顺式-4,7,10,13,16,19-二十二碳六烯酸（CAS号：6217-54-5），简称DHA（Docosahexaenoic Acid），是一种高度不饱和的ω-3多不饱和脂肪酸（PUFA）。其分子式为C22H32O2，含有六个顺式双键，位于碳链的4、7、10、13、16和19位。这种独特的结构赋予了DHA重要的生物活性，使其在神经系统发育、视网膜功能和心血管健康中发挥关键作用。作为一种必需脂肪酸，人体无法通过自身合成途径产生，必须从外部来源获取。下面从化学专业角度，详细探讨DHA的天然来源及其提取方法。
天然来源
DHA的主要来源是海洋生物体系，特别是富含脂质的冷水鱼类和某些微藻。这与海洋生态系统的食物链密切相关。DHA最初由浮游植物和微藻（如某些硅藻和甲藻）通过脱饱和酶系统从α-亚麻酸（ALA，18:3 n-3）或二十碳五烯酸（EPA，20:5 n-3）生物合成而来。这些酶包括Δ4-脱饱和酶、Δ5-脱饱和酶和延伸酶等，逐步延长碳链并引入双键，形成DHA的22碳六烯结构。
在食物链中，微藻被小型鱼类（如凤尾鱼、沙丁鱼）摄食，这些鱼类再被大型鱼类（如三文鱼、金枪鱼和鲭鱼）捕食，从而将DHA富集到鱼油中。典型的鱼油中DHA含量可达总脂肪酸的10-20%，例如，三文鱼油中DHA与EPA的比例约为1:1。这种富集过程是进化适应的结果，帮助海洋生物在低温环境中维持细胞膜的流变性，确保膜磷脂的液态特性。
除了鱼类，DHA还存在于某些陆生植物的种子油中，但含量极低（如亚麻籽油中主要为ALA的前体）。近年来，生物工程技术已实现DHA在酵母（如Yarrowia lipolytica）或转基因藻类中的异源表达，提供可持续的非动物来源。这些工程菌株通过导入海洋来源的脱饱和酶基因，高效合成DHA，产量可达干重细胞的20%以上。
从化学结构看，DHA的所有双键均为顺式构型，这在天然来源中保持一致，避免了反式异构体可能带来的毒性。工业级DHA的纯度通常需达到95%以上，以确保其在膳食补充剂中的功效。
提取与纯化方法
DHA的提取是一个多步化学过程，旨在从复杂脂质基质中分离并纯化这一特定脂肪酸。传统方法依赖鱼油作为原料，而现代技术则强调高效、环保的提取策略。以下是几种主流化学提取途径，均需考虑氧化稳定性，因为DHA的多个双键易受光、热和氧影响而氧化变质。
1. 传统皂化与酸化提取
这是最早的工业方法，基于脂肪酸的碱溶解性。从鱼油中，原料鱼油经冷压或溶剂提取获得粗油，其中甘油三酯（TG）形式占主导（约95%）。
皂化步骤：将鱼油与氢氧化钾（KOH）或氢氧化钠（NaOH）在乙醇-水混合溶剂中加热至60-80°C，反应1-2小时。皂化方程式为：RCOOR' + KOH → RCOOK + R'OH，其中R为DHA链，R'为甘油残基。这产生混合脂肪酸钾盐。
酸化与分离：皂化后，加入盐酸（HCl）或硫酸（H2SO4）至pH 1-2，将钾盐转化为游离脂肪酸（FFA）。DHA作为FFA释放，呈油状上层。通过重力沉降或离心分离油相，水相含甘油和盐。
初步纯化：粗FFA混合物经低温冷冻（-20°C）去除饱和脂肪酸（如棕榈酸），因为它们凝固更快。随后，用乙醇或丙酮重结晶，进一步去除杂质。
此方法的产率约70-80%，但易产生皂化副产物，且DHA纯度仅60-70%，需后续精制。化学挑战在于避免碱性条件下双键的顺反异化。
2. 尿素包合结晶法
这是选择性提取不饱和脂肪酸的经典方法，利用尿素（urea）对直链饱和脂肪酸的包合能力，而对多双键的不饱和酸如DHA的包合较弱。
准备尿素络合物：将粗FFA溶于甲醇中，加入等摩尔量的尿素，加热至50°C搅拌。尿素形成六元螺旋通道结构，优先包合18-20碳饱和或单不饱和酸，形成固体络合物。DHA因弯曲的顺式双键结构，无法有效进入通道，留在液相。
分离与回收：冷却至0°C，过滤固体络合物。液相富含DHA（纯度提升至80%以上）。用热水洗脱尿素，回收DHA。
此法成本低、绿色，但需多次循环以达高纯度（>95%），并控制温度避免氧化。产率约50-60%，适用于实验室规模。
3. 超级临界流体提取（SFE）
现代工业首选，采用二氧化碳（CO2）作为超级临界流体（临界点：31.1°C, 7.38 MPa），其密度和溶解力可调，类似于有机溶剂但无残留。
提取过程：鱼油置于高压提取柱中，CO2在40-60°C、20-30 MPa下流动，溶解中性脂质。添加5-10%乙醇作为共溶剂，提高对极性DHA的溶解度。提取时间1-2小时，DHA随脂质逸出。
分馏纯化：通过减压释放CO2，脂质沉析。随后，在不同压力下分馏：低压去除饱和酸，高压富集DHA。结合银离子亲和层析，进一步分离顺式DHA（银离子与双键络合）。
SFE的优点是选择性高（DHA纯度可达99%）、无溶剂残留，且温度低（<50°C）减少氧化。工业装置如连续SFE系统，年产吨级DHA。但设备投资大，适用于大批量生产。
4. 酶法与生物提取
从微藻或工程菌中提取DHA时，常用酶辅助水解。脂酶（如Candida antarctica脂酶）特异性水解TG，释放DHA-rich FFA。随后，通过分子蒸馏（真空下，150-200°C）分离挥发性差异。
新兴技术包括膜分离：使用陶瓷或聚合物膜（如反渗透膜）基于分子量和极性分离DHA，结合高效液相色谱（HPLC）最终纯化。质谱确认纯度，确保无反式异构体。
注意事项与应用
提取过程中，抗氧化剂如α-生育酚（维生素E）或没食子酸酯必不可少，防止DHA自氧化生成过氧化物。纯化后，DHA常乙酯化成乙酯形式，提高生物利用率。
作为化学从业者，在处理DHA时需注意其热敏性和光敏性，存储于氮气氛围下、-20°C。工业提取的经济性依赖原料鱼油价格波动，而可持续来源如藻类DHA正成为趋势，推动绿色化学发展。
总之，DHA的来源根植于海洋生物链，其提取结合了传统化学原理与现代工程技术，确保高效供应这一关键营养素。