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“陇馔有熊腊,秦烹唯羊羹。”
“集草原之精华,养天地之美味。”
“羊肉泡馍肉烂汤浓、香醇味美、粘绵韧滑、美味可口、其味无穷。清晨凛冽的西北风里,吃一碗冒着热气的羊肉泡馍,驱除了冬天的严寒,浑身增添了热情和干劲。”
这些都是形容羊肉的鲜美。然而,这样的美味且让有些人无法享受,那是因为羊肉独具特色的膻味。有人不禁要产生直击灵魂的三问:终结羊肉美餐的本质是什么?它们是从哪里来的?它们最终会到哪里去?
让我来告诉你吧,这主要是因为羊肉中含有较多易挥发的支链脂肪酸(Branched chain fatty acids, BCFA),尤其是短链的4-甲基辛酸、4-甲基壬酸和4-乙基辛酸,从而使其散发出独特的膻味,这样的膻味有人避之不及,而有人爱之至深,比如我!
我们忍俊不住要问,啥是支链脂肪酸?
BCFA的本质——定义和分类
脂肪酸是由碳、氢、氧三种元素组成的一类化合物,是组成生物体中脂质(中性脂、磷脂和糖脂等)的基本成分,根据其分子内碳—碳键的饱和度分为饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸。支链脂肪酸(BCFA)是脂肪酸的碳骨架上带有一个或多个支链,支链主要是甲基,通常为饱和脂肪酸。由于BCFA特定的支链结构,使其具有较低的熔点、良好的热稳定性和氧化稳定性。
BCFA主要根据其碳链长度和支链所在位置进行命名,如果甲基位于脂肪酸分子碳链骨架倒数第2个碳原子上称为异构型(iso),甲基位于脂肪酸碳链骨架倒数第3个碳原子上称为反异构型(anteiso)。末端甲基位置对单甲基BCFA分子构型非常重要,不同构型的BCFA性质相差较大,如相同碳链长度的BCFA反异构型熔点远低于异构型[1,2],目前对BCFA的研究也多集中于末端单甲基BCFA。
BCFA从哪里来——来源和功能
支链脂肪酸在自然界中广泛存在,多存在于微生物细胞膜、动物毛发和皮肤上附着的蜡类物质、反刍动物的乳制品及肉制品、人乳、人体皮肤及胎脂中,在植物中普遍含量很低。
微生物中BCFA的含量极高,在40%-80%之间。但也有一些微生物的膜脂中BCFA含量甚至超过90%,如栖热菌、微球菌、芽孢杆菌等[2]。这些支链脂肪酸的存在可使细胞膜具有很好的流动性[2]。一些鸟类的羽毛和皮肤中含有一定量的BCFA,多为中间支链脂肪酸,对于它们适应各种气候变化和皮肤的顺畅呼吸具有保护作用。反刍动物如牛、羊的乳、肉中含有少量的BCFA(2%左右),其中不仅有末端单甲基支链脂肪酸,而且含有多支链脂肪酸,例如植烷酸(3,7,11,15-四甲基十六烷酸),及其降解产物(5,9,13-三甲基十四烷酸和4,8,12-三甲基十三烷酸)[3,4]。在一些鱼肉以及鱼油中也含有微量的BCFA(约0.1%),主要为多支链脂肪酸[5],这些BCFA也为鱼腥味添加一抹色彩。鱼腥味、羊膻味,听起来好像有“味”的美食和BCFA有关。哈哈!无脂不欢。
在人体中,人乳、皮肤及其分泌物中也含有微量的BCFA,而胎脂和胎粪中则含有大量BCFA(>15%),这可能对保护新生儿皮肤及肠道具有重要作用[1]。人乳汁中含有的BCFA与婴儿肠道健康密切相关,临床研究表明,非母乳喂养(配方奶不含BCFA)比纯母乳喂养的婴儿发生肠道问题(如新生儿坏死性小肠结肠炎)的概率高6~10倍,而且早产儿比足月儿更易产生肠道健康问题,这可能与胎儿只能在孕晚期(>36周)吞食羊水摄取BCFA有关[6,7]。初乳中的BCFA含量最高,可能与新生儿出生前期肠道菌群建立和定植相关。因此,世界卫生组织和联合国儿童基金会倡议母乳喂养,甚至建议在婴儿出生的头一个小时里就开始母乳喂养。
肠道菌群火热了好多年了,BCFA和肠道菌群有关,我也要追科研热点!梦中来篇SNC,研究爱吃羊肉人群的肠道菌群特异性。
除此之外,BCFA还具有其他生理功能:抗惊厥活性[8]、抗癌活性[9-11]、抗炎活性[12]和降脂作用[14]等。在低等生物秀丽线虫中,缺失BCFA会导致生长发育停滞[15]。
BCFA的去向——合成和降解:
动物中的BCFA主要来自定植于体内的细菌,还有一部分来源于动物自身的合成。例如反刍动物乳及肉制品中的BCFA主要来自于瘤胃微生物从头合成。在合成BCFA时,微生物种类和使用底物种类不同,得到的BCFA种类也不同。细菌可利用异丁酸、异戊酸和2-甲基丁酸为底物合成BCFA[16]。动物也可从头合成BCFA,以支链氨基酸(缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸)为底物,经过一系列的酶促反应,分别合成iso-C16:0、iso-C17:0和anteiso-C17:0[17]。
哺乳动物中多为直链脂肪酸,在脂肪酸的从头合成过程中,乙酰辅酶A羧化酶(ACC)和脂肪酸合酶(FASN)会“认错”底物从而产生支链脂肪酸,位于胞浆中的乙基丙二酰辅酶A脱羧酶(ECHDC1)作为该过程的监测员,会把中间支链脂肪酸进行修复,从而使体内的中间支链脂肪酸保持在极低的水平[18]。
脂肪酸的降解即脂肪酸氧化,甘油三酯水解产生的甘油和脂肪酸在供氧充足的条件下,可氧化分解生成二氧化碳和水,并释放出大量能量供机体利用。根据脂肪酸的性质,主要分为3种途径:β-氧化途径,α-氧化途径和ω-氧化途径。脂肪酸氧化主要发生在原核生物的细胞质和真核生物的线粒体中,β-氧化是脂肪酸的主要降解形式。
BCFA由于含有甲基等取代基团,不是脂酰-CoA脱氢酶的底物,无法进行β-氧化途径,因此它的第一步由脂肪酸α羧化酶完成,即进入α-氧化途径降解。α-氧化脂肪酸氧化作用发生在α-碳原子上,分解出CO2,生成比原来少一个碳原子的脂肪酸,即每一循环从脂肪酸羧基端失去一个碳原子。α-氧化对于降解支链脂肪酸、奇数碳原子脂肪酸和过分长链脂肪酸具有重要作用。α-氧化在内质网、过氧化物酶体和线粒体中均可进行。
BCFA与人类:
BCFA是一类与众不同的脂肪酸,与其它常见脂肪酸相比,虽然小众,但很重要。在人体中,BCFA的含量虽然不高,但其代谢失衡与人类疾病和生活密切相关。目前已有许多研究表明不同种类的BCFA,抵抗癌症、炎症和降脂的效果存在明显的差异,如异构型比反异构型BCFA 有更强的抗癌活性[9],短链的比长链的抗炎活性更强。BCFA含量较低与肥胖及肥胖引发的炎症有密切关联[19]。另外,一些特殊类型的支链脂肪酸,如哺乳动物内源性脂类——羟基脂肪酸的支链脂肪酸酯(FAHFAs),也具有抗糖尿病和抗炎活性[20,21]。因此,摄取足量和种类齐全的BCFA,对人类健康相当重要。但是,一些存在BCFA代谢缺陷的人群要特别注意日常饮食,如α-氧化的相关酶(常见为植烷酰CoA双加氧酶)缺陷导致组织和血液中植烷酸聚积而发生Refsum氏病,这些人群要尽量避免食用含有植烷酸的食物(例如牛、羊肉)。虽然BCFA的生理功能研究大多停留在实验室阶段,但其是非常有潜力成药的一类生物制剂(多吃羊肉可行否?)。
除了与人类健康密切相关,BCFA也有广泛的工业用途,如以BCFA为前体合成的支链燃料具有优良的冷流特性[22],生物润滑剂具有更好的氧化稳定性、低温性能和黏性等。
我们对BCFA的了解,相对于其它脂肪酸,目前实在是知之甚少!因此,对BCFA的探索,未来大有可为。
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