DHA来源及分离纯化方法的研究进展

于喆

摘 要：二十二碳六烯酸（Docosahexaenoic acid，DHA）是具有重要生理功能而人体自身又无法合成的一类多不饱和脂肪酸。通过外源补充DHA可提高人体自身免疫机能、增强体质。本文主要就DHA的原料来源和分离纯化方法进行了综述，并提出了DHA相关领域需深入研究的几个问题，以期为将来开展DHA相关研究提供参考。

关键词：二十二碳六烯酸；多不饱和脂肪酸；分离纯化

中图分类号：TS22 文献标识码：A DOI 编码：110.3969/j.issn.1006-6500.2017.07.008

Research Progress of DHA Sources and Its Separation and Purification Methods

YU Zhe

（Liaoning Ocean and Fisheries Science Research Institute， Dalian， Liaoning 116023， China）

Abstract： DHA（Docosahexaenoic acid）was a kind of polyunsaturated fatty acids which cannot be synthesized by human body. DHA could improve the body's own immune function， enhance physical fitness. In this paper， the sources of raw materials and the methods of separation and purification of DHA were discussed. On the basis of previous studies， this paper put forward some problems that need to be further studied in the field of DHA. This could provide scientific basis and theoretical guidance for DHA related research in the future.

Key words： DHA； polyunsaturated fatty acids； separation and purification

1 DHA的基本属性

Docosahexaenoic acid（DHA，系统命名为：顺-4，7，10，13，16，19-二十二碳六烯酸）属 ω-3 系多不饱和脂肪酸（ω-3 polyunsaturated fatty acids，ω-3 PUFAs），又稱为Cervonic acid。其分子式，C22H32O2；相对分子量，328.49。DHA 的结构简式如图1所示。

DHA分子中的6个不饱和双键使其具有较低的熔点（-45.5～-44.1 ℃）和较高的流动性，高纯度DHA常温下为无色无味油状液体，不溶于水，易溶于有机溶剂。DHA含有5个活泼的亚甲基，这些活泼亚基的存在使二者极易受到光氧、高温、金属元素及自由基的影响，产生氧化、酸败、聚合、双键共扼等化学反应，产生以碳基化合物为主的鱼臭物质。

2 DHA的生理活性

DHA 是人体自身无法合成但却具有重要生理功能的一种多不饱和脂肪酸。DHA作为长碳链高度不饱和脂肪酸，可增加膜的流动性和通透性、提高膜的生理机能、增强脑和神经系统的活性，对维持脑的功能、延缓脑的衰老具有重要作用。此外，DHA对心血管疾病、糖尿病、肥胖症等有一定的防治作用，且具有抗癌、抗炎作用等活性。由此可见，DHA对人类健康有着举足轻重的作用。

3 DHA的来源

长久以来，深海鱼类是人们获取DHA的传统原料。后期研究表明，海洋微藻才是DHA等多不饱和脂肪酸的原始生产者，天然Eicosapntemacnioc acid（EPA）和DHA主要在硅藻等浮游生物及藻类中生物合成，并通过食物链传递，蓄积于鱼类、甲壳类和海产动物中。大多数陆生植物及动物体内很少含有DHA，但高等动物的某些器官与组织中除外。

3.1 深海鱼类

深海鱼类是DHA和EPA的传统商业来源。其中，沙丁鱼等小型青背鱼油中EPA含量较高，金枪鱼和松鱼等大型青背鱼油中DHA含量较高。由于具有多种保健功能，鱼油成为国内外热销的保健产品。据统计，全球粗鱼油总产量从2001年至今基本保持在每年110×104～120×104 t之间。近年来，对鱼油、鱼粉的需求量在逐年增加，同时海洋渔业资源日益减少及鱼类捕捞量也相应下降。因此，在世界范围内鱼油、鱼粉价格均大幅上升，且货源供不应求的现象也开始出现。据国际鱼粉鱼油协会统计，世界上最大的5个鱼油生产和出口国家（秘鲁、智利、丹麦、冰岛、挪威）2009年上半年的鱼油总产量只有36.5 ×104 t，比2008年同期减少了2×104 t[1]。鱼油的价格相对较低，食用历史悠久，疗效可靠。但是由于含EPA不适于婴幼儿食用，腥味较大，含胆固醇、有机污染物和重金属汞等，杂质成分较多，易氧化不稳定。

3.2 海洋微藻

随着对DHA等多不饱和脂肪酸需求量的增大，仅依靠海洋鱼油作为生产来源已远远不能满足社会需要，因此寻找更为广阔、稳定的DHA来源势在必行。研究表明，海洋食物链中的初级生产者-海洋微生物才是ω-3多不饱和脂肪酸的原始生产者。世界海藻资源丰富，有专家估计，全世界的海藻每年可提供3 000×108 t的产量[2]。目前，已研究发现上百种海洋微藻中含有DHA，如金藻类、甲藻类、硅藻类、红藻类、褐藻类、绿藻类及隐藻类[3-4]。与鱼油相比，藻油DHA具有脂肪酸组成稳定、不含胆固醇、没有鱼油中难闻的鱼腥味和重金属元素污染、属于可持续再生资源等优点。藻类生长周期短、收获快，而且还可以通过培养条件优化控制和生物工程的方法来提高DHA的含量。因此，以海藻资源为新生资源生产制备DHA逐渐成为国内外研究的热点。

3.3 其他来源

研究表明，多种微生物均可合成DHA，其中以真菌最为常见。常见的有较低级真菌中隶属藻状菌纲水霉目的破囊壶菌，是一种广泛分布于海洋、河口、盐水湖以及红树林地区的原生生物，属于羽状鞭毛菌群。已有多项针对Schizochytrium和Aurantiochytrium最佳发酵条件生产DHA的研究报道[5-6]，也有新的种类不断被发现[7-9]。某些海洋细菌中也含有一定量的DHA，如南极细菌Moritella marina MP-1[10]。此外，自然界中的DHA前体物质——α-亚麻酸，广泛存在于坚果和植物油脂中，如亚麻籽油、葵瓜子、花生等坚果，它在体内可部分转化成DHA，从而被人体利用。但α-亚麻酸的转化率尚不明确，且有研究表明在某些情况下并不能替代DHA。

4 分离纯化方法

目前，利用鱼油生产DHA、EPA的方法主要有溶剂低温结晶法、尿素包合法、超临界流体萃取、阴离子络合法、层析法、分子蒸馏法、酶法等。在实际应用中，通常将两种或多种方法结合使用[11]。以微藻为原料的DHA提取通常也采用以上方法，但是由于微藻的细胞壁较难破碎，油脂难以溶出，导致提取率不高。通常在提取前还需对藻细胞进行前处理，常用的细胞破碎方法包括：冻融法、超声法、匀浆法、酶法等。

4.1 溶剂低温结晶法

一般来说，不同脂肪酸或脂肪酸盐在有机溶剂中的溶解度与其双键个数有关，且在低温下更加明显。因此，可将各种脂肪酸的混合物溶于适当的有机溶剂，进行低温处理后过滤除去大量饱和脂肪酸以及低不饱和脂肪酸，蒸去有机溶剂后即可得到EPA 和DHA 的浓缩产物，浓度可达40%。此法具有所需设备简单、操作方便安全、有效成分不易变性等优点，但需回收大量溶剂，难以将EPA和DHA彻底分离，且大量使用有机溶剂污染环境[12]。

4.2 尿素包合法

直链饱和脂肪酸能借助范德华引力、色散力或静电力进入尿素晶体形成稳定的包合物，可在低温下结晶析出。而EPA和DHA等多不饱和脂肪酸因双键形成的空间位阻很难与尿素形成稳定的包合物，仍保留在溶液中，因此采用过滤方法除去包合物即可达到分离富集的目的。为提高产品质量，可采用多次尿包，富集的EPA和DHA含量可达80%左右。尿素包合法因成本较低，所需设备简单，得到推广和应用，但难以将双键数相同或相近的脂肪酸分开[13]。

4.3 超临界流体萃取

采用超临界流体技术萃取魚油中的DHA和EPA已经成为主要方法之一[14-15]。用经过高度压缩的超临界气体作为溶媒进行萃取，形成超临界负载相，然后降低载气的压力或提高载气的温度，使其溶解能力降低，萃取物就与载气分离。目前，主要以CO2 为溶剂萃取分离不同油脂或脂肪酸，而添加适当的夹带剂可以提高溶剂携带溶质的能力，同时可以降低操作压力，减少设备投资和操作费用。但该技术对设备要求高，难以高效地萃取目的物，操作过程中设备能耗较大，也不能将分子量与EPA和DHA相近的脂防酸除去。

4.4 银离子络合法

银离子能与含有双键的化合物形成Ag络合物，双键数目多，结合的Ag 就多，亲水性也越强[16]。EPA和DHA分别含有5个和6个双键，与Ag+结合后以Ag+络合物的形式进入水相，而饱和以及低度不饱和的组分仍留在油相中。油水分离后就得到了含有EPA和DHA的水溶液。利用Ag（EPA）络合物和Ag（DHA）络合物的稳定性不同，水洗后使用有机溶剂进行萃取，可分离出含DHA 量很高的产品以及EPA 含量高于DHA 的产品。

4.5 层析法

柱层析、薄层层析、气相色谱和高效液相色谱等层析法均可应用于脂肪酸的分离。层析法依据多不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸、低不饱和脂肪酸的极性差异进行分离。其优点在于分离效果好、产品纯度高，缺点是制备量小、有机溶剂用量较大、污染环境。这类方法多用于实验室进行脂肪酸的分析及小量制备。

4.6 分子蒸馏

分子蒸馏是利用在高真空度下控制蒸馏温度，将碳数不同即沸点不同的脂肪酸分级蒸馏，即碳数越少脂肪酸沸点越低，碳数越多脂肪酸沸点越高，得到不同饱和度的脂肪酸。利用分子蒸馏法，通过控制蒸馏温度可将一些碳链比EPA和DHA短的或长的分子除去。产品中DHA的纯度可达46%以上[17]。但是该方法很难将分子量与EPA和DHA相近的脂肪酸分开，且所需高真空设备投资较大，能耗较高。

4.7 酶 法

与物理和化学方法相比，酶法具有多方面的优势：酶的催化效率高、使用量少、耗能低、操作简单；反应温和，有利于保证长链多不饱和脂肪酸的稳定性；酶的底物敏感性，可以将难分离的DHA和EPA分开；反应在无有机溶剂条件下进行，可以避免庞大的设备和繁杂的工艺流程，对操作人员和生态环境都有较好的保护作用。但是该方法对于所使用酶的种类及最佳的催化工艺还需要进一步的摸索[2]。

5 展 望

自人类发现DHA以来，科研工作者们针对DHA的基本特性、分离纯化、生理活性、产品开发等方面开展了大量研究，取得了显著的成就。在前人的研究基础上，还有许多亟待解决的问题需要去研究探索。

5.1 富含DHA海洋微藻的进一步筛选

由于鱼油难以满足人们日益增长的需求，以海藻资源为原料生产制备DHA等多不饱和脂肪酸成为国内外研究的热点。研究者对不同微藻中多不饱和脂肪酸含量、微藻人工培养方法、收获方法及微藻中多不饱和脂肪酸的分离提取方法等方面进行了大量研究[18-20]，取得了阶段性的研究成果。但目前还需更大范围的调查不同种类微藻中EPA和DHA的含量，优化促进DHA富集的人工培养条件，收获方法和提取纯化工艺等也有待进一步的研究。

5.2 不同来源DHA生理活性的进一步明确

每种脂肪酸的生物学功能不同，其临床效果各异。由于鱼油中通常含有EPA和DHA，二者较难分离。在前期生理活性研究过程中，DHA通常是伴随EPA一起进行，单独研究的较少。目前有关DHA单一成分的活性研究报道逐渐增多，但对于DHA能否具有与混合物的等同作用还有待于明确。此外，近年来针对鱼油与藻油之间的纷争不断（鱼油与藻油的优缺点见表1）。因此，后期还需加强针对二者活性的对比研究。

5.3 DHA制备工艺的进一步探索

绿色的提取工艺是未来的发展方向。目前，不饱和脂肪酸提取纯化工艺中还是较多地依赖有机溶剂，溶剂残留是影响产品品质的重要因素，同时对操作人员的安全威胁及生态环境的破坏也较大。明确新型分离设备在DHA纯化上的可行性，可尽可能减少有机溶剂的使用量。此外，提取分离高纯度DHA制剂作为药品和高级营养品已成为开发研究的难点和热点课题之一。市场上销售的各种鱼油保健品和部分鱼油药品中的DHA和EPA总含量约在30%左右。鱼油富含DHA的同时也含有较高水平的EPA及少量其它脂肪酸。目前采用的分离方法都很难同时提取高纯度的EPA和DHA单体。因此，在后期探索DHA绿色纯化工艺以及高纯度制备是DHA研究领域发展的必然趋势。

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