DHA,全稱二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic Acid),是一種長鏈多不飽和脂肪酸,化學式為C22H32O2。其為無色透明液體,熔點為-44℃,沸點為433.4±24.0℃。其化學性質不穩定,在外界光、熱環境刺激下易發生氧化酸敗等不良化學反應。
DHA?是人腦的主要組成物質之一,占人腦脂質的10%左右,但不能由人體自主合成。主要存在于深海魚油和藻類,相關研究表明其具有改善大腦功能(在大腦神經細胞間有著傳遞信號的作用,相關記憶、思維功能都有賴于DHA維持和提高 )、保護視力等作用。其主要在食品(嬰兒奶粉,DHA飲料、罐頭等)、飼料添加劑和保健品方面得到廣泛應用。
DHA可以經低溫結晶法、尿素包合法、超臨界流體萃取法等從魚油中分離提純,也可以利用海藻(如裂殖壺菌門等)生產。
歷史
1929年,喬治·伯爾(George Burr) 和米爾德雷·伯爾 (Mildred Burr) 提出了必需脂肪酸的概念。直到20世紀60年代,在臨床試驗中發現,用脫脂奶喂養的嬰兒發生營養不良,各種必需脂肪酸在營養中的重要性獲得承認。隨后n-3脂肪酸在圍產期營養中重要性,也逐漸得到普遍的認可。
20世紀80年代中期丹麥科學家迪爾伯格(Dyerberg)和漢斯(Hans Olaf?Bang)提出因紐特人具有較低的心血管死亡率,可能與他們食用含有高濃度的n-3多不飽和脂肪酸的海產品有關系,進而掀起了研究DHA的熱潮。
在1990年日本東京舉辦的“國際DHA研討會”上,英國營養化學家克勞福德(Crawford)揭示了DHA與腦發育之間的關系,認為 DHA 是腦發育的必需成分。
2004年,哈佛大學醫學院康(Jing?X.Kang)等研究發現,小鼠中來自蠕蟲秀麗隱桿線蟲的脂肪-1基因能編碼一個n-3脂肪酸去飽和酶,從而使不飽和脂肪酸的碳鏈增加一個雙鍵,轉化為n-6脂肪酸為n-3 脂肪酸。
早期在心血管疾病方面,博納(Bonna)等人的研究顯示DHA可使心肌細胞膜流動性增加,穩定心肌細胞的膜電位、降低心肌興奮性、減少異位節律的發生,同時還能影響Ca2+通道,使Ca2+降低,心肌收縮力降低。2018年12月14日,歐洲藥品管理局(EMA)發布消息,通報ω-3脂肪酸類藥品(包括DHA)對于預防心臟病發作患者的心臟和血管方面的問題無效,這類藥品將不再被批準用于此類用途,但仍可用于治療高甘油三酯血癥。
分布
DHA主要存在于深海冷水魚體內。海魚隨季節、產地不同,魚油DHA含量在4%~40%之間。在海藻中也有大量的DHA積累。海水細菌中也有DHA存在,據報道在破囊壺菌中發現DHA。從魚的種類來看DHA?的含量,在北方藍鰭金槍魚和松魚等大型青背魚油中含量較多。特別是鮪魚和松魚的頭部的DHA含量較高,而其眼窩脂肪中DHA含量最高。陸地植物油中幾乎不含DHA,在一般的陸地動植物油中也測不出。但一些高等動物的某些器官與組織中,例如:眼、腦、睪丸及精液中含有較多的DHA。
生理作用
對腦部的作用
DHA是人腦的主要組成物質之一,占人腦脂質的10%左右,且在人腦中主要以磷酸甘油酯的形式存在。一些研究表明在腦細胞形成的過程中, DHA有利于腦細胞突起的延伸和重新產生。DHA在大腦神經細胞間有著傳遞信號的作用,相關記憶、思維功能都有賴于DHA維持和提高。 在胎兒時期,從受精卵在母親子宮內分裂開始就需要DHA。因此,孕婦應攝入足量的DHA,以促進胎兒大腦的發育和腦細胞的增殖。正常情況下,一位孕婦每天應攝入0.5~1.5gDHA???(普通人需要0.5~1.0g),?特別是在胎兒大腦發育最快的妊娠第4個月至嬰兒出生后1歲末未發育完成這一重要時期,DHA?的攝入尤為重要。對老年人來講DHA有防止阿爾茲海默癥的作用。因而,有人稱DHA為“腦黃金”。
澳大利亞弗林德斯(弗林德斯大學)醫學中心和英國鄧迪(Dundee)大學的科學家們分別在著名的英國醫學雜志《柳葉刀》發表研究報告指出,?DHA是嬰幼兒神經細胞發育過程中重要的營養,與其成長過程中的反應靈敏程度有很大關系。如果日常飲食中缺少?DHA,會導致兒童(尤其是嬰幼兒)的學習能力下降,同時患神經系統疾病(如神經官能癥)的幾率也較高。
對眼睛的作用
在人體各組織細胞中,DHA含量最高的是眼睛的視網膜細胞,一些研究表明DHA能保護視網膜、?改善視力。?一方面,?DHA能使視網膜與大腦保持良好的聯系,防止視力減退,改善視力;另一方面,充足的DHA能防止視網膜血栓的產生,阻止脂質滲出,從而徹底改善視力,甚至復明。DHA?的含量減少,對光的敏感性就降低,視力則下降。
2002年美國《臨床營養學雜志》報道,食品中補充DHA的嬰兒在進食52個星期后,視覺明顯比同組中未進食DHA的健康嬰兒靈敏。在早產的體內,DHA的濃度偏低,需要特別補充DHA,才可使其體內DHA濃度回升到正常水平。
對心血管健康的作用
DHA對心血管健康具有積極維護作用,其具有抗炎、抗血栓特性,可降低血液中甘油三酯水平,減輕血管炎癥反應,降低血壓并促進血管彈性恢復,有助于維持心臟正常節律,從而降低心臟病、中風等心血管疾病的發生風險。
對免疫系統的作用
DHA可調節免疫系統活性,通過減輕機體炎癥反應、提高白細胞功能,增強機體對抗感染和疾病的能力。
對情緒的調節作用
部分研究顯示,DHA的攝入與抑郁、焦慮癥狀的減輕存在關聯,可能通過調節神經遞質平衡發揮情緒調節作用。
應用領域
食品領域
國際上已開發出了DHA嬰兒奶粉,DHA飲料,富含DHA雞蛋、臘腸、罐頭等多種食品。
DHA用于嬰兒配方食品、較大嬰兒及幼兒配方食品、兒童配方乳粉、學齡前兒童谷類食品。自1987年起日本利用治乳業就開始銷售添加了DHA油的嬰兒配方乳粉。母乳中含有一定的DHA, ??但其含量根據母親的膳食不同有很大差異。世界衛生組織為了使嬰幼兒的大腦及視網膜等發育正常,把高度不飽和脂肪酸的攝取比例標準規定為w-6系/w-3系為5,而日本人母乳中的其比值為6.2。因此,在1992年明治乳業股份公司生產的奶粉強化的DHA?量就為100g加DHA70mg,w-6系/w-3系比值為6。
日本開發了強化DHA的碎片金槍魚罐頭,80g碎片金槍魚罐頭的魚肉本身約含100mgDHA,添加由金槍魚眼窩脂肪制得的含DHA28%的精制DHA油后,每罐的DHA含量高達200mg?。
其他強化DHA的食品還有很多,如火腿和臘腸;人造奶油、蛋黃醬和調味品;醬油、調味汁和食醋;粉末蛋黃和粉末油脂;巧克力、糖果和蛋糕;以及采用海洋微藻發酵法生產的藻油等。粉末魚油,是用明膠、淀粉、卡拉膠等將DHA油微膠囊化,防止同空氣的接觸,使其的防止氧化能力和保存性得到了改善。在水溶性食品和調味料中添加DHA?必須有特殊的乳化技術。
飼料領域
飼料DHA 主要用于尖吻鱸、大黃魚等海水魚養殖。為加強對飼料添加劑的管理,保障飼料和養殖產品質量安全,促進飼料工業持續健康發展,中華人民共和國農業部公布《中華人民共和國農業部公告 第2045號》,將二十二碳六烯酸(DHA)列入《飼料添加劑品種目錄(2013)》,供養殖動物使用。
將魚油添加到飼料中喂雞,可得到DHA?高含量雞蛋, DHA在雞蛋中比EPA更易積蓄,飼料中約有30%DHA可轉移到雞蛋中。即1個雞蛋的蛋黃中約含有300~400mg的DHA,????完全無魚腥味,?以磷脂形式存在,不易氧化,是穩定性、保存性良好的高附加值的雞蛋。日本廠家更進一步將DHA?高含量的蛋黃,直接干燥成粉末或采用有機溶媒抽出,得到DHA高含量的蛋黃。
保健品領域
作為保健食品的DHA油, 一般以膠囊或微膠囊等形式上市。DHA 營養補充劑在非酒精性脂肪性肝病和肝癌等多種肝臟疾病模型中有保護作用。中國和其他國家以DHA為主的抗衰老產品很多,來源也不盡相同。
性質
二十二碳六烯酸,為長鏈(n-3?)多不飽和脂肪酸,其分子式為C22H32O2,相對分子質量為328.5純DHA為無色、無味,常溫下呈液態,且具脂溶性,?易溶于有機溶劑,不溶于水,在低溫下仍然保持較高的流動性。其熔點為-44℃,沸點為433.4±24.0℃,折射率為112.9 立方米摩爾?1,極化率為40.76 ?3。DHA通常是順式,但是在某些異構酶作用下可變成反式,反式-己二烯二酸。該化合物中含有5個活潑的CH2,這些活潑的亞甲基極易受光、氧、?過熱、金屬元素如(Fe?、Cu)及自由基的影響,產生氧化、酸敗、?聚合、雙鍵共軛等化學反應,產生以羰基化合物為主的魚臭物質。
消化吸收
消化吸收方式
DHA在哺乳動物體內的消化吸收與其他脂肪酸相比,差異很大。以甘油三形式存在的DHA為例,在小腸中,甘油三酯被肝臟分泌的膽鹽乳化后,在胰脂肪酶和腸脂肪酶的作用下,分解成甘油二酯、甘油一酯、脂肪酸和極少量甘油。這些水解產物與膽固醇、溶血磷脂和膽鹽共同形成一種水溶性的混合微粒,穿過小腸絨毛表面的水屏障到達微絨毛膜以被動擴散的方式被吸收(膽鹽除外)。
脂質在魚體內的吸收和哺乳綱內的吸收相似。攝食的脂肪在內腔水解后,單甘油酯和游離脂肪酸以微團的形式通過擴散作用在腸道的上皮細胞被吸收。在黏膜細胞內重新組裝成三酸甘油脂,形成乳糜微粒,通過淋巴進入血液循環。而長鏈脂肪酸(LFA)則只在膽鹽乳化作用下就可被吸收,吸收后的LFA仍需合成甘油三酯再通?過淋巴進入血液循環。在人體,主要通過淋巴途徑和靜脈途徑(也有人提出第三途徑,即十二指腸途徑)吸收DHA。
影響DHA消化吸收的因素
影響DHA消化吸收的因素很多,內外有之,而且不同物種和個體之影響因素可能相異,其機理正在研究中。
脂質來源及脂肪酸存在形式的差異可能會影響其吸收、分配和生物利用率。以磷酸甘油酯形式存在的DHA比以三酸甘油脂形式存在的更易被吸收。海水仔稚魚吸收磷脂比甘油三酯更快、更有效。甘油三酯被胰脂肪酶水解成2-甘油一酸酯和游離脂肪酸,而膦脂被胰磷酸酯酶A?水解生成溶血磷脂和游離脂肪酸,離子化的脂肪酸和2-甘油一酸酯進入膽汁微團后和磷脂形成水溶性混合微粒,有助于無極性的脂類穿過小腸絨毛表面的水屏障到達微絨毛膜被吸收。
脂肪酸在甘油三酯中的位置決定其是以2-甘油一酸酯還是以游離脂肪酸的形式被吸收。當DHA在甘油三酯Sn-2位置上,它們最容易被吸收。?一般情況下,磷脂代謝重建酶可選擇性地將不飽和脂肪酸置于甘油酯Sn-2位置,而將飽和脂肪酸置于Sn-1位置。
通常短鏈脂肪酸比長鏈者易于被吸收,不飽和脂肪酸比飽和者易被吸收。魚類對不飽和脂肪酸和短鏈脂肪酸的消化吸收率高達95%,對飽和脂肪酸和長鏈脂肪酸吸收約85%。與EPA相比,從脂質中釋放DHA的速度慢些,吸收DHA用時較長,但吸收量不減?。
人們應用的DHA主要有甘油酯型、甲酯型、乙酯型和游離脂肪酸型。由于甲酯型在制備酯化過程中使用了有毒的甲醇,因此可能存在甲醇毒性,食用不安全。在人體中乙酯型不易被胰脂酶水解而難于被吸收利用。相對而言,游離脂肪酸型DHA?在人體中最易被吸收,其次是三酸甘油脂型,最難是乙酯型。
攝食的磷脂所含的磷酸鹽基團和氮基(主要是維生素B復合體),可能會在幾個代謝途徑中互相影響;脂肪酸的磷酸甘油酯源(來自雞蛋蛋黃和動物組織)含有大量的膽固醇,也會影響脂肪酸的消化吸收;此外,脂肪的消化率還與它的熔點有關,含不飽和脂肪酸越多熔點越低,越容易消化。
DHA在體內的存在形式
在哺乳動物體內,?DHA幾乎全部是磷脂形式,游離脂肪酸極少。磷脂主要存在于細胞膜中,膽固醇酯和其他脂質循環于血液中或存于細胞中,三酸甘油脂則主要存于脂肪組織中。水產動物體內的DHA?主要以磷脂的形式存在。
代謝
分解代謝
天然不飽和脂肪酸多為順式,需轉變為反式,反式-己二烯二酸構型,才能被β-氧化酶系作用,進一步氧化分解。在生物體內,不飽和脂肪酸的氧化需要更多酶的參與才能順利進行,由于雙鍵的存在,使DHA比飽和及單不飽和脂肪酸更難氧化分解。
n-3脂肪酸的氧化供能,主要是在過氧化物酶體和線粒體中通過β-氧化進行。DHA不能在線粒體進行β-氧化,而是被過氧化物酶體氧化。人類皮膚表皮細胞對多不飽和脂肪酸(PUFAs)的代謝顯示出很高的活性,皮膚表皮15-脂氧合酶的活性非常高,可將DHA轉化為17-羥基二十碳六烯酸。
DHA被哺乳動物吸收后,絕大部分被結合在三酸甘油脂,尤其是磷脂中。給大鼠飼喂DHA,可以增加其體內EPA的積累。因此,DHA可能在大鼠體內被轉化為EPA后,再進行下步分解代謝。
DHA是哺乳動物和魚類生物膜的重要組分和一些激素的主要前體,其并不是作為機體的主要能量來源,只在特殊情況下,如饑餓時其他脂肪酸被大量利用之后,DHA可能會被氧化分解為機體提供能量。
合成代謝
哺乳動物自身不能合成DHA,但可由攝食的油酸、亞油酸或亞麻酸轉化而成。在動物體內,攝食的油酸或亞油酸主要轉化為花生四烯酸(AA),而合成DHA極少且緩。人體內DHA主要由植物油亞麻酸轉化而來,由于轉化涉及三種酶(包括去飽和酶、去飽和酶以及過氧物酶,其中去飽和酶為限速酶)的代謝過程,因此轉化效率較低。
在哺乳動物腦的星型膠質細胞中,DHA也可以由18碳脂肪酸(18:3n-3)或EPA合成,其中22碳脂肪酸(22:5n-3)的碳鏈延長是限速反應。由于催化攝入的亞麻酸去飽和反應的去飽和酶皆為膜結合酶,存于肝、腸系膜、腦、視網膜等的內質網中,所以通常認為DHA?是在內質網中合成。其合成途徑如下:
制備
從魚油中分離提純DHA
低溫結晶法
低溫結晶法又稱溶劑分級分離法。利用低溫下不同的脂肪酸或脂肪酸鹽在有機溶劑中溶解度不同來進行分離純化DHA。將混合脂肪酸溶于有機溶劑,通過降溫可過濾除去其中大量的飽和脂肪酸和部分單不飽和脂肪酸,從而獲得所需的DHA。丙酮和乙醇為常用的有機溶劑。該方法一般作為DHA的預濃縮處理。
尿素包合法
尿素包合法的分離原理是尿素分子在結晶過程中能夠與飽和脂肪酸形成較穩定的晶體包合物吸出,與單烯不飽和脂肪酸形成不穩定的晶體包合物析出,而多烯不飽和脂肪酸(DHA)不易被尿素包合,采用過濾方法除去飽和脂肪酸和單烯不飽和脂肪酸與尿素形成的包合物,就可得到較高純度的多烯不飽和脂肪酸。
吸附分離法
吸附分離法是利用吸附劑選擇性吸附分離DHA。例如銀離子能與不飽和脂肪酸的雙鍵形成配位化合物,將銀離子固定在吸附劑載體上,不同飽和度的脂肪酸在吸附劑上的分配系數不同因而得以分離。
分子蒸餾法
分子蒸餾法是蒸餾法的一種,其原理是利用混合物組分揮發度的不同而得到分離。?分子蒸餾時,飽和脂肪酸和單烯不飽和脂肪酸首先蒸出,而DHA最后蒸出。
膜分離法
魚油被水解后,將水解液利用可通透相對分子質量20000的膜來分離水解液中的大、小分子,進而達到濃縮的目的。其產品中的?DHA濃度達34%。
超臨界流體萃取法
萃取的基本原理是通過調節溫度和壓力使原料各組分在超臨界流體中的溶解度發生大幅度變化而達到分離的目的。另外,超臨界流體萃取常選用CO?等臨界溫度低且化學惰性的物質為萃取劑,特別適用于熱敏物質和易氧化物質的分離。利用超臨界流體萃取可有效分離鏈長差別較大的脂肪酸,但若將碳鏈長度相近的脂肪酸分開,還必須結合其他分離技術。
利用海藻生產DHA
微藻類中DHA 的含量高于魚油,同時微生物發酵生產DHA可以不受季節、產地、底物等外界環境的限制。如海洋微藻裂殖壺菌門是DHA 等不飽和脂肪酸的初級生產者,合成植物生長調節劑胺鮮酯和二氯苯氧乙酸在適宜濃度能協同誘導裂殖壺菌積累DHA,使DHA含量和產量顯著提升。
心腦血管疾病相關爭議
早期研究顯示DHA能夠預防腦血管障礙及冠狀動脈粥樣硬化性心臟病等疾病。然而進一步累積的數據尚未證實該類藥品這方面的獲益。因此,歐洲藥品管理局(EMA)于2018年12月14日發布消息,通報ω-3脂肪酸類藥品(包括DHA)對于預防心臟病發作患者的心臟和血管方面的問題無效,這類藥品將不再被批準用于此類用途。
ω-3脂肪酸類藥品屬于口服用藥。自2000年以來,ω-3脂肪酸類藥品在幾個歐盟國家批準與其他藥品聯合用于預防心臟疾病發作后的心臟和血管方面問題,劑量為每天1g。早期數據顯示了該類藥品在減少心臟和血管疾病方面有一定獲益,盡管這些獲益比較有限。然而進一步累積的數據尚未證實該類藥品這方面的獲益。雖然沒有新的安全性問題,但EMA人類藥品委員會(CHMP)得出結論,這類藥品在預防心臟病或中風復發的獲益風險是負面的。但是,這些藥品仍可用于降低某些類型血脂(甘油三酯)的水平,即ω-3脂肪酸類藥品仍可用于治療高甘油三酯血癥。
參考資料 >
Doconexent.PubChem.2023-09-17
消費者需正確認識DHA.中國食品報網.2023-09-17
藥物警戒快訊 第2期(總第190期).國家藥品監督管理局.2023-09-17
中華人民共和國農業部公告 第2045號.中華人民共和國農業農村部.2023-09-17