簡述

菜油甾醇是一種常存在于烤煙煙葉、白肋煙煙葉中的植物甾醇，具有降膽固醇和抗癌作用，因其首次從植物油菜中分離而得名[1]。常溫常壓下，菜油甾醇表現(xiàn)為一種白色晶體狀物質(zhì)，不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑。菜油甾醇存在于各種中，因此它的存在比例不僅取決于植物種類，還取決于其位置（由氣候條件、土壤條件等引起）。 該化合物是膽固醇的類似物和油菜素甾醇(BR)的前體，與其他植物甾醇一樣，在罕見的代謝紊亂（植物甾醇血癥）存在的情況下，菜油甾醇也可能導(dǎo)致血管中含有植物甾醇的斑塊沉積。

關(guān)于菜油甾醇的定性和定量測定，在基質(zhì)依賴性樣品制備后，使用 HPLC-MS 或使用毛細(xì)管柱的氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用可以完成， 這些方法也適用于檢測脂肪或油的摻假。

作用機(jī)制

1. 調(diào)節(jié)血脂：

菜油甾醇可以降低血液中的膽固醇和三酰甘油水平，具有調(diào)節(jié)血脂的作用[2]。

2. 抗炎和免疫調(diào)節(jié)：

菜油甾醇具有抗炎和免疫調(diào)節(jié)作用，可以減輕炎癥反應(yīng)和增強(qiáng)免疫力。

3. 抗氧化：

菜油甾醇具有抗氧化作用，可以清除自由基，保護(hù)細(xì)胞免受氧化損傷[3]。

4. 抗癌：

研究表明，菜油甾醇具有抗癌作用，可以抑制腫瘤細(xì)胞的增殖和侵襲。

應(yīng)用

菜油甾醇是一種具有多種生物活性和廣泛應(yīng)用價值的植物甾醇，可以通過不同的途徑攝入和利用，用于食品、醫(yī)藥、化學(xué)研究、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。

1. 功能性食品：

菜油甾醇可以作為功能性食品添加劑，用于調(diào)節(jié)血脂、增強(qiáng)免疫力、預(yù)防癌癥等。

2. 藥物：

菜油甾醇可以作為藥物成分，用于治療高膽固醇血癥、炎癥性疾病、免疫系統(tǒng)相關(guān)疾病、癌癥等。研究表明，菜油甾醇可降低乳糜微粒、低密度脂蛋白(LDL)和極低密度脂蛋白(VLDL)-apoB100的水平。另外根據(jù)有關(guān)研究推測，菜油甾醇會降低各種微量營養(yǎng)素的水平，即維生素 E、維生素前體 β-胡蘿卜素和植物化學(xué)成分番茄紅素。

3. 化妝品：

菜油甾醇可以作為化妝品成分，用于保濕、抗氧化、抗衰老等。

4. 農(nóng)業(yè)：

菜油甾醇可以作為植物生長調(diào)節(jié)劑，促進(jìn)植物生長和增產(chǎn)。眾所周知，棉花是世界上重要的纖維作物，棉花纖維是棉花的主要產(chǎn)品，由棉花胚珠外珠被表皮細(xì)胞經(jīng)極性伸長而成。其發(fā)育過程分為四個既明顯區(qū)分又有所重疊的時期：纖維細(xì)胞的分化和起始期，纖維細(xì)胞的伸長期，纖維細(xì)胞次生壁沉積期和脫水成熟期。經(jīng)過這四個發(fā)育時期，陸地棉成熟纖維細(xì)胞一般長達(dá)20-30 mm，厚度最終可達(dá)15μm。纖維細(xì)胞不僅有著極度伸長的細(xì)胞形態(tài)，而且具有特殊的細(xì)胞壁組成，細(xì)胞壁中纖維素的含量可達(dá)95%左右。菜油甾醇是植物中一大類重要的化合物，它不僅是植物激素油菜素內(nèi)酯(Brassinolide,BL)的生物合成前體，而且是植物細(xì)胞膜的重要組成成分。研究證明，菜油甾醇在植物的生長發(fā)育過程中具有不依賴BL的獨(dú)立作用，其對細(xì)胞伸長，纖維素合成和細(xì)胞壁形成過程具有重要的影響[4]，高比例的菜油甾醇/谷甾醇可提高棉纖維的纖維伸長率。

5. 化學(xué)研究：

菜油甾醇可作為一種植物甾醇用于檢測其對乳腺癌細(xì)胞中肝臟X受體α(LXRA)轉(zhuǎn)錄激活的影響。它可在液相色譜多反應(yīng)監(jiān)測(LC-MRM)分析中作為甾醇標(biāo)準(zhǔn)品用于生成校準(zhǔn)曲線。在地球化學(xué)中，它與其他甾醇一起可以作為各種沉積物中的生物標(biāo)志物。

合成方法

菜油甾醇可以通過植物油中提取分離得到，也可以通過化學(xué)合成得到。常用的化學(xué)合成方法包括從β-谷甾醇出發(fā)的合成、從膽固醇出發(fā)的合成、從花生甾醇出發(fā)的合成等。例如以混合甾醇為原料，在55℃下溶解于醇溶液，加入一定量的水，8℃-12℃放置過夜，抽濾，母液脫溶可得純度為76%-84%菜油甾醇產(chǎn)品[5]。

除了化學(xué)合成，生物合成方法也可以完成該物質(zhì)的制備。首先通過生物信息學(xué)分析篩選出10種不同來源的7-脫氫膽固醇還原酶DHCR7，采用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)將釀酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae) 內(nèi)源的ERG5基因替換成不同來源的DHCR7基因，構(gòu)建菜油甾醇合成菌株。結(jié)果發(fā)現(xiàn)整合來源于Pangasianodon hypophthalmus DHCR7的菌株Zw507表現(xiàn)出最高的菜油甾醇的產(chǎn)量216.93mg/L，進(jìn)一步篩選10種酵母內(nèi)源啟動強(qiáng)度較強(qiáng)的啟動子來與PhDHCR7基因進(jìn)行組合，結(jié)果顯示以TEF1p為啟動子時菜油甾醇的產(chǎn)量最高可達(dá)253.35mg/L。為了進(jìn)一步提高菜油甾醇產(chǎn)量，增加DHCR7表達(dá)盒在酵母基因組上的拷貝數(shù)，當(dāng)拷貝數(shù)為3個時，菜油甾醇的產(chǎn)量達(dá)到最高302.27mg/L。最終，通過5L發(fā)酵罐進(jìn)行補(bǔ)料分批發(fā)酵，實(shí)現(xiàn)了916.88mg/L菜油甾醇產(chǎn)量。該菌株可作為后續(xù)甾體藥物生物合成的優(yōu)良底盤細(xì)胞[6]。

參考文獻(xiàn)

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[2]杜茹蕓,徐紅斌,周耀斌.超高效液相色譜法檢測固體粉狀保健品中豆甾醇,菜油甾醇,β-谷甾醇的含量[J].食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報(bào), 2019, 10(21):5.DOI:CNKI:SUN:SPAJ.0.2019-21-021.

[3]張輝,曹程明,呂慶,等.應(yīng)用氣相色譜測定化妝品中β-谷甾醇,豆甾醇與菜油甾醇的方法研究[J].香料香精化妝品, 2012(6):6.DOI:CNKI:SUN:XLXJ.0.2012-06-009.

[4]譚琨嶺.菜油甾醇和谷甾醇對棉花纖維發(fā)育的影響[D].西南大學(xué),2009.DOI:10.7666/d.y1460450.

[5]曹棟,史蘇佳.一種菜油甾醇的制備方法:CN201210504359.3[P][2024-01-11].DOI:CN103113444 A.

[6]周武林,高惠芳,吳玉玲,et al.重組釀酒酵母生物合成菜油甾醇[J].化工學(xué)報(bào), 2021.DOI:10.11949/0438-1157.20201686.