首页 > 综合园地> 医卫生态 > 首届云南环境与健康论坛---利用神经酸植物促进人类健康与生态建设
首届云南环境与健康论坛---利用神经酸植物促进人类健康与生态建设
编辑:李欣谕   来源:农工党云南省委   发布时间: 2019年12月02日   

首届云南环境与健康论坛


利用神经酸植物促进人类健康与生态建设

田波

中国科学院西双版纳热带植物园热带植物资源可持续利用重点实验室(昆明市学府路88号,tianbo@xtbg.ac.cn)

摘要

神经酸是大脑神经纤维细胞膜中鞘磷脂的核心天然成分,摄入外源神经酸能预防和治疗老年痴呆、脑中风后遗症等脑疾病。利用植物生产神经酸是解决神经酸资源短缺的主要方向。目前我国发现的具有较大发展潜力的神经酸植物主要有元宝枫(Acer truncatum Bunge)、蒜头果(Malania oleifera Chun et S. Lee ex S. Lee)、盾叶木(Macaranga indica Wight)等物种,而且已有一定的研究基础,受到国家林业和草原局以及各级地方政府和企业的高度关注与重视,正努力利用我国西南山区丰富的非耕地资源大面积推广种植。但在多年的资源调查和生产实践中,存在一些阻碍大规模种植的技术瓶颈。本文对云南省重要的神经酸植物的种质资源现状及开发利用前景和研究现状进行了概述,在此基础上提出了产业可持续高效发展的科学研究规划。旨在为充分利用云南省的植物资源、不同生态环境和气候条件下丰富的山地资源,促进山区农业产业结构优化调整,实现农民增收致富,改善山区落后面貌,构建生态产业扶贫模式,以及为物种保护及喀斯特山区生态恢复献言献策。

关键词

神经酸、蒜头果、元宝枫、盾叶木、生态建设、人类健康

神经酸(nervonic acid)是一种超长链单不饱和脂肪酸(C24:1),化学名为顺-15- 二十四碳烯酸 (cis-15-tetracosenic acid),因最早发现于哺乳动物的神经组织而得名。神经酸是大脑神经纤维细胞膜中鞘磷脂的核心天然成分,随着年龄的增长,神经细胞中神经酸含量呈下降趋势,从而导致脑中风后遗症、老年痴呆、脑瘫、脑萎缩、记忆力减退、失眠健忘等退行性神经系统疾病发生的风险增加,适当摄入一定量的神经酸能促进受损神经组织的修复和再生,从而达到预防和治疗神经系统疾病的效果[1-6]

传统神经酸主要从海洋生物鲨鱼的脑及鲨鱼油中提炼获得,但鲨鱼是世界保护物种,体型庞大,人工养殖难度大,神经酸的来源受到极大的限制。利用植物生产富含神经酸的植物油已成为全世界的重要研究方向,目前已发现的含有神经酸的植物约50种,但大多数物种的神经酸含量不到2%,有开发价值的木本植物约10 种,草本植物约5 种[7-9]。在我国分布的物种中仅蒜头果(Malania oleifera Chun et S. Lee ex S. Lee)、盾叶木(Macaranga indica Wight)种子的神经酸含量在40%左右,其次是元宝枫(Acer truncatum Bunge)种子的神经酸含量较高,约6%。云南省是我国神经酸植物分布和种植的主要地区之一,云南以山地为主、地形结构十分复杂,可用耕地少,生产方式落后,土地利用率极低,是我国贫困人口的集中地。通过推广适合土壤贫瘠山地种植的经济价值高的经济植物,充分利用丰富的非耕地资源,改善农业产业结构,既能达到科技扶贫的目的,又能起到生态治理的作用。以下主要对云南省分布和种植的神经酸植物资源及开发利用现状和前景进行概述。

1、云南省主要的神经酸植物物种

1.1蒜头果

蒜头果为铁青树科蒜头果属(Malania)常绿乔木(图1 A),蒜头果种子油脂的神经酸含量约45%,为已发现的神经酸含量最高的物种之一,种子含油率约60%,在食物短缺年代被当地老百姓作为食用油食用;此外,以神经酸为原料,可以合成麝香酮、十五内脂、十五环酮等高级香料,蒜头果的果皮及新鲜枝叶挥发油中苯甲醛含量高达87%,可广泛应用于香料、燃料和药物生产,同时,蒜头果树形高大,材质优良,是一种经济价值较高的珍贵树种[10]

蒜头果为单种属植物,零星分布于云南的广南县、富宁县以及广西西部的喀斯特山区,蒜头果为狭域分布的极小种群,现存资源量很少,为国家二级保护植物,于2012年被列为《云南省极小种群物种拯救保护紧急行动计划》重点保护对象。根据2019年8月来自于云南富宁县林业部门目前的详细登记统计,富宁县现有蒜头果野生资源约25000棵。广南县是蒜头果的主要分布区,县域内有13个乡镇发现野生蒜头果居群,在海拔600米至1600米之间的喀斯特山区均有分布,据不完全统计,约有野生植株5万棵。二十年左右成年蒜头果植株盛果期每株鲜果产量最高达150公斤,目前的鲜果收购价为每公斤40元,蒜头果的开发利用将给当地百姓带来较高的经济收益。由于资源有限,加上种子中富含毒素,蒜头果油一直未得到很好的开发利用。近年来,随着神经酸保健与药用价值的发现,以及神经酸分离技术的发展,以从蒜头果油中分离提纯的神经酸为原料研制的神经酸片及添加神经酸的婴幼儿奶粉已开始在市场销售。由于神经酸原料短缺,蒜头果的种植越来越受到当地政府和科研院校的关注,各级政府和当地企业以蒜头果种植农民专业合作社的形式向老百姓宣传推广,但目前科学研究基础缺乏,在蒜头果推广种植和资源调查过程中发现了一些阻碍生产发展的问题,主要表现在几个方面,1、开花结实前期营养生长周期长,自然条件下约需生长十年左右才能开花结实;2、现有结实植株均为野生植株,树木老龄化严重;3、结实大小年现象突出;4、繁殖方式单一;5、虽然分布区狭窄,但生长地区海拔梯度较大,从海拔600到1600米均有分布,其表型存在一定的多样性。

1.2      元宝枫

元宝枫为槭树科槭树属植物(图1 B),为我国特有树种, 自然分布于黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北、山西、山东、河南、甘肃、宁夏、陕西等地。元宝枫种子含油率为17.8-36.5%, 油脂的神经酸含量约为3.5-7.8%。此外,元宝枫的树叶富含黄酮和绿原酸, 果壳、果翅富含综合类单宁,树皮含有强抗氧化和抑制肿瘤细胞生长的活性物质,具有一定的药用价值[11]。虽然其神经酸含量及油含量均比蒜头果的低,但元宝枫资源丰富,适应范围广,营养生长期相对较短,实生苗生长4年左右即可开花结实,适合于在我国大部分地区种植,是我国生产神经酸的主要物种。元宝枫种子油可直接食用,2011 年3 月,中华人民共和国卫生部批准元宝枫籽油为新资源食品[12],已有多种相关产品上市销售并出口到国外。元宝枫作为经济树种研究开发相对较早,于20世纪70年代提出并陆续推广种植,先后列入陕西省和云南省科技攻关课题,云南省自1998年开始引种栽培元宝枫,并成立了威达元宝枫产业开发有限公司(现为昆明海之灵生物科技开发公司)。随着全国元宝枫产业的发展,元宝枫已在全国大面积推广种植,截止2018年8月不完全统计,全国人工林面积已达160万亩。云南省自1998年开展元宝枫野生资源的引种及培育推广工作以来,现有种植面积约3万亩。人工种植的元宝枫约生长4年开始开花结实,8-10年进入盛果期,盛果期的植株每棵产量约30公斤,当前市场价约为每公斤50元,在品种稳定和合理管理的条件下,收获种子的经济收益较高。但目前的种植模式较为粗放,在推广种植过程中存在一些问题亟待解决:1)只是简单的引种栽培,种质资源来源不清,尚没有性状稳定的品种,种质混杂,亩产较低;2)种质资源多样性丰富,不同地区差异明显;3)元宝枫分为两性花植株和雄花植株,雄株对生产的必要性尚需研究确定;4)没有形成标准的种植方法与技术规程,大面积种植风险较高。

1.3      盾叶木

盾叶木为大戟科血桐属植物(图1 C),在中国植物志英文版中合并为印度血桐(Macaranga indica Wight)13,为了与已有关于神经酸的报道保持一致,本文仍采用盾叶木为其中文名。盾叶木分布于广东中部和西部、广西、贵州西南部、云南东南部、及越南北部。其种子油含量约60%,种子油中神经酸含量高达55%,为神经酸含量最高的物种之一;血桐属植物主要分布于非洲、亚洲和大洋洲的热带地区,我国产16种,分布于我国南部的热带地区,大多为建群或先锋植物,我国拥有丰富的种质资源,云南省分布的有8种,包括盾叶木、中平树(Macaranga denticulata (Bl.) Muell. Arg.)、尾叶血桐(Macaranga kurzii (Kuntze) Pax et Hoffm.)、草鞋木(Macaranga henryi (Pax et Hoffm.) Rehd.)、血桐(Macaranga tanarius (L.) Muell. Arg.),泡腺血桐(Macaranga pustulata King ex Hook. f.),山中平树(Macaranga hemsleyana Pax et Hoffm.),灰岩血桐(Macaranga esquirolii (Levl.) Rehd.)。血桐属植物用药历史悠久,主治大便秘结、恶性肿瘤、神经系统及心血管系统疾病等。但目前对其种质资源及油用价值的研究较少,尚未开发利用。


图1 三种神经酸植物的结实状况 (田波拍摄,2018)

A、蒜头果(Malania oleifera Chun et S. Lee ex S. Lee);B、(Acer truncatum Bunge);C、盾叶木(Macaranga adenantha Gagnep.)

2、植物神经酸开发现状及前景

目前,全球约有老年痴呆患者3650万人,我国有老年痴呆患者约600万人,老年痴呆已成为仅次于心脏病、癌症、中风的第四位“死亡杀手”。随着人口老龄化,老年痴呆患者人数将成倍增长,预计到2050年全球患者将会过亿。中国作为痴呆患者世界第一的国家,将会有超过2000万老年痴呆患者,85岁以上的老人中1 /3失智[14]。自人类发现老年痴呆疾病80多年时间里,老年痴呆病的治疗一直是个难题。神经酸是神经细胞特别是大脑细胞、视神经细胞和周围神经细胞生长、再发育及维持的必需营养素,可直接作用于受损的神经纤维,促使受损神经细胞接受刺激、传导冲动、整合信息和记忆信息的能力的恢复,并促进修复后的神经再生,重新产生新的分支和侧芽,致使因神经纤维与神经细胞受损而造成的记忆功能障碍、肢体运动障碍以及瘫痪等症状得到有效缓解和恢复,明显改善记忆力,对老年痴呆的预防与治疗具有明显的效果。目前,国内外已开发多种以植物神经酸为主要原料的脑健康保健品,如日本研发的神经酸纳豆激酶及神经酸认知胶囊、美国生产上市的“NANE 神经酸脑动力片”,重庆美肯尔生物科技公司生产的“枫王”牌元宝枫神经酸油、深圳太太药业有限公司的汉林牌脑忆康胶囊、南京圣诺科技有限公司的寿堂牌纳福希胶囊、云南昆医万正神经酸片、昆明海之灵艾舍尔神经酸软胶囊等,元宝枫籽油添加治疗老年性痴呆的临床疗效观察于2018获得国家临床试验。我国植物神经酸原料来源广泛,但生产研究起步较晚,可利用的神经酸产量较低,同时,受技术限制,产品加工成本高,产品形态缺乏创新,多以食用油和胶囊产品为主。

随着我国居民人均收入和消费支出增加,健康意识提高,消费者的个性化需求上升,另外,亚健康群体年轻化,人口老龄化趋势增强,消费需求广阔,神经酸行业未来发展的市场前景较好,但神经酸原材料供给能力较弱。元宝枫的自然分布和适应性广,适于云南以滇中为中心的大部分地区种植,是目前最适于推广种植的神经酸植物,而且元宝枫籽油为中华人民共和国卫生部批准的新资源食品,可以直接食用,目前全世界开发产品所用的神经酸主要来自于神经酸含量较低的元宝枫籽油。另外,神经酸含量为元宝枫籽油中近10倍的蒜头果和盾叶木将是神经酸原料的重要生产者。蒜头果主要分布于文山州的喀斯特特殊环境中,而盾叶木分布于滇东南的热带地区。这三种神经酸植物可以充分利用云南省不同生态环境和气候条件下丰富的山地资源,即可以促进山区农业产业结构优化调整、实现农民增收致富、改善山区落后面貌、构建生态产业扶贫模式,又可以起到物种保护及喀斯特山区生态恢复的作用。

3、神经酸植物科学研究现状及规划

我国将元宝枫作为木本油料植物并开展相关科学研究始于20世纪70年代初,因元宝枫自然分布于我国北方地区,以西北农林科技大学王性炎教授为代表的科研团队对元宝枫开展了大量科学研究,包括种质资源调查、生物学特性、栽培管理措施等方面的研究[10],但在种质创新和新品种培育方面的研究较少。推广种植主要通过采集野生植株种子,采用简单粗放的种植模式,存在种质混杂、没有形成稳定的品种、性状不稳定、没有针对不同地域形成规范的栽培技术等问题,导致产业发展缓慢。云南省自1998年开始从陕西引种元宝枫并建设种植基地,西南林业大学段安安教授团队对元宝枫引种到云南后的生长状况开展了大量的研究工作[15-17],其研究结果表明,引种到云南种植的元宝枫在果实性状、开花习性等方面发生了较大的变异,亟需针对云南地区多样的生态环境开展优良种质选育和新品种培育,同时需要针对不同的土壤和气候条件开展规范化的栽培技术研究。蒜头果是民间利用较早的木本油料植物,早在20世纪80年代初,广南县林业站的科技人员刘钊权就已开始关注蒜头果的油用和造林价值[1819],但并未引起社会的关注。直到1998年,云南大学“云大科技”与广南县林业局联合对广南县、富宁和广西的蒜头果野生资源进行了初步调查,由于资金短缺、交通不便等原因,调查范围非常有限。近年来,随着神经酸价值的提升,各分布区林业部门和科研院校陆续开展了资源调查、生活习性观察、人工繁殖技术等方面的研究[20],但进展缓慢,尚处于种质资源彻底普查阶段。目前可利用的资源均为野生资源,树木老龄化严重、产量不稳定、落果现象突出,亟需对现有野生资源的管理和人工种植过程中出现的制约产业发展的科学问题进行广泛深入的研究。盾叶木分布范围较广,目前主要开展了药用化学成分分析的研究[21],关于油用价值的研究仅见于脂肪酸成份的报道,其种质资源、农艺性状、栽培技术等各方面的基础理论还需广泛开展研究。为保障产业高效可持续发展,科学技术必须先行。针对以上现状,为了更快更合理的开发利用云南省拥有的神经酸植物资源、土地资源以及生态环境条件,创造一条可持续的产业发展道路,有必要稳步开展相关的科学研究。首先需要开展全面的种质资源调查与收集,在此基础上对各物种的资源进行多样性分析,包括遗传多样性、表型性状多样性、生态环境多样性的分析;其次,开展种质资源圃建设,并针对不同的生态环境进行优良种质资源筛选;而后,利用种资源的多样性,开展种子油及神经酸合成分子机制研究,采用分子生物学技术进行分子辅助育种以及新种质创制研究;最后,结合品种培育,研究高产稳产的栽培技术,进行高效、合理、可持续的开发利用。


致谢:感谢广南县林业局毛平和西南林业大学李小英提供相关数据和资料。


参考文献:

1.       候镜德, 陈至善. 神经酸与脑健康[M]. 北京: 中国科学技术出版社, 2006.

2.       林军, 刘强, 杨凤, 等. 神经酸锌在婴幼儿母乳化配方奶粉中的应用: 中国, 101861893 A[P]. 2010-10-20.

3.       王建民, 金伟娟. 食品添加剂新品种——神经酸对改善记忆的影响及在益智食品方面的应用研究进展[J]. 中国食品添加剂, 2011(Z1):

4.       Bettger, W.J.,McCorquodale, M.L.,Blackadar, C.B., 2001. The effect of a Tropaeolum speciosum oil supplement on the nervonic acid content of sphingomyelin in rat tissues. J Nutr Biochem, 12: 492–496.

5.       Farquharson, J.,Jamieson, E.C.,Logan, R.W.,Patrick, W.J.A.,Howat- son, A.G.,Cockburn, F., 1996. Docosahexaenoic and nervonic acids in term and preterm infant cerebral white matter. Prenat Neonat Med, 42: 234–240.

6.       Sargent, J.R.,Coupland, K.,Wilson, R., 1994. Nervonic acid and de- myelinating disease. Med Hypotheses, 42: 237–242.

7.       马柏林, 梁淑芳, 赵德义,徐爱遐, 张康健. 含神经酸植物的研究。西北植物学报, 2004, 24(12): 2362-2365

8.       王性炎, 樊金栓, 王妹清. 中国含神经酸植物开发利用研究[J]. 中国油脂, 2006, 31(3): 69-71.

9.       孙小芹, 庞慧, 郭建林,彭斌,白明明,杭悦宇. 十字花科58属94种野生植物种子脂肪酸组分分析。林产化学与工业, 2011, 31(6):46-54

10.   周琴芬.蒜头果种仁神经酸制备工艺研究[D].杭州:浙江大学,2017

11.   王性炎, 谢胜菊, 王高红. 中国富含神经酸的元宝枫籽油应用研究现状及前景[J]. 中国油脂, 2018, 43(12):100-102.

12.   王性炎,王姝清. 新资源食品­—元宝枫籽油。中国油脂,2011, 36(9): 56-59

13.   Qiu H., Michael G.G. 2008. Macaranga. Pp. 237-240 In Wu Z.Y., Raven P.H. Hong D.Y. (eds.), Flora of China Vol. 11 (Euphorbiaceae). Science Press, Beijing, and Missouri Botanical Garden Press, St. Louis.

14.   欧阳雁玲, 尹尚菁. 我国老年痴呆流行现状及防治策略研究[J]. 中国软科学, 2019(6):50-58.

15.   王红娟, 段安安, 张晏, 韩燕, 程洪涛. 云南引种元宝枫优树嫁接无性系苗期测定[J]. 西北林学院学报, 2016, 28(6):92-94

16.   王红娟, 段安安, 蒋艳. 晋宁县引种元宝枫优良无性系嫁接苗木的年生长节律研究[J]. 西部林业科学, 2013, 42(2):73-77.

17.   王大玮, 段安安. 云南引种的元宝枫果实性状变异研究[J]. 西部林业科学, 2007, 36(1): 61-64.

18.   刘钊权. 蒜头果的生长和利用[J],西南林学院学报,1981(1)

19.   刘钊权. 蒜头果石山造林初报[J]. 云南林业科技, 1984(2):28-30

20.   李洪果,李武志,邓硕坤,潘启龙,蔡道雄,安宁. 蒜头果种质资源及其研究利用现状。林业科技通讯,2019,(7):32-34

21.   钱丽莎,邵峰,赖云飞,应金琴,朱智英,张普照. 血桐属植物的化学成分研究进展。中草药,2019,12(6):1437-1448

版权所有: 中国农工民主党云南省委员会 © 2019-2022
地址:云南省昆明市五华区翠湖南路94号8楼 邮编:650031
ICP备案号:滇ICP备20006623号-1
技术支持:云南启享科技有限公司
版权所有: 中国农工民主党云南省委员会 © 2019-2022
地址:云南省昆明市五华区翠湖南路94号8楼 邮编:650031
ICP备案号:滇ICP备20006623号-1
技术支持:云南启享科技有限公司