（食品科学专业论文）常见食物中植物甾醇的气相色谱分析方法和应用的研究.pdf

摘要 植物甾醇是存在于植物中的一大类化学物质的总称，其结构与胆固醇相似， 几乎存在于所有的植物性食物中，最常见的包括d 谷甾醇、菜油甾醇、豆甾醇， 其次是植物甾醇的饱和形式，即p 谷甾烷醇和菜油甾烷醇等。大量流行病学资 料和实验室研究证明，摄入较多的植物甾醇与人群许多慢性病的发生率较低有 关，如降低高胆固醇血症、冠状动脉硬化性心脏病、癌症等疾病的危险性。因此， 建立植物甾醇的分析方法、测定食物中植物甾醇含量、估计居民摄入量有重要意 义，可以为我国植物性食物的合理利用提供基础数据，也为科学指导居民膳食提 供依据。 研究目的 建立了植物甾醇的气相色谱分析法( g c 法) ，并利用g c 法分析了7 大类共 约1 5 0 个常见植物性食物中植物甾醇的含量和分布，此外利用常见食物中植物甾 醇的含量数据，估计了我国居民植物甾醇的膳食摄入量。 实验方法和内容 本论文首先摸索了常见植物性食物的前处理方法，包括酸解、皂化、萃取、 衍生等条件，同时优化了植物甾醇的g c 分析条件：选择了植物油、谷类、豆类、 蔬菜、水果、薯类、坚果等7 大类共约】5 0 个食物样品，利用g c 法分析了b 谷；： 醇、菜油甾醇、豆甾醇、0 一谷甾炕醇、菜油甾烷醇含量，并计算总植物甾 醇含量及各甾醇的相对含量。同时利用2 0 0 2 年居民营养与健康j 状况调查结果， 结合本次实验结果，初步计算了我国居民膳食中植物甾醇的摄入量。 研究结果 利用优化的前处理方法和g c 分析条件，各甾醇的分离效果好，且杂峰少； 植物油中菜油甾醇、豆甾醇、d 一谷甾醇的回收率分别为1 0 0 4 、9 3 3 、1 0 3 | 3 。需酸解样品中菜油甾醇、豆甾醇、b 谷甾醇的回收率分别为9 4 6 、9 2 7 、 】0 2 | 2 ；另外，各种植物甾醇单体的r s d 均小于1 0 ，相对标准差范围为2 4 8 7 。说明方法可靠，并具有较高的准确度和精密度，可以作为食物中植物甾 醇的测定方法。 利用本研究所建立的g c 法对7 大类植物性食物共约1 5 0 个样品中植物甾醇 的含量和组成进行了分析，结果表明，植物油中植物甾醇平均含量最高，高达 3 9 0m g 1 0 0 9 ，坚果的在2 0 0m g 1 0 0 9 以上；豆类、面粉和杂粮中平均含量接近， 约为6 0m g 1 0 0 9 ，稻米、蔬菜、水果中含量低于2 0m g 1 0 0 9 ，薯类的低于1 0 m g 1 0 0 9 。常见植物性食物中以b 一谷甾醇为主，占总含量的6 1 ，其次菜油甾醇 约占1 5 ；1 3 - 谷甾烷醇相对含量略高于豆甾醇，分别为1 1 4 年1 31 0 7 ：菜油| 烷醇百分含量很低，低于3 。 我国居民平均每标准人日植物甾醇的摄入量为3 3 4 9 m g ，城市居民为3 5 2 7 毫克标准人日，农村居民为3 2 8 2 毫克标准人曰。其中，b 谷甾醇摄入量最高， 是总摄入量的6 】，菜油甾醇、豆甾醇；b 一谷甾烷醇、菜油甾烷醇分别为1 6 、 8 、1 2 、3 。谷类和植物油是我国居民摄取植物甾醇的主要膳食来源，蔬菜 也是重要的膳食来源，从豆类、水果、薯类、坚果中摄取的植物甾醇比较少。 关键词：植物甾醇；植物性食物；g c 法；摄入量估计 a b s t r a c t p h y t o s t e r o l s ( p l a n ts t e r o l s ) a r eag r o u po fc o m p o n e n t sn a t u r a l l yo c c u r r i n gi na l l p l a n t sa n da r es t r u c t u r a l l ys i m i l a rt o c h o l e s t e r 0 1 u n t i ln o w ，n u m e r o u su n i q u e p h y t o s t e r o l sh a v e b e e ni d e n t i f i e d ，b s i t o s t e r o l ，q a m p e s t e r o l ，a n ds t i g m a s t e r o la c c o u n t f o rt h el a r g e s tp r o p o r t i o ni nm o s ts o n r e e s ，a n dt h es a t u r a t e dp h y t o s t e r o la r ec a l l e d p h y t o s t a n o l ”，s u c ha ss i t o s t a n o la n dc a m p e s t a n 0 1 t h er e s u l t so fe p i d e m i o l o g ya n d p a t i e n t s t r i a l si nr e c e n ty e a r sh a v ep r o v e dt h ev a r i o u sp h y s i o l o g i c a le f f e c t so f p h y t o s t e r o l s ，s u c h a s d e c r e a s i n g t h es e r u m c h o l e s t e r o l ，p r o t e c t i n ga g a i n s t a t h e r o s c l e r o s i s ，h e l pt oc u r et h ep r o s t a t eh y p e r p l a s i a ，a n t i c a n c e re t c t h e r e f o r e ，i th a s g r e a tm e a n i n gt o e s t a b l i s ht h ea n a l y s i sm e t h o do fp l a n ts t e r o li nc h i n a ，a n d d e t e r m i n i n gt h ec o n t e n t so fp l a n ts t e r o l si np l a n tf o o d sc o m r n o m l yc o n s u m e di n c h i n e s ep e o p l es ot h a tw ec a ne v a l u a t et h ed i e t a r yi n t a k e s a l lt h e s ew i l lp r o v i d e b a s i cd a t ao i lt h ee f f e c t i v eu t i l i z i n go fp l a n tf o o di no a rc o t m t r ya n ds c i e n t i f i c a l l y d i r e c tt h ed i e t a r yo fc u s t o m e r s o b j e e t i v e ： t oe s t a b l i s ht h es t a n d a r da n a l y s i sm e t h o do fp l a n ts t e r o lb yg ct e c h n o l o g ya n d q u a n t i t a t i v e l yd e t e r m i n i n gt h ed i s t r i b u t i o nm i dc o n t e n to fp l a n ts t e r o l si na b o u t15 0 k i n d so fc o m m o nf o o da ss o r t e db y7c a t e g o r i e s w h a t sm o r e ，t h ed i e t a r yi n t a k e so f p l a n ts t e r o l sf o rt h ec i t i z e ni no u rc o t m t r yi se v a l u a t e db yt h ed a t ao b t a i n e d e x p e r i m e n t a lm e t h o d s i ne s t a b o l i s h i n gt h ea n a l y z i n gm e t h o d s ，t h ep r e t r e a t m e n tp r o c e d u r ef o rc o r n m o n f o o d sa n dg cc o n d i t i o n sw e r eo p t i m i z e d ，i n c l u d i n ga c i dh y d r o l y s i s ，s a p o n i f i c a t i o n ， e x t r a c t i o n ，d e r i v a t i o nc o n d i t i o n se r e s e c o n d l y ，7c a t e g o r i e so ff o o ds a m p l e sw e r e s e l e c t e db a s eo n ，c o n t a i n i n gp l a n to i l s ，c e r e a l s ， l e g u m e s ，v e g e t a b l e s ，f r u i t s ，t u b e r sa n dn u t s t h e c o n c e n t r a t i o n so f1 3 - s i t o s t e r o l ， c a m p e s t e r o l ，s t i g r n a s t e r o l ，3 - s i t o s t a n o l ，a n dc a m p e s t a n o l i n15 0 s a m p l e sw e r e a n a l y z e db yg cm e t h o d s ，m o r e o v e r , t h et o t a lc o n t e n t sa n dt h er e l a t i v ec o n t e n t sw e r e c a l c u l a t e d f i n a l l y , t h ei n t a k e so fp h y t o s t e r o l si nc h i n e s ep e o p l ew e r ea l s oe s t i m a t e d 1 1 1 u t i l i z i n gt h er e s u l to f “s u r v e yo nt h es t a t u so fn u t r i t i o na n dh e a l t ho ft h ec h i n e s e p e o p l e ”i n2 0 0 2 e x p e r i m e n t a lr e s u l t s e a c hp l a n ts t e r o l s ，w h e na n a l y z e db yg cn l e t h o d s ，w e r ec o m p l e t e l ys e p a r a t e d w i t hf e wi n t e r f e r e n t i a lp e a k s t h ee x p e r i n a e n t a lp a r a m e t e r sw e r eo p t i m i z e dw i t ht h e r e c o v e r i e sr a n g i n gf r o m9 2 7 t o1 3 3 ，a n dt h er s d r a n g i n gf r o m2 4 t o8 7 t h eg cm e t h o d sw e r er e l i a b l ea n da c c u r a t e ，a n dc o u l db eu s e dt o q u a n t i t a t i v e l y a n a l y s et h ec o n t e n t so fp h y t o s t e r o l si np l a n tf o o d s 1 m ec o n c e n t r a t i o n so fi ： - s i t o s t e r o l ，c a n l p e s t e r o l ，s t i g r n a s t e r o l ，b - s i t o s t a n o la n d c a m p e s t a n o li n1 5 0f o o ds a m p l e sw e r ea n a l y z e d i na l lp l a n tf o o d s ，t h ea v e r a g e c o n t e n t so fp l a n to i l sw e r et h eh i g h e s ta n dn u t sc o n t a i n e dc o n s i d e r a b l ea m o u n t so f s t e r o l st o o ，a b o v e2 0 0m g 1o o g t h ea v e r a g ec o n t e n to fw h e a tf l o u rw a st h es a m ea s d r i e dl e g u m e s ，a n di t sa b o u t6 0m g l o o g r i c e ，v e g e t a b l e ，f r u i t sa n dt u b e rw e r en o t g o o ds o u r c e so fp l a n ts t e r o l s ，t h e i ra v e r a g ec o n t e n t sw e r el e s st h a n2 0m g 10 0 9 1 3 - s i t o s t e r o lw a st h em o s tp h y t o s t e r o li np l a n tf o o d s t h er e l m i v ec o n t e n t so ft h ef i v e k i n d so fp l a n ts t e r o li nc o m l i l o nf o o d sw e r er e s p e c t i v e l y6 l f o rb - s i t o s t e r o l ，1 5 f o rc a m p e s t e r o l ，10 7 f o rs t i g m a s t e r o l ，11 4 f o r3 - s i t o s t a n o la n dl e s st h a n3 f o r c a n a p e s t a n 0 1 t h ei n t a k eo fp h y t o s t e r o l si nc h i n e s ep e o p l ew a s3 3 4 9 m g d a yf r o mo u rd i e t t h ei n t a k ed i e t a r yi n t a k eo fp h y t o s t e r o l si nt o w n s m a nw a sal i a l eh i g h e rt h a nt h a ti n c o u n t r y m a n c e r e a l sa n dp l a n ts t e m l sw e r et h em a j o rc o n t r i b u t o r s ，h o w e v e r , t h e c o n t r i b u t i o no f v e g e t a b l e sw a sa l s os h o w n t ob es i g n i f i c a n t o n l yal i t t l ep h y t o s t e r o l s w e r eo b t a i n e df r o m l e g u m e s ，f r u i t s ，t u b e r sa n dn u t sf o rt h ep e o p l ei no n rc o u n t r y k e yw o r d s ：p h y t o s t e r o l s ；p l a n tf o o d s ；g cm e t h o d s ；d i e t a r yi n t a k e 独创性声明 本人声明所呈交的学位沧文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南昌大学或其他教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：竭衅纠签字日期：z ，矿，年占月，乒日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解南昌史学有关保留、使用学位论文的规定，有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅。本人授权南昌大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 弓电彳：抄 签字目期：z 口p 年扫月，垆日 学位论文作者毕业后去向： 工作啦位： 通讯地址： 导师签名：知卅崂舡 签字日期：妒0 年，月f ) 日 电话 邮编 一、研究背景与意义 绪论 植物甾醇( p h y t o s t e r o lo rp l a n ts t e r 0 1 ) 是植物中一种具有多种生理功能的活 性成分，是一大类化学物质的总称。化学结构与胆固醇非常相似，主环结构相同， 只是侧链结构的c 一2 4 位上多一个碳单元。植物甾醇存在于所有植物性食物中， 根据植物甾醇连接其他基团后的化学结构可分为游离植物甾醇、植物甾醇酯、植 物甾醇糖苷和酰化植物甾醇糖苷川。植物油中主要以游离甾醇和植物甾醇酯为主 l ”，而其它的植物性食物含有这四利不同结构的植物甾醇。在常见食物中，含量 最多的是p 一谷甾醇，菜油甾醇和豆甾醇，其次是谷甾烷醇、菜油甾烷醇和菜籽甾 醇等【3 。 植物甾醇的生理功能主要表现在以下几个方面h 。7 】：( 1 ) 具有降血脂的功能， 植物箝j 醇能够有效降低血清中总胆固醇水平，并且只会降低低密度脂蛋白胆固醇 ( l d l c ) ，而不会降低血清中高密度脂蛋白胆固醇( h d l c ) 和三甘油酯含量； ( 2 ) 类激素功能，当前学者认为植物甾醇在体内可能具有某些类激素功能，并且 无激素的副作用，具有类雌激素、类生长素的作用：( 3 ) 预防结肠癌以及前列腺 疾病，植物甾醇对机体结肠癌和前列腺疾病等的发生发展有一定的抑制作用；( 4 ) 增强免疫力和退热作用等。 心血管疾病( c h d ) 是全球流行的一种慢性病，死亡率排在所有疾病死亡率 的前三位，约占死亡率总数的3 0 一5 0 。在美国6 0 岁以上的人，约2 0 有心血 管疾病j ；我国心血管疾病占死亡总数的比例，已由5 0 年代的2 0 上升到现在 的5 0 以上，科学实验证明，高胆固醇水平和高低密度脂蛋白胆固醇( l d l c 、 是引发冠心病的危险因素l 。由于n ! = i 固醇是导致心血管疾病的主要因素，所以早 期研究中，研究人员主要集中研究胆固醇在体内的影响。随着食品科学和营养学 的发展，人们希望通过食物降低血清中胆固醇，而植物甾醇是植物中一种具有多 种生理功能的活性成分，它最重要的作用之一是能够降低体内血清中的胆固醇含 量，从而降低了心血管疾病的危害l j 。因此，在国际范围内引起了食品科学和营 养学及相关研究人员对植物甾醇研究的浓厚兴趣，并且成为近些年来的研究热点 之一。同时这些发现对食品科学和营养学也提出了新的挑战：天然植物性食物中 南昌大学硕士学位论文常见食物中植物甾醇的气相色谱分析方法和应用的研究 植物甾醇的组分和分布如何? 居民植物甾醇的摄入水平是多少? 补充多少剂量 能够显著降低血清中胆固醇含量? 目前，对植物甾醇的安全性和降低血液胆固醇的功能研究较多。据估计， s a n d e r s 的人体实验表明，2 4 0 0 多例研究对象在日服2 5 9 以上的植物甾醇后，不 会产生副作用 1 l 】，英国曾经对植物甾醇酯做过专项研究，证明植物甾醇安全性高 1 2 1 。许多研究证明，补充植物甾醇能明显降低m 液中总胆固醇( t c ) 和低密度脂蛋 白( l d l ) 含量 l d l h d l 比值降低，并且没有任何明显的副作用。总的来说， 为了能够降低胆固醇，每天至少要摄入1 3 9 植物甾醇酯或3 4 9 植物甾烷醇酯， 而补充不同剂量的植物 ：；j 醇可降低血液中约1 0 的t c 和1 3 左右的l d l 【l 。 美国国家胆固醇教育计划建议公民每天摄入2 克植物甾醇来预防心血管疾病【1 ”； 一些著名学者认为，天然植物中植物甾醇存在的形式是人类认识其功能和性 质的基础。但是，各国过去有关植物甾醇在食物中分布的资料很少，仅w e i h r a u c h j l 等1 9 7 8 年分析了十几种植物食物的植物甾醇含量。由于近年来植物甾醇降低 胆固醇作用的肯定，各国纷纷开展了本国日常植物食物中植物甾醇含量的分析工 作。如2 0 0 1 年，德国和美国科学家分析了部分食物中植物甾醇的含量，并补充 到其国家食物数据库中，有关的健康促进委员会利用这些资料向居民推荐每日应 多食用含植物甾醇丰富的食物，以降低发生高胆固醇血症和心血管疾病的危险。 有关医药、保健、化妆品、饲料行业有效地利用此资料进行植物甾醇提取和分离， 成为有广泛用途的功效成分。我国植物性食物资源丰富，分布较广，因此，用天 然食物预防、降低血液胆圃醇的含量在我国有着积极的社会意义。但目前我国尚 未建立食物中植物甾醇组分和含量的测定方法，也无常见植物性食物中植物甾醇 含量和分布的数据，所以还不能知道我国植物甾醇资源的分布情况。不但无法估 计我国居民的膳食摄入量，提高科学消费和预防慢性病的能力；也无法预防国际 贸易中的良好植物资源的外流和经济损失。 植物功效成分的研究是继人类认识营养素之后目前营养学研究的新方向，也 是人类认识食物和科学利用食物的新起点。本次研究的目的是在建立不同类食物 中植物甾醇含量的测定方法，研究和分析我国常见植物性食物中植物甾醇的组分 分布，建立我国植物甾醇资源数据库，为科学指导居民膳食提供基础数据，并估 计我国居民膳食中植物甾醇的摄入量，为植物甾醇的正确补充提供依据。 目前，国内外均采用毛细管气相色潜法来分析植物甾醇 1 5 - 1 7 】，而且其分析结 果较为理想，国际标准化组织( i s o ) 也采用此方法作为分析植物甾醇的标准方 法1 7 】。本研究为了得到准确的分析结果，在文献报道的基础上建立了g c f i d 法， 并优化植物甾醇的前处理条件，以确定常见植物性食物中植物甾醇的含量和分 布，建立我国植物甾醇资源数据库，为充分利用植物甾醇原料和科学指导居民膳 食等提供基础数据；同时，估计我国居民膳食中植物甾醇的摄入量，为植物甾醇 的正确补充提供依据。 二、植物甾醇的研究现状 植物甾醇( p h y t o s t e r o lo rp l a n ts t e r 0 1 ) 是植物中一种具有多种生理功能的活性 成分，它最重要的作用之一是能够降低体内血清中的胆固醇含量，从而降低了心 血管疾病的危害【l j 。植物甾醇的另一个重要功能就是可以预防结肠癌和前列腺疾 病，这也是近几年来研究得比较多的领域之一i 2 j 。另外，植物甾醇还具有类激素、 抗炎和提高免疫力等功能【3 1 。目前，心血管疾病( c h d ) 是全球流行的一种慢性 病，死亡率排在所有疾病死亡率的前三位，约占死亡率总数的3 0 5 0 。在美 国6 0 岁以上的人，约2 0 有心血管疾病 圳：我国, t ：q f i t 管疾病占死亡总数的比例， 已由5 0 年代的2 0 上升到现在的5 0 以上，科学实验证明，高胆固醇水平和高 低密度脂蛋白胆圃醇( l d l c ) 水平是引发冠心病的危险因素1 5 1 。植物甾醇能够降 低总胆固醇( t c ) 水平和低密度脂蛋白胆固醇水平，而不会降低高密度脂蛋白 胆固醇水平，因此，在国际范围内引起了研究人员对植物f i j 醇研究及其商业价值 的浓厚兴趣，并且成为近些年来的研究热点之一。同时，我国相关领域正在开展 植物甾醇各方面的研究工作。本文综述了植物甾醇以及在食品中的应用，供营养、 食品科学和医疗等相关领域的研究工作者参考。 1 植物甾醇的结构、分类及其物理化学性质 甾醇是3 位为羟基的甾体化台物，以环戊烷全氢菲为主体骨架，占四环三萜 类化合物的大部分。最早根据来源不同，一般可分为3 大类：动物性甾醇、植物 性甾醇和菌性甾醇。植物甾醇的化学结构与胆固醇非常相似，主环结构一致，不 同的是侧链结构的c 2 4 位上多一个碳单元：其中菜油甾醇在此碳位上连接一个 甲基；p 一谷甾醇连接一个乙基。豆甾醇的结构与谷甾醇的非常相似，仅在c 一2 2 南昌大学硕士学位论文常见食物中植物粥醇的气相色谱分析方法和应用的研究 与c 2 3 位之间多一个双键。菜油甾烷醇和谷甾烷醇是菜油甾醇和谷甾醇的饱和 形式，即在c 一5 位上没有双键( 如图l 所示) 6 1 。 植物甾醇存在于所有植物性食物中，但含量很低。它的分类方法一般有两种： 根据4 位的甲基有无分类，分为4 , 4 一无甲基甾醇、4 0 【一单甲基甾醇和4 , 4 一双甲基甾 醇 7 1 ；常见食物中，植物甾醇以4 无4 , 1 基甾醇为主，包括b 一谷甾醇， 胆固醇 p 谷甾醇豆幽醇 o “菜油甾烷醇 图1 植物甾醇的化学结构 f i l l t h es t r u c t u r eo fp h y t o s t e r o l s 菜油甾醇和豆 j 醇，其次是谷甾烷醇、菜油甾烷醇和菜籽甾醇等。根据植物甾醇 连接其他基团后的化学结构可分为以f j l 类( 如图2 所示) ，即游离植物甾醇、 植物甾醇酯、植物甾醇糖苷和酰化植物甾醇糖苷。纯的植物甾醇在常温下为片状 或粉末状白色固体，无臭无味，在化学结构上是三萜类化合物。甾醇分子中，碳 原子数一般为2 7 3 1 ，分子量约为3 8 6 4 5 6 。甾醇熔点较高，一一般在1 3 0 1 4 0 。c ， 。 都在1 0 0 。c 以上，最高可达2 1 5 。c 。甾醇的相对密度略大于水，不溶于水，溶于 氯仿、正己烷、正戊烷和环己酮等。在相同溶剂中甾醇的溶解度不同随其利t 类和 温度的变化而变化。许文林实验研究表明，利用2 5 。c 下b 谷甾醇与豆甾醇在正 戊烷或环己酮中的溶解度不同，可以分离精制混合植物甾醇中的豆甾醇，并且利 用b 一谷甾醇与豆甾醇在环己酮中的溶解度随温度变化的差异，可用重结晶法捉纯 谷甾醇。植物甾醇具有疏水性，但因其结构上带有羟基基团，因而又具有亲水性， & c es t e , r o l 辅 v 1 ，v v 、矿一。w 丫。 o ， r ，i ，i n l y c 。 i 】屺d s l c m ie ( ；s o h f - s l e f i h l 1 t - r l c r o ir e 靳 图2 四种不同形式的植物甾醇 f i g 2 f o u rd i f f e r e n ts t r u c t u r e so fp h y t o s t e r o l s 在同一个物质结构中同时具有亲水基团和亲油基团意味着该物质具有乳化性质。 植物甾醇的乳化性可通过对羟基基团进行化季改性而得到改善，植物甾醇具有两 性的特征使得它具有调节和控制反相膜流动性的能力0 1 。 2 植物甾醇的吸收与生理功能 2 1 植物甾醇的吸收 人体内不能自身合成植物甾醇，只能从食物中摄取。但膳食中植物甾醇的吸 筒 科 一 洲 南昌大学硕士学位论文常见食物中植物甾醇的气相色潜分析方法和应用的研究 收率非常低，平均为5 左右，远低于胆固醇的吸收率( 在2 0 - - 6 0 ) 【“i 。由 于其吸收率低，并且在肝脏的排泄速度高于胆固醇，所以血清中植物甾醇含量非 常低。有研究表明，血清中植物甾醇浓度比胆固醇浓度至少低1 0 0 倍 1 2 1 。 不同种类的植物甾醇吸收率显著不同。甾醇的侧链结构会影响其吸收率，一 般来说，植物甾醇的侧链上碳原予数目越多，其更难溶于水，则吸收率越低。如 菜油甾醇的吸收率比谷甾醇的吸收要好【1 3 】。化学形式上的变化也可影响到各甾醇 的i 吸收，如谷甾醇中c 一5 位双键被饱和后几乎不被吸收。还有研究证明雌性动物 比雄性动物的吸收要好。植物甾醇吸收后与脂蛋白一起在血液中运输，然后选择 性的分布到身体的各部位。主要分布于肾上腺皮质、小肠上皮细胞和卵巢、睾丸 等脏器，这一分布电许提示其可能被用来作为甾醇激素的前体。已有研究证明， 昆虫和对虾可将体内植物甾醇转化为胆固醇，并迸一步用来合成固醇类激素，但 尚未在脊椎动物中得到证实口j 。 2 2 植物甾醇的生理功能 2 2 1 降低血清中胆固醇 人类最早认识植物甾醇的功能作用是从研究降低血液中胆固醇水平开始 的。1 9 5 1 年p e t e r s o n 首先汪明了植物甾醇对高胆固醇喂饲的鸡有降低血脂含量 的功能i lj 。随后其作用得到了广泛的重视。于1 9 5 3 年实验表明，受试者一高胆 固醇患者每天摄入1 0 - - 2 0 9 植物甾醇混合物，能使血中胆固醇浓度下降5 2 0 。 后来实验研究改服富含b 谷甾醇( 9 0 ) 的植物 醇，经数月研究表明，高胆固 醇患者口服3 - - 6 9 ，血液中胆固醇浓度可下降1 0 。每天摄入2 2 5 9 植物甾醇 和甾烷醇，能使胆固醇的吸收率很低，血清中l d l c 可降低1 4 1 5 1o 为得出 植物甾醇的最低有效剂量，h a l l i k i a n e n 等以4 组高血脂患者为实验研究对象，每 组2 2 人，分别服用不同剂量的植物甾醇4 周，即0 8 ，1 6 ，2 4 ，3 2 9 d 。结果发 现各组血清的总胆固醇浓度下降幅度分别为2 8 ，6 8 ，l o | 3 和1 1 3 ， l d l c 浓度则分别下降了1 7 ，5 6 ，9 7 年r l1 0 4 。除最低剂量组外，其它 组的下降幅度均有统计学意义，因此，研究人员认为1 6 9 d 左右的植物甾醇就可 以显著降低高血脂患者的血脂水a l l l 6 1 。 另有研究表明，4 1 名受试者每天食用含有2 9 强化植物甾醇的人造奶油后， 6 血清中胆固醇降低了和l d l c 降低了1 5 左右 1 7 j 。植物甾醇只会降低l d l c ， 而不降低血清中h d l c 和中性脂肪( 三h 汕酯) 含量，且没有发现明显的副作 用i l ”。近年来，随着对植物甾醇的进一步认识，展开了对不同化学形式的植物甾 醇降低胆固醇效果的研究。如h i e 等人发现相当于b 谷甾醇1 4 的谷甾烷醇就可 以明显降低血脂含量1 19 j ；h e i n a m a n n 等人则证明每天食入1 5 9 的谷甾烷醇的降 血脂效果相当于2 0 9 的b 一谷甾醇f 2 0 】：许多实验研究表明，游离植物甾烷醇降胆 固醇效果比不饱和形式的甾醇更佳f 2 ”，并且甾烷醇因人体吸收率较低，均认为安 全性比甾醇更好，因此一直以来人们热衷于关注甾烷醇酯的研究，投入了大量的 人力和物力。然而，上述的有关报道并非在同一个研究体系中，缺乏对甾醇和甾 烷醇系统的交叉比较，有学者对此提出异议【2 2 。另有研究表明，甾醇酯的效果 并不亚于甾烷醇酯 2 4 l 。到目前为- | k ，不同形式的植物甾醇在其降低胆固醇效果方 面还存在一定的争议拉1 。 植物甾醇降低胆固醇的机理还不完全清楚，但现在普遍认为，其作用机制主 要有以下两种观点：第一，竞争机制，胆固醇主要是通过溶于微胶束，运至肠道 纤毛的位置而被吸收。其溶于混合微胶束是胆固醇被吸收的关键。由于植物甾醇 与胆固醇结构相似，在肠道中与胆同醇竞争在微胶束中的结合位置，而植物甾醇 更不易浴于水，所以对微胶束更具亲和力，从而降低了胆固醇在肠道中的吸收率 2 6 0 7 1o 第二，两者的共沉作用，小肠内，胆固醇与其他脂肪酸共存于肠液内，单 甘酯和脂肪酸易被小肠吸收，而一些吸收性差的物质如甾醇浓度上升，当它们浓 度达到一定临界水平，与之相似的物质可以从溶液中析出。由于胆同醇和植物箔 醇的结构非常相似，则可能发生了上述的共沉作用。游离胆固醇和游离植物甾醇 难溶于微胶束，则两者相互限制了对方的溶解度。因此，当植物甾醇的浓度j 二升 时，胆固醇的溶解度将降低，从而使胆同醇沉淀析出的量增加，而结晶7 眵式的胆 固醇几乎不被吸收【2 8 i 。 l d 。一c 是心血管疾病的重要危险因素。a p o e - - 缺陷型小鼠摄取植物甾醇和 甾烷醇后，粥样斑块面积减小了5 0 ，同时减轻了动脉硬化并发症，并表明， 产生这一作用的原因在于植物甾醇和植物甾烷醇降低了m 清中l d l c 的含量 1 2 9 1 。另外一个研究也以a p o e - - 缺陷型动物为研究对象，食用植物甾醇和植物淄 烷醇后抑制了粥样斑块的扩张，因为他们降低了动脉粥样b v l d l 颗粒，从而减 少了泡沫细胞的形成。新西兰白兔摄取纯净的谷甾烷醇也减轻了粥样斑块的扩展 南昌大学硕士学位论文常见食物中植物甾爵的气相色潜分析方法和应用的研究 3 0 1 。a p o e * 3 l e i d e n 转殖基因小鼠食用植物甾烷醇酯减小了粥样斑块大小以及大 大降低了血液中i d l 的含量【3 “。m o g h a d a s i a n 表明，产生抗动脉粥样硬化的原因 可能只是因为降低了衄液中胆固醇，可能还与植物甾醇的结合形式、抗氧化作用 以及肝脏中脂蛋白脂酶活性有关【3 2 l 。值得注意的是，有研究表明，糖尿病患者摄 入植物甾醇或者植物甾烷醇后会增加h d l 胆固醇含量，这对动脉粥样硬化症产 生了积极作用1 3 3 1 。 2 2 2 类激素功能 当前有学者认为物甾醇在体内可能具有某些类激素功能，并且无激素的副作 用。m a l i n i 等比较了b 一谷甾醇、1 7 雌二醇和黄体酮对卵巢切除后成年大鼠子宫 某些生化指标的影响，发现p 一谷甾醇、雌激素或两者联用可引起子宫细胞内糖原 浓度显著增加，葡萄糖一6 一磷酸脱氢酶、磷酸己糖异构酶及总乳酸脱氢酶的活性 也显著增加，但黄体酮与p 一谷甾醇联用可部分消除b 一谷甾醇诱导的子宫糖原浓 度和葡萄糖- 6 一磷酸脱氢酶活性增加的效应，这些证明了b 一谷甾醇对子宫内物质 代谢有类似于雌激素的作用 3 4 o 植物甾醇和植物生长激素与能在水中形成分子膜 的脂质结合，生成植物激素植物甾醇一核糖核蛋白，这种复合物具有促进动物性 蛋白质合成功能，且增加了原植物激素对环境温度、动物体温和体内分解的稳定 性，因而是一种新型的动物生长激素。具有此功能的主要是b 。谷甾醇，同时也包 括菜油甾醇和谷甾醇1 3 5 , 3 6 1 。 2 2 3 预防结肠癌以及前列腺疾病 植物甾醇对机体结肠癌和前列腺疾病等的发生发展有一定抑制作用【”j 踟。 r a o 认为，胆汁酸加重结肠癌的危险，小肠内吸收植物甾醇可以间接地降低胆汁 分泌物，研究者将此看作其作用机制【3 们。j a n e z i c 体外邦| 胞实验研究证明，6 谷 5 醇可显著减少胆酸引起的细胞增殖，并且还能显著降低上皮细胞的有丝分裂指 数，并认为植物甾醇的这一作用与其减少癌症危险性的功能有关 4 0 ；b 谷甾醇还 能抑制了人体结肠癌细胞一h t - 2 9 的生长 4 1 1 。k e n n e d y 体内细胞实验研究表明， 小鼠食用强化植物甾醇的食物减少了小鼠良性结肠肿瘤数。n o r m e n 对植物甾醇 摄入量与结肠癌之间的关系己研究多年，但仍然不能确定其关系h “。b e r g e s 将 前列腺肥大患者服用2 0 m g 谷甾醇，一日三次，连续六个月后，根据这些患者的 尿液量增加以及尿液残留减少，可证明植物甾醇对前列腺肥大症状能够产生积极 作用，但没有发现其会减小前列腺大d d 43 1 。许多学者进行了一些体外细胞实验， 试图解释植物甾醇预防前列腺疾病的危险。k a s s e n 等发现，b 一谷甾醇培养可促进 人类前列腺基质细胞生长因子p 1 ( t g f p 1 ) 表达和增强蛋白激酶c q 的活性 4 4 1 ； v o n h o l t z 用1 6 m m o l l 的b 一貉甾醇培养液培养细胞，可增加鞘磷脂循环中两种关 键酶：磷脂酶d ( p l d ) 和蛋白磷脂酶2 a ( p p 2 a 1 的活性，但其详细的作用机制 还不完全清楚4 5 1 。 2 2 4 增强免疫力 一些研究已经证明，植物甾醇能够增强机体免疫力，但具体的作用机制还不 是很明确。例如，马拉松长跑运动员服用谷甾醇及其糖苷混合物后，降低了m 清 白介素一6 水平及皮质甾醇与甾醇类荷尔蒙硫酸盐( d h e a ) 的比值，这说明受 试者在经长跑后，感染的机会较小；实验同时证明，受试者中自细胞总数明显低 于对照组，说明植物甾醇使免疫抑制较轻，具有增强机体免疫力的作用 4 6 1 。此外， 谷甾醇还具有类似阿司匹林( 乙酰水杨酸) 的退热作用，也不会引起溃疡【4 7 1 。 3 植物甾醇的摄入量 植物甾醇不是人体的必需成分，人体的摄食量会随人们的饮食习惯不同而有 所不同。根据各国的膳食结构和植物甾醇的膳食来源估计，人们每天从食物中摄 入的量在1 0 0 - - 5 0 0 r a g 之间。西方国家居民植物甾醇摄入量为1 0 0 - - 3 0 0 m g d a y ， 主要来源于植物油、谷物、水果和蔬菜，常见食物中，甾烷醇含量较低，所以其 摄入量不高，只有2 0 - - 5 0m e d a y ，膳食来源有玉米、黑麦、小麦和大米。德国 和美国的科学家分析了常见食物中植物甾醇含量，并补充到国家食物数据库中， 成为居民膳食指导的根据，并依此估计其居民膳食中植物甾醇的摄入量为 2 5 0 m g d a y ，素食者摄入量为5 0 0 m e d a y l 4 “。芬兰研究人员表明，女性植物甾醇 摄入量为2 3 7m e d a y ，男性为3 0 5m e d a y 。荷兰摄入量为2 8 5 ：k 9 7m e d a y ，从谷 物及其制品中摄入的植物甾醇占总甾醇摄入量的3 7 ，从植物油占摄入的植物 甾醇占人体总甾醇摄入量的2 6 1 4 9 1 ；其他的膳食来源还有水果、蔬菜、浆果以 9 南昌大学顾士学位论文常见食物中植物甾醇的气相色谱分析方法和应用的研究 及坚果等，蔬菜和水果中甾醇含量不是很高，但是由于其摄取的量大，所以相对 来说，从中摄入的甾醇含量较高，约占总甾醇摄入量的2 1 ”0 】。日本根据其研 究结果其居民植物甾醇摄入量为3 0 0 - - 5 0 0 m g d a y l 5 1 】。根据英国膳食方面的统计 数据，每天从植物油中摄取菜籽甾醇、菜油甾醇、豆甾醇和谷甾醇分别占各甾醇 总摄入量的8 1 、5 9 、5 4 干n4 4 ；其巾3 6 的谷甾醇来自于谷物及其制品 “。而我国食物中甾醇含量以及人均甾醇摄入量未见报道。 4 植物甾醇的安全性以及在食品中的应用 据估计，s a n d e r s 的人体实验表明，2 4 0 0 多例研究对象在日服2 5 9 以上的植 物甾醇后，不会产生副作用【5 ”。s y t e l l i ( 基本成分为d 一谷甾醇) 作为药物制剂， 作为处方药已被应用了2 0 余年，其安全性一直收到好评。英国曾经对植物甾醇 酯做过专项研究，认为植物甾醇是安全的( 5 4 1 ，v i v i e n n e 实验研究表明，以添加 8 1 植物甾醇酯的饲料喂养小鼠9 0 d ( 相当于6 6 9 k g 体重) ，没有可见的副作用， 在两代小鼠的繁殖研究中，也未发现毒副作用【5 “。2 0 0 0 年9 月，美国食品与药 物管理局( f d a ) ，美国食品与药品管理局通过了健康声明，“植物甾醇有利于降 低心虹管疾病的发生率”，并允许将植物蹦醇可以涂抹油、色拉酱等作为降胆固 醇食品。同时f d a 规定，每份食品至少含有o 6 5 9 植物甾醇酯或1 7 9 植物甾烷 醇酯，与其它低饱和脂肪酸、低胆固醇的食品一起服用。为了达到降低胆固醇的 效果，每天至少要摄入1 - 3 9 植物甾醇酯或3 4 9 植物甾烷醇酯，这是f d a 第1 2 项批准可以表明“有益健康”的产品。美国国家胆固醇教育计划建议公民每天摄入 2 克植物甾醇来预防心血管疾病1 5 q ；日本2 0 0 0 年指出富含植物甾醇的食品可作 为健康食品的原料；欧洲一些国家和学术团体认为可以将植物甾醇强化到一些产 品中以减少公民高胆固醇的危险性。并且植物甾醇被科学家们誉为心脏之 友”( h e a r t f r i e n d l y ) 5 7 1 。所有这些声明都极大地促进了人们对植物甾醇功能的认 识和产品的应用。 1 9 9 5 年，芬兰r a i s i og r o u p 的b e n e e o l 产品问世，具有