植物甾醇在养殖生产中的应用

时间：2019-04-04作者：沧州市宝来金康生物科技股份有限公司浏览：771

甾醇是广泛存在于生物体内的一种重要的天 然活性物质，按其来源分为动物性甾醇，植物性甾 醇和菌类甾醇三大类。动物性甾醇以胆固醇为主；
植物甾醇是存在植物细胞膜上的重要物质，以谷甾 醇为主；菌类甾醇主要为麦角甾醇。 1 植物甾醇的结构 甾醇具有相同的基本骨架，是一类具有甾体化 合物结构特征的物质，见图 1。
植物甾醇在养殖生产中的应用 黄志毅 1 孙凤刚 1 潘忠** 1 李威 1 郭世宁 2 熊鹰 2
（1.广东蔚莱生物科技有限公司，广东广州511400； 2.华南农业大学兽医学院，广州510642）
[中图分类号]S816.7 [文献标识码] A [文章编号]1005- 8613（2018）12- 0030- 04
[摘要]植物甾醇具有非常广泛的生物学功能，应用于畜牧生产已有 10年了。本文综述了植物甾醇的结构及其与畜牧生产 相关的功能，阐明了其吸收机制，小结其促生长、抗氧化的机理，并指出了未来应用植物甾醇的思路与方向。 [关键词]植物甾醇；养殖；应用
广东饲料 * 27 卷* 12 期 2018 年 12 月 添 加 剂
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图 2 植物甾醇的分子结构
豆甾醇
胆固醇
菜油甾醇
β - 谷甾醇
图 1 甾醇的骨架结构示意图
表 1 常见食物中植物甾醇含量（单位：mg/kg） 食物 含量 /（mg/mL） 游离甾醇︰酯型甾醇 谷甾醇 豆甾醇 菜油甾醇 芝麻 714.0 1︰0.78 100 17.5 20.6 葵花 534.0 1︰1.39 100 21.6 17.7 菜籽 308.0 1︰0.85 100 - 46.3 花生 220.0 1︰0.51 100 16.3 16.5 大豆 1607.0 1︰0.78 100 44.2 25.5 毛豆 497.0 - 100 61.3 13.0 绿豆 232.0 1︰0.82 100 61.3 13.0 小麦 68.8 1︰1.74 100 - 66.1 玉米 177.6 1︰1.60 100 17.4 26.8 甘薯 12.1 1︰0.14 100 9.3 31.0 马铃薯 4.8 1︰0.59 100 21.5 1.7 萝卜 34.4 1︰0.18 100 - 25.8 番茄 6.77 1︰1.22 100 107.4 16.5 葡萄 3.31 - 100 31.1 16.7 苹果 12.7 - 100 - 2.8 草莓 12.1 - 100 1 1.5
由四个相并的环（图中 A、 B、 C、 D）组成基本骨 架以及三个侧链（R1、R2、R3）构成并菲的 结构。R1 和 R2 一般为，R3 可以由 2- 10 个碳 原子组成，C3 上一般带有一个羟基。 植物甾醇目前发现有 40 多种，其主要区别是 R3 所连的基因不同，一般含量较高的是谷甾醇、豆 甾醇、菜油甾醇和菜籽甾醇等，其衍生物有几百种， 有酯类、糖苷类等，其结构特征见图 2。 植物甾醇熔点在100多℃以上（谷甾醇140℃、 菜油甾醇157℃、豆甾醇170℃），分子量在400~420， 白色鳞片状或针状晶体。 植物甾醇存在于所有植物性食物中，以植物的 果实及其相关副产品中含量较为丰富，见表 1。
我们常用的中药材里也有一些含量比较高的， 见表 2、 3。 植物甾醇较早发现在抗胆固醇和预防心血管 疾病等方面表现出良好的效果，被 FDA批准添加 了植物甾醇的食品可使用“有益健康”的标签。
因其与许多生命活动直接相关，是合成类固醇 激素、VD3 的前体物质；*无任何毒*， LD50>3.2g/kg，即使 8.1%植物甾醇酯的添加量仍未 见异常；中国卫生部 2010 年* 3 号公告将植物甾 醇及其烷醇酯列为新资源食品，其用量分别为 < 2.4g/d 和 <3.9g/d；被生物界誉为“生命的钥匙”，我 国在 2008 年就列为畜禽饲料添加剂。 2 植物甾醇的功能 植物甾醇作为较初应用于降低胆固醇，这一点
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图 3 植物甾醇促生长机理
样品名称 菜油甾醇 豆甾醇 β- 谷甾醇 谷甾烷醇 植物甾醇 猪苓 1.5 未检出 2.5 未检出 4.0 鲜白茅根 未检出 未检出 5.2 未检出 5.2 词子 未检出 未检出 5.2 未检出 5.2 芦荟 未检出 未检出 5.4 未检出 5.4 太子参 未检出 未检出 4.1 1.7 5.8 芡实 1.5 1.3 3.0 未检出 5.8 麦冬 未检出 未检出 6.5 未检出 6.5 鲜芦根 未检出 未检出 2.7 3.8 6.5 穿心莲 未检出 未检出 6.8 未检出 6.8 黄精 未检出 未检出 6.9 未检出 6.9
样品名称 菜油甾醇 豆甾醇 β- 谷甾醇 谷甾烷醇 植物甾醇 罗布麻花 67.50 19.0 230.0 56.7 373.2 蒲黄 44.9 55.9 181.2 39.4 321.4 柏子仁 24.4 未检出 235.9 19.94 280.3 骨碎补 51.5 44.6 174.2 未检出 270.3 杜仲 50.0 7.2 163.2 45.7 266.0 冬瓜皮 未检出 未检出 137.1 126.3 263.4 桑白皮 12.1 未检出 133.0 76.9 221.9 火麻仁 34.5 7.6 156.6 9.6 208.3 香加皮 19.6 10.5 133.5 42.5 206.1 车前子 33.2 17.8 142.0 11.0 204.0 表 2 植物甾醇含量较高的代表性样品 表 3 植物甾醇含量较低的代表性样品
无论是文献还是在生产实践中资料都非常丰富，这 里不再赘述。 2.1促生长作用 对于植物甾醇促进动物生长的作用，早在 10 多年前就有研究报道了。综合前人的报道和笔者多 年的经验，我们认为较少有以下三种途径或者机理 来阐明植物甾醇促生长作用（见图3）。**条途径 是植物甾醇在水溶质的状态下，生长激素、植物甾 醇、核糖核蛋白体三者形成复合体，这种复合体的 结构相对单独存在的生长激素较为稳定，从而延长 生长激素的半衰期，发挥了稳定生长激素结构的作 用，延长生长激素作用的时间，从而促进动物生长。 *二条途径是植物甾醇是类固醇激素的前体物质， 具有类激素功能，能与靶细胞受体结合，激发 DNA 的转录活动，生成新的 mRNA，诱导蛋白质的合成。 *三条途径是植物甾醇在肝脏，刺激产生类胰岛素 生长因子，激素生长轴，促进蛋白质的合成。
2.2抗氧化作用 植物甾醇特有的亚乙基基团有特殊的抗氧化 生理功能，能在 29- 烯处快速形成一个自由 基，此自由基即异构化为一个叔自由基，该叔自由 基比脂肪酸碳中心自由基更稳定，从而阻断了脂肪 酸的氧化反应。结合文献和笔者多年从业经验，植 物甾醇较少有三条途径发挥其抗氧化功能，**条 途径，直接减少 ROS的产生；*二条途径，直接清 除自由基；*三条途径，提高 SOD等酶的活性，从 而达到减缓或者*氧化应激对组织细胞的损伤， 见图 4。
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图 4 植物甾醇抗氧化机理
图 6 甾醇的吸收机理
图 5 植物甾醇调节膜的流动性
2.3植物甾醇的双性 植物甾醇的 3 位碳原子上连有羟基，甾醇本身 又具有庞大的疏水基团，这种*特的化学结构使植 物甾醇具有特异的生物学功能，能调节和控制膜流 动性，从而起到膜支架的作用（见图 5）。
在内分泌调节中，因甾醇分子结构（本身不是 激素）也与动物雌激素相似，因此可以双向调节内 分泌水平，改善动物毛色外观，保持性腺激素与生 长激素的平衡，**动物健康与生长。 2.4其他作用 β- 谷甾醇有类似于化可的松和强的松的 功能，表现出强烈的抗炎作用。 β- 谷甾醇还具有 类似阿司匹林（乙酰水杨酸）的退热镇痛作用，且不 会引起溃疡，因此 β- 谷甾醇是一种抗炎和退热作 用显着、应用*的药物。 植物甾醇还有抗 癌、提高*功能的作用，这里不一一赘述。 3 植物甾醇的吸收 3.1吸收机理 研究表明，植物甾醇的吸收过程可分为图 6 的 3 个阶段：①植物甾醇在肠腔内与胆汁酸、游离脂 肪酸等形成混合胶束；②混合胶束接近上皮细胞， 植物甾醇从胶束中游离出来，被细胞膜上的相关转 运载体吸收进入细胞；③进入细胞内的甾醇在细胞 内 ACAT酶（胆固醇酰基转移酶）的作用下被酯化， 然后在 MTP（甘油三酯转运蛋白）的作用下与甘油
三酯、载脂蛋白形成乳糜，分泌进入血液循环系统。
3.2影响吸收的因素 内源不能合成植物甾醇，只能外源补充，但是 甾醇的吸收率较低，基本在0.4%~4%。R3 支链的碳 原子数不一样，吸收率也不同，一般而言，随着 C原 子数的增加而减少（菜油甾醇 >β- 谷甾醇 > 豆甾 醇）；不同产地的植物甾醇吸收率也不同，如高温地 区产的植物，菜油甾醇含量比例升高，因此吸收率 也较高。从吸收过程来看，酯化是吸收的基础，酯化 甾醇的吸收是非酯化型的 5 倍。5 位碳原子上的双 键是否被饱和也影响吸收率，如菜油烷醇 > 菜油甾 醇；但 β- 谷烷醇几乎不被吸收。 吸收的甾醇选择性分布到身体各部位，在肝 脏、肾上腺、性腺含量较高，因此能发挥其促进生长 和调节内分泌的作用。 4 植物甾醇应用畜牧生产的展望 目前获取植物甾醇途径主要是从植物油脚（大 豆油、米糠油等）中进行提取，但是由于提取的步骤 较多，且要用到大量的**溶剂，环保的要求较高， 因此国内生产甾醇的厂家不算多。植物里也有 富含植物甾醇的物质，植物提取具有简单操作的特 点，因此可以从植物里直接提取甾醇，为甾醇的开 发应用提供一个新的途径。 从吸收的过程来看，在**阶段中，植物甾醇 进入混合胶束是一个耗能、耗时、低效的过程，这 也是甾醇吸收率低的主要原因之一；酯化甾醇能 克服这一缺点，它能很好的溶于混合胶束，这也是 医学上应用甾醇的手段。目前甾醇酯化的生 产工艺不太成熟，而且也缺乏各种甾醇标准品，也 给甾醇酯的检测带来了一定的难度，因此，把甾醇 酯化是往后应用甾醇的主要限制生产工艺；酯化 甾醇因其吸收率高，是把植物甾醇应用于畜牧生 产的主要方向

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• 植物甾醇标准

  植物甾醇标准作用1953年，**报道植物甾醇具有降低人体胆固醇的作用。随后，研究人员开发出一种名为cytellin的植物甾醇类药物，用于缓解胆固醇升高。迄今，诸多研究表明摄入一定水平植物甾醇可改善机体胆固醇代谢，降低血液总胆固醇(TC)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)含量，且不影响高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)或脂溶性维生素浓度。在补充植物甾醇降低血液胆固醇的几十项人体实验中，仅有一项研究结果

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