CN1642410A - 高亚麻酸亚麻 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生产和应用亚麻酸含量大于 65％总脂肪酸含量的亚麻种子。
Description
技术领域
本发明一般涉及农业领域。更具体的，本发明涉及具有改变了的脂肪酸谱的亚麻种子，亚麻植物和亚麻油。
背景技术
不饱和脂肪酸包括单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸(PuFA)。PuFA有两类：ω-3和ω-6，它们被认为是必需脂肪酸(EFA)，因为人类像所有哺乳动物一样，不能合成这些脂肪酸，主要通过食物获取它们。ω-3的一个代表是α-亚麻酸(LNA)，并且在主要的种子油中，亚麻具有最高的亚麻酸含量。LNA代谢分解为二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)，通过增加羧基基团的双键，使碳链增长并使不饱和度增加。人类和动物能够使LNA转化为EPA和DHA。
必需脂肪酸有一些重要的功能：它们能增加新陈代谢率，改善新陈代谢，增强氧摄入和能量的产生。EPA及其衍生物是包围细胞的膜的组成成分，是胆固醇和三甘油酯的转运和代谢过程中所必需的，是大脑正常发育和成人大脑功能发挥所必需的；人体从EPA生产激素样物质，称作前列腺素，它在人体中具有重要的调节作用，即调节动脉肌肉紧张，通过肾脏的钠排泄，血小板粘附，炎症反应和免疫功能。
除了在正常生长发育过程中是必需的，ω-3脂肪酸还在预防和治疗下述疾病过程中发挥重要作用：冠心病，高血压，糖尿病，关节炎，以及其它炎性和自身免疫疾病，和癌症。
培植亚麻主要是为了获取亚麻油，亚麻油有许多工业用途：制造油漆和涂料，油布，油墨，肥皂，漆皮，泥心油，制动衬面，等。亚麻籽油还可作为抗散裂剂和硬化剂，用于包括高速公路和桥梁的混凝土表面。
亚麻籽油作为工业用油是因为它的干燥特性，即当暴露在空气中时能够迅速干燥并形成持久的膜。亚麻籽油的这种干燥特性归因于其高含量的不饱和脂肪酸，特别是亚麻酸。加拿大亚麻，根据栽培品种和生长条件，其亚麻酸含量为49-62％。种子形成时期的温度和光周期会影响亚麻籽油中脂肪酸的不饱和程度。低温和较长的光周期能增加亚麻酸的含量。其它影响亚麻酸含量变化的因素有：土壤湿度，土壤肥沃程度和疾病的出现。
高亚麻酸亚麻油为人类营养品，动物饲料和宠物食品提供了一种有价值的、改进的ω-3脂肪酸来源。
很多工业应用都需要更高亚麻酸含量的亚麻籽油，并且其有可能产生新的工业用途。
明显的，有生产高亚麻酸亚麻的需要。
发明概述
本发明的第一个方面，提供了一种亚麻种子，该种子中的亚麻酸含量超过所述种子总脂肪酸含量的65％。
本发明的第二个方面，提供了一种亚麻种子，它是植物系M5791的产品。
本发明的第三个方面，提供了一种亚麻植物，它产生的种子的亚麻酸含量超过所述种子总脂肪酸含量的65％。
本发明的第四个方面，提供了一种亚麻植物M5791。
本发明的第五个方面，提供了亚麻植物M5791的后代，该后代产生的种子的亚麻酸含量超过所述种子总脂肪酸含量的65％。
本发明的第六个方面，提供了从上述亚麻植物获得的种子。
本发明的第七个方面，提供了从上述种子制备的油。
本发明的第八个方面，提供了一种制备亚麻植物系的方法，包括下述步骤：
(a)将亚麻植物系M5791的植物或其后代与农业优良亚麻植物杂交，
(b)筛选所述杂交的至少一个子代，该子代产生的种子的亚麻酸含量超过所述种子总脂肪酸含量的65％。
(c)亚麻植物自体授粉，且因此使M5791子代的种子的亚麻酸含量稳定。
附图简述
表1是各种主要种子油中的脂肪酸组成。
表2是亚麻和高亚麻酸亚麻(M5791)的脂肪酸组成和碘值。
表3是加拿大各省的亚麻种子中的亚麻酸含量。
表4是四种在亚麻合作试验中广泛种植的加拿大亚麻栽培种的亚麻酸含量。
表5是M5791亚麻酸含量的分析结果。
表6是田间试验中M5791的亚麻酸含量。
图1显示的是脂肪酸的结构式。第一个数字(冒号之前)代表分子中的碳原子数，第二个数字代表双键的数量。ω3，ω6，ω9表示在给定脂肪酸分子中第一个双键的位置。
图2显示的是n-6和n-3多不饱和脂肪酸的延长和去饱和作用。
图3显示的是高亚麻酸亚麻M5791的谱系。
优选实施方案的描述
除非另有定义，本文中所有的技术和科学术语与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的意义相同。虽然，与本文所描述的相似或相同的任意方法和材料都可以用于实践和试验本发明，本文所述的方法和材料是优选的。本文提到的所有文献都结合于此作为参考。
定义
本文中，“高亚麻酸亚麻”是指亚麻种子或亚麻植物，其亚麻酸含量超过总脂肪酸的65％。
本文中，“炎性疾病”是指与炎性级联反应的不适或过度激活有关的疾病。
本文中，“自身疫疾病”是指以通过宿主免疫系统破坏宿主组织为特征的疾病。
本发明涉及亚麻种子，亚麻植物或其产品，其中亚麻酸超过总脂肪酸含量的65％。在一些实施方案中，亚麻酸含量可能超过总脂肪酸含量的70％。在另一些实施方案中，亚麻酸含量可能达到总脂肪酸含量的70％-80％或70-75％。
如本文所讨论的，亚麻系杂交能产生高亚麻酸亚麻系，命名为M5791。如表4和5所示，M5791显示出比其它亚麻系高的多的亚麻酸含量。
本领域技术人员应当知道，如本文所述，生长条件能够影响亚麻酸含量。然而，亚麻系M5791能够用本领域已知的栽培和加工亚麻的方法进行培育和加工。
从种子中提取油的任何方法，即溶剂，冷压，或蒸馏都不会改变M5791油的亚麻酸含量。
如上所述，亚麻和/或亚麻籽油已经存在于很多工业产品，营养品和药品中。
例如，亚麻籽油由于其干燥特性被用作工业用油，该特性与亚麻酸含量成直接比例关系。亚麻籽油的工业用途包括但不限于：制造制动衬面，粘合剂，制造硬质板和纤维板，保护性涂料、油漆、房屋用底漆、清漆、喷漆、染料、醇酸树脂、瓷釉、环氧化油、地板涂料、油布、油毯、防水油布和其它涂层布、漆皮、工业用化学脂肪酸、肥皂、甘油、油墨、润磨油、新闻用纸、泥心油、嵌缝化合物、防水化合物、水泥砂胶、铸造用粘合剂、制动衬面、硬板、鞋油、除草剂、杀虫剂载体、处理混凝土的抗散裂剂和硬化剂，回火油，粘合油和用于硬质板及其类似物的高共轭油。因此，使用从高亚麻酸亚麻中获取的亚麻籽油会产生，例如快干的油漆，涂料，墨水等。亚麻籽油工业用途的例子包括但不限于美国专利US5965633，5693715，5653789，3488202和4002585。
另外，上述亚麻籽油提取过程中剩余的渣滓也有工业用途，例如，作为动物饲料和宠物的食物。本领域人员应当知道，从高亚麻酸亚麻种子获得的渣滓可以应用于本领域已知的亚麻种子渣滓的任何用途。由于具有较高的亚麻酸含量，高亚麻酸渣滓更有益处。
上述亚麻种子可以用于，例如生产高蛋白动物饲料。亚麻种子，亚麻油或渣滓可用于饲养奶牛和肉牛，猪和/或家禽，以增加由它们获得的食品的亚麻酸水平，这些食品例如蛋，肉和奶。如上所述，种子和渣滓可用作宠物食物，种子和油还可作为养殖鱼类的亚麻酸来源。
如上所述，多不饱和脂肪酸，例如亚麻酸，是必需脂肪酸，是增强新陈代谢、氧气摄取和产生能量所必需的。因此，含有从高亚麻酸亚麻系中获得的物质的营养补充物或食品会有较高的多不饱和脂肪并因此更有益处。所以，高亚麻酸亚麻系，种子或其产品可以用于，例如，人类消费的营养补充物，食品，宠物的食物和动物饲料。可食用的产品包括，但不限于，蛋糕，松饼，面包制品(整个种子或面粉)，替代烘焙制品或者熟的和干的谷类食品中的芝麻。亚麻酸或亚麻产品用作营养补充剂或食品的例子包括，但不限于US5069903和US6060101。
如上所述，亚麻酸也可预防和/或治疗多种疾病，包括，例如冠心病，高血压，糖尿病，关节炎和其它炎性或自身免疫性疾病。在这些实施方案中，制备了含有来自高亚麻酸亚麻物质的补充剂或药物成分，并使用它们治疗和/或预防上述疾病。亚麻和/或亚麻籽油的医疗用途的实例包括但不限于US5859055，4415554，5468776和4058594。
在这些实施方案中，高亚麻酸亚麻籽油或高亚麻酸亚麻可以包含在片剂，胶囊，酊剂，软膏，糊剂，乳剂等。
在一些实施方案中，治疗有效浓度或剂量的高亚麻酸亚麻或亚麻籽油可与制药学上或药理学上可接受，生物可降解或非生物可降解的载体，赋形剂或稀释剂联合使用。载体的例子包括但不限于，例如聚(乙烯/乙酸乙烯酯)，乳酸和羟基乙酸的共聚物，聚乳酸，明胶，胶原，多糖，聚(D，L丙交酯)，聚苹果酸，聚己内酯，纤维素，白蛋白，淀粉，酪蛋白，糊精，聚酯，乙醇，丙烯酸酯，聚氨酯，聚乙烯，乙烯聚合物，乙二醇及其它们的混合物等。标准稀释剂包括明胶，酪蛋白，卵磷脂，阿拉伯树胶，胆固醇，黄芪胶，硬脂酸，杀藻胺，硬脂酸钙，硬脂酸甘油酯，十六醇十八醇混合物，cetomacrogol乳化蜡，山梨醇酯，聚氧乙烯烷基醚，聚氧乙烯蓖麻油衍生物，聚氧乙烯山梨酸酯，聚乙二醇，聚氧乙烯硬脂酸酯，胶体二氧化硅，磷酸盐，十二烷基硫酸钠，羧甲基纤维素钙，羧甲基纤维素钠，甲基纤维素，羟乙基纤维素，羟丙基纤维素，羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯，非结晶纤维素，硅酸镁铝，三乙醇胺，聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮，糖和淀粉。参见，例如Remington：The Science and Practice of Pharmacy(第20版)，2000，Gennaro，AR ed.，Eaton，PA：Mack Publishing Co.。
在另一些实施方案中，从高亚麻酸亚麻植物的种子中获得的油用作其它药物化合物的载体或稀释剂。
本领域人员知道，应当根据所需用途，基于载体的特性和释放特点选择本技术领域已知的特定载体和载体组合。
所以，高亚麻酸亚麻系，其种子或其产品可以用于生产本领域已知的任何含有亚麻的产品。本领域人员应当知道，这些产品含有更高的亚麻酸含量并且更有益处。
本领域人员应当知道，可以使用本领域已知的方法，用亚麻植物M5791和其它亚麻系制备遗传杂交体。
现在以实施例描述本发明，但本发明并不限于实施例的范围。
实施例1-培植方法
培植方法
高亚麻酸亚麻是以传统的植物培植方法培育的，即品种杂交，繁殖种系和收获种系登记，在AAFC现代研究中心(AAFC Morden ResearchCentre，Morden，MB)，从杂交体中筛选高亚麻酸含量的独立个体。高亚麻酸亚麻的培育过程包括6次杂交。每次杂交，用谱系培植方法将F2代和随后的杂交子代繁殖到F7代。从F2代开始筛选高亚麻酸含量的个体。应用Daun et al(J.Amer.Oil Chemists Society，60，1983)描述的方法，采用气-液色谱分析F2代植株半粒种子的脂肪酸酯。使用剩余的种子，在温室中培育高亚麻酸基因型的F3代。根据亚麻酸含量，从F4代中筛选单个植株。在冷室中培育此筛选植株的F5代。在Morden筛选高亚麻酸含量的F6代，并大量收获种子。在冷室中培育积累F7代的种子。在1998，1999和2000年进行的重复试验以及1998和1999年进行的田间试验中评估高亚麻酸亚麻(表5)。
杂交
F1-温室
F2-田间；通过半种子分析筛选高亚麻酸基因型
F3-温室
F4-田间；筛选高亚麻酸含量的植株
F5-冷室
F6-田间；筛选高亚麻酸含量的种系并大量收获种子
F7-在冷室培育积累种子
F8-在马尼托巴(Manitoba)进行的重复试验
F9-在马尼托巴进行的重复试验以及在马尼托巴和阿尔伯达(Alberta)进行的田间试验
93-14492/93-15117y/3/92-235-4/93-15117y93-14492-NorLin/5173(M2854)//Culbert/FP827(91-4086)93-15117y-AC Linora/427-2(91-9791)//NorLin/Szegedi 62(91-4036)92-235-4-NorLin/5173(M2854)//McGregor/FP842(M3547)
杂交日期
第1次和第2次杂交 -1993年
第3次杂交 -1995年
谱系/杂交亲本来源
植物品种 来源
AC Linora1 AAFC
AC McGregor2 AFFC
NorLin3 AFFC
Raja AFFC
Redwood 654 萨斯喀彻温大学(U.of Saskatchewan)，
Saskatoon，SK
Culbert5 明尼苏达大学(U.of Minnesota)，St.Paul，
Minn
种系(AAFC培育的)
5173-McGregor//Redwood 65/High Oil Line/3/C1 2941
FP827-McGregor/3/Redwood 65//Valuta/Raja
FP842-C12847/Culbert
登记 来源
Szegedi 62 匈牙利
Valuta 瑞典
C12847 美国
C12941 美国
427-2 阿根廷
High Oil Line 未知
植物品种的描述
1Can.J.Plant Sci.73：839-841，1983
2Can.J.Plant Sci.66：175-176，1986
3Can.J.Plant Sci.66：171-173，1986
4Can.J.Plant Sci.45：515-516，1965
5Crop Sci.17：823，1977
虽然以上描述了本发明的优选实施例，应当理解并意识到可以对其进行各种修饰，所附的权利要求包括所有这些落入本发明保护范围的修饰。
表1 主要种子油中的脂肪酸组成
脂肪酸含量％
饱和酸 油酸 亚油酸 亚麻酸
亚麻 9 20 13 58
卡奴拉(Canola) 6 58 26 10
红花 9 20 70 ＜1
向日葵 11 20 69 -
玉米 13 25 61 1
橄榄 14 77 8 1
大豆 15 24 54 7
花生 18 48 34 -
棉籽 27 19 54 -
出处：农业手册(Agricultural Handbook)No.8-4。Human Nutr.Inform.Serv.，U.S.Dept.Agric.，Washington，DC.1979
表2 亚麻和高亚麻酸亚麻(M5791)的脂肪酸组成
油中脂肪酸％ 亚麻 高亚麻酸亚麻
棕榈酸 C16:0 5.4 4.5
硬脂酸 C18:0 3.1 2.2
油酸 C18:1 17.1 9.7
亚油酸 C18:2 14.7 10.8
亚麻酸 C18:3 59.6 72.8
碘值 196 217
表3 加拿大各省亚麻种子的亚麻酸含量(1992-1999年)
马尼托巴 萨斯喀彻温 阿尔伯达 平均值
1992 59.1 58.7 55.7 58.8
1993 57.9 61.0 60.7 59.7
1994 58.6 60.5 56.9 59.6
1995 55.8 59.4 60.8 58.1
1996 57.8 59.3 59.8 58.7
1997 58.8 57.4 58.9 58.0
1998 57.2 56.6 56.9 56.8
1999 60.4 59.4 59.0 59.6
平均值 58.2 59.0 58.6 58.7
出处：加拿大西部亚麻种子质量，Grain Research Laboratory，Canadian Grain Commission，Winnipeg，MB.根据国际组织标准：动物和植物脂肪和油脂1505508：1990E，用气相色谱测定脂肪酸的甲基酯来确定亚麻酸含量。
表4 四种在亚麻合作试验*中广泛种植的加拿大亚麻的亚麻酸含量(试验在马尼托巴和萨斯喀彻温的8个地点进行，1995-1999年)
Manitoba Saskatchewan
Morden Portage la Rosebank Brandon Indian Head Melfort Saskatoon Scott Mean
Prairie
1995
AC McDuff 52.5 53.8 53.5 49.0 57.2 56.2 54.9 56.2 54.2
CDC Normandy 54.0 55.7 55.8 52.8 60.2 56.8 56.5 58.7 56.3
Flanders 55.0 56.5 56.3 52.0 60.2 58.9 57.5 58.9 56.9
NorLin 53.8 55.4 54.5 53.1 60.0 56.7 56.5 58.9 56.1
平均值 53.8 55.4 55.0 51.7 59.4 57.1 56.3 58.2 55.9
1996
AC McDuff 53.6 55.2 55.5 52.6 55.4 53.8 54.4 56.0 54.6
CDC Normandy 55.8 54.6 57.6 54.9 58.2 56.7 56.4 58.1 56.5
Flanders 57.3 58.3 58.0 54.3 57.8 56.2 56.8 558.7 57.2
NorLin 55.2 54.2 56.8 54.7 57.8 55.4 56.0 57.7 56.0
平均值 55.5 55.6 57.0 54.1 57.3 55.5 55.9 57.6 56.0
1997
AC McDuff 53.3 55.4 56.0 52.2 49.7 53.1 52.1 50.6 52.8
CDC Normandy 53.0 55.0 58.0 52.1 52.9 51.6 55.1 54.3 54.0
Flanders 55.9 58.9 58.1 53.8 53.9 54.8 55.1 53.7 55.5
NorLin 52.9 56.8 57.7 53.1 51.9 52.5 55.4 53.9 54.3
平均值 53.8 56.5 57.4 52.8 52.1 53.0 54.4 53.1 54.1
1998
AC McDuff 51.5 51.9 51.4 46.9 50.8 47.9 49.5 45.5 49.5
CDC Normandy 53.8 53.2 53.2 48.9 53.7 51.4 52.3 48.2 51.8
Flanders 52.6 54.3 54.6 49.7 53.5 52.7 53.0 47.8 52.3
NorLin 52.7 53.5 54.0 49.8 53.4 50.0 51.3 48.0 51.6
平均值 52.6 53.2 53.3 48.8 52.8 50.7 51.5 47.4 51.3
1999
AC McDuff 57.1 58.8 59.2 58.4 59.8 53.4 51.6 52.0 56.3
CDC Normandy 59.9 59.0 60.0 58.2 60.1 53.5 56.1 55.5 57.8
Flanders 60.2 61.1 62.4 49.0 61.4 54.6 54.7 55.6 58.7
NorLin 59.4 59.0 59.8 58.8 59.4 53.3 55.4 54.9 57.5
平均值 59.1 59.6 60.3 58.6 60.2 53.7 54.4 54.5 57.6
总平均值 55.0 56.0 56.6 53.2 56.4 54.0 54.5 54.2
*合作试验由Prairie Registration Recommending Committee on Grain指导进行。根据Daun等人描述的方法(J.Amer.Oil Chemists’Society，60，1983)，用气-液色谱测定脂肪酸酯来确定亚麻酸含量。
表5 与三种商业栽培品种比较，1998和1999年在马尼托巴进行
的重复试验中高亚麻酸亚麻M5791的亚麻酸含量*
Morden Burdick Portage la Prairie
1998
高亚麻酸亚麻 70.1
AC Emerson 57.0
Flanders 53.1
NorLin 55.2
1999
试验1
高亚麻酸亚麻 70.9 71.9 72.7
AC Emerson 61.7 60.6 65.1
Flanders 60.4 60.6 62.5
NorLin 59.7 57.8 59.3
试验2
高亚麻酸亚麻 71.9 70.3
AC Emerson 58.6 59.2
Flanders 58.2 60.3
NorLin 56.9 59.3
试验3
高亚麻酸亚麻 72.0 71.3
AC Emerson 60.5 61.6
Flanders 60.0 60.9
NorLin 58.6 58.2
*根据Daun等人描述的方法(J.Amer.Oil Chemists’Society，60，1983)，用气-液色谱测定脂肪酸酯确定亚麻酸含量。
表6 1998和1999年，田间试验中高亚麻酸
亚麻(M5791)的亚麻酸含量
地点 年份 亚麻酸含量％
Fisher Branch，MB 1998 72.7
1999 田1 72.7
田2 72.2
Erickson，MB 1998 72.9
1999 田1 72.9
田2 72.9
Gadsby，AB 1998 72.6
1999 田1 72.6
田2 73.1
亚麻的用途
亚麻籽油(高亚麻酸)：粘合剂，例如制造硬质板和纤维板，
保护涂层： 油漆，房屋漆底漆，清漆，喷漆，染料，
醇酸树脂，瓷釉，环氧化油
粗制和精炼： 地板覆盖材料：油布
煮沸： 防水油布、油毯和其它涂层布
润磨油： 漆皮
热沸腾(聚合化油)： 工业化学品：脂肪酸，肥皂，甘油
油墨，润磨油，新闻纸，泥心油，嵌缝胶，
防水剂，胶泥，铸造粘合剂，制动衬面，
硬质板，鞋油，除草剂和杀虫剂载体
处理混凝土的抗散裂剂和硬化剂
回火油，粘合油和用于硬质板的高共轭油
种子： 专门食用产品
-蛋糕，松饼
-面包制品(整个种子或面粉)
-替代烘焙制品中的芝麻
-熟的和干的谷类食品
种子和油： 健康食品
-亚麻酸来源
-制造药丸
-包含在药物介质突变体中
亚麻渣滓： 高蛋白动物饲料
种子，亚麻油，渣滓：奶牛和肉牛，猪和
家禽的饲料，以增加由它们获得的食品，
例如蛋，肉和奶的亚麻酸水平。
宠物食物：种子和渣滓
鱼类养殖的饲料：种子和油—鱼类，例如
鲑鱼，生长所需的亚麻酸来源。
Claims (14)
1.亚麻种子，其亚麻酸含量超过所述种子总脂肪酸含量的65％。
2.权利要求1所述的亚麻种子，其中亚麻酸含量超过70％。
3.亚麻种子，它是植物系M5791的产品。
4.亚麻植物，它产生的种子的亚麻酸含量超过所述种子总脂肪酸含量的65％。
5.权利要求4所述的亚麻植物，其中亚麻酸含量超过70％。
6.亚麻植物M5791。
7.亚麻植物M5791的后代，其中所述后代产生的种子的亚麻酸含量超过所述种子总脂肪酸含量的65％。
8.权利要求7所述的后代，其中亚麻酸含量超过70％。
9.权利要求4，5，6，7或8所述亚麻植物的种子。
10.从权利要求1，2，3或9所述种子制备的油。
11.包含权利要求1，2，3或8所述的亚麻种子的产品。
12.权利要求11所述的产品，其中亚麻种子是磨碎的。
13.一种生产亚麻植物系的方法，包括以下步骤：
(a)将亚麻植物系M5791植物或其后代与农业优良亚麻植物杂交；和
(b)筛选所述杂交的至少一个子代，该子代产生的种子的亚麻酸含量超过所述种子总脂肪酸含量的65％。
14.含有从亚麻种子提取油后剩余渣滓的产品，所述亚麻种子的亚麻酸含量超过65％。
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