光語帶你認識微藻
第九篇——微藻與多不飽和脂肪酸
單位：上海光語生物科技有限公司
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作者：俞建中（微信號：Scophy117）
本篇謹獻給校友老師兄——宏叔！不做PUFA的氣象預報員不是好律師。
本篇絕對屬于任重道遠，知識點很多，老俞一個個慢慢講解，如果你都掌握了，絕對可以在奶孩子的媽媽們面前好好嘚瑟一番。
- 什么是脂肪酸？
先上一個圖，復習下化學。所謂脂肪酸（不去理會那些拗口的專業(yè)術語），就是具有圖1所示的化學結構的一類物質，由碳（C）、氫（H）、氧（O）三種元素構成的一個長碳鏈結構。如棕櫚酸是16個碳原子的長鏈（又叫十六烷酸），硬脂酸是18個碳原子的長鏈（又叫十八烷酸），而油酸就是硬脂酸上少了兩個氫原子，那個位置相鄰的兩個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。。
為了更清楚的解釋，我們又上一個圖。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，紅色球球為氧原子。紅色球球這一端我們稱為羧基端，另一頭我們稱為甲基端。有時候碳鏈很長，為了區(qū)分，我們對碳原子進行編號，按照化學物質的標準命名法，羧基端（也就是紅色球球那一端）第一個碳原子（黑色球球）編號為1，依次排列過來，油酸的甲基端這個碳原子就是18號碳原子。
下面再上一個圖。為了簡化表達，我們用連接一起的短棍來表示脂肪酸的化學結構，短棍的一端或兩個短棍連接的地方就表示一個碳原子，平行的兩根棍棍，就是表示是一個雙鍵（不飽和鍵），圖3表示的是花生四烯酸，這個“烯”字就是表示雙鍵，四烯的意思就是表示有4個雙鍵。
脂肪酸多種多樣，碳鏈長度不一樣，雙鍵數量和位置也有不一樣，必須有個名字加以區(qū)分，并能根據名字就了解其化學結構。以花生四烯酸為例子，它又叫二十碳四烯酸，這個名字說明它有20個碳和4個雙鍵，當時沒有說明雙鍵的位置在哪里，這么長的鏈，好多地方可以插入雙鍵。按著標準的命名法，它有兩種命名法，第一個叫“20:4Δ5,8,11,14”，“20”表示有20個碳原子，“4”表示有4個雙鍵，而“Δ5,8,11,14”表示分別在5、8、11和14號的碳原子位置具有雙鍵（如圖3，Δ為希臘字母，讀音為德爾塔），這個命名的方法最準確；因為脂肪酸有多個雙鍵的時候，其雙鍵的位置間隔排開，很有規(guī)律，所以另一個名字叫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，總算出來歐米伽了昂，好像有個手表是這個牌子），這個“n6/ω6”表示的是甲基端（不是紅色球球那邊）數過來第6個碳原子開始出現雙鍵。（到這里各位可能明白了，原來這就是歐米伽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，我們補充個知識點，還要上一個圖。如圖4所示，這是個油酸的化學式，注意看小短棍，在雙鍵的位置，折向不一樣，上面這個繼續(xù)一左一右擺過去，雙鍵跟附近兩個單鍵如同椅子，而下面這個折了過來，雙鍵與附近兩個單鍵如同船，下面這個船式我們稱為順式（油酸），對應的上面這個我們稱為反式（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，美國等國家已經開始采取限制法規(guī)，具體的危害什么的，在這里不講了。
再來補充一個知識點，繼續(xù)上圖。脂肪酸在動植物細胞內，通常和甘油結合，三個脂肪酸分子和一個甘油分子形成一個甘油三酯（圖5），我們平時吃的動物油植物油，就是甘油三酯，甘油三酯通常形成油包，存在于動物的脂肪細胞（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，常溫下油就會凝結，比如各種動物油，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。（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)轉回來說多不飽和脂肪酸。鏈中無不飽和鍵的脂肪酸稱為飽和脂肪酸，含有一個不飽和雙鍵的稱為單不飽和脂肪酸，脂肪酸鏈中含有兩個及兩個以上順式雙鍵的脂肪酸稱多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid, PUFA，PUFA這四個字母記住了！)，我們平時說的多不飽和脂肪酸通常指的是EPA和DHA兩種。PUFA是是細胞膜（以及細胞器膜）的主要組分，可以降低膜的相變溫度，增強膜的流動性，對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，就是沒有PUFA，細胞膜就構建不起來，如果PUFA含量低了，細胞膜的流動性降低，細胞內外物質的交換就慢了，細胞會掛了……），像這種組成細胞必須的脂肪酸，我們稱為結構脂，對應的，儲存在脂肪細胞里的甘油三酯，稱為儲能脂。（胖是為了儲存能量?。?/span>
PUFA在動植物體內影響許多細胞和生理過程，包括對低溫的適應、抗氧化、離子通道的調節(jié)、細胞內吞作用、病原微生物的抵御、植物葉綠體的形成及與細胞膜相關的酶的活性調節(jié)等。此外，PUFAs也是一種重要的信號分子，參與細胞分化、DNA復制等過程。（用人話說就是很重要、離不開?。?/span>
人體能夠將外源攝入的α-亞麻酸(ALA)轉化為EPA和DHA，但效率極低，遠遠不能滿足需要，在日常飲食中補充足夠的EPA和DHA對維持身體健康極為重要。
EPA和DHA最普遍的來源是魚油，如三文魚、沙丁魚、金槍魚，鯖魚等，但魚油有不良的魚腥味，還有膽固醇、重金屬等問題，魚油中PUFA的含量收到魚類品種、捕撈季節(jié)、捕撈地點等因素的影響，過度的捕撈也對海洋資源造成了危害。實際上呢，魚類自身并不能合成EPA和DHA，是通過食物鏈的積累而來。EPA和DHA真正的生產者主要是海洋微藻和海洋真菌/細菌。（總算看到微藻倆字了，我們是來看你說微藻的?。?/span>
老俞先列一個大表，羅列下產PUFA的微藻（僅列出ARA、EPA和DHA三種PUFA）
表中可以看出，產PUFA的微藻有很多種類，事實上有更多的種類未統(tǒng)計或未鑒定，海洋是PUFA真正的資源庫。
說到這里，有必要讓大家看看這些藻長什么樣（大伙不都是來看圖片的么？），不過手頭資料有限，有些藻有，有些藻沒有，將就著看看
PUFA的工業(yè)化生產
目前有寇氏隱甲藻、裂壺藻、吾肯氏壺藻等已經實現 DHA 的商業(yè)化發(fā)酵生產?？苁想[甲藻所產脂質中 DHA 是唯一的長鏈 PUFA，而且 DHA 含量超過總脂肪酸的 30%。裂壺藻、吾肯氏壺藻同屬于破囊壺菌科，所產長鏈 PUFA 中除了 DHA，還伴隨一定量的 DPA。該 DPA 經結構鑒定，發(fā)現不屬于 n-3 油脂系列，而是 n-6 異構。
EPA的工業(yè)化已有報道，有可能是利用微擬球藻進行提取，但產量數據未見到，可能僅僅是小量生產。
花生四烯酸的工業(yè)化生產利用的是高山被孢霉。
因此目前市場上見到的藻源PUFA，基本也就DHA一種，本文就重點介紹下DHA（寫段子免不了要打打廣告的，廣告最沒意思了）。
DHA的生理功能
DHA主要分布于人體內的腦組織、視網膜、神經系統(tǒng)、心血管組織等處，具有極其重要的生理、生化功能。自上世紀八十年代初期，研究人員調查發(fā)現DHA的攝入量與心血管疾病的發(fā)病率具有相關性后，DHA受到了世人的普遍關注，研究人員對DHA的生理、生化功能也有了進一步的了解
（1）增強視網膜的反射能力，預防視力退化。DHA在眼睛視網膜中所占比例最大，約占 50%，它不規(guī)則地分布于視桿細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，會使視網膜中DHA的含量下降，導致視網膜功能失常。研究發(fā)現，DHA在鮪魚、鰹魚、鮭魚、沙丁魚、旗魚、金槍魚、黃花魚、秋刀魚、鱔魚、帶魚等魚類的眼窩脂肪中含量最高，是魚眼部組織的主要保護物質。如果嬰幼兒從食物中獲得的DHA不足，會影響其視力正常發(fā)育（但魚油中含有EPA，會阻礙 DHA 進入大腦組織的代謝）。
（2）改善大腦功能，提高記憶力，防治老年性癡呆DHA是神經系統(tǒng)中的一種重要成分，在人體大腦皮層的灰質中含量高達百分之二十以上，對神經細胞的生長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，其患神經系統(tǒng)疾病(如智商低下、行為怪癖等)的機率較早產兒要小的多。DHA在嬰兒前18個月的生長中也非常的重要，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能力。因此，美國衛(wèi)生研究所的專家建議在婦女懷孕期及嬰幼兒發(fā)育早期應進食DHA含量高的食品，這是奶粉中添加DHA的科學依據。我國衛(wèi)生部在 2000 年首次批準 DHA 可用于嬰幼兒配方奶粉，近幾年中國市場上又推出了富含 DHA 的兒童牛奶、食用油、膳食補給品等。DHA對成年人的大腦功能和行為反應也有重要的影響。隨著年齡的逐漸增長，如果成年人體內的DHA含量不足，將導致其大腦功能嚴重下降。某研究對患癡呆癥的病人的調查結果顯示，其血液DHA的含量明顯低于正常水平。另有研究結果表明，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 個月后，患者腦血管型癡呆癥狀改善率達到了 70%，阿爾茨海默型癡呆癥狀完全消失。
（3）抑制血栓的形成，預防心血管疾病.自 20 世紀中期以來，人們注意到以深海中的魚類為主要食物的愛斯基摩人患心腦血管疾病的機率與其他地區(qū)的人們相比要小很多，科學家們通過細致的研究發(fā)現深海魚類中含有豐富的多不飽和脂肪酸，從此學者們開始研究多不飽和脂肪酸對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，具有預防梗塞的作用。
（4）抗腫瘤作用。有研究通過對大白鼠的乳腺腫瘤疾病的研究發(fā)現，DHA能有效抑制乳腺腫瘤細胞的生長和轉移。成澤富雄等研究發(fā)現：魚油中EPA和DHA均具有抑制直腸癌的作用，而DHA的抑制效果更強。目前，經過手術治療癌癥后，通常還需要服用大量的抗腫瘤藥物。因為多數抗腫瘤藥物具有毒副作用，從而需對用藥量加以限制，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?。?，與常規(guī)藥物相比，具有不產生副作用的優(yōu)勢；有助于緩解或防治肥胖。通過影響脂質代謝來防治肥胖；防治關節(jié)炎，減緩病癥，并具有降低抗炎藥物和風濕藥物毒性的潛力。
關于PUFA的功效研究其實非常非常多，撇開市場上各類產品的宣傳詞，大家有空不妨自己找點科技文獻看看，其實也不難。
俞建中博士系列藻類科普文章鏈接：
光語帶你認識微藻 第二篇——微藻的商業(yè)化開發(fā)和應用
