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江西农大|功能型菜籽油新品种选育获得新进展

作者:付东辉 青年教授 江西农业大学农学院

随着人们生活水平的提高,健康问题也越来越突出。据2019版《中国高血压防治指南》报道,近年来我国高血压患病率仍是增长态势, 平均每 5 个成人中2人患高血压,估计目前我国高血压患者至少2亿,每年新发生高血压1000万人。由《中国心血管病报告2018》报道,中国心血管病患病率及死亡率仍处于上升阶段。推算心血管病现患人数2.9亿,心血管病死亡率仍居首位,占居民疾病死亡构成的40%以上。根据药监局发布的数据表明,我国约有1.14亿糖尿病患者,患病率高达11.6%,位居世界第一。据世界卫生组织的最新研究报告显示,中国近视患者人数多达6亿,几乎是中国总人口数量的一半,高中生和大学生的近视率均已超过七成,小学生的近视率也接近40%,我国青少年近视率已经世界第一了!因此人们对食品的需求开始向绿色、养生、保健等多功能转变。食用油在我们的生活中必不可少,所以选择健康的食用油对我们至关重要。提升健康水平从提高油的品质开始。

食用油主要由两类脂肪酸组成:饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸,如油酸、亚油酸亚麻酸。目前营养学界公认的健康食用油应同时具备以下标准:一是饱和脂肪酸含量较低;二是油酸含量较高;三是亚油酸亚麻酸均要含有且比例小于4:1。与其它食用油相比,双低菜籽油具有以下六大营养优势:①双低菜籽油(低硫甙葡萄糖苷和低芥酸)是所有食用油饱和脂肪酸 含量最低的(5-7%),超过茶油和橄榄油;②无反式脂肪酸和胆固醇;③油酸含量高(超过60%),仅次于茶油和橄榄油;④亚麻酸含量高(9%);⑤亚油酸亚麻酸都含有且两者比例为2.22:1,比例非常合适;⑥富含植物甾醇、多酚、矿物元素、维生素E和K等活性营养成分。因此,双低菜籽油是“最健康”的大宗食用油。同时双低菜籽油具有五大保健功能:①降低胆固醇,预防心脑血管疾病;②抗脂质过氧化,降低癌症风险;③提高胰岛素敏感性或耐糖性、控制血糖;④促进婴幼儿大脑发育,缓解视疲劳;⑤有助于减肥和保护肌肉。双低油菜品种是目前主推的品种类型,随着人们对健康的重视和对不同需求的增加和转变,新一代的适合不同人群的品种就会应运而生。我们根据不同的人群选育了不同类型的油菜品种,包括适合“三高”人群吃的高油酸品种、提高智力发育的适合小孩食用的高亚麻酸新品种、煎炸专用油新品种和适合神经衰弱、神经障碍的高神经酸的植物油品种。

1高亚麻酸菜籽油,亚麻酸含量达到15%以上

α-亚麻酸(α-Linolenic acid, ALA)是有三个双键的多元不饱和脂肪酸(C18H30O2),是一种ω-3必需脂肪酸,不能在人体内合成,必须由膳食提供。它在体内转化产生多种高活性物质,其中最重要的有EPA(二十碳五烯酸)和DHA(二十二碳六烯酸)。EPA和DHA也是鱼油的主要成分。EPA是三系前列腺素的前体物质,在脂氧化酶和环氧化酶的作用下生成PGE5、PGI3、LTB5、TXA3等活性物质,调控机体诸多的生化反应,而DHA(俗称脑黄金)则是大脑、神经、视网膜等组织的主要结构物质。

目前以亚麻酸为主要成分的保健品被越来越多的人接受。中国人群膳食中,亚麻酸日摄入量不足世界卫生组织的推荐量(每人每天1300毫克)的一半,亚麻酸摄入量严重不足是亚健康、慢性病(如心脑血管疾病)发病率上升且呈现低龄化发展趋势的主要原因之一,已成为人体的营养短板。此外,若将亚麻酸含量提高到15%以上,我国居民摄入亚油酸/亚麻酸的比例从目前的20:1 (或更高)的不良比例,趋向于世界卫生组织(WHO)提出的4:1的正常范围,更接近1:1到2:1,即ω-6/ω-3脂肪酸的人体健康目标比率。平衡膳食中n-6/n-3PUFAs对慢性疾病的预防和治疗十分重要,需增强关于膳食中提高n-3脂肪酸并降低n-6脂肪酸,以改善健康的体质。

亚麻酸的功效与作用:

(1)必需元素:亚麻酸是人体必需的营养元素,对人体的健康起决定性作用,能从根本上增强人体对大病、险病的抵御能力和治愈能力,特别是综合提高人体体质,预防或减少疾病的发生。亚麻酸是人体必需脂肪酸,参与人类大脑及视网膜发育,亚麻酸及其衍生物(EPA、DHA)占脑神经及视网膜磷脂的50%,占负责学习的海马细胞的25%,占大脑固体质量10%。

(2)提高智力

亚麻酸有利于提高智力,保持大脑健康并促进大脑发育。其可以增强人的记忆能力、思维能力、应激能力。对老人及小孩而言,可防止老年痴呆等大脑症状,促进小孩智力的提高。

(3)促进营养吸收

亚麻酸有益于增强各种营养元素的吸收,如矿物质、维生素、蛋白质等营养素,若缺乏亚麻酸则导致其他营养元素不能被机体有效利用和吸收。

(4)抗癌

亚麻酸能够阻止癌细胞的扩散,使得肿瘤愈加萎缩。α-亚麻酸代谢产物可直接减少致癌细胞生成量,同时削弱血小板凝集作用,抑制二烯前列腺素生成,恢复及提高人体免疫系统功能,从而能有效防止癌症形成及抑制其转移。

(5)降低三高

首先α-亚麻酸代谢产物对血脂代谢有温和调节作用,能促进血浆低密度脂蛋白(LDL)向高密度脂蛋白(HDL)转化,使低密度脂蛋白降低,高密度脂蛋白升高,从而降低血脂,防止动脉粥样硬化。其次可以预防心脑血管病,因为促成血栓形成重要因素是血小板凝集。但α-亚麻酸可改变血小板膜流动性,从而改变血小板对刺激反应性及血小板表面受体数目,所以,可有效防止血栓形成。最重要的是α-亚麻酸的代谢产物能扩张血管,增强血管弹性,从而起到降血压作用。

亚麻酸能够降低高血压,还可以降低血脂和胆固醇,是保护动脉硬化的保护神,其能够使血浆中的胆固醇、甘油三酯等中性脂肪减少,从而有效降低血压。它有调节人体血脂、净化血液、强心护脑的作用。多数研究还认为它能降低三高(高血压、高血脂、高血糖)人群的心脑血管病风险,抑制血栓性疾病,预防心肌梗死和脑梗死。

(6)保护视力

视网膜中,特别是视细胞外DHA特别多,如果缺乏,视力就会下降,视网膜反射能力恢复时间延长;而α-亚麻酸作为DHA 前体物质,可提高和保护视力。

此外,亚麻酸还能能促进人体代谢,抗疲劳,抑制过敏反应、抗炎作用,增强免疫力,延缓衰老,亚麻酸能促进钙的吸收。促进胎儿,婴儿脑组织发育,增加脑细胞数量。锌缺乏症的改善、γ射线放疗的增敏,对于亨庭顿氏舞蹈症、苯丙酮尿症、更年期综合征、帕金森氏症、哮喘、湿疹、甲状旁腺亢进等多种病症也具有不同的治疗效果。

菜籽油是我国居民的主要食用油源,也是富含亚麻酸的三种常用植物油(菜籽油、大豆油、亚麻籽油)之一。提高菜籽油亚麻酸含量对提高菜籽油品质,改善人民生活水平具有重要意义。我们通过资源筛选再与中双11号等杂交,选育出了富含亚麻酸品系,经过中国农业科学院油料作物研究所农业部油料及制品质量监督检验测试中心检测,含量达到17%。该品系质农艺性状优良,抗性较强,无明显缺陷,产量可以达到300斤/亩,达到了商业化的标准。

2 高神经酸菜籽油,神经酸含量达到2%以上。

顺-15-二十四碳烯酸,别名鲨鱼酸(Selacholeic Acid),是一种单不饱和脂肪酸,因最早发现于哺乳动物的神经组织中,故命名为神经酸,是一种ω-9型长链单烯脂肪酸,为大脑神经纤维和神经细胞的成分之一。神经酸是各国科学家公认的世界上第一个,也是唯一一个能修复疏通受损大脑神经通路——神经纤维,并使神经细胞再生的双效神奇物质。

神经酸是大脑神经纤维和神经细胞的核心天然成分,神经酸的缺乏将会引起脑中风后遗症、老年痴呆、脑瘫、脑萎缩、记忆力减退、失眠健忘等脑疾病。神经酸能完整通透过血脑屏障,直接作用于神经纤维进行修复疏通,让受损,脱落的保护鞘再生,溶解堵塞通道的坏死组织,诱导神经纤维的自我生长及分裂,使神经细胞所产生的信息及外界的信息都能顺利通过神经纤维传递,达到指令畅通,以此激活受损,病变及休眠的神经细胞,重塑神经网络,恢复病人在语言、记忆、感觉、肢体等方面的部分或全部功能,达到脑病的彻底康复。

正常人的大脑和神经组织的复合脂中含有大量的长链脂肪酸,特别是神经酸占有主要地位,是人体中构成细胞膜必不可少的组成成分,是大脑发育及维持正常功能所必须的营养物质,是神经细胞、特别是脑细胞、视神经细胞、周围神经细胞生长、再发育和功能维持的必需高级营养素,为胎儿及婴儿脑部和视觉功能发育所必须的营养成分。同时能修复疏通受损的大脑神经通路,并可促进神经细胞再生,提高神经细胞的活跃性,可改善记忆、促进脑部健康、延缓衰老。治疗和预防神经受损,可以帮助受损的脑细胞进行修复,再生,缓解老年痴呆症,帕金森以及神经衰弱的症状,而且神经酸还具有降血脂,控制血小板凝聚的作用,可以有效的预放和改善动脉粥样硬化。

神经酸还具有降脂降糖以及对心血管系统疾病的预防的作用;改善多发性硬化症;对早期齐薇格综合症的治疗具有一定的帮助;一定程度治疗对肾上腺脑白质营养不良;抗肿瘤、增强免疫力、改善机体衰老、防止艾滋病等的作用。

根据流行病学调查,脑梗塞、脑出血、痴呆、帕金森病、脑外伤等脑病及神经损伤性疾病占人类疾病总数的30%左右。功能油脂因对脑及神经系统有着特别的营养作用,已逐渐成为市场关注研发的热点成分。神经酸作为一种功能油脂,也是神经营养的重要原料,逐渐得到更多的认可。2017年5月,国家卫计委批准顺-15-二十四碳烯酸(神经酸)作为新食品原料,该原料有助于改善记忆,预防和治疗脑病。顺-15-二十四碳烯酸是以菜籽油为原料,经过皂化、酸化、萃取、分离、结晶、干燥等工艺制得。可用于食用油、脂肪和乳化脂肪制品、固体饮料、乳制品、糖果、方便食品及保健食品。添加神经酸的产品更适合脑中风后遗症、老年痴呆、脑瘫、脑萎缩、记忆力减退、失眠健忘等脑疾病的人群。这也意味着神经酸的市场即将迎来新的发展机遇。因此,开发利用神经酸作为预防脑病的保健食品具有十分深远的意义。

神经酸在人体中很难生成,只能靠体外摄取来补充。以前神经酸主要来源于鲨鱼脑及鲨鱼油。发达国家为了获得神经酸而大量捕杀鲨鱼,随着国际组织禁捕鲨鱼呼声不止,神经酸资源紧缺,且提取难度大、成本高,纯度为98%以上的神经酸每千克售价为18万美元。国内外市场上神经酸缺口很大,科学家们不断寻求其它获取神经酸的方法。目前神经酸的获取方法主要有化学合成法与生物提纯法。前者在生产过程中可能会引入其他物质的残留,而且已知的化学合成方法普遍存在产率低、副产物多等缺点。随着对油料油脂的进一步研究,植物油料来源的神经酸提纯也受到了越来越多的重视。

我国最早从广西、云南特有珍稀植物蒜头果树的种仁油中发现了神经酸,其含量高达67%。但因蒜头果树属国家二级保护植物,其开发利用受到一定限制。后来在元宝枫、文冠果等植物中均有发现,由于属于木本植物,但面临着周期长、种植区域受限、成本高等问题,并且含神经酸产品的开发还面临功效研究少、终端产品少等一些问题,缺乏神经酸的基础及应用研究,没有在药品、食品上得到广泛应用。

尽管中国已经批准将菜籽油作为神经酸提取的原料,但是普通的油菜品种只有0.1-1%含量,严重限制了其提取和产业发展。我们从资源材料的广泛筛选中和从绵阳友邦农业开发有限公司袁代斌老师提供的材料基础上,杂交育种和系谱选育,获得了一批含量神经酸含量超过1.5%的油菜新品系,其中一个品系神经酸含量经过中国农业科学院油料作物研究所农业部油料及制品质量监督检验测试中心测试达到2%,最高年份达到2.7%,该品系综合性状优异,早熟、抗性较强、产量较高,亩产量可以达到360斤/亩,已经达到商业化的要求。富含神经酸菜籽油新品种的选育对预防脑病的保健食品开发具有十分深远的意义。

3 高油酸亚麻酸煎炸专用油。油酸含量超过76%,亚麻酸含量低于3%。

煎炸是一种非常古老的食品加工方法,根据史料记载和考古发现,早在5000多年前,中国古人就开始在烤肉前用油预炸肉,古埃及人也很早就发明了油炸食物,公元1600-1700年,炸薯条开始出现并流行。中国人早上爱吃油条,中午爱吃炸酥肉,晚上喝点小酒,还得配上油炸花生米。但事实上,不仅是中国,世界各国人民都对油炸食品情有独钟。西方人爱吃炸鸡、炸面包圈、炸土豆条、炸鸡、炸薯条等,日本人口味最清淡,也还是喜欢吃天妇罗(炸蔬菜)和油炸方便面。在 2016年我国专用油脂产量275万t中,煎炸油约为135万t ,煎炸油作为用量最大的专用油脂品种占专用油脂产量的近一半。预计我国专用煎炸油将以每年7%-8%的速度增长,到2020年我国煎炸油的产量将达到170万-180万t。

煎炸用油的种类的选择对于制备高质量的食品是十分重要的。用较好的煎炸用油制作的食物具有很高的质量,较好的口感,很高的稳定性,不易被氧化变质具有较长的保质期,没有反式的或饱和脂肪酸的营养上的缺陷。煎炸食品的用油其实有几个发展阶段,最早是用牛油或与植物油混合使用,这样煎炸出的食品风味诱人。但之后,公众担心会感染疯牛病,且牛油含大量饱和脂肪及胆固醇,因此氢化植物油逐渐成为主流。再后来,氢化油容易产生反式脂肪酸,反式脂肪酸能够引起形成血栓、影响发育、影响生育、降低记忆、容易发胖、容易引发冠心病的问题而被限制食用,于是煎炸行业用棕榈油大面积替代,使其成为最主要的煎炸油。与其他脂肪酸相比,棕榈油最大的缺点就是含有大量的饱和脂肪酸,饱和脂肪酸过多会增加血液的胆固醇,会导致冠心病的发生,所以不是健康的煎炸油。目前,国际上比较关注的是以不饱和脂肪为主的油脂,代表品种有菜籽、葵花籽、花生和大豆。不同煎炸油的风味有一定的差异,在营养和功能上也有不同。随着油脂工业和食品工业的发展,食用油脂种类向多样化、专一性和功能性发展,由于食品煎炸过程持久高温条件,煎炸油应不同于其他油脂品种而成为一种专用的商品油种。

菜籽油是我国主要食用油之一,气味香醇,营养丰富,和大豆油、棕榈油并称为“世界三大植物油”。人体对菜籽油的吸收率很高,可达99%,而且菜籽油味甘、辛,性温,具有补虚、润肠、清肝利胆、促进大脑发育等功效。一般菜籽油中油酸含量为8%-60%,低芥酸菜籽油中油酸含量51%-70%。近年来,我国食用油年消费量已超过3450万t,人均年消费量超过24.5kg。高油酸菜籽油中油酸的烯丙基双键具有相对低的反应活性,再加上含有含量较高的生育酚、留醇等抗氧化成分,使得高油酸菜籽油具有良好的氧化稳定性。

相关报道通过测试发现,在口感上和化学组份上,高油酸、低亚麻酸菜籽油(HOLL)要优于或者至少等同于其他参试油,具体表现为饱和脂肪酸含量少、没有反式脂肪酸、中等含量的亚麻酸和高含量的油酸,煎炸产品拥有优良的香味、劣变程度最小,色泽浅,脂肪酸组成合理,煎炸稳定性强,煎炸寿命长,油炸食品感官效果好。HOLL油在使用方便性、节能、节约油脂和工时等方面也有正效益。这些表明高油酸、低亚麻酸菜籽油(HOLL)是普通煎炸用油的良好选择。新型煎炸油的稳定性不逊于棕榈油,极大地保留了油中的内源性生育酚、植物甾醇等抗氧化物质,同时有效控制反式脂肪酸、3-氯丙醇酯、氧化甘油三酯聚合物等风险因子。用低亚麻酸油烹调产生的游离脂肪酸很低。降低饱和脂肪含量确实有利于健康和保健,但同时也必须保证有良好的功能性与稳定性。

选育高油酸(>75%)和低亚麻酸(<3%)是下一代油菜品种的一个重要育种目标。我们通过资源广泛筛选,杂交育种和系谱选育,获得了一批高油酸(>75%)和低亚麻酸(<3%)的油菜新品系,其中一个品系经过中国农业科学院油料作物研究所农业部油料及制品质量监督检验测试中心测试达到高油酸(>77.7%)和低亚麻酸(2.7%),该品系综合性状优异,早熟、抗性较强、产量较高,亩产量可以达到360斤/亩,已经达到商业化的要求。该品种选育对煎炸专用油市场的开发、煎炸专用油的升级换代和危害油炸食品喜爱者的健康具有十分深远的意义。

4 高油酸菜籽油,油酸含量超过76%。

油酸是一种单不饱和Omega-9脂肪酸,存在于动植物体内。高油酸有许多优点:

(1)抗氧化,延长货架期。高油酸食用油的稳定性通常比普通油品高,可以有效延长油的保质期和货架期。高油酸油在高温下不易氧化变质,保质期长,加热到较高温度时不冒烟,烹饪时间减少,损耗也较少,非常适用于家庭烹调及要求存放时间长的快餐食品类和糕点类;同时,其煎炸产品还拥有较好的香味。

(2)可以降低有害胆固醇,起到降血脂的作用,有益于心脑血管健康,并维持有益胆固醇的数量不降低,具有降低血脂水平还有预防心血管疾病的用处,缓解心血管疾病,号称血管清道夫,对心脏起保护作用。

(3)减少炎症,调节白细胞数量,抑制癌症扩散。植物油酸可以有效减少炎症,增强白细胞的杀菌作用,抑制癌症扩散还有致癌基因表达,起到降低血压并减弱自身免疫疾病的作用。还可以预防自身免疫疾病、代谢紊乱、皮肤损伤和癌症等疾病的出现。

(4)延缓衰老,在延缓衰老方面的效果显著。对老年痴呆的预防作用非常显著,可以增强人体对矿物质,比如磷、锌、钙等的吸收,缓解类风湿关节炎。

(5)预防记忆力下降。油酸可以有效延缓人们随着年龄增长所带来的记忆和认知功能下降,这是因为单不饱和脂肪酸主要是由神经元细胞组成成分,也正是这个成分能维持神经元细胞的完整性。

(6)工业上可用其制备油酸的含氮衍生物,制备油酸酯;油酸与碱金属的氢氧化物反应,可以制备皂类,如油酸钾、油酸钠等 高纯油酸可以制成口红、唇膏、防晒霜等日用化妆品。

(7)高油酸油能有效甲酯化,有利于生物柴油的生产。用高油酸油生产的生物柴油稳定性强,点火温度低,冬季操作性能好。因此高油酸油菜可以作为生物柴油的生产原料来替代石化燃料。

(8)高纯油酸可以用作药物吸收促进剂,对难吸收的抗菌物质、抗癌剂等药品有显著的促进吸收效果,可以用作稳定性和安全性高的医药基剂或辅助剂,是安全性高的抗癌药剂。

油酸油菜是指种子中油酸含量大于75%的 油菜品种。油酸含量多少,是评定食品品质的重要标志。高油酸菜油具有很好的营养保健功能,其品质可与茶油、橄榄油等高级食用植物油媲美,且油菜种植简单易行,可有效提高我国高级食用植物油的供给水平。对于改变我国食用植物油自给不足、促进油菜产业升级等方面有很好的作用。

选育高油酸(>75%)是下一代油菜品种的一个重要育种目标。我们通过资源广泛筛选,杂交育种和系谱选育,获得了一批高油酸(>75%)的油菜新品系,其中一个品系经过中国农业科学院油料作物研究所农业部油料及制品质量监督检验测试中心测试达到高油酸(>83%),该品系综合性状优异,早熟、抗性较强、产量较高,亩产量可以达到340斤/亩,已经达到商业化的要求。该品种选育对高油酸菜籽油市场的开发、大宗用油的升级换代具有十分深远的意义。

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