米糠脂肪烷醇的組成、功能及物理化學(xué)修飾研究進(jìn)展

涂越，劉建平，胡林芳，王汝霞，蔡力創(chuàng)，郭雄昌

（江西省科學(xué)院生物資源研究所，江西省功能性飼料添加劑工程實(shí)驗(yàn)室，江西南昌 330096）

普利醇又叫多廿烷醇，是一種以二十八烷醇為主要成分，集合二十二烷醇、二十四烷醇、二十六烷醇、三十烷醇和三十二烷醇等多種高級脂肪烷醇的混合物，存在于蔗蠟、蜂蠟、米糠蠟、蟲白蠟等天然蠟質(zhì)中，具有降血脂、抗動脈粥樣硬化、抗疲勞、提高免疫力、抗腫瘤等多種獨(dú)特的生理活性[1-3]。其中，來源于米糠蠟的普利醇叫做米糠脂肪烷醇，是國家衛(wèi)生健康委員會批準(zhǔn)的新資源食品原料[4]，具有很高的研究價值。

我國是農(nóng)業(yè)大國，米糠資源豐富。據(jù)國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2021 年米糠產(chǎn)量約1 262 萬t，但米糠資源綜合利用率尚不足20%，造成極大的浪費(fèi)。因此，隨著近年來國家國務(wù)院《關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革大力發(fā)展糧食產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的意見》、《關(guān)于堅持以高質(zhì)量發(fā)展為目標(biāo)加快建設(shè)現(xiàn)代化糧食產(chǎn)業(yè)體系的指導(dǎo)意見》等政策相繼出臺，鼓勵糧食副產(chǎn)物包括米糠、麥麩等精深加工及綜合利用，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，并向醫(yī)藥、保健等領(lǐng)域延伸，提高附加值和綜合效益，推動全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。米糠脂肪烷醇作為米糠油脂中高價值副產(chǎn)物之一，可以應(yīng)用于醫(yī)藥、保健、食品、護(hù)膚品、日化等多個領(lǐng)域，其社會經(jīng)濟(jì)效應(yīng)顯著。

故本文針對米糠脂肪烷醇的組成、功能、物理化學(xué)修飾進(jìn)行綜述，并對其組成成分配比與生理功效的關(guān)系進(jìn)行展望，為充分利用米糠資源，開發(fā)米糠脂肪烷醇這一新型食品原料提供參考。不僅可以提高糧食綜合利用率、發(fā)展糧油副產(chǎn)物循環(huán)、全值利用，而且能夠帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)高值化和可持續(xù)發(fā)展。

1 組成及生理活性

米糠脂肪烷醇由C22～C38的一元伯醇組成，其中偶碳醇的含量占比超過95%，主要成分含量見表1。不同來源的米糠脂肪烷醇組成成分、含量略有不同。由于不同鏈長的高級脂肪烷醇生物活性各異，組合協(xié)同發(fā)揮的作用也不盡相同，故不同組分配比的米糠脂肪烷醇能否穩(wěn)定發(fā)揮功效，發(fā)揮何種功效，這些問題都亟待深入探究。

1.1 二十八烷醇

二十八烷醇，又名蒙旦醇，是國內(nèi)外公認(rèn)的保健功能成分，它最早發(fā)現(xiàn)于1937 年，發(fā)現(xiàn)其對生殖疾病有非常好的治療效果后，許多學(xué)者對其進(jìn)行了多年研究，證明它確有獨(dú)特的生理功能（見圖1）。

圖1 二十八烷醇生理功能及其可能的作用機(jī)制Fig.1 The bioactivities of octacosanol and the possible working mechanism

1.1.1 降血脂、降膽固醇、抗動脈粥樣硬化

多項研究表明[7-9]，二十八烷醇具有調(diào)節(jié)血脂及體內(nèi)甘油三酯（TG）、總膽固醇（TC）、低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）含量的功能。人體內(nèi)膽固醇合成大致分為乙酰輔酶A-HMG-CoA-甲羥戊酸、甲羥戊酸-鯊烯、膽固醇合成三個階段[10]。二十八烷醇在體內(nèi)能夠激活腺苷酸激酶（AMP-kinase）來影響膽固醇合成限速酶羥甲基戊二酰輔酶A（HMG-CoA）活性，導(dǎo)致血清膽固醇水平下降。并且，二十八烷醇還可以通過在乙酸鹽消耗及甲羥戊酸生成途徑中抑制膽固醇的生物合成，并增加肝細(xì)胞LDL 的受體數(shù)量，從而影響肝細(xì)胞對血液LDL-C 的攝取和代謝，來達(dá)到調(diào)脂作用[11,12]。Xu 等[13]建立了高膽固醇飲食小鼠模型后，發(fā)現(xiàn)喂養(yǎng)二十八烷醇可以顯著降低小鼠血清TG 含量。何文森等[14]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)二十八烷醇不僅能夠使得高脂飲食大鼠的血清TG 含量顯著下降，TC、LDL-C 含量也會降低，但是效果隨著時間而減弱，還可以預(yù)防肝臟脂肪變性。Milic 等[15]在膳食中添加二十八烷醇可通過影響前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素9（PCSK9）水平，并恢復(fù)其與LDL-C 水平的正相關(guān)性，來最終調(diào)節(jié)LDL-C 含量。Koji 等[16]研究表明二十八烷醇改善Ⅱ型糖尿病小鼠的高血脂癥和氧化應(yīng)激反應(yīng)，對糖尿病本身無影響。在病理學(xué)上，動脈粥樣硬化是由于脂質(zhì)代謝障礙使得脂質(zhì)和復(fù)合糖類累積在動脈內(nèi)膜上，呈現(xiàn)出黃色粥樣特征的疾病。降低血清中TC 和LDL-C 水平是有效預(yù)防動脈粥樣硬化病發(fā)的方法之一。二十八烷醇可以預(yù)防大鼠動脈與靜脈血栓的形成、動脈硬化損傷的惡化，降低血栓素B2、前列環(huán)素，抑制內(nèi)皮增厚和平滑肌增殖[17]，這都說明對動脈粥樣硬化損傷具有潛在的治療效果。

1.1.2 增強(qiáng)耐力、抗疲勞、提高免疫力

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，二十八烷醇能夠通過體內(nèi)代謝提供肌肉能量而延長運(yùn)動時間、增強(qiáng)運(yùn)動能力，還可以緩解高強(qiáng)度運(yùn)動所產(chǎn)生的氧化應(yīng)激反應(yīng)[18]。并且二十八烷醇能夠抗氧化、降低代謝產(chǎn)物累積，并通過影響能量代謝、提高內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性等多種途徑發(fā)揮抗疲勞的生理功能。于長青等[19]研究發(fā)現(xiàn)，二十八烷醇能夠提高大鼠運(yùn)動耐力，緩解肌肉疲勞，可以抑制運(yùn)動后心肌線粒體脂質(zhì)過氧化的產(chǎn)生，保護(hù)心肌線粒體不受自由基的損傷。Zhou 等[20]研究證明二十八烷醇能改善小鼠自主活動、前肢握力和游泳耐力，并能調(diào)節(jié)小鼠肝糖原（LG）、肌糖原（MG）、血乳酸（BLA）、乳酸脫氫酶（LDH）、超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）水平?；驒z測結(jié)果表明，二十八烷醇顯著調(diào)節(jié)了與疲勞性能相關(guān)的信使RNA（mRNA）和蛋白質(zhì)表達(dá)水平，在運(yùn)動性疲勞模型中具有明顯的緩解作用。同時，二十八烷醇可以增加運(yùn)動過程中肌肉的糖原分解、緩解體力疲勞[21]。但二十八烷醇的抗疲勞作用研究大多還停留在一些表觀指標(biāo)上例如抗氧化、代謝物含量、炎癥指數(shù)等方面，而相關(guān)調(diào)控代謝的機(jī)制如信號通路方面探究較少。二十八烷醇攝入可以使小鼠的T 淋巴細(xì)胞和B 淋巴細(xì)胞增殖及抗體分泌[22]，且服用二十八烷醇后能改善機(jī)體的免疫功能和身體素質(zhì)[23]。

1.1.3 抗炎、抗凝血、抗腫瘤

二十八烷醇可以大大緩解患有結(jié)腸炎癥小鼠的癥狀，改善病理組織的損傷，降低炎癥相關(guān)指標(biāo)，下調(diào)炎癥因子的基因過表達(dá)，且可能抗炎機(jī)制與NF-kB、MAPK、AP-1 信號通路都相關(guān)[24]。Anderson 等[25]研究了不同實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭卸送榇嫉目寡?、?zhèn)痛作用，結(jié)果表明二十八烷醇顯著降低了患有胸膜炎小鼠的白細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和促炎細(xì)胞因子TNF-α水平，可能與疼痛和炎癥過程的藥理控制有關(guān)。多項研究還表明，二十八烷醇對抑制血小板凝集，加速皮膚血液循環(huán)，刺激細(xì)胞活化作用，對治療皮膚病、血過多的骨質(zhì)疏松癥有效[26]。G.Thippeswamy 等[27]發(fā)現(xiàn)二十八烷醇通過抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、腫瘤細(xì)胞向腹水分泌血管內(nèi)皮生長因子、基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）的活性、及轉(zhuǎn)錄因子核因子到細(xì)胞核的遷移，即抑制血管生成機(jī)制來達(dá)到抗腫瘤的作用。

1.1.4 改善睡眠、保護(hù)肝臟、防治帕金森綜合征

二十八烷醇顯著降低血漿皮質(zhì)酮水平，說明二十八烷醇可以改善受壓力影響的睡眠質(zhì)量[28]。Yoshiji 等[29]研究二十八烷醇對四氯化碳中毒導(dǎo)致的大鼠急性肝損傷的影響，結(jié)果表明二十八烷醇可以緩解大鼠急性肝損傷導(dǎo)致的肝臟活性氧代謝紊亂，達(dá)到保護(hù)肝臟的作用。二十八烷醇能夠通過在體內(nèi)調(diào)節(jié)神經(jīng)營養(yǎng)因子前體proNGF：神經(jīng)營養(yǎng)因子NGF 和相應(yīng)神經(jīng)營養(yǎng)素受體p75NTR：TrkA 的比值來改善神經(jīng)微環(huán)境，并可能通過阻斷p38MAPK 和JNK 的磷酸化在體內(nèi)信號的傳導(dǎo)，來提高帕金森大鼠四肢協(xié)調(diào)性及運(yùn)動能力，緩解神經(jīng)損傷的行為障礙[30-32]，對防治帕金森綜合征有一定作用。

1.2 二十二烷醇

二十二烷醇是一種公認(rèn)的廣譜抗病毒藥物[33]，與宿主細(xì)胞膜結(jié)合后，使得細(xì)胞膜的脂質(zhì)組成發(fā)生變化，從而阻礙了病毒包膜與宿主細(xì)胞膜的融合[34]，發(fā)揮抗病毒功效，于2000 年被美國FDA 批準(zhǔn)作為顏面（口唇）復(fù)發(fā)性單純性皰疹的治療、臨床應(yīng)用于艾滋病相關(guān)肉瘤，還有治療輕度熱燒傷和化學(xué)燒傷的潛力。二十二烷醇無潛在致畸性，治療效果顯著，在抗病毒治療方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

1.3 二十四烷醇

二十四烷醇，又名木焦醇，國內(nèi)外相關(guān)研究報道較少。Hsu 等[35]研究表明二十四烷醇可通過誘導(dǎo)胰島素受體激酶活性來改善血糖，并且增強(qiáng)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)以改善葡萄糖攝取。并通過合成分析，二十四烷醇的羥基對胰島素受體激酶的活性起著關(guān)鍵作用，這說明二十四烷醇具有成為治療糖尿病的藥物的潛力。Mauricio 等[36]同時研究了二十四烷醇和二十二烷醇對CHO-K1 細(xì)胞和人黑色素瘤細(xì)胞的增殖率的影響，結(jié)果表明相比于CHO-K1 細(xì)胞，二十四烷醇和二十二烷醇對人黑色素瘤細(xì)胞的抗增殖能力更強(qiáng)。

1.4 二十六烷醇

二十六烷醇，別名蜜蠟醇。與二十八烷醇相似，常作為營養(yǎng)補(bǔ)充劑，在降低和抑制血清膽固醇和肝膽固醇方面也有效果[37,38]。與二十八烷醇不同，二十六烷醇呈現(xiàn)特有的神經(jīng)營養(yǎng)特性[39]，可以保護(hù)神經(jīng)元免受毒性物質(zhì)侵害，可以作為治療阿茲海默癥或中風(fēng)及刺激性中毒疾病的藥物的潛力。Mimou 等[40]研究表明二十六烷醇促進(jìn)了受損神經(jīng)感覺軸突和運(yùn)動軸突的再生，從而改善了功能恢復(fù)。有數(shù)據(jù)表明，二十六烷醇可以防止改善糖尿病性腎病[41]，對糖尿病回腸的高收縮性也有治療作用[42]。雖然二十六烷醇的生理功能獨(dú)特，但近十年，關(guān)于二十六烷醇的研究報道如體內(nèi)分布、作用機(jī)制、藥理動力學(xué)等較少。

1.5 三十烷醇

三十烷醇，別名蜂花醇。早在1977 年，國外首先報道三十烷醇對小麥、水稻等植物有促進(jìn)生長的作用，后有對禾谷類、甜菜進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果表明可以分別增加6%～18%、20%的產(chǎn)量[43]，另有研究發(fā)現(xiàn)三十烷醇對香菇菌絲[44]、茭白[45]、湄潭茶葉[46]等作物都有顯著的增產(chǎn)提質(zhì)作用，且通過調(diào)控植物生理生化特性，促進(jìn)植物對干旱、鹽度脅迫的耐受性[47,48]。三十烷醇是一種新型的天然植物生長調(diào)節(jié)劑，可以通過提高硝酸還原酶、過氧化物酶、淀粉酶的活性，增加對微量元素的吸收，提高ATP 儲存和積累等方式，促進(jìn)植物生長并具有調(diào)節(jié)和增產(chǎn)作用，在植物、蔬菜、水果、中草藥、食用菌養(yǎng)殖中得到廣泛應(yīng)用，除此之外，三十烷醇還具有抗癌、抑制血管內(nèi)皮因子作用，運(yùn)用于生物醫(yī)藥方面[49]。

2 物理化學(xué)修飾

作為膳食補(bǔ)充劑，游離米糠脂肪烷醇熔點(diǎn)高、水溶性差，限制了其開發(fā)應(yīng)用。目前，通過現(xiàn)有物理化學(xué)修飾技術(shù)包括乳液、微膠囊、納米顆粒、酯化等，可以改善米糠脂肪烷醇的水溶性或脂溶性，提高生物利用率。

乳液是將水、油、乳化劑混合形成的分散體系，是最常用的改善溶解度的手段。自1990 年起，就有以吐溫80 作為乳化劑將維生素E、蜂蜜復(fù)配正向乳化法制備二十八烷醇口服液[50]；劉元法等[51]通過超聲波乳化法將二十八烷醇和磷脂混合并討論了對不同添加劑對乳化穩(wěn)定性的影響。張澤生等[52]使用聚甘油蓖麻醇酸酯、十聚甘油單油酸酯經(jīng)過高壓均質(zhì)制備了二十八烷醇乳化液并篩選最佳配方和工藝，作為運(yùn)動飲料的配方；林小暉[53]在此配方基礎(chǔ)上，研制了含二十八烷醇的抗疲勞的苦蕎麥茶飲料；涂志紅等[54]將磷脂酰膽堿、乙醇分別作為表面活性劑和助表面活性劑，使用偽三元相圖自乳化法制成O/W 型二十八烷醇微乳液，能長期保持穩(wěn)定性；Shaji 等[55]制作了一種含有二十八烷醇的新型液體口服乳液配方，含有如玉米油、吐溫、司盤、大豆卵磷脂、二甲基硅油、香精等佐劑，增加了生物利用率及適口性；Aminu 等[56]以吐溫80 乳化結(jié)合高壓均質(zhì)法制備了米糠脂肪烷醇的納米乳液，粒徑分布在25～400 nm（大部分粒徑小于100 nm），Zeta電位-55.8 至-45.12 mV，可以保持8 周內(nèi)穩(wěn)定。唐思憶等[57]以吐溫80、乙醇作為混合乳化劑包埋二十八烷醇，制備形成油包水、水包油型兩種微乳，并模擬得到微乳的微觀結(jié)構(gòu)。

微膠囊是一種通過包埋活性物質(zhì)、有效提高其穩(wěn)定性的分子封裝技術(shù)，且隨著科技的發(fā)展，納米顆粒具有高生物相容性、可生物降解等優(yōu)點(diǎn)，也逐漸成為近年來食品工業(yè)研究的熱點(diǎn)之一。Jong 等[58]使用淀粉與普利醇混合形成穩(wěn)定性很好的復(fù)合物增加其水溶性，產(chǎn)率可達(dá)到90%左右，但熱穩(wěn)定性還有待研究。張婉悅等[59]將阿拉伯膠、麥芽糖、大豆/豌豆分離蛋白包埋了二十八烷醇，得到兩種可以復(fù)溶后保持3 個月穩(wěn)定性的二十八烷醇微膠囊，并評價了其緩釋及消化功能。Surashree 等[60]通過納米沉淀技術(shù)合成粒徑197～220 nm 范圍的二十八烷醇的納米晶體，增強(qiáng)了在胃、胰消化道的釋放速率、抗氧化能力、滲透性，貨架期、生物利用率大大提高，具有明顯的優(yōu)勢。Li 等[61]研究發(fā)現(xiàn)大豆分離蛋白-二十八烷醇納米復(fù)合物與多聚糖結(jié)合后可以被制備成一種新型核殼納米配合物，顯著提高了其熱穩(wěn)定性和空間穩(wěn)定性，有應(yīng)用于飲料行業(yè)的潛力。

通過對活性分子化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，也是常見的改變物質(zhì)理化性質(zhì)的方法。Zhao 等[62]建立并優(yōu)化脂肪酶催化普利醇與共軛亞油酸（Cla）酯化反應(yīng)的模型，制成的低熔點(diǎn)（57 ℃）的普利醇共軛亞油酸酯。Hain等[63]研究表明以油酸為修飾劑對普利醇進(jìn)行修飾合成，可提高普利醇的生物利用率、增強(qiáng)其降血脂功能。何文森等[64]使用硬脂酸與二十八烷醇進(jìn)行酯化反應(yīng)合成低熔點(diǎn)（71.2 ℃）的二十八烷醇硬脂酸酯，并且催化合成了具有更好油溶性、更低熔點(diǎn)（53.9 ℃）的二十八烷醇亞油酸酯[65]。

這些物理化學(xué)改性手段都可以增加米糠脂肪烷醇的溶解性、穩(wěn)定性及生物利用率，但仍存在表面活性劑多、制備過程復(fù)雜、靶向性不足、缺乏修飾后安全性評價等問題，在未來，需要開發(fā)蛋白質(zhì)、多糖等更多天然生物大分子作為乳化劑，更先進(jìn)、穩(wěn)定的運(yùn)載體系，更適合工業(yè)化生產(chǎn)制備的工藝，提高米糠脂肪烷醇的運(yùn)載效率及安全性，進(jìn)一步提高其生物利用度。

3 不同組分配比和生理功效的關(guān)系

國內(nèi)外普遍認(rèn)為普利醇的主要功能性成分為二十八烷醇，故針對二十八烷醇單體的研究較多，對其他高級脂肪烷醇的生理功能的探究較少，尤其是代謝途徑與作用機(jī)制，且在做生理功效評價的時候僅僅考慮與劑量、試驗(yàn)周期的關(guān)聯(lián)性，很少考慮到其他成分如二十二烷醇、二十六烷醇、三十烷醇是否有協(xié)同作用對生理功效的影響，尤其是在人口老齡化的社會條件下，二十六烷醇獨(dú)有的神經(jīng)營養(yǎng)活性在老年疾病防治中有著極大潛力，但人們對它的開發(fā)研究很少，容易被忽略。

目前，國內(nèi)外學(xué)者對二十八烷醇與普利醇在脂質(zhì)代謝調(diào)節(jié)中的作用仍持有不同的看法。部分研究顯示，二十八烷醇與普利醇沒有顯著降低血脂的功效[66-68]。另有部分研究表示，普利醇的降脂效果和其組分含量有關(guān)，普利醇（二十八烷醇含量50%～70%）能顯著降低機(jī)體TC、TG、LDL-C 的含量[69-71]，例如Zhai 等[72]研究發(fā)現(xiàn)普利醇（二十八烷醇含量60%以上）可以通過AMPK-FXR-TGR5 交互作用促進(jìn)膽汁酸合成和脂質(zhì)分解來顯著降低肝臟中TG 和TC 水平，并且普利醇能抑制脂肪酸的合成，促進(jìn)脂肪分解和產(chǎn)熱相關(guān)基因的表達(dá)和調(diào)節(jié)腸道菌群[73]。但普利醇（二十八烷醇含量80%或90%以上）則無效果[19,74]，這說明并非普利醇中二十八烷醇的含量越高效果就越好。推測可能是由于二十八烷醇通過與其他高級脂肪烷醇的發(fā)揮協(xié)同作用來達(dá)到降脂效果，但具體生理機(jī)制還需進(jìn)一步的探究。還有研究[10]對比了三十烷醇和二十八烷醇在降低膽固醇方面的作用，認(rèn)為三十烷醇在降低HMG-CoA 還原酶的活性的效果上，比二十八烷醇更好，提出主要是30 個以上的C 鏈的脂肪醇在起作用。

因此，二十八烷醇單體發(fā)揮的生理活性不如普利醇（米糠脂肪烷醇）[75]，在降血脂、調(diào)節(jié)膽固醇等方面并不能發(fā)揮穩(wěn)定的功效，更多的是高級脂肪烷醇組合在發(fā)揮協(xié)同作用，并且這種作用的效果可能與高級脂肪烷醇混合物的不同組分配比有關(guān)。這可能需要設(shè)計更全面的實(shí)驗(yàn)來開展進(jìn)一步的驗(yàn)證。

4 結(jié)論

米糠脂肪烷醇中含有二十二烷醇、二十四烷醇、二十六烷醇、二十八烷醇、三十烷醇等具有獨(dú)特各異的生理活性的高級脂肪烷醇，發(fā)揮著降血脂、降膽固醇、抗動脈粥樣硬化、抗疲勞抗炎、增強(qiáng)耐力、提高免疫力等作用，應(yīng)用前景廣闊，是米糠蠟中高附加值資源。但由于米糠脂肪烷醇不同組分配比與生理功效關(guān)系相對復(fù)雜，研究難度較大。所以在未來可以從以下幾個方面來重點(diǎn)研究：（1）深入挖掘不同組成配比的米糠脂肪烷醇對應(yīng)且穩(wěn)定發(fā)揮的生理功能特性；（2）加強(qiáng)對米糠脂肪烷醇的調(diào)節(jié)機(jī)體生理活性機(jī)制的研究；（3）尋求更先進(jìn)、安全、穩(wěn)定的改性手段（如納米乳液、Pickering 乳液），改善米糠脂肪烷醇的溶解性和生物利用率；（4）探究米糠脂肪烷醇的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)工藝，研發(fā)米糠脂肪烷醇相關(guān)產(chǎn)品，應(yīng)用于生物醫(yī)藥、保健食品，推動米糠全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，為人類生命健康、疾病預(yù)防等方面的發(fā)展提供理論基礎(chǔ)。