【叶酸作用和功效与作用】叶酸有什么作用和功效
叶酸一词源于植物叶片的拉丁词folium,因为叶片是一个叶酸库。叶酸是一类水溶性B族维生素,又称维生素M、维生素Bc或蝶酰谷氨酸(pteroylglutamicacid,PGA),是四氢叶酸(tetrahydrofolate,THF)及其一系列衍生物的总称。
叶酸分子由蝶啶环、对氨基苯甲环和谷氨酸残基3部分组成,植物体内谷氨酸尾数从1–8不等(Blancquaert et al.,2010)。
其中,单谷氨酸尾形式的叶酸是叶酸转运体所偏好的形式,而多谷氨酸尾形式的叶酸则是叶酸依赖型酶所偏好的形式。人体自身不能从头合成叶酸,只能从饮食中摄取。为满足正常生命活动的需要,推荐成每日叶酸摄入量为400 μg,孕妇每日摄入量应为600 μg左右。
现已证实叶酸摄入不足会引发巨幼红细胞贫血和胎儿神经管发育缺陷(neural tubedefects,NTD),且低水平的叶酸摄入与老年痴呆症、心血管疾病和多种癌症的发生密切相关。
目前市场上的叶酸产品主要是合成叶酸,缺乏天然叶酸产品,并且大部分集中在药用级别。合成叶酸的长期使用对人体是有害的,天然叶酸产品有待进一步研究开发。如何让合成叶酸通过动物机体的消化、吸收,转化为天然叶酸,更大程度地储存在动物产品中,为人类提供更多天然叶酸,是畜牧业工作者的一个努力方向。
但因动物的品种、年龄和生理阶段不同,对叶酸的需求不同;日粮中叶酸含量和环境等因素都会影响动物对叶酸的需求。因此,对于不同品种、不同生理阶段的动物,叶酸的最适添加比例还有待进一步研究。另外,叶酸在医药方面对不同疾病的具体用量仍有待进一步研究
【理化性质及结构】[2]
叶酸(Folic Acid)是一组化学结构相似,生化特征相近的化合物的统称,由蝶啶、对氨基苯甲酸与1 个或多个谷氨酸结合而成。叶酸亦称维生素M 或维生素B9,是淡橙黄色结晶或是薄片,分子式是C19H19N7O6,分子量是441.
4,熔点是250 ℃,溶于热稀盐酸和硫磺,略溶于乙酸、酚吡啶、氢氧化碱及碳酸碱溶液,在乙醇、丁醇、醚、丙酮、氯仿和苯溶液中不溶。在生物体中,蛋白质、核苷酸、泛酸的合成及分子的甲基化都需要一碳单位的参与,而叶酸是介导一碳单位转移极其重要的辅助因子,叶酸主要参与了嘌呤和嘧啶的从头合成。
叶酸因吡嗪环上有不同形式的取代物及其邻位—氨基苯甲酰谷氨酸部分结合不同数量的谷氨酸残基而形成了不同形式的叶酸:(1)吡嗪环被部分还原—二氢叶酸;(2)吡嗪环被完全还原—四氢叶酸;(3)吡嗪环被甲酸氧化-5-甲酰基-四氢叶酸或10-甲酰基-四氢叶酸或5,10-次甲基-四氢叶酸;(4)吡嗪环被甲醛氧化-5,10-亚甲基-四氢叶酸;(5)吡嗪环被甲醇氧化-5-甲基-四氢叶酸。
四氢叶酸(TFH)是其在体内最活泼形式,因为四氢叶酸是多谷氨酰化的最适底物。
【代谢过程】[3]
叶酸通过主动脉运输和扩散,主要在小肠上段被吸收,但也有一些在整段小肠中被吸收。单谷氨酸型叶酸可直接被小肠利用,多谷氨酸型叶酸必须先由小肠上皮细胞分泌的γ- L- 谷氨酸- 羧肽酶将之分解为单谷氨酸叶型叶酸的游离体后才能被吸收。
此外,葡萄糖、抗坏血酸和某些抗生素能促进叶酸的吸。叶酸被吸收后,在抗坏血酸和还原型辅酶Ⅱ参与下,转变为具有生物活性的四氢叶酸,经门静脉循环被送入肝脏。在肝脏中,叶酸被甲基化,并被带到骨髓细胞、成熟的红细胞或其他细胞中。
肝脏是叶酸的基本储库,整个机体内的叶酸储存量通常为5~6 mg,而其中大约有50%储存在肝脏中。肝脏中的叶酸大多为甲基四氢叶酸,门静脉循环内的叶酸也多以甲基四氢叶酸的形式存在。血清中的叶酸含量为7~16 mg/L。此外,叶酸也会分泌在乳中,估计每日从乳汁中排出的叶酸约为50 !g。过量的叶酸经尿液和胆汁排出,也有极少数经粪便排出。
【生理功能】[2]
叶酸作为维持生物体正常生命过程所必需的一类有机物质,通常被机体吸收后,变成至少5 种有活性的辅酶形式,来参与到机体内一碳单位的转移,对嘌呤、嘧啶、核酸和蛋白质的生物合成以及细胞的分裂生长具有特别重要的作用。
叶酸的生理功能为:①参与核酸合成中嘌呤和嘧啶的形成,在细胞分裂和繁殖中有作用;②构成含铁血红蛋白的成分;③使二碳氨基酸与三碳氨基酸相互转换;④可促进苯丙氨酸与酪氨酸、组氨酸与谷氨酸、半胱氨酸与蛋氨酸的转化;⑤使乙醇胺转化为N- 甲基烟酰胺;⑥叶酸可提供大量游离碳离子,供给制造神经末稍和构成传递神经冲动的重要化学物质原料,来保证人体神经系统的正常发育。
【需要量】[3]
一般正常人叶酸的需要量为200~400 "g/d。世界卫生组织建议成人至少为200μg/d,孕妇和乳母为400 μg/d。但美国公布的叶酸日推荐量均略高于此标准,美国叶酸的日推荐量见表。表中每天的推荐量用总叶酸表示,即为所食物中的叶酸中有效活性叶酸量。我国尚未确定叶酸的供应量标准。
【应用】[2
1. 叶酸在动物上的应用
1)叶酸在猪上的应用:研究表明,添加2.5 mg/kg 叶酸,仔猪的全期日增重较基础日粮组有显著提高,血清中蛋白质浓度,肝脏中DNA、RNA 及蛋白质含量都有显著升高,血清中尿素氮浓度极显著降低。同时,也得出更高水平的叶酸添加剂量反而降低了仔猪生长性能。
叶酸的补充对初产母猪繁殖性能无显著影响,但是极显著提高初产母猪和新生仔猪血清中叶酸含量。叶酸作为一碳单位代谢重要的辅助因子,能够降低血浆同型半胱氨酸含量,从而改善脂质过氧化。
蛋白质组学分析表明:叶酸对大鼠肝脏的抗氧化酶表达量及其活力都有显著影响。在另一试验中得出在妊娠母猪日粮中添加叶酸能够显著改善仔猪肝脏抗氧化功能,并影响叶酸代谢相关基因表达量。
2)叶酸在鸡养殖中的应用
A:叶酸在肉鸡生产中的应用:在艾维茵白羽肉鸡日粮中分别添加0、0.75、1.5、3.0 mg/kg 的叶酸,发现叶酸的添加可以不同程度地提高肉仔鸡对饲料养分的表观利用率,添加水平为1.5 mg/kg 的试验组的干物质、粗蛋白、粗纤维等营养物质的表观代谢率最高,显著高于其他各组,而余下各组间各养分的代谢率组间差异不显著。
在艾维茵白羽肉鸡日粮中分别添加0、0.75、1.5、3.0 mg/kg 的叶酸,研究叶酸对血清中蛋白质含量的影响。结果表明,不同水平的叶酸对21日龄肉仔鸡中血清蛋白质含量显著提高,而对42 日龄肉仔鸡中血清蛋白质含量无显著影响。
B:叶酸在蛋鸡生产中的应用: 在蛋鸡日粮中添加的叶酸量为0、2、4 mg/kg,试验期为3 周,得出了4 mg/kg 试验组鸡蛋的叶酸沉积量最大。在为期28 d 的试验中表明:4 mg/kg的添加量已使日粮中的叶酸饱和。
3)叶酸在乳牛上的应用:叶酸在反刍动物上的研究较少,一般认为反刍动物的瘤胃微生物可以合成叶酸并很好地利用,但经产乳牛在妊娠阶段对叶酸的需要量很大,仍需要从日粮中添加。在高产乳牛的组织代谢中,叶酸和胆碱可以为乳牛体组织提供一碳基团,用于能量与蛋白质代谢、嘌呤与DNA 的合成,从而改善乳牛的生产性能。
2. 叶酸在医药方面的应用
现有的研究报道都表明叶酸对人类的健康有着极其重要的作用。叶酸缺乏会导致新生儿神经畸形,血栓闭塞性心、脑血管疾病,厌食症与神经性厌食症,巨幼红细胞贫血,老年血管性痴呆,抑郁症等疾病的危险。
1)叶酸对新生儿神经管畸形的影响:调查Regan对美国人在2003-2006 年从饮食、营养保健品中补充叶酸的研究表明,育龄妇女的叶酸摄入量是必须改进的。在NTDs 高发地区,每日提供给孕妇的叶酸仅为100 ug,远低于孕妇每日需要量。
对加拿大哺乳期妇女饮食中摄入叶酸量对血液叶酸含量影响的调查研究中,得出哺乳期妇女应该每天摄入的叶酸量为400 ug。叶酸在调控神经生成和程序性细胞死亡中起重要作用。调查发现,在美国食品中叶酸的强化补充使有神经闭合缺陷婴儿的出生率下降了19%,但并不排除其他因素对此降低产生的作用。
2)叶酸对人类其他疾病的影响:研究叶酸除了对于预防婴儿发生神经闭合不完全有效果之外,在人类一些常见疾病的预防中也起到了一定的作用。血浆中同型半胱氨酸浓度的升高会导致血栓闭塞性心、脑血管疾病,厌食症与神经性食症,老年血管性痴呆,抑郁症等疾病的发生。
在同型半胱氨酸的循环代谢中,叶酸是重要的辅助因子,叶酸经过活化可以转化成5,10-亚甲基四氢叶酸,为同型半胱氨酸转化为蛋氨酸提供甲基。叶酸缺乏使大量的同型半胱氨酸蓄积,排到细胞外造成血浆中同型半胱氨酸浓度升高,导致疾病。
研究表明,叶酸强化食品的食用对中老年人血清叶酸水平的提高有本质性联系。叶酸可以降低无痛风史人群患痛风的几率。叶酸缺乏会出现机体多系统受损,在消化系统主要是会发生结肠炎、慢性萎缩性胃炎,增加结肠癌和胃癌的危险。
在试验中发现,叶酸补充剂能够抑制结肠直肠癌的复发率。试验研究表明,一定浓度的叶酸可以通过影响叶酸代谢而抑制卵巢癌细胞的生长,叶酸可能是增强化疗药物对卵巢癌的细胞毒性作用,从而增强卵巢癌化疗敏感性。
【合成】[4]
用1,1,3- 三氯丙酮、N-(4- 氨基苯甲酰)-L- 谷氨酸和2,4,5- 三氨基-6- 羟基嘧啶硫酸盐反应制得叶酸粗品,再经酸析、碱精制得纯品。制备叶酸粗品所得母液经减压蒸馏处理可得含1,1,3- 三氯丙酮的水溶液,能循环套用10 次以上,平均收率65.2%,含量97.8%~ 98.6%。
【主要参考资料】
[1] 李莎, 姜凌, 王崇英, 等. 叶酸在植物体内功能的研究进展[J]. 植物学报, 2012, 47(5): 525-533.
[2] 许丽惠, 谢丽曲, 林丽花. 叶酸的研究进展[J]. 福建畜牧兽医, 2013 (2): 34-36.
[3] 杨玉柱, 王储炎, 焦必宁. 叶酸的研究进展[J]. 农产品加工 (学刊), 2006, 5.
[4] 陈文华. 叶酸的合成[J]. 中国医药工业杂志, 2014, 45(6): 511-512.
