6217-54-5 / 二十二碳六烯酸的生理功能和應用

概述【2】【4】

二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid, DHA)，是目前發現的碳鏈最長、不飽和度最高的ω-3長鏈高度不飽和脂肪酸，俗稱“腦黃金”，是一種對人體非常重要的多不飽和脂肪酸，DHA 主要分布在人體的大腦灰質、視網膜細胞、神經系統、母乳和精子等處，它具有預防和治療心血管疾病、健腦益智和提高記憶力、改善視網膜功能和提高視力、防治老年癡呆和影響基因表達、抗炎和抑制過敏反應等生理功能，在新型調味品、高檔食品、兒童食品、保健食品和醫藥等行業具有廣闊的應用前景。

結構及性質【1】【2】

DHA通常是順式，但在某些異構酶作用下可變成反式。含有多個“戌碳雙烯”結構及5個活潑的亞甲基。這些活潑的亞甲基舍得DHA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。純DHA為無色、無味，常溫下呈液態，且具有脂溶性，易溶于有機溶劑，不溶于水，熔點為－45.5~－44.1，所以在低溫下仍然能保持較高的流動性。
DHA的第1個雙鍵出現在脂肪酸鏈甲基端的第3號碳原子上，該不飽和脂肪酸鏈中含有22個碳原子且有6個不飽和雙鍵，因而稱為二十二碳六烯酸。由于其分子較大一般是存在于甘油三酯和磷脂中的二位脂肪酸，因為處于二位，更有利于整個大分子空間結構的穩定。

理化性質【2】

① DHA的熔點：DHA的熔點為-440℃，分子中的6個不飽和雙鍵使其具有較低的熔點和較高的流動性，因而DHA在常溫下為油狀液體；

② DHA的溶解性：DHA不溶于水，易溶于乙醇，能與氯仿和石油醚等有機溶劑以任意配比混合；

③ DHA的穩定性：由于DHA含有5個活潑的亞甲基，這使DHA性質活潑極易受熱、光照、氧和金屬離子等因素影響發生酸敗、氧化和聚合等化學反應。

生理功能【2】

1.防和治療心血管疾病

DHA在體內能抑制膽固醇的合成，增加膽固醇的排泄，改變脂蛋白中脂肪酸的組成，從而增加其流動性。因此，DHA在降血脂、降血壓、預防和治療動脈粥樣硬化等方面效果顯著。DHA不僅能夠抑制血小板凝集，阻止血栓素合成，增加血液的流動性，而且自身可轉化成抗血小板凝集素，具有促進血管擴張、增加血小板細胞膜流動性、改善細胞膜通透性、改變細胞信號、調節心肌細胞中Na+-Ca2+轉化器及鈣離子通道的動態平衡等作用。因此，DHA可以防止腦血栓的形成，預防心肌梗塞，保護血管壁。

2.健腦益智和提高記憶力

DHA主要存在于人的大腦灰質中，占人腦脂質的10％左右，也是維持大腦正常功能所必需的物質。研究表明，DHA是嬰幼兒大腦和神經系統發育的必需物質。研究表明，母乳喂養的嬰兒智商要明顯高于非母乳喂養的嬰兒，其中一個主要的原因是母乳能夠為嬰兒補充足量的DHA。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是腦細胞和腦神經的重要組成物質，并與胎兒的認知存在某種關系，DHA的缺乏會引起胎兒的認知混亂。在人妊娠的26~40周間，DHA在中樞神經系統的神經細胞中被積蓄，它的一半在嬰兒出生前已貯存于嬰兒大腦中，另一半在嬰兒出生后進行補充。在妊娠最后的3個月中，大腦中的DHA增加了3.5倍，在嬰兒出生后的12周內大腦中DHA也有同樣倍數的增加。鑒于DHA是人體發育和成長所不可缺少的健腦物質，美國、歐共體和日本等國已強制實施嬰幼兒配制奶粉必須添加DHA的標準。同時有研究表明，服用DHA對老年癡呆癥具有一定的治療作用。

3.改善視網膜功能和提高視力

DHA是視網膜細胞的重要組份，對胎兒和嬰幼兒大腦及視覺的生長發育有促進作用，對老年人的大腦和視覺功能衰退也有延緩作用。它占視桿細胞外圍感光部分總脂肪酸占生物量的含量高達60%以上。如果攝入DHA的量不足，則可導致視網膜細胞組織中DHA占總脂肪酸的含量下降影響視力。一些動物實驗表明，如果食物中的不飽和脂肪酸不足則會導致這些哺乳動物的視力下降。

4.抗炎

DHA對一些慢性炎有一定的效果，這些慢性炎征包括慢性前列腺炎、風濕性關節炎和喘息性氣管炎等。DHA抗炎的機理在于：慢性反應物質SRSA是三種特異的白三烯，是變態反應中的活性物質，在過敏性反應中調節支氣管收縮和血管通透性。DHA可促進具有抗炎作用的白三烯LTB5的生物形成，用ω-PUFA防治某些炎性疾病如類風濕性關節炎、哮喘等已取得良好效果。

5.抗癌

DHA具有良好的免疫調節作用。研究表明，DHA可促進T淋巴細胞的增殖，增強細胞因子TNF-2、IL-1β和IL-6的轉錄，從而提高細胞因子的表達，促進免疫系統的功能，最終提高免疫系統對腫瘤細胞的殺傷力。此外，DHA結構中含有多個雙鍵，是脂質過氧化的天然底物。脂質過氧化產生的活性氧能提高腫瘤細胞對治療藥物的敏感性，產生的自由基和脂質過氧化物則可抑制腫瘤細胞的表達，縮短染色體的端粒，促進腫瘤細胞的凋亡。

6.抗過敏

DHA可以阻礙LTs的生物合成，進而使血小板活化因子的產生受抑制，因而能夠抗過敏。所以，DHA在治療和預防支氣管哮喘、花粉過敏癥和過敏性皮炎等過敏癥取得了良好的效果。

7.DHA在其他方面的功能

研究報道DHA的缺乏會引起兒童注意力分散及多動癥。另外，日本一項研究表明，攝取富含ω-3PUFAs魚油的青少年學生考試壓力期間不易表現出挑釁行為。許多研究認為DHA有改善人的情緒作用，體內低水平DHA可能與抑郁癥有關。美國國立酗酒及酒精成癮機構的研究人員則是針對自殺病患的血液中ω-3PUFAs含量進行研究，結果顯示在50位自殺病患中，ω-3PUFAs含量越高，自殺欲望越低，如果讓病人補充適量魚油，病患的自殺念頭也會隨之打消。另外一項研究認為，魚油ω-3PUFAs能對腦部化學物質會產生影響，因此適度補充魚油有助于緩和沮喪、自殺、暴力攻擊等負面情緒。這些研究結果表明DHA等ω-3PUFAs在緩解心理和行為異常疾病方面可能有積極的作用。

來源【2】【4】

1.DHA的傳統來源

目前，DHA主要來源于脂肪含量高的海洋魚類，如沙丁魚、烏賦肝油和金槍魚、松魚的眼窩脂肪，生活在深海和寒冷地區的海洋魚類含量尤為豐富，可達到20～30%。

2.DHA的非傳統來源

研究發現，盡管一些海洋魚類自身能夠合成DHA和EPA等ω-3多不飽和脂肪酸，但是，它們體內積累的DHA和EPA主要來源于他們的食物。而海洋微生物作為食物鏈中的初級生產者，是DHA的最原始來源。目前認為具有潛力的候選是海洋異養微生物(包括細菌和真核微生物)。尋找并利用海洋微生物生產DHA已逐漸成為研究的熱點。在已發現的一些海洋微生物中，尤其是在藻類、真菌和細菌中ω-3多不飽和脂肪酸不僅具有多樣性，而且DHA的相對含量遠高于魚油中的含量。

（1）細菌

研究證實，在深海和深海沉積物中存在具有DHA生產能力的細菌，但這些細菌大部分生活在低溫和高壓環境中，不適宜實際生產應用。而且細菌的不飽和脂肪酸含量比不上真核微生物，因為不飽和脂肪酸只存在于細菌細胞膜，而真核生物更以不飽和脂肪酸的甘油三酯作為能量儲存物質。

（2）微藻

研究表明，大約有500種海洋微藻具有生產DHA的能力，已經證實的有88種，主要是較低級真菌中的藻狀菌（主要有硅藻類、甲藻類、隱藻類等）。其中DHA含量高的有Cylindrotheca，Isochrysisgalbana，Pavlovalutheri，Peridinopsisborgei，C.ymondinumap.，Peridiniumcincture。利用微藻生產制備DHA技術成熟、操作簡單，可進行高密度培養，產量和質量可控，是工業化生產DHA的潛在菌株。

（3）海洋真菌

目前發現產DHA的海洋真菌主要是一些較低級的藻狀菌類，其中破囊壺菌（Traustochytrium）和裂殖壺菌（Schizochytrium）是研究最多，最有潛力成為DHA生產菌株的兩種海洋真菌。

表1為海洋魚類和微生物來源的 DHA 產品比較

應用【3】【4】

在嬰幼兒配方食品方面，二十二碳六烯酸作為一種營養強化劑，被各國批準用于嬰幼兒配方食品。FAO/WHO為了使嬰幼兒的大腦及視網膜等發育正常，批準在嬰幼兒配方食品中可以添加40mg/100g的DHA。因人類只能從食物中補充DHA，也可作為一種保健食品，用于益智、輔助降血脂、保護視力、預防動脈硬化、抗凝血與抗炎癥等。目前市面上已出現各種添加DHA的普通食品，包括油脂、固體飲料、保健飲品、糖果、面條、火腿腸及餅干等一般食品。在飼料中添加DHA，可以促進動物幼崽及魚苗的生長和發育，提高動物及水產品中脂肪的DHA含量，生產出富含DHA的雞蛋、乳制品及低膽固醇含量的肉食。在寵物食物中添加，可改善動物的運動能力與貓犬科動物的皮毛光亮程度，緩解炎癥反應及皮膚病。DHA油脂作為化妝品原料，對人體皮膚具有高度滲透性，能快速直接將化妝品內有益物質送達皮膚深層，并兼顧保濕功效。

表2為DHA 的主要應用

主要參考資料

[1]賈俊乾. 裂殖壺菌發酵生產二十二碳六烯酸[D].浙江工業大學,2015.

[2]張瓊. 二十二碳六烯酸（DHA）發酵工藝的研究[D].上海師范大學,2014.

[3]馬凡提. 藻油二十二碳六烯酸的發酵工藝研究[D].武漢工程大學,2017.

[4]許石雄. 二十二碳六烯酸高產菌株的選育與發酵工藝研究[D].江南大學,2013.