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微藻DHA——天然、安全、环保的功能性食品添加剂
发布时间:2010年12月08日   文章出处:《食品科学》

摘  要:DHA是婴幼儿的成长因子,其功效得到了广泛的认知和肯定。对于成年人,DHA同样具有多方面显著的保健效果,是成年人不可缺少的保健元素。由于人体不能自身合成DHA,且在日常膳食中DHA摄入量不足,因此需要额外服用DHA补充产品。本文针对中国人的饮食习惯,并综合国际权威机构DHA相关推荐摄入量,建议中国不同人群的DHA推荐摄入量为:成人220mg/天,孕妇和哺乳期妇女300 mg/天,婴幼儿100 mg/天,儿童、青少年160~200 mg/天。微藻DHA作为一种天然、安全、环保的功能性食品添加剂,在国外已被广泛应用于保健品行业和食品行业,在国内也将成为行业的发展趋势。微藻DHA在促进人类健康的同时,也带来可观的经济效益与社会效益。

关键词:微藻DHA;DHA来源;推荐摄入量;食品添加剂

Microalgal docosahexaenoic acid:A natural, safe, environment friendly
functional food additive

Abstract: Docosahexaenoic acid (DHA) is a growing element of infants and children, whose positive effects have been widely accepted and approved. Besides, DHA is also a necessary supplement benefiting the health of adults. As DHA can not be synthesized in vivo and daily intake from dietary sources is insufficient, so it is essential to consume special DHA supplemental products. Based on the diet habits of Chinese people together with recommendations for Dietary Reference Intakes (DRI) of DHA from international authorities, the DRI of DHA for Chinese is suggested as: 220mg/d for adults, 300mg/d for pregnant and lactating women, 100mg/d for infant and younger children, 160~200mg/d for older children and adolescents. As a natural, safe, environment friendly functional food additive, microalgal DHA has been applied widely in healthy care products and food industry in foreign countries, and it will be very popular in the domestic market. Microalgal DHA will not only contribute to human health, but also bring favorable economic and social benefits.

Key words: microalgal DHA; DHA resource; DRI; food additive

        1 DHA的概述
        1.1 DHA的功效
         DHA((Docosahexaenoic acid),又称二十二碳六烯酸,属ω-3系列长链多不饱和脂肪酸。国内外的众多研究已证明DHA在多方面都具有优越的生理调节功能。首先,DHA是婴幼儿生长发育过程中不可缺少的成长因子。①DHA为大脑皮层及视网膜的重要成分,能促进婴幼儿脑部及视力的发育。2002年美国《临床营养学杂志》报道,婴儿在进食强化DHA的食品52周后,视觉灵敏度明显提高`1`;②DHA能调节中枢神经系统,有助于婴幼儿的生长发育。英国著名医学杂志《柳叶刀》研究指出,DHA对婴幼儿神经细胞发育非常重要,摄入DHA不足会导致学习能力下降`2,3`。孕妇补充DHA也是非常必要的,由于胎儿自身并不能合成DHA,必须通过胎盘从母体中获得。DHA与胎儿的体格发育有关,Smuts等发现,随着怀孕末期DHA摄入量的增加,新生儿出生体重、身长和头围也有所增长`4`。若摄入DHA不足,可导致胎儿脑细胞生长与发育不正常,产生弱智;DHA严重缺乏时可能影响胎儿中枢神经系统,导致无法正常代谢`5,6`。
        DHA对婴幼儿的功效在国内已被广大消费者接受和认同。另外,DHA也是成年人的保健元素并具有如下功能:①降血脂、血压和胆固醇,预防动脉硬化。澳大利亚科学家Mori`7`等发现DHA有降血压、调节人体内血脂和脂蛋白的正常代谢的功效,并能降低血液粘稠度和血液中胆固醇水平;②减少血栓形成,预防冠心病。日本科学家临床实验证明,每天进食DHA能有效降低心脏病患者猝死的几率`8`;③预防老年痴呆`9,10`;④保护视网膜,改善视力`11` ;⑤抗癌、抑制肿瘤。瑞典科学家研究发现,DHA及其衍生物在机体中能够杀死神经母细胞瘤癌细胞,这或许为多种癌症如神经母细胞瘤、髓母细胞瘤、结肠癌、乳腺癌和前列腺癌等提供新的治疗方法`12`;⑥防治糖尿病。Popp-snijders等人发现DHA可在缺乏胰岛素的情况下有效提高组织对糖的吸收和代谢的效率`13`;⑦抗炎症。DHA对气管炎、风湿性关节炎、哮喘等均有疗效`14,15`;⑧延缓衰老等`16`。由此可见,DHA对不同人群都具有积极的保健功能。
        1.2 DHA的来源
        1.2.1 体内转化
        人体不能自身合成DHA,但可由摄食亚麻酸转化而成。DHA的体内来源是前体脂肪酸α-亚麻酸(ALA),α-亚麻酸进入人体后,经碳链增长和去饱和酶的作用,衍生为DHA,由于转化涉及3种酶的代谢过程,因此转化效率较低`17`。
        1.2.2 食物补充
        DHA广泛存在于海产品中,可通过进食海产品获得DHA,富含DHA海洋鱼类的DHA含量可参考表1`18,19`。动物肝脏和蛋黄也含少量DHA。对于一些常见的肉类,如牛和猪的脂肪是一种饱和脂肪酸,不含DHA。谷物、薯类、淀粉、植物油、人造奶油、黄油、豆类、牛奶、蔬菜、水果等也几乎都不含DHA,见表2`20~22`。
                表1 主要海产品的DHA含量(生鱼)
                Table1         Quantity of DHA in selected fish (raw) 
                鱼类              DHA含量(mg/100g) 
                马鲛鱼          1400 
                三文鱼          1100~1110 
                马哈鱼           660~820 
                鲑鱼               520 
                黄鳍金枪鱼   157 
                鳕鱼               120

                表2 常见食品中DHA含量
                Table2     Quantity of DHA in daily food 
                食品          DHA含量(mg/100g) 
                鸡肝          70 
                鸡蛋          20(每份) 
                鸡肉          0.02 
                牛奶          0 
                牛油          0 
                瘦猪肉      0 
                瘦牛肉      0 
                瘦羊肉      0

        1.2.3 专门的DHA补充产品
        市场上的DHA产品主要来源有鱼油和微藻油。鱼油DHA主要从金枪鱼和鲣等大型鱼的头部和眼窝脂肪中提取,而微藻DHA是通过生物工程技术规模化培养富含DHA的海洋微藻,继而从微藻油中提炼而成。
        1.3 DHA的推荐补充量
        关于DHA的每日推荐摄入量,目前国际上并无明确的官方指引,不同机构对DHA推荐摄入量的规定也有所区别,主要有四种表述形式。以成人的DHA每日摄入量为例:①每日能量消耗量的百分比(%E)形式。美国国家卫生院(NIH)规定成人的DHA摄入量约相当于每日总能量的0.1%,以2000千卡计算为220mg/天`23`。②脂肪酸形式。荷兰健康委员会(DHC)推荐成人DHA摄入量为450mg/天的omega-3脂肪酸`18`。③具体摄入量形式。法国食品卫生安全局规定成人DHA摄入量最少为120mg/天`18`。 ④DHA+EPA形式。世界卫生组织(WHO)推荐成人DHA+EPA摄入量为500mg/天`24`。 
        对于健康的成年人来说,DHA在人体内的转化率极低,研究指出体内亚麻酸向DHA的转化率少于0.5%`25,26`。而在日常膳食中,一般的肉类和蔬果都不含DHA,虽然动物肝脏和蛋黄中含有少量DHA,但不能满足DHA日常摄入量的需要,因此DHA主要通过食用深海鱼类来补充。但由于地理环境和饮食习惯的差异,绝大部分中国居民食用深海鱼类产品的频率较低,即使是沿海地区居民也难以保证每天食用一定量的新鲜海鱼。发达国家DHA摄入量均维持在较高的水平,如澳大利亚2009年成人的DHA每日摄入量为200mg/天`27`。而我国居民的DHA每日摄入量的水平较低。据中国疾病预防控制中心营养与食品安全所2002年对我国成人膳食脂肪酸摄入量的调查指出,我国城市居民的DHA摄入量为22.1mg/天,农村居民为6.0mg/天`28`。另外,2004年中国疾病预防控制中心营养与食品安全所和伦敦城市大学对我国不同水产品消费地区(淡水产品消费量较高、海产品消费量较高和水产品消费量很低的城市)孕妇的脂肪酸摄入量进行调查,发现三个地区孕妇的DHA摄入量均值为11.83~55.30mg/天,其摄入量远低于国外人群`29`。因此,除婴幼儿外,成年人、孕妇或哺乳期妇女都应该通过专门的DHA产品来补充。
        根据中国人膳食结构和习惯,并综合参考国际权威机构的DHA相关推荐摄入量,建议中国不同人群的DHA推荐摄入量为:成人220mg/天,孕妇和哺乳期妇女300 mg/天,婴幼儿100 mg/天,儿童、青少年160~200 mg/天。不同的人群应根据饮食习惯和自身的需要量及时补充DHA。

        2 鱼油DHA与微藻DHA
        目前,市场上的DHA产品主要来源于鱼油和海洋微藻。两种来源的DHA产品对比信息如下:
        2.1 鱼腥味
        鱼油DHA因含有三甲胺,有较重的鱼腥味,从而影响了产品的应用。而微藻DHA不含鱼腥味,具有较好的感官品质,特别适合于对口味敏感的婴幼儿人群。另外,由于微藻DHA不存在鱼腥味,在作为食品营养强化剂添加到食品中时,不会对原食品载体的风味产生不良的影响。
        2.2 DHA和EPA含量
        鱼油含有较高EPA(二十碳五烯酸),EPA可以置换细胞膜中的花生四烯酸,降低婴幼儿对花生四烯酸的吸收量,从而阻碍新生儿的生长发育。同时,目前没有数据和实验证明在婴幼儿大脑和视觉系统的发育过程中需要EPA或需要积累大量EPA`30`。FAO/WHO专家委员会报告指出,为避免鱼油中EPA对婴幼儿生长发育造成的副作用,添加于奶粉中的鱼油,其DHA:EPA的比例最低应为10:1。另外,血小板少或凝血机制有问题的有出血倾向的人及患自身免疫疾患的患者必须慎用含有EPA的产品`31`。而微藻DHA是利用分离筛选得出富含DHA的纯藻种,通过培养抽提精练得出的,DHA:EPA的含量比远大于10:1,不会对新生儿生长起阻滞作用,适合不同人群长期服用。
        2.3污染问题
        鱼油从海鱼中提取,鱼类存在潜在的污染问题,包括致癌物质和非致癌物质。致癌物质包括有机污染物如滴滴涕,六六六,七氯(杀虫剂),多氯化联苯(PCB),二恶英等。非致癌物质包括汞等重金属元素。如常用作补充ω-3不饱和脂肪酸来源的吞拿鱼和三文鱼,最容易积累这些毒素。2002年英国环境科学杂志《光化层》的研究报告指出,从15个国家随机收集的44种不同品牌的鱼油中,全部含有显著量的持续性有机氯污染物,同时还含有显著量的二恶英和毒杀芬等有机污染物`32`。5岁以下的儿童如经常性食用海鱼和鱼油,将很容易超过世界卫生组织(WHO)所规定的最高有机污染物摄入量`33`。即使是微量污染物,胎儿正在发育的神经系统对都是其非常敏感的,而成人长期摄入这些污染物在体内积累也会产生危害。有机污染物可干扰人体内分泌系统、损害神经系统、影响成年人的生育能力以及诱发和促进癌细胞的生长。在哺乳期妇女,体内积累的有机污染物会全部转移到母乳当中,婴儿通过母乳100%吸收`34`。孕妇食用受重金属污染的鱼会导致流产,婴幼儿食用则会导致身体缺陷。同时,这些污染物在体内的半衰期很长,如PCB在血液中的半衰期为4到12个月,汞的半衰期为70到90天`35`。因此,应避免从鱼类或鱼油产品中摄入污染物,特别是儿童和孕妇这些人群`36`。
        微藻DHA是从海洋藻类筛选纯化得出优质的藻种,利用生物工程技术于不含污染物且可食用的营养液中进行规模化培养,能有效避免外界污染的机会,是纯天然、安全的植物性DHA。
        2.4 生态可持续发展
        由于鱼油DHA从深海鱼类中提取,过度的捕杀使全球的鱼类数量大量下降,濒临绝种,影响海洋生物的多样化和沿海地区的气候。同时,生物多样化的降低也造成沿岸生态系统的破坏,并直接影响到人类的生活。生态系统的破坏导致海洋植物的过滤和解毒作用减弱,海洋水质降低,藻类过度增殖,从而使沿岸地区洪水频发,降低地区生态系统对人类的承载能力。随着人口的增长,人们对DHA的需求量日益增大,长期开发鱼油DHA产品势必会破坏生态环境,影响生态平衡与人类生活环境。
        微藻DHA属于植物来源,微藻处于食物链的较低层级,不会对生态造成巨大影响。另外,目前微藻DHA主要是通过生物工程技术进行大规模培养,不会破坏生态系统,不影响生态可持续发展。

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        3 微藻DHA的应用
        3.1保健品行业
        微藻DHA作为保健品,在国内外市场上已有较高的认知度,并主要以软胶囊产品为主。市场上的DHA软胶囊一般含量在100mg~200mgDHA/粒。也有分别针对婴幼儿、孕妇等特殊人群,推出的不同DHA含量的软胶囊产品,以适应不同人群的需要。在软胶囊中,微藻DHA是以油剂形式存在。基于DHA的粉剂形态,还可设计硬胶囊、冲剂等其他形式的保健品,形成多元化的市场格局,更好的满足消费者需求。目前,也已有相关产品在市场上出现。
        3.2 食品行业
        在国外市场,微藻DHA在食品行业的应用比较成熟,已被添加于多种不同的食品基质中。其中在婴幼儿配方产品中使用最为广泛,DHA通常与ARA(花生四烯酸)配合应用。由于EPA会阻碍婴幼儿的发育,FAO/WHO专家建议使用微藻DHA作为奶粉或代乳品中DHA的来源。国际各大婴幼儿配方产品公司都积极将微藻DHA应用到自己的产品中(例如婴幼儿配方奶粉、米粉、果泥、麦片、代乳品等)。其次,微藻DHA在食用油中的应用也较普遍,特别是在保健食用油中(将微藻DHA添加到高端食用油中),供人们直接口服以补足每日所需DHA。例如,美国的Now牌保健食用油,其基础油为亚麻油和玻璃苣油,每汤匙(15ml)含有100mgDHA。 Flora、Health from the sun等品牌也有类似产品。同时,将微藻DHA添加到普通食用油(供烹调使用)也成为一种新的应用趋势。美国Pompeian公司最近推出了添加有微藻DHA的食用调和油 “Olivextra plus DHA”(32mg/15 ml)。另外,微藻DHA也被添加到饮料当中,包括乳酸饮料、豆奶和果汁等。其他应用微藻DHA的食品还有芝士、黄油、面包、香肠、果酱、软糖、膨化饼干等。
        在国内,微藻DHA主要应用于婴幼儿配方食品,如婴幼儿奶粉、米粉和蔬果泥等。在食用油方面,中粮集团已推出了“福临门DHA谷物多食用植物性调和油”,引领国内市场上DHA食用油的发展潮流。最近,微藻DHA还被成功添加于液态奶、儿童冲剂和软糖等产品,微藻DHA在国内食品行业的应用高潮即将来临。与国际市场相比,微藻DHA在国内市场上的认知度和应用范围还有一定距离。目前,国内消费者对微藻DHA了解的正不断增进,对其重视及需求程度也在日益增加,微藻DHA在国内食品行业的应用有着光明和广阔的市场前景。
        3.3应用中的技术问题
        首先,作为一种新型功能性添加剂,其在食品行业的实际应用可行性值得研究,即添加剂对原食品载体保质期、感官指标的影响及其在使用过程中的稳定性等方面都应进行客观考察。例如,将微藻DHA添加在食用油中,是否会对食用油本身的口感、气味和货架期等方面产生影响,微藻DHA在普通烹调加热环境下是否稳定等`37`。这些问题的解决都将有助于推动微藻DHA的广泛应用。
        另外,添加剂的剂型也应根据实具体情况加以选择。目前,微藻DHA以油剂和粉剂两种剂型为主。其中,粉剂是在油剂基础上,用淀粉、糊精或乳清蛋白等辅料进行微胶囊包埋而成。在实际应用中,应根据不同食品材质的特性,选择相应的微藻DHA剂型。例如,在婴幼儿配方类以奶粉、米粉等粉剂成分为主的产品,一般都采用微藻DHA粉剂进行添加;而在食用油中,油剂微藻DHA则更为适合。同时,添加工艺应简单方便,尽量在食品生产过程的最后阶段加入,保证微藻DHA的最大利用度。例如,在液态奶生产过程中,建议在均质灭菌前添加微藻DHA。

        4微藻DHA前景及展望
        DHA对不同年龄阶段的人群都有着积极的保健功效。由于DHA在人体内的自身合成(转化)率极低,需要额外补充。相对于鱼油DHA,微藻DHA不含鱼腥味、DHA与EPA含量配比适当、无海洋污染、不破坏生态环境,因而有着更为广阔的市场应用前景。随着生活水平的提高和消费习惯的改变,人们越来越重视自身和家人的健康,微藻DHA功能性食品在推动人类健康的同时也带来理想的经济效益和社会效益,是保健品和食品行业未来的发展趋势。

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作者:
                        温雪馨1、李建平1、侯文伟2、彭晓芳1、马金余3
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                        2.yh533388银河工程(福建)有限公司,福建省漳州市,363500
                        3.香港大学生物科学学院

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