而減輕高脂飲食誘導的腸道炎癥，發(fā)揮抗炎作用[63]。Mazzei[64]、Norris[65]等均發(fā)現，膳食中補充牛乳鞘磷脂及其水解產物能夠減少高脂飲食C57BL/6J小鼠中血清炎癥標志物的含量，進而減少小鼠血清炎癥細胞因子、趨化因子和炎癥標記物RNA的表達，從而抑制結腸炎的發(fā)生。乳極性脂質中的多種成分對小鼠有明顯抗炎作用[66-68]，但在人類臨床實驗中的結果尚存在爭議，具體作用機理及臨床效果有待進一步研究。

4 結 語

乳中極性脂質雖然在乳脂中占比較少，但卻對哺乳動物的生長發(fā)育有著不可或缺的作用。近年來，隨著脂質組學及分子生物學技術的不斷發(fā)展進步，乳中極性脂質的表征與功能性研究取得了大量成果，包括在脂質分子水平上鑒定和定量了數百種人類和其他哺乳動物的乳脂，為嬰幼兒配方乳粉的研發(fā)提供了詳實的理論依據與豐富的數據支持。然而，人乳和其他乳源的極性脂質在分子水平上的差異，以及這些差異對生理功能的影響，仍有待進一步研究與探索。另外，有關乳極性脂質潛在生理功能的機制研究，以及相關功能性產品的研發(fā)，仍需要進一步探索。