花生四烯酸

花生四烯酸

1简介

花生四烯酸(arachidonic acid，AA)又名花生油烯酸，是一种重要的人体必须脂肪酸，也是人体中含量最高、分布最广的多不饱和脂肪酸，在维持机体细胞膜的结构与功能方面具有重要的作用。它不仅作为一种极为重要的结构脂类广泛存在于哺乳动物的组织(特别是神经组织)器官中，而且还是人体前列腺素合成的重要前体物质，具有广泛的生物活性和重要的营养作用，已经在保健食品、化妆品和医药等领域．得到广泛应用。

2 理化性质

图一花生四烯酸结构式

花生四烯酸是一种长链不饱和脂肪酸，含有20个碳原子和4个双键，化学名称5，8，11，14-二十碳四烯酸，分子量为304.5，分子式为C20H32O2，在室温下呈液体，熔点为-49.5℃，沸点为245 ℃，溶解于醇、醚和水中，碘值为333．50 gI/l00 g，紫外吸收峰为257，268和315 nm[1]。

由于 A A是一种长链多不饱和脂肪酸，其含四个不饱和双键，因此极易受空气中光照氧气、金属离子的影响而被氧化，被氧化后即丧失A A的生理功能，还会对人体造成极大的伤害。

3 花生四烯酸的生理活性

在哺乳动物中的A A通常由亚油酸代谢而得到。途径为食物来源的亚油酸先脱饱和生成γ一亚麻酸( GLA )，再经延长碳链，脱饱和生成A A。然后A A再转变成前列腺素，白三烯，血栓素等类二十烷。A A是这些二十碳衍生物的直接前体。这些生理活性物质对人体心血管系统及免疫系统具有十分重要的作用。A A 和这些代谢产物具有很强的生物活性。如参与神经内分泌，调节平滑肌收缩，促进细胞分裂，抑制血小板聚集等[2]。

4 花生四烯酸的代谢

在生物体内，A A主要以磷脂的形式存于细胞膜上，当细胞膜受刺激时，于磷酶A 2和磷脂酶C的作用下，A A从细胞膜磷脂池中释放出来，然后在一系列酶的催化下通过以下三种主要途径进行代谢：

图二二十碳衍生物的生化合成途径[3]

4.1 环加氧酶(COX)途径

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-PGF1α，然后在肝脏中进一步代谢为6-k-PGE1[4]。

前列腺素是重要的细胞调节物，生成后并不储存于细胞中，而是很快从细胞中释放出来，作用于邻近的细胞，并具有组织特异性；血栓素是血小板聚集过程中产生的一类物质，如血栓素A (TXA) ~血栓素B (TXB)等。TXA能促进血小板聚集、血管收缩和血凝过程，TXB则否。

4.2 脂加氧酶途径

A A在脂加氧酶(LPO)的作用下生成氢过氧化二十碳四烯酸(5-HPETE) ，后者在脱水酶作用下生成白三烯As(LTAs)以及脂氧素(LXs)。LHA4又在不同的酶的催化下生成白三烯B4(LTB4)、白三烯C4(LTC)、白三烯D4 (LTD4)及白三烯E4 (LTE4)。其中LTB4具有很强的白细胞趋化性，在炎症发生过程中起重大作用，而且LTC4、LTD4还通过增加血管通透性,参与炎症过程。临床研究表明，类风

湿、痛风患者关节液和干癣病灶含有大量LTB，在牛皮癣病流出的组织液也有LTB4，类风湿、骨关节炎及牛皮癣病灶中的PGs(特别是PGE2)合成增加。

4.3 细胞色素P40酶(YP)途径[5]

环氧化酶( EPO)(即细胞色素P- 450单氧化酶)途径，是肾小管细胞中AA 代谢的主要途径。但与脂加氧酶(LPO)途径和环加氧酶(C0)途径相比，有关环氧化酶途径的报道相对较少。目前研究环氧化酶途径的热点集中在阐明细胞生存中细胞色素P-450单氧化酶在AA代谢中的作用和代谢机理上。A A在体内的环氧化酶途径是通过三种NADPH依赖性的氧化反应，生成具有生理活性的化合物。

(1) 通过表氧化反应生成5,6-, 8, 9-,11,12-,和14, 15-环氧二十碳三烯酸(epoxyeicosatrienoic acid,EETs)。通过纯化和重组的P450酶的研究发现有许多催化效率不同的P450酶参与由AA代谢生成EETs的过程，并且有研究显示哺乳动物中的CYP1 A,CYP2B,CYP2C,CYP2D,CYP2G,CY P2 J,CYP2N和CYP4 A能够在体外催化EETs的生物合成。但是目前对这种遗传性多态现象之于A A代谢途径的作用知之甚少。有研究显示人体中的CYP2C8基因能够显著的降低A A环氧化酶的活性。

人体的内源性EETs主要在肝和肾中合成，存于血液和尿液中。EETs作为一种内源性极化因子，具有广泛的生理活性，调节血管紧张度、肾小球血液动力学和有丝分裂。此外它们不但通过激活Ca2+敏感的K+通道使平滑肌细胞超极化松弛平滑肌，而更重要的是这些内皮来源的EETs可以对内皮细胞自身发挥保护作用，包括在mRNA、蛋白或转录后水平调节eNOS的表达，保护内皮细胞减少TNF仅诱导的凋亡，防止白细胞在血管壁上的贴附等。

(2)通过丙烯氧化应生成5,8,9,11,12,15-羟基花生四烯(hydroxyeicosatetraenoic acids,HETEs)。

(3) 通过和ɯ-和ɯ-1羟化反应生成l9-20-HETEs。

5 花生四烯酸的分离纯化[6]

花生四烯酸的分离纯化方法纯化不饱和脂肪酸的技术理论基于脂肪酸的理化性质，如双键的数量、位置和几何构型，以及脂肪酸的极性、溶解性和碳链长度。花生四烯酸分离纯化方法一般有低温溶剂结晶法、脲包法、银离子络合法、超临界流体萃取法、分子蒸馏法、色谱分离等方法。

5.1 低温溶剂结晶法

低温溶剂结晶法是利用低温下不同脂肪酸或脂肪酸盐在有机溶剂中溶解度不同进行分离纯化，此法早在几十年前就应用于对脂肪酸或其酯类的分离。

低温溶剂结晶法原理简单、操作方便，但需要消耗大量有机溶剂，且一般对脂肪酸的分离效率不高，常与其他分离方法配合使用。

5.2 脲包法

脲包法是分离、提纯或富集脂肪族化合物的一种重要手段，尤其是在分离和富集不同饱和度的脂肪酸时应用更加广泛。其原理是，在尿素包合的过程中，一分子尿素中的氢原子与另一尿素分子中的氧原子形成氢键，多分子尿素形成六边形螺旋状结晶，其内部存在一定孔径的管道状空隙，脂肪酸可以包藏其中。多不饱和脂肪酸含有全顺式双键结构，因此截面很大，难于包藏其中。因此，当尿素不足时，饱和脂肪酸优先包合，因此可用于分离。由于尿素分子与脂肪酸分子之间的作用力仅限于范德华力、色散力等弱作用力，所以反应条件温和，较好地保存了天然油脂的生物活性。

此法工艺简单，无需特殊设备，所用试剂经济便宜，因而成本较低，适合规模生产，但对溶剂的消耗量大，带来溶剂回收、环境污染等一系列问题，且此法对低不饱和脂肪酸去除不够彻底，因此需与其他方法联合使用。

5.3 银离子络合法

硝酸银水溶液中的银离子能与含有双键的化合物形成 A g+-π络合物，双键数越多，结合的Ag+就越多，络合物稳定常数就越大，其亲水性也越强。因AA 具有4个双键，所以在竞争性络合反应中，它的络合能力较强。根据Ag+与AA 形成络合物较稳定的特性就可把它选择性富集到Ag+水溶液中。且络合为可逆反应，在一定条件下，络合物发生解离，从而得到目的产物AA。

此法操作简单，且在常温常压下进行，反应周期短，且纯化所得产品中的多不饱和脂肪酸含量很高；但是也存在一定的缺点，如Ag遇光或多烯有机物易被还原成Ag、AgNO，具有一定腐蚀性；AgNO3的回收与再生等，且AgNO3价格较昂贵

5.4 超临界流体萃取法

将超临界流体与待分离的物质接触，控制体系的压力和温度变化使其选择萃