B201 花生四烯酸

B201 花生四烯酸

一、化学结构与理化性质

花生四烯酸（arachidonic acid，AA或ARA），别名花生油烯酸。化学名为全顺式-5,8,11,14-二十碳四烯酸（cis-5,8,11,14-eicosatetraenoic acid），分子式为C20H32O2，分子量为304.46，CAS号为506-32-1。

花生四烯酸的化学结构

花生四烯酸在室温下呈液态，熔点为-49.5℃，沸点为245℃，溶解于醇、醚和水中，折射率为1.4824，紫外吸收峰为257nm. 268nm和315nm。AA是由乙酰辅酶A通过脂肪的生物合成途径，先合成硬脂酸，在脱氢酶的作用下经过两步脱氢合成亚油酸，经链延长生成Y-亚油酸，而后在△5-脱饱和酶的作用下生成花生四烯酸[1]。

二、主要来源与生产制备方法

主要来源  花生四烯酸广泛分布于动物的中性脂肪中。鱼、动物内脏、鱿鱼、蛋、牛奶和鱼油等是人体AA的主要来源。花生四烯酸在油料种子中分布颇广，是花生油的主要成分之一，一些苔藓和蕨类植物中也可检测到AA[2]。母乳中也存在丰富的AA。

生产制备方法  目前国际上销售的花生四烯酸主要是从深海鱼油中提取，但含量很低，因受季节、产地等因素的影响，鱼油中的含量往往不稳定，同时还有资源匮乏的问题，产品不能满足市场需求。利用微生物发酵生产AA是适合于工业化生产的新方法[3]。“被孢霉”是生产AA的高产菌种，另外，海洋微藻也是一个很好的多不饱和脂肪酸生产者[4]。常用的分离提取方法有萃取、超临界CO2萃取被孢霉油脂[5]、HPLC分离纯化微生物油脂[6]、脲包法富集微生物油脂、银离子络合萃取、分子真空蒸馏法以及微生物发酵等。

三、分析方法

GB  GB/T5413.27-1997婴幼儿配方食品和乳粉DHA、EPA的测定。

AOAC  未查见相关文献资料。

其他  常用气相色谱法和高效液相色谱法。

四、生理功能及作用

对大脑和神经系统生长发育的作用  花生四烯酸是人体大脑和视神经发育所需的重要物质，对提高智力和增强视力灵敏度具有重要作用。AA对胎儿和婴儿是必需脂肪酸，是大脑发育的物质基础，缺乏AA会造成智力和认知能力发育的损害。据美国肯塔基大学1999年对7 000多名婴儿的试验，母乳喂养的孩子智商比奶粉喂养的孩子高3%～5%，因母乳中富含AA和DHA，其中AA的含量约占脂类总量的0.4%，而牛奶中<0.1%，不足所需。另据2000年3月发表的美国西南视网膜基金会对婴儿进行4个月的喂养试验，对照组不含AA和DHA，另2个试验组分别添加0.35%的DHA和0.360%的DHA+0.72%的AA。在这些婴儿18月龄时进行智力检测，结果显示添加DHA+AA组的婴儿平均智力水平比对照组高出7分，比DHA组高出3分。

AA本身及其代谢产物对神经细胞造成的影响包括调整神经元的跨膜信号、神经元之间有效信号传递、调节神经递质的释放以及葡萄糖的摄取等。AA不足将导致青少年智力低下，中老年人神经过早退化。AA还促进神经内分泌活动，并因此而调节脑和神经的生理功能。同时，AA能促进DHA在视神经中的累积，提高其在感光细胞中的利用率。

对心血管系统的影响  动物试验结果显示，大鼠摄入AA能减少体内脂肪的堆积，AA能降低血糖、血脂和血液中胆固醇水平，并显著降低血液中低密度脂蛋白（LDL-C）、极低密度脂蛋白（VLDL-C）和apoB，升高高密度脂蛋白（HDL-C）和apoA[9]。1993年Borkman分别测定了冠心病患者和健康志愿者横纹肌细胞膜磷脂中脂肪含量与胰岛素敏感性的关系，发现膜磷脂中所含AA的百分率与胰岛素敏感性显著正相关，与空腹胰岛素水平显著负相关，提示肌细胞膜磷脂中AA含量可调节胰岛素活性，解决胰岛素不敏感性。AA能提高肝中的脂代谢关键酶——脂蛋白酯酶和肝LDL受体的活性，修复因糖尿病受损的肝细胞微粒体膜的生物功能，促进脂代谢，有益于改善糖尿病脂类代谢紊乱。临床试验还发现，富含AA的饮食能明显改善蛋白尿、肾小球动脉硬化和肾小管功能紊乱，对糖尿病微血管病变具有有益的影响。AA的代谢产物前列腺素PG I和PGⅡ具有抑制血管紧张素合成及其他物质转化为血管紧张素的作用，对高血压病人的收缩压和舒张压有明显的降压作用。而血栓烷素有促进血小板聚集和诱发血栓的作用，另一代谢产物前列环素是目前发现的对血小板聚集最安全、最有效的内源抑制剂。但LTC4和LTD4可引起明显的血管收缩，它们是强效冠脉血管收缩剂，能降低冠脉血流。

其他  AA作为重要的结构脂类广泛存在于哺乳动物的器官、肌肉和血液组织中。AA是白细胞三烯LTB4和LTC4的前体，具有调节白细胞功能的作用[7]。AA及这些生物活性物质对脂蛋白的代谢、诱导和抵抗炎症作用、调节神经内分泌和促进细胞分裂[7]、血液流变学、血管弹性、白细胞功能和血小板激活等具有重要的调节作用。AA本身还是一个十分重要的细胞内第二信使，直接参与细胞内信号传导，影响其他信号传导通路以调控细胞的生物活动。这些作用主要包括对细胞内磷脂酶的调节作用、对蛋白激酶的调节作用、对离子通道的调节作用以及直接参与细胞内钙信号转导过程[8]。

此外，AA还具有美容祛斑和减肥的功效。AA在体外能显著地杀灭肿瘤细胞，目前AA已试验性地用于一些抗癌新药中。

五、安全性研究

人群资料  AA主要用于婴儿的配方奶粉和食品添加剂，在来源于被孢霉属的AA的一些动物体的安全性评价研究中未见有不良反应的报道。在一项对28名年龄范围为26～60岁的日本志愿者的研究中，给予含花生四烯酸胶囊（每粒含83.8mgAA），补充期4周，每天早晨给药，一次10粒，未发现花生四烯酸（来源于被孢霉属）对人体有不良反应[10]。

代谢情况  AA是多种生物活性物质的前体，在人体内由油酸转化而来。它在生物体内主要是以磷脂的形式存在于细胞膜上，在磷脂酶A2和磷脂酶C的作用下分解成游离的AA。AA的释放受磷脂酶A2和磷脂酶C的调节。虽然游离的AA在正常的生理状态下水平很低，但当细胞膜受到各种刺激时，AA便从细胞膜的磷脂池中释放出来，并转变为具有生物活性的代谢产物。目前知道至少有3类酶参与AA的代谢，形成具有生物活性的二十碳衍生物。游离的AA在环加氧酶（CO）的作用下，先形成不稳定的环内过氧化物（PGG2和PGH2），然后进一步形成前列腺素（PG）、前列环素（PGI2）和血栓烷素（TXA2）。TXA2在水溶液中不稳定，很快降解为TXB2。PGI2的性质不稳定，在中性溶液中可水解成6-k-PGFlα，然后在肝中进一步代谢为6-k-PGE1。AA经脂加氧酶（LPO）作用生成羟基二十碳四烯酸（HETEs）、白三烯（LTs）以及脂氧素（LXs）。CO和LPO都是双氧化酶，还有一类酶是单氧化酶，称为细胞色素P450单氧化酶，也称为环氧化酶（EPO），它可分解AA生成多种环氧化物，同时也产生HETEs[7]。

急性毒性  静脉给予小鼠AA，其LD50为39.2mg/kg[11]。  

遗传毒性 哺乳动物多染性红细胞的微核试验、骨髓染色体畸变试验及姐妹染色体交换试验均未发现异常[12,13]。

亚慢性毒性  将交配前、交配期、怀孕期，哺乳期都接受AA的Wistar大鼠（FO）后代Fl（雌雄各半20/20，出生后20 ～ 31天）作为亚慢性毒性的试验对象，在饲料中添加不同水平的AA（3000m/g、15000mg/kg和75 000mg/kg），持续13周，结果除引起血浆甘油三酯、胆固醇、磷脂浓度的降低外，对大鼠进食量、临床症状、体重等均未产生不利的影响[14]。

慢性毒性与致癌性  在一项关于游离脂肪酸与小鼠皮肤癌之间关系的研究中，以6～7周的Swiss小鼠为研究对象，苯并芘、巴豆油分别为致癌物和促进因子，起始阶段皮下给予每只小鼠200?gAA，而促进阶段给予每只小鼠l00?gAA，结果显示AA对肿瘤促进和生长有抑制作用，但是在低剂量例如1?g时却增强了对肿瘤的促进作用[9,15]。

生殖与发育毒性  关于来源于被孢霉菌的花生四烯酸安全性评价的一项研究中，FO代的Wistar大鼠交配前、交配期、怀孕期及哺乳期进食含有不同花生四烯酸（3 000mg/kg、15 000mg/kg和75 000mg/kg）的饲料，结果未见AA对F0代的繁殖和生育能力，Fl代的一般情况、存活率、性别比率等有不利影响[14]。

其他  AA是介导炎症反应的生物活性物质，炎症刺激花生四烯酸代谢并释放其代谢产物，导致发热、疼痛、血管扩张、通透性升高及白细胞渗出等炎症反应。抗炎药物如阿司匹林、消炎痛和炎固醇激素则能抑制花生四烯酸代谢、减轻炎症反应。

六、常见便用万法与调查/推荐摄入量

1、常见使用方法

（1）食品  主要有婴儿奶粉和液态奶、鱼类罐头、乳酸饮料及清凉饮料、鱼肉香肠、火腿肠、汉堡包、饼干、糖果、即食酱菜、豆腐、蛋黄酱、面包、糖果、香口胶及AA鸡蛋等强化食品。

（2）保健食品  孕妇的营养补充剂和婴幼儿配方食品。

（3）其他  90%以上的高纯度AA可用于高血压、阻止受孕、人工流产、缓解支气管哮喘、鼻充血以及消化系统溃烂等疾病的辅助治疗。另外，AA还用于开发护发产品，可预防和治疗脱发，对保持皮肤水分、延缓皮肤老化和治疗慢性湿疹有一定作用。

2、调查/推荐摄入量

（1）调查摄入量  未查见相关文献资料。

（2）推荐摄入量 

1991年欧洲儿科肠胃病学和营养协会（ESPCAN）对足月产婴儿的推荐补充剂量为AA占总脂肪酸的l%。

1992年英国营养基金会对足月产婴儿的推荐补充剂量为每日20mg/kg。

1994年联合国粮农组织/世界卫生组织（FAO/WHO）对早产婴儿的推荐补充剂量为每日40mg/kg，对足月产婴儿的推荐补充剂量为每日20mg/kg。

1994年国际脂肪酸与脂质研究协会（LSSFAL）对早产婴儿的推荐补充剂量为每日35 ～ 75mg/kg。

1999年国际脂质研究协会（LSSFAL）对足月产婴儿和早产婴儿的推荐补充剂量为每日30mg/kg，占总脂肪酸的0.50%。

国际粮农组织（FAO）和世界卫生组织（WHO）专家组2008年建议AA在0~6个月婴儿的最少摄人范围0.2%  ～ 0.3%E[18]。

七、国际组织和各国政府评价、批准、认可情况

中国  中国卫生部在1994年正式批准，可在婴幼儿配方食品中添加花生四烯酸，1999年正式批准花生四烯酸作为新型营养强化剂于配方食品中，最大使用量为：1.0 ～ 1.3g/kg（早产儿），0.6～0.9g/kg（足月儿），从1999年6月1日实施。2000年3月卫生部批准孢霉属的AA作为一种营养强化剂应用于婴儿配方奶粉中，最大使用量为1.6～2.6g/kg。2002年卫生部规定花生四烯酸单细胞油在幼儿配方奶粉中的使用量占总脂肪百分数0.15%～0.25%。2003年扩大使用范围到学龄前儿童奶粉中，最大使用量为占总脂肪百分数的0.15% ～ 0.25%。2007年卫生部批准花生四烯酸在婴儿配方食品、较大婴儿及幼儿配方食品、学龄前儿童配方奶粉中的含量不得超过总脂肪含量的1%。

2009年18号公告批准高山被孢霉（Mortierellaalpine）花生四烯酸油脂为新资源，每天食用量≤600mg/d（以纯花生四烯酸计）。

GB14880规定了调制乳粉和调制奶油粉（包括调味乳粉和调味奶油粉）中花生四烯酸的含量≤l%，占总脂肪酸的66%。

美国  FDA批准了来自Mortierella alpine的富含AA的油脂为GRAS，GRN：000326；批准来自高山被孢霉的富含AA的油脂为GRAS，GRN：000094。

欧盟  日本公司申请的富含ARA的藻油被评价为新资源食品（Fungal Oil SUN-TGA40S，arachidonic acid-rich oil from Mortierella alpina，批准号2008/968/EC）。

澳/新  2001年澳新标准局的新资源食品委员会ACNF （Advisory Commtiee on Novel Food）评价了菌藻来源（Mortierella alpina） ARA，认为对于婴幼儿是传统食品，对成人来说是非传统食品。但是没有安全问题需要重新评价。

八、注意事项和禁忌

不适宜人群  

（1） AA具有抑制血小板凝聚的作用，如果曾经患心血管方面的疾病，或曾经接受治疗的人群，务必照医师指示适量谨慎地服用。

（2）AA及其衍生物在许多疾病如皮肤病、呼吸道疾病、炎性疾病等的病理生理过程中起重要所用，因此此类病人要慎用。

禁忌 未查见相关文献资料。

与药物相互作用  有文献报道[17]花生四烯酸的代谢产物会抑制肾素血管紧张素II在肾近端小管的活性。

其他 未查见相关文献资料。

九、小结

AA作为n-6系列长链多不饱和脂肪酸的一种，广泛存在于哺乳动物的组织（特别是神经组织）器官中。具有广泛的生物活性和重要的营养作用。AA在婴幼儿的生长发育特别是智力发育中尤为重要，WHO/FAO专家组建议0～6个月婴儿最少摄入0.2%～0.3%E。我国GB 14880规定在婴幼儿配方食品中AA的添加量≤1%总脂肪酸婴幼儿谷类辅食≤230mg/l00g。AA主要通过摄入动物性食物获得。现阶段很多食品中使用的AA添加剂来源于被孢霉属和微生物发酵。AA的毒理学评价未发现对人体有不利影响。中国卫生部2009年第18号公告批准高山被孢霉花生四烯酸油脂为新资源食品，每天食用量≤600mg/d（以纯花生四烯酸计）。

参考文献

[1] Agency response letter GRAS notice No. GRN 000007; No.GRN 000041. Food and Drug Administration. 1999 -2001.

[2] Christensen MS, Hoy CE, Redgrave TG. Lymphatic absorption of n-3 polyunsaturated fatty acids from marine oils with different intramolecular fatty acid dist ributions.Bjochem Biophys Acta, 1994,1215：198-204．

[3] Shimada Y. Enzvmatic enrichment of arachidonic acid from monierella single-cell oil.JAOCS,1998.75（9）:1213-1217.

[4] RobJes MA,Moljna GE,Giménnez GA, et al.Downstream processing of algal polyunsaturated fatty acids. Bjotechnol Adv, 1998，16（3）：517-580．

[5] 陈文利，朱敏，余龙江．超临界CO2，萃取被孢霉体油脂及花生四烯酸的研究，精细华工中间体，2003，33（1）：34．

[6] 袁成凌，张鉴，王相勤，高效液相色潜法分离纯化微生物油脂中的花生四烯酸．色谱，2003，21（1）：61．

[7] 袁成凌，姚建铭，余增亮．花生四烯酸及其代谢物的生物学作用，中国药物化学杂志，2000，10（11）：75．

[8] 罗大力，张幼怡，韩启德．花生四烯酸的生物活性及其钙信号转导作用，生理科学进展，2002，33（3）：251．

[9] Burns RA, Wibert GJ, Diersen-Schade DA, et al Evaluation of single-cell sources of docosahexaenoic acid and arachidonic acid: 3-month rat oral safety study with an in utero phase. Food Chem Toxicol. 1999, 37（1）: 23-36.

[10] Kusumoto A, Ishikura Y, Kawashima H, et al. Effects of arachidonate-enriched triacylglycerol supplementation on serum fatty acids and platelet aggregation in healthy male subjects with a fish diet. Br J Nutr, 2007,98（3）: 626- 635.

[11] De clerck F, Loots W, Somers Y, et al. Thromboxane A2- induced Vascular endothelial cell damage respiratory smooth muscle cell contraction inhibition by flunarizine a Ca2+- overload blocker. Arch Int Pharmacodyn Ther, l985, 274（1）: 4-23.

[12J Mavournin KH, Blakey DH, Cimino MC, et al. The in vivo Micronucleus assay in mammalian bone marrow and peripheral blood. Mutat Res, 1990, 239（1）: 29-80.

[13] Tucker JD, Auletta A, Cimino MC, et al. Sister-chromatid exchange: second report of the Gene-Tox Program. Mutat Res, 1993. 297（2）：101-180．

[14] Hempenius RA, Lina BA, Haqqitt RC, et al. Evaluation of a subchronic （13-week）oral toxicity study, preceded by an in utero exposure phase, with arachidonic acid oil derived from Mortierella alpina in rats. Food chem Toxicol, 2000, 38（2-3）: 127-l39．

[15] Ramesh G, Das UN. Effect of free fatty acids on two-stage skin carciogenesis in mice. Cancer Lett. 1996, 100（1,2）: 199-209.

[16] Hempenius, RA, VanDelft, JMH, Prinsen, M, et al. Preliminary safety assessment of an arachidonic acid-en riched oil derived from Mortierella alpine: summary of toxicological data. Food chem Toxicol. 1997, 35（6）: 573-58 1.

[17] Li Y, Yamada H. Kita Y, et al. Arachidonic acid metabolites inhibit the stimulatory effect of angiotensin II in renal pmximal tubules. Hypertens Res, 2008, 31（12）: 2155-2164.

[18] WHO/FAO. Joint FAO/WHO expert consukltation on fats and fatty acids in human wutriton WHO, HQ Geneva, 2008.