磷脂在工业上的应用研究进展-技术日志-苏州微流纳米生物技术

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磷脂在工业上的应用研究进展

作者:浙江微流纳米生物 日期:2024-06-27 点击:412
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1 磷脂的结构和生理学功能

      磷脂是含有磷酸基团的类脂化合物,是细胞膜的主要成分,广泛存在于植物的种子,微生物和动物 的肝、脑、卵等组织中 。 磷脂主要分为两大类———磷酸甘油酯和鞘磷脂。 甘油磷脂分子由磷酸、 甘油骨架、 亲水头部R和疏水尾部组成(图1)。 亲水头部R是极性端,通常为肌醇、胆碱、丝氨酸、甘油、乙醇胺等基团。 疏水尾部是非极性端, 主要由一条或两条碳数在14-22之间、 饱和度在0-6 之间的 脂肪酸链构成。常见的有磷脂酰胆碱(PC, 也称卵磷脂)、磷脂酰乙醇胺(PE, 也称脑磷脂)、磷脂酰丝氨酸(PS)、磷脂酰肌 醇(PI)、磷脂酸(PA)和溶血磷脂酸(LPA)等。 鞘磷脂的分子 结构由磷酸、 亲水头部(R')、鞘氨醇和脂肪酸四个部分构成,其中 R' 为极性端, 可以是胆碱或乙醇胺等基团;疏水尾部则分别由1条脂肪酸链和1条鞘氨醇的烃基链构成。

磷脂分子结构示意图

       磷脂在细胞中常跟其他物质(蛋白质、 胆固醇、 糖脂等)以结合状态存在, 加上其两亲性(亲水性和亲脂性)的性质, 使得它在生物体内具有广泛的生物学功能。 如与蛋白质一起构成细胞膜, 对细胞的透性和渗透作用有很大影响。 磷脂在信号传导、 细胞生长、 细胞迁移、 细胞间作用和细胞识别等方面都具有重要的生理功能; 在抑制糖尿病、 动脉粥样硬化、 阿尔茨海默病等疾病, 更是扮演着不可或缺的角色 

2 磷脂的应用

2. 1 磷脂在保健品上的应用

      磷脂具有重要的营养价值, 其分子结构也有独特的优势, 所以, 目前已被广泛的应用到保健品/化妆品、食品和医药等行业当中(表1) 。 其中, 研究得最多、应用最为广泛、营养价值和生理功能更重要的分别是卵磷脂、脑磷脂、磷脂酰丝氨酸和磷脂酰肌醇。 在保健品方面, 主要是利用磷脂健脑、改善记忆力的功效。 如,脑磷脂被摄入人体后,在脑神经细胞内被代谢成为神经递质乙酰胆碱,乙酰胆碱含量越高,脑神经传递越快,人思维越敏锐。 此外,脑磷脂和卵磷脂还有增强免疫、抗衰老和调节血脂的作用 。脑磷脂于1970年就被美国用于保健品,一经上市即备受消费者青睐,成为市场上重要的保健品;而卵磷脂更是有人体 “第三营养” 之称, 是目前市场上最普遍、销量最大的磷脂类保健品。

磷脂应用领域、种类及作用

表1

2. 2 磷脂在化妆品上的应用 

      在化妆品方面,磷脂作为天然的原料之一,很早就被人们所利用。化妆品工业中精制磷脂可作为一种天然护肤品添加到护肤品中,起到保湿、改善皮肤状态、活化表层皮肤细胞和抗衰老的功效。还可以被添加到发用化妆品中,达到柔发、润滑和修复受损毛发的效果。 除此之外,磷脂结构的两亲性也使其能被作为乳化剂添加到化妆品中,以增化妆品的分散性和稳定性。 目前化妆品上应用较多的磷脂是卵磷脂。精制的卵磷脂无气味,吸湿性强,乳化性好,可直接添加到各类护肤品、彩妆和日用化妆品中使用。随着材料科学的不断发展,现在卵磷脂还越来越多的被应用于合成各种功能性复合物和纳米制剂,用作化妆品中活性物质的载体增加渗透性。神经酰胺作为皮肤角质层细胞间脂质的主要成分,不仅在鞘磷脂途径中作为第二信使分子,还对表皮角质层形成过程发挥重要作用,具有维持皮肤屏障、保湿、抗衰老、美白和疾病治疗等作用,近年来也越来越多的被用作美白剂保湿剂和抗氧化剂添加到护肤品中。 

2. 3 磷脂在医药行业的应用 

       在医药方面,磷脂既可作药物制剂的乳化剂和稳定剂,又可作为药用活性成分 。随着科研人员对磷脂的研究越来越深 入, 其在医药上的利用方式更加多样。 如可利用磷脂形成的脂质体来输送药剂, 还可与多孔材料合成特殊的纳米材料构建磷脂仿生细胞膜, 用来研究药物在细胞膜表面的吸附作用和输送等机理。 磷脂中的磷氧双键上的氧有较强的得电子倾向, 而氮原子有较强的失电子倾向, 在特定条件可与某些药物分子通过 电荷迁移作用形成较为稳定的化合物或络合物, 由此合成自微乳或胶束磷脂复合物, 促进药物的生物相容性。 在医药上得到应用的磷脂不但有 常见的PC、PE、PS和PI 等, 还有 DOPC、DOPE、DMPC,其应用方式也愈加复杂,往往需要多学科交叉。 

        在静电作用下,磷脂能够吸附在液滴表面,当pH值稳定时,磷脂成分也相对稳定,因此,磷脂还是良好的稳定剂。此外,磷脂也是一种性能良好的天然离子型表面活性剂和乳化剂。利用这些特点,磷脂在食品工业上得到广泛的应用。如,卵磷脂可用于乳制品、冰淇淋、面包、人造奶油和饼干等食品的乳化,防止渗水、控制结晶和增强起酥效果;用在面包等烘焙食品中,可增加润滑度和弹性;在速溶食品(如速溶咖啡)中添加卵磷脂可提高溶解性,加快溶解速度。除了卵磷脂,研究还表明溶血磷脂及其衍生物可以减小农产品的呼吸、推迟衰老,从而达到延长贮藏期的目的,在农产品保鲜上性能优越。 

        此外,磷脂还能被作为营养添加剂添加到饲料中以提高鱼类和家禽的增重率、特定生长率以及蛋白质效率。在农业上, 磷脂还能帮助农作物增强抗病能力,起到防治病虫害的作用。

结语

      磷脂具有重要的营养价值;同时,其两亲性的分子结构使得磷脂被用作乳化剂、渗透剂、或功能性物质被广泛的应用到保健品、化妆品、食品和医药等行业当中,随着人们的对磷脂的认识不断深入,磷脂将会在越来越多的领域上发挥作用。因此,开展有关磷脂的结构和功能研究,深化对磷脂的认识,在经济和健康方面都有积极的作用。

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