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功能食品作物-大麦苗粉研发取得突破进展
作者:杨晓梦2019年04月02日点击数:239
    2019年3月15日,曾亚文研究员在国际顶级医学期刊BMJ(IF=23.562)在线发表了评论“Diets of Low Sodium with High Potassium to Combat Cardiovascular Diseases”(https://www.bmj.com/content/364/bmj.l772/rr)。根据103570人早晨空腹尿数据显示,世界卫生组织建议每天低钠(<2 g)高钾(>3.5 g)达标十分罕见,适量钠(3-5克/天)高钾摄入量与最低的死亡率和心血管疾病有关(O’Donnell et al.2019)。作者认为主要的科学依据如下: 钾通道是药物活化的调节选择性过滤门控机制(Schewe et al.2019);虽然183个国家降低饮食中钠含量,但全球181个国家99.2%的成年人平均每天摄入的钠>2克,过量摄入钠与心血管疾病有关(Webb et al.2017)。世卫组织的目标极为罕见,它与持续规律性消费的致命难题相似,如中国市场上近万种保健品难以解决慢性病爆发的问题。尽管这些重要结果对世卫组织指南产生了影响,但世卫组织指南的膳食钠摄入量(<2 g/天)至关重要。曾亚文认为每天低钠(<2 g)高钾(>3.5 g)的技术不是问题,并与系统变化有关。根据曾亚文团队40件中国授权发明专利,研制了植物活体常温干燥粉碎机,将植物活体(大麦苗)在3分钟内50℃以下加工成超细粉和营养水,其成本为冻干工艺的1/10和普通加工的一半。细胞内钾和细胞外钠是生命中不可缺少的元素。这种细胞破壁设备大幅度提高功能食品细胞内钾的摄取效率。大麦苗钾含量(3384 mg/100g)是钠的10.3倍,具有预防心血管疾病、调节血压、增强认知、改善睡眠等作用。曾亚文团队培育的31个大麦品种在山地红壤下种植,大麦苗钾的平均含量(1825mg/100g)为钠的63.8倍;培育的193个大麦RILs在常施人尿和粪便的菜地中种植,大麦苗钾(3183 mg/100g)为钠的7.4倍。高钾摄入量(水果、蔬菜、坚果)是健康食品的标志,然而低钾摄入量增加心血管风险反映了较低的水果和蔬菜摄入量(O’Donnell et al.2019)。然而水果、蔬菜和全谷物在四大顶级饮食中必不可少,即DASH(降血压)、Flexitarian(减肥)、MIND(脑健康),尤其是地中海饮食(全谷物、水果、蔬菜、豆类、药草、香料、坚果和橄榄油),显著降低心血管疾病和死亡率。世界上最健康的十大国家与地中海饮食和岛屿效应有关,即西班牙、意大利、冰岛、日本、瑞士、瑞典、澳大利亚、新加坡、挪威和以色列。 这些高钾饮食与非洲古人类食物的作物起源中心(地中海、埃塞俄比亚、西部和中部非洲)有关。因此,人类慢性病的爆发是古人高钾摄入的糙米、大麦为主食转变为现代人的低钾精米和小麦精面为主食,并与早期原始人到现代人的六种主要饮食结构有关,特别是持续规律性的主食+大麦苗粉是现代人最健康的饮食指南。该指南有助于实现世界卫生组织每天低钠(<2 g)高钾(>3.5 g)的目标。
    在2019年2月1日《Science》第363卷6426期eLetter栏目,曾亚文团队再次发表评论“Nature's contributions to crop diet in environmental extremes for human cognition”(http://science.sciencemag.org/content/363/6426/538/tab-e-letters):食物短缺和生存斗争是早期人类从非洲到亚洲,再到欧亚大陆适应极端环境进化的原因。肠脑信号的营养传感系统在多巴胺调节和食物选择起重要作用(Small et al.2019)。然而,埃塞俄比亚、中东及地中海作物起源中心的脑健康饮食(全谷物、水果、蔬菜和鱼类)与球状脑壳的增量式进化相关,尤其是作物极端环境增加饮食中γ-氨基丁酸(GABA)含量增强人类智力。亚洲有五个作物起源中心支撑着四大文明古国。然而,作物饮食与认知进化关联的分子机制尚不清楚。人脑是认知和行为最复杂的器官。在体外前脑组装合成神经球,在体内谷氨酸能和GABA能的神经元间相互作用(Sloan et al.2018)。星形胶质细胞恢复时钟基因表达和谷氨酸视交叉上核神经元的昼夜节律(Brancaccio et al.2019). GABABR1a可作为调节突触传递的靶点和信号通路,其特异性治疗与许多神经系统疾病相关(Rice et al.2019)。脑发育是脑细胞增殖、分化、迁移和连接功能神经回路的自增强过程,特别是高GABA饮食为基础的GABA能神经元间发育的灵长类特征(Pasca.2019)。生存决定环境的适应行为的选择,而刺激中缝GABA背侧神经元在负性而非正性环境中促进运动,从而促进5-羟色胺的环境特异性适应行为(Seo et al.2019)。大麦是许多发达国家的主要作物。极端环境条件下大麦苗的GABA (C4H9NO2)累积提升认知和预防12种慢性病的能力;曾亚文团队培育的31个品种大麦苗GABA含量(271.3 mg/100g)为世界已报道的大麦苗粉的1.8倍;特别是云功牌大麦苗粉GABA含量(327.5 mg/100g)是精米的62倍、 Ca和K含量分别是精米的99倍和31倍。人类慢性病与原始人类到现代人的六大饮食结构协同进化有关。根据中国卫健委及历代本草文献记载:粳米、茶、核桃、苦荞、葡萄、荔枝、菠萝、龙眼、红枣、百合、山药、黑芝麻、黑蘑菇和鱿鱼等功能食品可以提高智力。值得注意的是脑健康与中国及印度作物起源中心的功能食品有关。因此,功能食品作物与脑科学有千丝万缕的联系。尽管作物饮食提高人类的认知能力取得突破性进展,但我们对两者间的作用机制的认识却十分有限。在深入理解作物饮食与人类认知的协同进化之前,我们需要做大量的研究,上述进展仅为未来的发展方向提供一瞥。
    2018年4月4日,曾亚文等在Oxidative Medicine and Cellular Longevity (IF=5.317)发表了长达15页2万多字的论文“Preventive and Therapeutic Role of Functional Ingredients of Barley Grass for Chronic Diseases in Human Beings”(https://doi.org/10.1155/2018/3232080):大麦苗粉是人类细胞营养与排毒最佳的功能食品;云功牌大麦苗粉具有改善睡眠、降血糖、调节血压、增强免疫力、保护肝脏、排毒去痘养颜、抗抑郁症、改善胃肠功能、抗癌、消炎、抗氧化、降脂、抗痛风、降尿酸、防缺氧、防心血管病、抗疲劳、防便秘、减轻皮炎、补钙、益智等;论文揭示了云功牌大麦苗粉防治人类20多种慢性病功效显著,主要归结于GABA、黄酮、SOD、K-Ca、维生素和色氨酸分子机制。
    以上评论和论文是曾亚文研究员团队在国家大麦青稞产业技术体系(CARS-05)、国家自然科学基金(31260326)、云南省科技厅(2014RA060、2017FD021)、国家中小型企业创新基金及科技部国际杰青项目资助下,在大麦苗粉研发领域取得的突破进展,对功能食品作物学科发展及饮食预防疾病新战略具有重要科学意义和参考价值。(审核:程在全)

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