富含可食性油脂的微生物，你知道多少？

油脂是微生物生命活动的代谢产物之一，油脂积累超过细胞总量20%的微生物称为产油微生物。微生物油脂（microbial oils）又称为单细胞油脂（single cell oil，简写SCO）。

和动植物一样，微生物中的油脂也以两种形式存在，一种是体脂形式，即作为细胞的结构组成部分而存在于细胞质中，在微生物中含量非常恒定，如微生物细胞膜上的磷脂；另一种是贮存脂形式，以脂滴或脂肪粒形式贮存于细胞质中。某些微生物如酵母、霉菌、微藻、细菌的细胞内能积累大量油脂，有的菌体干基内含油脂达70%以上。

用微生物生产油脂的优点：①微生物适应性强，生长繁殖迅速，生长周期短，代谢活力强，易于培养，便于用基因工程改良；②占地面积小，不受场地限制。同时，不像动植物那样受气候、季节变化限制，能连续大规模生产，所需劳动力低；③微生物生长所需原材料丰富，价格便宜，特别是可利用农副产品加工、食品加工和造纸业的废弃物，有利于利用废物，环境保护；④生物安全性好。

利用微生物生产油脂在技术上已经完全可行，关键要看经济上是否可行。微生物生产油脂成本取决于培养基的价格和发酵结束后从微生物细胞中提取油脂的费用。目前，对微生物油脂的研究主要集中在生产价值高的功能性油脂、特殊用途油脂，如γ—亚麻酸（GLA）、共轭亚油酸（CLA）、花生四烯酸（AA）、二十碳五烯酸（DHA）、二十二碳六烯酸（EPA）、类可可脂（CBE）等。微生物除了能合成脂肪酸、甘油三酯外，还能合成大量不同结构和性质的其他脂类化合物，如羟基脂肪酸、蜡酯、羟基链烷酸酯，及一些药用产品如甾体激素等。

目前用来生产油脂的微生物主要包括微藻、细菌、酵母和霉菌等。真核的微藻、酵母、霉菌能在它们体内合成与植物油脂相似的甘油三酯，原核的细菌则合成特殊的脂质，如蜡、聚酯、聚-β羟基丁酸等。

（一）微藻

微藻（Microalgae）种类繁多，主要有14类，从原核生物蓝绿藻（现称蓝细菌）到黄、绿、金黄、棕藻，硅藻也包括在内。微藻中的脂肪酸种类非常丰富，油脂含量有些超过70%，近年来，人们已将微藻用于多不饱和脂肪酸的开发。

螺旋藻（Spirulinaspp）是最好的生产GLA的微藻资源，在真核类藻中也有GLA。小球藻Chlorellaspp合成α—亚麻酸。

紫球藻（Porphyridium cruentum）中AA含量高达总脂肪酸的60%，在该藻的其他菌株中发现EPA含量也很高，因此该藻有可能用来同时生产AA和EPA。

小球藻（Chlorella minutissima）是第一个用来开发多不饱和脂肪酸的微藻，总脂肪酸中EPA占45%，但细胞中油脂含量仅为7%，且细胞量也低，因此该藻不能用于商业开发。三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）的油脂含量为15%，EPA占总脂肪酸的35%。在室内光照条件下可连续生产EPA，并且它的EPA/AA比值特别高，使得EPA的分离比较容易。一种名为Nannochloropis oculata的微藻含油脂14%，EPA占总脂肪酸的45%。

美国Martek公司对异养微藻进行筛选，得到的微藻MK8805在优化条件下油脂占细胞干重的10%，DHA占总脂肪酸的30%。虽然含油量较低，但由于油脂中仅有DHA一种多不饱和脂肪酸，所以提取很容易。经分馏后，DHA浓度达到80%。绿光等鞭金藻（Isochrysis galbana）是另一个潜在的EPA和DHA生产菌，所产油脂经尿素络合分离，可得到92%～96%纯度的EPA和DHA。

总之，微藻是最具有潜力用于各种多不饱和脂肪酸生产的微生物，关键是寻找一种既高含油又含所需脂肪酸多的微藻。另外，在无菌、光照发酵罐中培养微藻的成本较高，目前只有少数微藻可在室外开放环境下商业化生产。微藻生产时，光照强度、温度、pH、盐度、营养成分对生长速率、产量、脂肪酸组成等影响较大。(www.xing528.com)

（二）细菌

细菌（Bacterial）中含有一些其他生物中没有的特殊脂质成分，它与其耐盐、甲烷利用、耐热性能有关。这些脂质是由类异戊二烯衍生来的，而不是脂酰基团。而且，尽管也可与甘油相连，但它是通过醚键连接，而不是酯键连接。如在甲烷杆菌属（Metha-nobacterium）、甲烷球菌属（Methanococcus）、盐杆菌属（Halobacterium）等古细菌中有典型的乙醚酯。这些脂质在细胞中占5%，并以磷脂形式存在于细胞膜中，从而使其能在极端条件下生长。

细菌含甘油三酯量很少，细菌中最常见的贮存脂是聚β—羟基丁酸（PHB），其相对分子质量高，具有很好的热塑性。英国ICI公司已将PHB作为可降解塑料进行大规模工业化生产。生产菌株为真养产碱菌（Alcaligenes eutrophus），它能合成菌体量80%的PHB。现已有将PHB用于医药品缓释胶囊的研究。

海洋或淡水细菌异单胞菌属（Altermonas）、希瓦式菌属（Shewanella）、屈桡杆菌属（Flexibacter）和弧菌（Vibro）都能产多不饱和脂肪酸。腐败希瓦式菌（又称腐败交替单胞苗）（Shewanella putretaciens）是从鲭鱼肠道中分离的。以含蛋白胨和酵母膏的天然或人工海水作为培养基，在25℃、pH7下培养8h，胞内油脂中的EPA可达9mg/g干菌丝体。

从鱼和海洋动物中的24000种细菌中筛选出的一株与腐败希瓦式菌（Shewanella pu-tretaciens）相似的菌株SCRC-2738，在普通发酵罐中于20℃下发酵12～18h，可产15g干菌体/L，含油脂10%～15%，EPA占总脂肪酸的40%。由于EPA存在于细胞磷脂中，需要对酯进行水解以得到脂肪酸，经超临界二氧化碳流体萃取后再经色谱分离，可得到含量为80%的EPA。

（三）酵母菌

酵母（Yeast）中脂肪酸分布和组成一般规律如下：①软脂酸在总脂肪酸中为15%～20%，在油脂酵母属（Lipomyces）中比例最高，超过30%，有时甚至超过60%；棕榈油酸在绝大多数酵母中所占比例很小（小于5%），但在酿酒酵母中含量可达43%～54%，在有孢汉逊式酵母属（Hanseniaspora）中棕榈油酸比例超过总脂肪酸的67%；②硬脂酸一般占总脂肪酸的5%左右；③油酸一般是酵母中最丰富的脂肪酸，在某些品种如裂殖酵母属中可达80%；④亚油酸在多数酵母中是第二丰富的脂肪酸，而油酸和亚油酸一般与磷脂细胞膜有关；⑤在酵母属、裂殖酵母属、类酵母属和有孢汉逊式酵母属（Han-seniaspora）中缺乏油酸及其他多不饱和脂肪酸；⑥α—亚麻酸比例一般小于10%，高于15%很少见；⑦中链脂肪酸（C_12∶0和C_14∶0）一般呈微量，不超过1%，但是在冬孢酵母属（Leucosporidium）中含量可达8%～12%；⑧少数酵母中存在少量C_20∶0、C_22∶0和C_24∶0长链脂肪酸，但在多数酵母中是以痕量成分存在的；⑨长链多不饱和脂肪酸一般认为仅在少数酵母中存在，一种名为Dipoduscopsis Uninucleata的酵母中存在二高-γ—亚麻酸（DHGLA）及AA。

因此，酵母在脂肪酸的分布模式上相当单纯，绝大多数酵母仅有C₁₆和C₁₈脂肪酸，其中基本的饱和脂肪酸是软脂酸，基本的单不饱和脂肪酸是油酸，少数酵母中最多的单不饱和脂肪酸是棕榈油酸，多不饱和脂肪酸在酵母中也存在，油酸含量一般较丰富，但亚油酸含量很少，因此在选择酵母生产脂肪酸时需认真考虑。大多数酵母中总的油脂含量一般低于20%。

（四）霉菌

霉菌（Mould）中油脂含量超过25%的约有64种。很多霉菌油脂含量在20%～25%，其脂肪酸类型也比酵母丰富很多，开发潜力很大。虫霉属（Entomophthora）中C₁₂和C₁₄脂肪酸含量很丰富，麦角菌属（Claviceps）可生产羟基脂肪酸、蓖麻酸、12—羟基油酸。有些霉菌生产支链脂肪酸和短链C₄和C₆脂肪酸。霉菌脂肪酸与酵母脂肪酸的最大差别是霉菌能生产高比例的不饱和脂肪酸，包括n-3和n-6两类脂肪酸。因此霉菌主要用于生产附加值更高的不饱和脂肪酸，如GLA、DHGLA、AA、EPA和DHA等。