共轭亚油酸的研究进展综述

共轭亚油酸的研究进展综述
共轭亚油酸的研究进展综述
共轭亚油酸（Conjugated Linoleic Acid, 简称CLA）是指一系列具有共轭双键的18个碳原子的不饱和脂肪酸的位置异构和几何异构的总称[1][2]。

研究表明，共轭亚油酸具有抗癌、抗动脉粥样硬化、调节能量代谢、增强机体免疫力与促进生长发育等生理作用，广泛应用于医药、食品、化妆品等领域，而c9,t11-CLA和t10,c12-CLA是共轭亚油酸异构体中最具有生理活性的两种异构体。

共轭亚油酸的双键在碳链上有多种排列位置的方式，一般认为CLA有16种异构体形式，共轭双键起始于羧基端的第8、9、10、11位碳原子，其主要的位置异构体有4种：8,10-CLA、9,11-CLA、10，12-CLA和11，13-CLA。

由于共轭双键两端的碳原子都存在着顺式（cis）和反式（tran）两种几何异构型，因此每种位置异构又具有4种几何异构体。

研究表明，在共轭亚油酸的多种异构体中c9，t11-C18：2和t10，c12-C18：2最具有生理活性，是天然存在与人工合成的主要异构体[3]。

共轭亚油酸作为一种新发现的营养素，目前在欧美的健康食品界，几乎已经成了预防现代文明病的万灵丹，从抗癌到预防心血管疾病、糖尿病，到体重控制上，几乎是生活在二十一世纪现代人不可或缺的健康食品。

它具有如下作用：
（1）共轭亚油酸(CLA)，是一系列双键亚油酸，具有清除自由基，增强人体的抗氧化能力和免疫能力，促进生长发育，调节血液胆固醇和甘油三酸脂水平，防止动脉粥样硬化，促进脂肪氧化分解，促进人体蛋白合成，对人体进行全面的良性调节。

（2）共轭亚油酸(CLA)显著增加人体的心肌肌红蛋白、骨骼肌肌红蛋白含量。

肌红蛋白对氧的亲和力比血红蛋白高六倍。

由于肌红蛋白的快速增加，大大提高了人体细胞、血液摄取和贮存氧气的能力，让运动训练更有效，人体活力更充沛。

（3）共轭亚油酸(CLA)能增强细胞膜的流动性，防止血管皮质增生，维持器官微循环的正常功能，维持细胞的正常结构及功能，增强血管的舒
明显，相反，如果反应温度过高，时间过长，部分c9，t11或t10，c12异构体会进一步生成t，t异构体，同时其他异构体和未知物也会增加。

Ritz等[11]以极性非质子溶剂如二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰等为溶剂，以醇盐为催化剂（如甲醇钠、叔丁醇钾等)在160℃左右反应2-8 h可以得到较高的转化率。

缺点是溶剂回收困难、原料和催化剂在溶剂中的溶解度偏低，且溶剂有一定的毒性。

综上所述，一方面，高沸点溶剂与产物的分离比较困难，造成产品的纯度不高，而且残留的某些溶剂如乙二醇具有一定的毒性，限制了产品在医药和食品领域的应用；另一方面，以植物油为原料时，反应副产物甘油很难与溶剂进行分离，造成溶剂回收困难。

因此，选用低沸点的溶剂作为异构化反应的媒介显得非常必要。

吕扬效等采用以水作为溶剂进行碱催化异构化反应，并用正交试验优化了工艺条件，转化率高达98．3％，但反应温度高达210℃，在此温度条件下生成的共轭亚油酸异构体中c9，t11和t10，c12-CLA两种异构体的比率约为56.3%[12]。

Dian6czki等[13]以非极性非质子溶剂(如正己烷、正庚烷、正辛烷、异辛烷、环己烷、环辛烷；苯、甲苯、乙醚、石油醚)和长链醇(C6-C20)为溶剂，转化率较高，但没有给出反应产率数据。

制备方法研究进展
尽管人们只是从20世纪80年代末才认识到CLA的生理活性，但人们对共轭酸的研究已有50多年的历史了。

在油脂加工过程中可产生多种CLA的异构体。

为了提高油漆和清漆的品质，上世纪四五十年代起研究人员陆续以豆油、葵花籽油、红花油、蓖麻油等为原料进行油的改性研究，其研究的首要目标是提高油的官能度，以改善油的成膜性。

后来随着CLA生理活性的发现，获得高纯度、高活性异构体含量的共轭亚油酸成为研究的主要目标。

蓖麻油脱水、亚油酸异构化和不饱和油脂的族金属或其化合物的催化共轭化等三种方法是研究得较早的制备共轭多烯酸的主要方法。

除了上述几种典型的制备方法之外，还有以油酸为原料的衍生方法、从小分子出发的多步合成法、酶催化转化以及微生物发酵法等。

为便于比较和讨论，本文按照反应机理则将这些方法分为碳负离子历程、碳正离子历程、自由基历程、加成消除历程、族金属或其化合物催化的共轭化以及酶催化异构
化等。

下面就依据上述分类，就有代表性的合成示例与制备方法进行详细的讨论和评述。

1.1碳负离子历程
碳负离子历程中最具有代表性的是碱催化共轭化反应。

此外，Falkenburg 等采用蒽醌作催化剂实现豆油24%共轭转化的报道，也属于碳负离子历程［］。

这类反应的特点是催化剂（碱,蒽醌属于Lweis碱）夺取亚油酸或亚麻酸等具有戊碳二烯结构的烯丙位上的氢，生成碳负离子；碳负离子重排为较为稳定的共轭结构，从而实现共轭化。

所以这类反应的原料或底物通常为亚油酸、亚油酸酯或富含亚油酸的油（如红花油等）。

碱催化共轭化是研究的较早,也是研究得较充分的一种技术。

市场上销售的CLA产品多数是碱催化共轭化的产品。

碱催化共轭化技术经历了从低转化率到高转化率、产品从低纯度到高纯度、从混合物到纯净异构体的发展而日臻成熟。

这类反应通常是在惰性气体保护下将原料与溶剂和碱共热。

反应的转化率、异构体含量取决于原料、溶剂、催化剂碱性的强弱以及反应温度和反应时间等因素。

升高反应温度、延长反应时间能够提高亚油酸的转化率，但也促使顺式异构体转化为反式，从而降低活性异构体的含量［］。

高沸点溶剂如乙二醇、丙二醇、丙三醇等是碱催化共轭化反应通常使用的溶剂，原因是这些溶剂毒性低且亚油酸转化率高［］。

催化剂碱性的强弱对反应条件的选择、转化率以及异构体的含量影响很大。

KOH和NaOH的催化反应通常需要在较高温度下进行（60-250℃），反应主要生成9c，11t-18:2和10t,12c-18:2两种异构体（约占90%-95%），同时有约5%-10%的其它异构体生成。

而采用超强碱BuLi/t-BuOK在THF中-78℃反应仅得到9c，
11t-18:2(1:1.5)和10t,12c-18:2(1:1.5)两种异构体[]。

Dejarlais等采用二甲亚砜钠作催化剂在DMSO-THF体系中实现了豆油、亚麻籽油的97%以上的共轭化率[]。

该反应不破坏酯酰键，直接得到甘三酯（以甘三酯形式存在的CLA易被人体吸收）,无需再用CLA合成，但反应须在绝对无水条件下进行,成本很高，且所用有机溶剂毒性较大,难以去除。

原料的纯度决定了共轭化产品中 $%& 的含量。

脲包法是纯化亚油酸的常用方法。

该法是以
富含亚油酸的红花油、葵花籽油等为原料，利用尿素在乙醇或甲醇中与不同脂肪酸形成结晶复合物
的难易程度，实现亚油酸与油酸、硬脂酸等的分离。

笔者以国产红花油（亚油酸含量 8#3）为原料，
在乙醇中一次脲包即可获得纯度在 ?#3以上的亚油酸，收率在 2’3以上［@@］。

碳正离子历程
具有烯丙醇结构的油酸衍生物以及蓖麻酸、蓖麻酸衍生物的消除反应经历了碳正离子历程。

具有烯丙醇结构的油酸衍生物、蓖麻酸可以在酸催化下形成脱水碳正离子，蓖麻酸衍生物则可以在
酸或碱催化下形成碳正离子，进而转化成共轭亚油酸。

万方数据
减肥作用研究现状。

West等[14]用含1%的CLAs饲养大鼠5周后，与对照组相比，饲喂1%CLAs的大鼠体内脂肪减少了约50%。

Delany等[15]给老鼠饲喂含量分别为0%、0.25%、0.5%、0.75%、1.0%的CLAs。

12周后，发现饲喂CLAs量越大的老鼠脂肪减少越多。

实验结果还表明不同共轭亚油酸异构体的减肥作用不同，Park等[16]对不同的共轭亚油酸异构体减肥试验中，发现c9,t11-CLA 有明显的减肥作用。

在对人体体内实验中，Blankson等[17]报道了食用等量c9,t11-CLA和t10,c12-CLA异构体能够显著减少体内脂肪的含量。

目前CLAs的减肥机理尚未定论，其机理可能是CLAs参与脂质代谢，促进脂肪分解和脂肪酸的β氧化，从而减少了脂肪沉积，有利于蛋白质的合成，起到减肥健美作用[18]。

由于CLAs可以降低脂肪，提高蛋白质含量，它可以作为一种饲料添加剂，提高饲料效果[19]。

CLA在动物中减少脂肪的机制与能量的调控和消耗有关[20]。

用含1.0%CLA 喂养雄性AKR/J小鼠六星期后，发现代谢率有显著的增加，晚间呼吸商有所减少。

当小鼠喂以CLA（5mg/kg体重)时，所增加的氧消耗明显与脂肪氧化有关，而不是碳水化合物的氧化[21]。

细胞水平增加的脂肪氧化被认为不需要经过氧化物酶体的β氧化[22]，因为喂养CLA的小鼠具有显著高水平的肾上腺素[23]，这就表明CLA提高了了交感神经的活性并导致了能量代谢的增加和脂肪组织的减少。

CLA减少脂肪组织的功能也被认为与诱导脂肪组织细胞凋亡和分化有关，CLA诱导的凋亡主要发生在培养的前脂肪细胞中[24]。

此外，雌性小鼠喂以1.0%含量的CLA八个月后表现出增加了白色和棕色脂肪组织细胞的凋亡[25]。

最早在雄性ZDF大鼠喂养含CLA1.5%的食物两星期后，发现了CLA诱导脂肪组织分化的标记物[26]。

对大鼠的研究表明[27]，脂肪细胞分化的标记物脂肪细胞结合蛋白(ap2)，在喂养不含CLA的食物后大约有5倍水平的增长。

在体外利用3T3-L1前脂肪细胞研究表明，CLA具有促进前脂肪细胞3T3-Ll分化的作用，减少了脂肪在细胞内的积累[28]。

CLA除了可调节脂肪细胞的调亡和分化外，还可能通过减少三脂酰甘油在脂肪细胞中积累的途径而减少脂肪组织。

trans-10,cis-12-CLA能抑制体内脂蛋白脂肪酶活性。

因为脂蛋白脂肪酶对于脂肪细胞中由脂肪酸合成三脂酰甘油起重要作用，研究表明trans-10，cis-12-CL A是通过减少进入脂肪细胞的脂肪酸数量而减少脂肪。

共轭亚油酸的市场需求很大。

国外对共轭亚油酸的生理功效开展大量研究，并探索出人工合成共轭亚油酸的工艺条件，并且反应产物中有效成分含量高，而且合成成本低。

共轭亚油酸制品最初兴起于美国，由于在减少体内脂肪的同时会增强蛋白质效果，与原来的减肥食品不同，为此受到健身运动者和体育爱好者的欢迎。

在美国主要以向日葵油为原料制取CLAs,浓度为50-60%，而日本亚油酸公司以红花油为原料，其浓度可达72-75%。

在日本市场上美国进口的CLAs产品，售价1.2万日元/公斤，日本国产品1万日元/公斤。

目前国外销售的CLAs制品是几种共轭亚油酸异构体之总和，产品有效成分设计比较细致，产品质量稳定，CLAs含量高达90%；根据不同消费者的年龄阶段划分儿童、成人或妇女、老人专用产品，而且产品的疗效时间、成分含量等标示明确。

产品主要以脂肪酸形态出现，这种形态易于吸收，产品的形态有液态、粉末状和胶囊。

国内对CLAs产品的研究主要集中在生理活性研究与分析检测方面，对其产品的合成与开发研究涉及较少，但随着国人生活水平的提高和国人保健意识的增强，国内一些公司如青岛澳海生物有限公司、中山市尤里卡有限公司、蓬莱市海洋生物有限公司、生物科技有限公司、泽龙生物制品厂、国家粮油储备
局西安油脂科学研究设计院油料加工利用研究所和上海地源食品有限公司等，能够提供CLAs含量为60%、75%、80%、85%、90%、95%的游离共轭亚油酸，同时也能够提供共轭亚油酸酯类、共轭亚油酸盐类，还有单独的c9,11t-CLA 和t10，c12-CLA。

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