微生物功能性油脂的研究

董欣榮 曹 健

摘要 從影響微生物油脂合成的重要因素、微生物油脂的制備、微生物油脂的定性分析、產(chǎn)品的理化指標(biāo)和質(zhì)量指標(biāo)及利用微生物生產(chǎn)功能性油脂等幾個(gè)方面，對(duì)國(guó)內(nèi)外微生物功能性油脂的研究進(jìn)行了綜述。

關(guān)鍵詞 微生物；功能性油脂；制取

分類(lèi)號(hào) TS218.01

FUNCTIONAL FATS AND OILS FROM MICROORGANISMS

Dong Xinrong Cao Jian

(Bioengineering department,Zhengzhou Grain College,Zhengzhou 450052)

Abstract This paper gives a general review of the prod uction of fats and oils from microorganisms,the important factors that work duri ng the process,qualitative analysis,physical and chemical properties and quality properties of the products as well as the microorganism is applied to make the functional oils and fats at home and abroad.The production of functional fats an d oils from microorganisms are also investigated.

Key words microorganism;functional fats and oils;production

0 前言

微生物油脂一般又稱(chēng)單細(xì)胞油脂，很多微生物如細(xì)菌、霉菌、酵母菌及藻類(lèi)等在一定條件下，可在菌體內(nèi)產(chǎn)生大量油脂，有的干基菌體含油高達(dá)70%以上，而且這些油脂與一般植物油脂有類(lèi)似的脂肪酸組成(見(jiàn)表1)〔1〕。微生物油脂的研究始于第一次世界大戰(zhàn)期間，德國(guó)為了解決當(dāng)時(shí)的油源匱乏而利用產(chǎn)脂內(nèi)孢霉生產(chǎn)油脂，之后美國(guó)也開(kāi)始著手微生物油脂的生產(chǎn)，但沒(méi)有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。直至第二次世界大戰(zhàn)前夕，德國(guó)科學(xué)家篩選到了適于深層培養(yǎng)的菌株，開(kāi)始在德國(guó)工業(yè)化生產(chǎn)微生物食用油。

表1 部分微生物油脂的脂肪酸組成

菌株 12∶0 14∶0 1 6∶0 16∶1 18∶0 18∶1 18∶2 18∶3 其它

假絲酵母(Candidal0) - tr 32 - 15 44 8 -

隱球酵母

(Cryptococcus terricolus) - tr 36 1 14 36 8 tr

紅酵母

(Rhdotorula glatiuis) - - 18 1 6 60 12 2 24∶0 1%

Rhythium irregulare 1 6 26 15 5 26 5 6a 20∶0 7%

產(chǎn)脂內(nèi)孢霉 - 2 25 70 17 47 5 1

麥角菌霉 - tr 23 6 2 19 8 - 18∶1-OH 42%

串珠鐮孢 - 1 14 - 11 30 42 1

米黑毛霉 - 1 20 4 6 48 16 5a

少根根霉 tr 1 18 4 11 29 16 tra

淀粉核衣藻 - - 30.7 2.6 0.8 4.1 35.3 7.5b 16∶2 16.2%

16∶3 2.7%

高山被孢霉

Ovder Mucorales b b b b b b 15 0

20∶3 3%

20∶4 30%

20∶5 15%

說(shuō)明：a――γ―亞麻酸；b――未知；tr――痕量；br――支鏈酸；-― ―OH羧基酸

與動(dòng)植物油的生產(chǎn)相比，微生物油脂的生產(chǎn)有許多優(yōu)點(diǎn)：1、微生物適應(yīng)性強(qiáng)，繁殖速度快 ，生產(chǎn)周期短；2、微生物生長(zhǎng)所需的原料豐富多樣，特別是可以利用農(nóng)副產(chǎn)品、食品工業(yè)及造紙業(yè)中產(chǎn)生的廢棄物，如亞硫酸紙漿、木材糖化液、廢糖液、制造淀粉產(chǎn)生的廢料廢液等，同時(shí)還保護(hù)了環(huán)境；3、微生物方法生產(chǎn)油脂可節(jié)約勞動(dòng)力，同時(shí)不受場(chǎng)地、氣候、季節(jié)的影響，一年四季可連續(xù)生產(chǎn)；4、利用不同的菌種和培養(yǎng)基產(chǎn)品構(gòu)成變化較大的特點(diǎn)，尤其適合于開(kāi)發(fā)一些功能性油脂。如富含油酸、γ―亞麻酸、花生四烯酸、EPA、DHA、角鯊烯、二元羧酸等的油脂以及代可可脂。此外，由于人口的增長(zhǎng)使得油脂需求量與自然資源嚴(yán)重短缺的矛盾日益尖銳，開(kāi)辟新油源―微生物油脂更具有重要的現(xiàn)實(shí)意義〔2、3〕 。

目前利用微生物生產(chǎn)油脂的技術(shù)可行性已不存在太大問(wèn)題，主要還是經(jīng)濟(jì)可行性。微生物生 產(chǎn)油脂受多種因素影響，而且生產(chǎn)油脂的菌種有限，只有那些干基菌體含油率高，油脂轉(zhuǎn)化率也較高的微生物才有可利用的價(jià)值。目前篩選的微生物干基菌體含油率一般為30%～60%，少數(shù)為70%～80%。油脂轉(zhuǎn)化率一般為15%，個(gè)別菌種達(dá)20%～25%。因此，一般的微生物油脂經(jīng)濟(jì)價(jià)值還無(wú)法與植物油相抗衡，對(duì)微生物油脂的研究主要集中在利用微生物生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的特殊營(yíng)養(yǎng)油脂、特殊工業(yè)用途油脂。這類(lèi)油脂的主要營(yíng)養(yǎng)成分在天然動(dòng)植物油脂中存在量很少，甚至不存在，但具有較大的生理功能和特殊用途，因而我們統(tǒng)稱(chēng)為微生物功能性油脂。目前通過(guò)微生物油脂分提制取可可脂、采用酵母發(fā)酵生產(chǎn)代可可脂都已在日本得以實(shí)現(xiàn)，以霉菌生產(chǎn)的γ―亞麻酸油脂已在日、英問(wèn)世，生產(chǎn)富含花生四烯酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸、中碳酸及蓖麻酸油脂的真菌、藻類(lèi)菌種也已找到〔1，6，21〕。微生物功能 性油脂作為動(dòng)植物油脂的必要補(bǔ)充在促進(jìn)人類(lèi)健康方面正起著越來(lái)越重要的作用，所以對(duì)微 生物功能性油脂的研究具有極其重大的意義。

1 影響微生物油脂合成的重要因素

1.1 培養(yǎng)基的C/N比

油脂的生成由細(xì)胞油脂含量與細(xì)胞收獲量的乘積決定。微生物生產(chǎn)油脂的 過(guò)程可分為兩階段：細(xì)胞增殖階段和產(chǎn)油階段。這兩個(gè)階段所用培養(yǎng)基的C/N比不同，細(xì)胞增殖期要 求氮素營(yíng)養(yǎng)相對(duì)偏高以獲取足量菌體細(xì)胞；產(chǎn)油期則是在獲取足量菌體細(xì)胞后，增加碳素營(yíng)養(yǎng)物 質(zhì)，為菌體大量積油創(chuàng)造條件〔9〕。

1.2 pH值

產(chǎn)生油脂的最適pH值依微生物種類(lèi)而不同，酵母為3.5～6.0，霉菌為中 性至偏堿性。構(gòu)巢曲霉在pH2．8～7.4培養(yǎng)時(shí)，隨pH值上升，油酸含量增加。而培養(yǎng)油脂 酵母的增養(yǎng)基最初pH值越接近中性，穩(wěn)定期細(xì)胞油脂含量越高〔7〕。

1.3 無(wú)機(jī)鹽和微量元素

一般地對(duì)于真菌，適當(dāng)增加無(wú)機(jī)鹽和微量元素的使用量，可提高產(chǎn)油速度 及產(chǎn)油量。Carrid等人對(duì)構(gòu)巢曲霉的研究表明，調(diào)整Na＋、Mg2＋、SO42－ 、PO43－等離子的含量比，可使油脂含量由25%～26%(生成率6.7～7.9)提高到51 %(生成率17.2)。一項(xiàng)有關(guān)油脂酵母產(chǎn)油的實(shí)驗(yàn)證明，在培養(yǎng)基中增加鐵離子濃度可加快油 脂合成，而增加鋅離子濃度(有些菌株要求維生素B)可提高積累量。

1.4 溫度

油脂生成的最適溫度大多在25℃左右。溫度可影響油脂的組成、含量，培 養(yǎng)溫度低時(shí)不飽和脂肪酸含量將增加。

1.5 培養(yǎng)時(shí)間

培養(yǎng)時(shí)間對(duì)油脂的合成也很重要。如黑曲霉、米曲霉、根霉、紅酵母、釀 酒酵母 最佳培養(yǎng)時(shí)間分別為3d、7d、7d、5d、6d。培養(yǎng)時(shí)間不足，微生物菌體總數(shù)達(dá)不到最 大量而影響油脂量；培養(yǎng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，微生物個(gè)體變形、自溶，形成的油脂進(jìn)入培養(yǎng)基中難以 收集，同樣影響油脂產(chǎn)量。

1.6 孢子數(shù)量

菌體生長(zhǎng)期孢子數(shù)量過(guò)多，單細(xì)胞油脂產(chǎn)量反而可能低。細(xì)胞內(nèi)積存的油 脂過(guò)多，又會(huì)使菌體失去增殖能力。因此培養(yǎng)產(chǎn)油菌時(shí)應(yīng)使之達(dá)到最佳孢子數(shù)量，以保持菌 體的增殖能力和產(chǎn)油生理狀態(tài)。

1.7 氧氣供給量

微生物利用基質(zhì)糖類(lèi)合成油脂及不飽和脂肪酸都需要氧氣參與，因此必須供應(yīng)充足的氧氣。

1.8 添加

添加脂肪酸合成的中間物或能形成中間物的二碳化合物如乙醇、乙酸鹽、乙醛等可增加油脂含量。

2 微生物油脂的制備

2.1 菌株的選擇

用于生產(chǎn)微生物油脂的菌株要求具備以下條件：

(1)具備或改良后具備合成油脂的能力，油脂積累量大，含油量穩(wěn)定在50%以上且油 脂轉(zhuǎn)化率不低于15%。

(2)能利用農(nóng)副產(chǎn)品及工業(yè)廢水、廢料。

(3)繁殖力旺盛，雜菌污染困難，沉淀、過(guò)濾、分離油脂容易。

(4)油脂風(fēng)味良好，食用無(wú)害，易消化吸收。

(5)用于工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)能適應(yīng)工業(yè)化深層培養(yǎng)，裝置簡(jiǎn)單〔4，5〕。此 外菌種不同，培養(yǎng)條件不同，產(chǎn)品也不同。一些菌株油脂的脂肪酸組成、類(lèi)型及甘三酯組成 見(jiàn)表1和表2。

表2 微生物油脂的立體專(zhuān)一分析

油脂 Sn 14∶0 16∶0 16∶1 17∶0 17∶1 18∶0 18∶1 18∶2 19tr 20∶0 22∶0 24∶0 24∶1

Mycobacterium 1 1 8 9 tr 2 7 60 - 7 1 1 1 1

snegmatis 2 7 57 13 2 1 6 9 - 1 tr tr 1 tr

3 1 7 7 tr tr 16 18 - 6 7 7 18 7

(油脂酵母) 1 3 14 8 - - 4 61 10 10 - - - -

Lipomyces 2 - 1 2 - - - 88 9 - - - - -

lipoferus 3 6 29 13 - - 9 37 6 - - -

- -

2.2 培養(yǎng)基

需配制的培養(yǎng)基有斜面培養(yǎng)基、種子液培養(yǎng)基、基礎(chǔ)搖瓶培養(yǎng)基、發(fā)酵培養(yǎng)基等。斜面培養(yǎng)基是培養(yǎng)該菌種的普通培養(yǎng)基；種子培養(yǎng)基與基礎(chǔ)培養(yǎng)基成分變化不大 ，主要是為了穩(wěn)定菌種的性狀；發(fā)酵培養(yǎng)基要使碳源比重增加，氮源比重下降，同時(shí)增加通氣量，使菌體充分合成油脂〔28，29〕。

配制時(shí)所用的碳源有乳糖、葡萄糖、果糖、蔗糖、石蠟、廢糖蜜、紙漿工業(yè)廢水、木材水解 液、淀粉廠廢水等；氮源有銨鹽、尿素、硝酸鹽、氨基酸、酵母水、玉米漿等；無(wú)機(jī)鹽類(lèi)有KH2 PO4、MgSO4、CaCl2等；生長(zhǎng)素有酵母膏、蛋白胨等；如果要誘變改良菌種，還需配制誘變培養(yǎng)基，所用的誘變劑有亞硝基胍、N―甲基―N―亞硝基胍、硫酸二乙酯、紫外線、激光、離子束等。

2.3 培養(yǎng)方法

2.3.1 菌種的活化

將保存的菌種轉(zhuǎn)接到斜面培養(yǎng)基上，28 ℃培養(yǎng)4 d。

2.3.2 種子液的制備

活化菌種以少量無(wú)菌水洗，入裝有種子液培養(yǎng)基的三角瓶中，24～30 ℃ ， 轉(zhuǎn)速150～300 r/min，培養(yǎng)2～5 d。培養(yǎng)溫度、時(shí)間、搖瓶速度依菌種的類(lèi)型和數(shù) 量而定，通常種子液培養(yǎng)基裝液量為三角瓶的1/5。

2.3.3 搖瓶培養(yǎng)

采用與(2)同樣容積的三角瓶，內(nèi)裝1/5容積的種子液培養(yǎng)基，接入種子液 2～3 mL，溫度、轉(zhuǎn)速同(2)，培養(yǎng)時(shí)間比(2)延長(zhǎng)1～2 d。

2.3.4 大罐發(fā)酵

裝液量為灌體的2/3，接種5%，罐壓0.5 kg/cm2，攪拌速度提高至原來(lái)的2倍，罐溫與上述溫度相同。有時(shí)為了逐漸誘導(dǎo)產(chǎn)脂，可采用三級(jí)發(fā)酵的方法，使培養(yǎng) 基營(yíng)養(yǎng)的供給趨向于碳源逐漸升高，氮源逐漸減少，通氣量加大，pH值也逐漸接近微生物合 成油脂的最適值。

2.4 菌體的收集

培養(yǎng)好的菌體經(jīng)鏡檢后，以濾布(紗布、的確涼布)過(guò)濾，用蒸餾水洗三次 ，稱(chēng)濕重，取部分濕菌體60 ℃烘干，稱(chēng)干重，以確定濕菌體的含水率。收集大量菌體時(shí)則 采用離心法。

2.5 提油前菌體的前處理及菌體油脂的提取

微生物油脂存在于堅(jiān)韌的細(xì)胞壁中，且部分以脂蛋白、脂多糖的形式存在 ，因此提油前必須對(duì)菌體進(jìn)行前處理。前處理的方法主要有四種：(1)干菌體磨碎法(將菌體 與砂子一起進(jìn)行研磨)；(2)干菌體、稀鹽酸共煮法(共煮使細(xì)胞分解便于獲油)；(3)菌種自 溶法(50 ℃下保溫2～3 d)；(4)菌體蛋白變性法(用乙醇或丙醇使結(jié)合蛋白變性)〔10〕 。另外還有利用高壓勻漿、球磨、膨化、高滲透壓等處理使菌體破裂的辦法。

用于油脂浸提的有機(jī)溶劑主要有乙醚、異丙醚、氯仿、乙醚―乙醇、石油醚、氯仿―甲醇等 ，浸提后再通過(guò)減壓蒸餾等手段回收溶劑。

3 微生物油脂定性分析

經(jīng)蘇丹黑染色法染色后，菌體中的脂肪粒呈現(xiàn)藍(lán)紫色或藍(lán)灰色，而菌體 為紅色。根據(jù)脂肪粒大小可初步判斷脂肪含量的多少，還可用于確定最佳產(chǎn)油時(shí)間〔5〕。

4 微生物油脂各項(xiàng)理化指標(biāo)與質(zhì)量指標(biāo)的測(cè)定

采用AOCS方法，分析指標(biāo)主要包括以下幾方面：(1)折光指數(shù)；(2) 比重； (3)透明度；(4)氣味、滋味；(5)水分；(6)酸價(jià)；(7)過(guò)氧化值；(8)碘價(jià)；(9)色澤；(10)2 80℃實(shí)驗(yàn)；(11)脂肪酸組成；(12)甘三酯組成；(13)不皂化物。

5 利用微生物制取功能性油脂

通過(guò)細(xì)胞融合、細(xì)胞誘變等手段，可使微生物生產(chǎn)出比動(dòng)植物油脂 更符合人體需要的高營(yíng)養(yǎng)油脂或某些特定脂肪酸組成的油脂〔27〕。現(xiàn)分述如下：

5.1 油酸、亞油酸

亞油酸是一種人體必需脂肪酸，通過(guò)人體的△6脫氫酶作用可以轉(zhuǎn) 變成 人體所需的γ―亞麻酸。盡管這類(lèi)油脂在植物中存在較為普遍，但亞油酸含量達(dá)到70%以上 的只有紅花油、葵花油。據(jù)報(bào)道利用纖維素作碳源來(lái)培養(yǎng)絲狀菌馬鈴薯黑痣病薄膜霉 ，所產(chǎn) 生的油脂亞油酸含量高達(dá)71.8%～76.3%〔11〕。國(guó)外資料報(bào)道有利用產(chǎn)脂內(nèi)孢霉 工業(yè)化生產(chǎn)富含油酸、亞油酸的油脂。微生物油脂中油酸、亞油酸常常同時(shí)存在，二者可占 總脂量的65%～78%，這一點(diǎn)與許多植物油脂非常相似，此外熔點(diǎn)、折射率、比重、酸價(jià)、過(guò) 氧化值、皂化值、碘值等物理化學(xué)特性的分析結(jié)果，也與植物油接近〔9〕。

一份關(guān)于38株假絲酵母的全細(xì)胞脂肪酸分析表明：這些酵母油酸含量達(dá)34%～69%，亞油酸含 量達(dá)5%～34%，而且有的菌株棕櫚油酸含量達(dá)15.9%〔2，3〕。油脂酵母、紅酵母、 擲孢酵母合成的油脂以油酸為主要成份，脂肪酸組成與常用植物油中的橄欖油、菜籽油相近 〔2，13〕。

5.2 γ―亞麻酸(GLA)

GLA天然存在量很少，只有在乳脂和特殊野生植物種子中含量較高，人體 △6脫氫酶的存在及活力常受肥胖、癌癥、 病毒感染、老齡等健康及營(yíng)養(yǎng)因素的影響，阻礙攝入的亞油酸轉(zhuǎn)變?yōu)镚LA，使PG(前列 腺素)不能順利合成，從而導(dǎo)致動(dòng)脈硬化、血栓癥、糖尿病等，故富含GLA的油脂是一類(lèi)保健 性油脂〔14〕。

傳統(tǒng)上，GLA主要從月見(jiàn)草種子油中提取，1948年Bernhard和Albercht首先從布拉克須霉的 菌絲體脂肪中鑒定出真菌CLA，含量達(dá)16%，Nugtern證明其結(jié)構(gòu)與月見(jiàn)草種子油GLA相似。19 64年Show又發(fā)現(xiàn)藻狀菌綱的菌株含有GLA，而不含α-亞麻酸。最近，日本Ona da Cement公司生物工程研究室的Morio Hiramo和東京農(nóng)業(yè)與技術(shù)大學(xué)生物工程系的Yunki M iura等利用新鮮海水培養(yǎng)鈍頂螺旋藻和一種小球藻(Chlorella sp.NKG4240)生產(chǎn)GLA， 其含量可達(dá)總脂肪酸的10%〔15〕。

在發(fā)酵生產(chǎn)GLA方面，1985年Osama Suzuki等利用深黃被孢霉、葡酒色被孢霉，拉曼被孢霉 和矮被孢霉以高 濃度葡萄糖(60～400 g/L)為碳源發(fā)酵培養(yǎng)，菌體油脂含量達(dá)35%～70%，其中GLA占3%～11% 。 1987年蓑島良一等用雅致小克銀漢霉發(fā)酵生產(chǎn)GLA，GLA含量達(dá)18%。英國(guó)使用爪哇鐮刀菌， 以小麥淀粉生產(chǎn)的葡萄糖作為培養(yǎng)基進(jìn)行發(fā)酵，產(chǎn)物經(jīng)提純達(dá)到食用標(biāo)準(zhǔn)，γ―甘油三亞麻 酸酯含量高達(dá)16%。利用發(fā)酵法生產(chǎn)γ―亞麻酸酯的John & Starge有限公司產(chǎn)量達(dá)100 t/a 〔4，26〕。1986年以來(lái)，英國(guó)Sslby factory of sturge Biochemicals、日本出光 化 學(xué)公司已有微生物GLA產(chǎn)品上市，主要用于醫(yī)藥、保健食品、功能性飲料和高級(jí)化妝品 〔11〕。

我國(guó)上海工業(yè)微生物研究所在500L發(fā)酵罐中用M102菌株發(fā)酵生產(chǎn)GLA，GLA含量達(dá)到8% 。1993年，南開(kāi)大學(xué)生物系用深黃被孢霉As3.3410為出發(fā)菌株，經(jīng)紫外誘變得變異株，在1 0L 罐中發(fā)酵產(chǎn)生GLA時(shí)，菌體得率為29.3%，油脂含量達(dá)44.7%，其中GLA含量達(dá)9.44%〔 12〕；1998年福建師范大學(xué)生物工程學(xué)院以深黃被孢霉As3.31410為出發(fā)菌株，經(jīng)紫外 、硫酸二乙酯、亞硝基胍復(fù)合誘變處理后，進(jìn)行了60m3罐三級(jí)發(fā)酵，菌體油脂含量高達(dá)79 .2%〔16〕。

5.3 花生四烯酸(AA)

AA傳統(tǒng)上來(lái)自魚(yú)油，但含量極低，一般小于0.2%(W/W)。AA與二十碳五烯 酸(EPA)是花生酸代謝的重要中間產(chǎn)物，它們?cè)跔I(yíng)養(yǎng)學(xué)、醫(yī)學(xué)上的地位為世人矚目，這主要 是 由于二十碳酸代謝產(chǎn)物PG、TX、LT具有調(diào)節(jié)脈管阻塞、血栓、傷口愈合、炎癥及過(guò)敏等生理 功能〔1〕。1990年Buranova等發(fā)現(xiàn)幾株被孢霉能聚集二十碳三烯酸(DGLA又稱(chēng)二高γ ―亞麻酸)和AA，并且在一定條件下生產(chǎn)EPA。80年代以來(lái)，GLA、AA含量高的微生物油脂 相繼在日本、英國(guó)、法國(guó)、新西蘭等國(guó)投入工業(yè)化生產(chǎn)，日本、英國(guó)已有AA發(fā)酵產(chǎn)品投入市 場(chǎng)〔17〕。國(guó)內(nèi)朱法科等以一株被孢霉為出發(fā)菌株，通過(guò)紫外誘變得到一株AA高產(chǎn)菌 ，AA得率達(dá)0.83g/L。研究還指出：培養(yǎng)不同時(shí)間的菌絲(3d～5d)在室溫下老化15d，菌絲 體中總脂含量由18%～30%上升至36%～41%；菌絲體中AA含量則由1.1%～2.6%上升至2.6%～ 3.7%〔18〕。

5.4 二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)

天然EPA、DHA通常在海洋動(dòng)物和海洋浮游植物中含量豐富。EPA、DHA屬于 ω―3多不飽和脂肪酸(PUFA)，其生理功能主要表現(xiàn)在：(1)預(yù)防和治療動(dòng)脈粥狀硬化、血栓 形成及高血壓。(2)治療氣喘、關(guān)節(jié)炎、周期性偏頭痛、牛皮癬、腎炎。(3)治療乳腺、前列 腺和結(jié)腸癌。目前ω―3PUFA的商業(yè)來(lái)源是海洋魚(yú)及其油。魚(yú)油中ω―3PUFA的構(gòu)成與含量隨 魚(yú)種類(lèi)、季節(jié)、地理位置等變化；為了提高其氧化穩(wěn)定性，多數(shù)魚(yú)油常常要經(jīng)過(guò)氫化、調(diào)和 等步驟從而使EPA、DHA受到破壞。

1988年Shimizu等人提出高山被孢霉是生產(chǎn)EPA的一個(gè)潛在來(lái)源，在12℃的低溫條件下生長(zhǎng)時(shí) ，可積累15%以上的EPA。Thraustochytrium aureum則是一種海生真菌，DHA含量達(dá)34%。許 多 海生藻可產(chǎn)高含EPA和DHA的油脂。金藻綱、黃藻綱、哇藻綱、紅藻綱、褐藻綱、綠藻綱、綠 枝藻綱、 隱藻綱、Eustigmatoohyceae中的一些藻都高含EPA；甲藻綱的藻DHA含量高，而甲藻綱 中Amphidinium carteri的EPA和DHA含量都很高〔15〕。

培養(yǎng)基組成、通氣、光強(qiáng)、溫度、培養(yǎng)時(shí)間等對(duì)EPA、DHA等PUFA的合成、積累起著重要作用 ，氮源的數(shù)量影響飽和與不飽和脂肪酸的比例，光照不足將增加ω―6脂肪酸的合成和抑制 ω―3脂肪酸的合成，對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期末尾或在穩(wěn)定期的開(kāi)始時(shí)微生物PUFA的濃度達(dá)到最大。 此外使用基因工程選育菌種，有可能大大增加藻類(lèi)、真菌產(chǎn)生EPA、DHA及其他PUFA的潛力， 而且藻油中的EPA比魚(yú)油中有著更大的氧化穩(wěn)定性，且沒(méi)有魚(yú)油的氣味和滋味。

表3 可生產(chǎn)類(lèi)可可脂的微生物

菌種 干菌體量

PC/g.L－1 脂質(zhì)含

量/% 脂肪酸組成/% 1、3-二飽和、3不飽

和甘 油酯含量/%

16∶0 18∶0 18∶1

紅冬孢酵母

(Rhodosporidium toruloi des） 12.8 59.8 25.0 12.7 46.4 47.9

紅酵母(Rhodotorula glaminis) 8.0 35.8 29.8 11.8 35.5 32.8

產(chǎn)脂內(nèi)孢霉 8.5 10.4 25.1 12.3 47.1 30.6

被孢霉(Mortierella vinacea ) 5.0 33.7 27.9 12.7 48.0

被孢霉(MM nana) 4.5 51.3 25.1 16.6 44.4

被孢霉(M.ramanianaver

anguispora) 3.2 13.4 28.1 16.6 40.8

5.5 長(zhǎng)鏈二元酸

長(zhǎng)鏈二元酸在工業(yè)上有廣泛的用途，是生產(chǎn)聚合體、粉末涂料、可塑劑、 潤(rùn)滑油、香料、農(nóng)藥等的出發(fā)原料和中間體。C10以下的短鏈二元羧酸在自然界存在 廣泛，合成較為容易，但C11以上的長(zhǎng)鍵二元羧酸幾乎沒(méi)有天然存在的，合成也很 困難。很多微生物經(jīng)發(fā)酵可得到C11～C18飽和及不飽和二元酸，這方面的應(yīng)用 在日本最為廣泛，且經(jīng)使用效果良好。

5.6 角鯊烯

角鯊烯資源也非常短缺，主要存在于深海鯨魚(yú)和鯊魚(yú)肝油中，橄欖油和米 糠油中含量也較高。角鯊烯在油中具有抗氧化作用，但它全氧化后又成為助氧劑。其氫化物 是優(yōu)良的化妝品基質(zhì)和鐘表等精密機(jī)械的潤(rùn)滑劑。以癸烷為碳源，利用深黃被孢霉發(fā)酵得到 的油脂，角鯊烯含量可達(dá)50mg/L。

5.7 代可可脂

可可脂是世界上最貴重的油脂之一，天然可可脂是以可可豆為原料經(jīng)清洗 、去皮，水壓法提取而得到的，其甘三酯組成為POS52%、SOS19%、POP6%。天然可可脂具有 風(fēng)味良好、不易氧化且不被脂解酶分解、加工粘度適合、易于脫模等特性，成為制取巧克力 不可缺少的一種油脂成分。由于天然可可脂貨源不足且價(jià)格昂貴，因此出現(xiàn)了多種多樣的類(lèi) 可可脂、代可可脂。利用微生物制取可可脂包含兩方面的內(nèi)容：(1)利用微生物酶作為催化 劑，催化油脂酯交換，達(dá)到可可脂要求的甘三酯組成，用這種方法可制得類(lèi)可可脂。(2)培 養(yǎng)微生物菌株，使其在菌體內(nèi)產(chǎn)生理化性質(zhì)或甘三酯組成與可可脂接近的類(lèi)可可脂和代可可 脂。

莫斯科工業(yè)研究所利用紅酵母屬、紅冬孢酵母屬、隱球酵母屬菌株生產(chǎn)油脂 的一 項(xiàng)研究表明：Rhodotorula gracilis K-76及Rhodosporidum sphaerocarpum L-103產(chǎn)生 的2 位為油酸的甘三脂產(chǎn)量很高，經(jīng)分提得到的油脂理化性質(zhì)近似于可可脂、橄欖油、棉籽油； 荷蘭利用假絲酵母屬、類(lèi)酵母屬、紅酵母屬 油脂酵母屬等14個(gè)屬的酵母變異種生產(chǎn)可可脂 及其代用品，以N-甲基-N-亞硝基胍誘變后得到高產(chǎn)菌種，經(jīng)培養(yǎng)油脂含量達(dá)30%，且其中95 %的甘三酯具有P 37.6%、S 14.3%、O 37.5%的脂酸肪組成〔21〕；加拿大以脫 蛋白乳清為培養(yǎng)基培養(yǎng)酵母，通過(guò)添加所需晶型得到了甘三酯組成及含量與可可脂相似的類(lèi) 可可脂，并且不經(jīng)分提即可市售，產(chǎn)品均勻穩(wěn)定〔22〕。

在利用微生物合成可可脂方面研究最多的是日本。在一項(xiàng)專(zhuān)利中，將乳酸桿菌、雙歧桿菌菌 種接種到一種由油、脂、發(fā)酵的奶粉、糖類(lèi)制成的混合物中，并按比例添加有全奶粉、蔗糖 、乳糖、磷脂、香料、檸檬酸及天然色素，在低于45℃的條件下發(fā)酵后，所得產(chǎn)品經(jīng)感官檢 驗(yàn)具酸乳酪味，可代替可可脂用于食品中〔23〕。

還有一項(xiàng)專(zhuān)利是將一種對(duì)蘋(píng)婆酸及其衍生物敏感的假絲酵母進(jìn)行搖瓶培養(yǎng)，培養(yǎng)后測(cè)得其甘 三酯組成中POP占18.6%、POS占39.0%、SOS占14.6%，可作為可可脂使用〔24〕 。另有一項(xiàng)專(zhuān)利使用被孢霉生產(chǎn)代可可脂，成效也非常顯著〔25〕。

綜上所述，微生物功能性油脂的研究是21世紀(jì)的發(fā)展方向，它將使油脂行業(yè)的范圍更廣 ，也將使微生物應(yīng)用到更為廣闊、重要的領(lǐng)域。

作者簡(jiǎn)介：董欣榮：女，1973年生，碩士研究生

作者單位：鄭州糧食學(xué)院生物工程系，鄭州 450052

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收稿日期

油脂水解試驗(yàn)分類(lèi):細(xì)菌

某些細(xì)菌能夠分泌脂肪酶（胞外酶），能將培養(yǎng)基中的脂肪水解為甘油和脂肪酸。所產(chǎn)生的脂肪酸，可通過(guò)預(yù)先加入油脂培養(yǎng)基中的中性紅加以指示[指示范圍pH6.8（紅）～pH8.0（黃）]。當(dāng)細(xì)菌分解脂肪產(chǎn)生脂肪酸時(shí)，培養(yǎng)基中出現(xiàn)紅色斑點(diǎn)。

（1）將裝有油脂培養(yǎng)基的錐形瓶置于沸水浴中融化，取出并充分振蕩（使油脂均勻分布），再傾入培養(yǎng)皿中，待凝固后制成平板。

（2）翻轉(zhuǎn)平板使底皿背面向上，用記號(hào)筆在其背面玻璃上劃成兩半。一半用于接種金黃色葡萄球菌作為陽(yáng)性對(duì)照菌，另一半用于接種實(shí)驗(yàn)菌大腸桿菌或產(chǎn)氣腸桿菌。接種時(shí)用接種環(huán)取少量菌在平板兩邊各劃線接種。

（3）將接種完的平板倒置于37℃恒溫箱中，培養(yǎng)24h。

（4）觀察結(jié)果時(shí)，注意觀察平板上長(zhǎng)菌的地方，如出現(xiàn)紅色斑點(diǎn)，即說(shuō)明脂肪已被水解，此為陽(yáng)性反應(yīng)。

微生物油脂一般又稱(chēng)單細(xì)胞油脂，很多微生物如細(xì)菌、霉菌、酵母菌及藻類(lèi)等在一定條件下，可在菌體內(nèi)產(chǎn)生大量油脂，有的干基菌體含油高達(dá)70%以上，而且這些油脂與一般植物油脂有類(lèi)似的脂肪酸組成(見(jiàn)表1)〔1〕。微生物油脂的研究始于第一次世界大戰(zhàn)期間，德國(guó)為了解決當(dāng)時(shí)的油源匱乏而利用產(chǎn)脂內(nèi)孢霉生產(chǎn)油脂，之后美國(guó)也開(kāi)始著手微生物油脂的生產(chǎn)，但沒(méi)有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。直至第二次世界大戰(zhàn)前夕，德國(guó)科學(xué)家篩選到了適于深層培養(yǎng)的菌株，開(kāi)始在德國(guó)工業(yè)化生產(chǎn)微生物食用油。

1 影響微生物油脂合成的重要因素

1.1 培養(yǎng)基的C/N比

油脂的生成由細(xì)胞油脂含量與細(xì)胞收獲量的乘積決定。微生物生產(chǎn)油脂的 過(guò)程可分為兩階段：細(xì)胞增殖階段和產(chǎn)油階段。這兩個(gè)階段所用培養(yǎng)基的C/N比不同，細(xì)胞增殖期要 求氮素營(yíng)養(yǎng)相對(duì)偏高以獲取足量菌體細(xì)胞；產(chǎn)油期則是在獲取足量菌體細(xì)胞后，增加碳素營(yíng)養(yǎng)物 質(zhì)，為菌體大量積油創(chuàng)造條件〔9〕。

1.2 pH值

產(chǎn)生油脂的最適pH值依微生物種類(lèi)而不同，酵母為3.5～6.0，霉菌為中 性至偏堿性。構(gòu)巢曲霉在pH2．8～7.4培養(yǎng)時(shí)，隨pH值上升，油酸含量增加。而培養(yǎng)油脂 酵母的增養(yǎng)基最初pH值越接近中性，穩(wěn)定期細(xì)胞油脂含量越高〔7〕。

1.3 無(wú)機(jī)鹽和微量元素

一般地對(duì)于真菌，適當(dāng)增加無(wú)機(jī)鹽和微量元素的使用量，可提高產(chǎn)油速度 及產(chǎn)油量。Carrid等人對(duì)構(gòu)巢曲霉的研究表明，調(diào)整Na＋、Mg2＋、SO42－ 、PO43－等離子的含量比，可使油脂含量由25%～26%(生成率6.7～7.9)提高到51 %(生成率17.2)。一項(xiàng)有關(guān)油脂酵母產(chǎn)油的實(shí)驗(yàn)證明，在培養(yǎng)基中增加鐵離子濃度可加快油 脂合成，而增加鋅離子濃度(有些菌株要求維生素B)可提高積累量。

1.4 溫度

油脂生成的最適溫度大多在25℃左右。溫度可影響油脂的組成、含量，培 養(yǎng)溫度低時(shí)不飽和脂肪酸含量將增加。

1.5 培養(yǎng)時(shí)間

培養(yǎng)時(shí)間對(duì)油脂的合成也很重要。如黑曲霉、米曲霉、根霉、紅酵母、釀 酒酵母 最佳培養(yǎng)時(shí)間分別為3d、7d、7d、5d、6d。培養(yǎng)時(shí)間不足，微生物菌體總數(shù)達(dá)不到最 大量而影響油脂量；培養(yǎng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，微生物個(gè)體變形、自溶，形成的油脂進(jìn)入培養(yǎng)基中難以 收集，同樣影響油脂產(chǎn)量。

1.6 孢子數(shù)量

菌體生長(zhǎng)期孢子數(shù)量過(guò)多，單細(xì)胞油脂產(chǎn)量反而可能低。細(xì)胞內(nèi)積存的油 脂過(guò)多，又會(huì)使菌體失去增殖能力。因此培養(yǎng)產(chǎn)油菌時(shí)應(yīng)使之達(dá)到最佳孢子數(shù)量，以保持菌 體的增殖能力和產(chǎn)油生理狀態(tài)。

1.7 氧氣供給量

微生物利用基質(zhì)糖類(lèi)合成油脂及不飽和脂肪酸都需要氧氣參與，因此必須供應(yīng)充足的氧氣。

1.8 添加

添加脂肪酸合成的中間物或能形成中間物的二碳化合物如乙醇、乙酸鹽、乙醛等可增加油脂含量。

2 微生物油脂的制備

2.1 菌株的選擇

用于生產(chǎn)微生物油脂的菌株要求具備以下條件：

(1)具備或改良后具備合成油脂的能力，油脂積累量大，含油量穩(wěn)定在50%以上且油 脂轉(zhuǎn)化率不低于15%。

(2)能利用農(nóng)副產(chǎn)品及工業(yè)廢水、廢料。

(3)繁殖力旺盛，雜菌污染困難，沉淀、過(guò)濾、分離油脂容易。

(4)油脂風(fēng)味良好，食用無(wú)害，易消化吸收。

(5)用于工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)能適應(yīng)工業(yè)化深層培養(yǎng)，裝置簡(jiǎn)單〔4，5〕。此 外菌種不同，培養(yǎng)條件不同，產(chǎn)品也不同。一些菌株油脂的脂肪酸組成、類(lèi)型及甘三酯組成 見(jiàn)表1和表2。

表2 微生物油脂的立體專(zhuān)一分析

油脂 Sn 14∶0 16∶0 16∶1 17∶0 17∶1 18∶0 18∶1 18∶2 19tr 20∶0 22∶0 24∶0 24∶1

Mycobacterium 1 1 8 9 tr 2 7 60 - 7 1 1 1 1

snegmatis 2 7 57 13 2 1 6 9 - 1 tr tr 1 tr

3 1 7 7 tr tr 16 18 - 6 7 7 18 7

(油脂酵母) 1 3 14 8 - - 4 61 10 10 - - - -

Lipomyces 2 - 1 2 - - - 88 9 - - - - -

lipoferus 3 6 29 13 - - 9 37 6 - - -

- -

2.2 培養(yǎng)基

需配制的培養(yǎng)基有斜面培養(yǎng)基、種子液培養(yǎng)基、基礎(chǔ)搖瓶培養(yǎng)基、發(fā)酵培養(yǎng)基等。斜面培養(yǎng)基是培養(yǎng)該菌種的普通培養(yǎng)基；種子培養(yǎng)基與基礎(chǔ)培養(yǎng)基成分變化不大 ，主要是為了穩(wěn)定菌種的性狀；發(fā)酵培養(yǎng)基要使碳源比重增加，氮源比重下降，同時(shí)增加通氣量，使菌體充分合成油脂〔28，29〕。

配制時(shí)所用的碳源有乳糖、葡萄糖、果糖、蔗糖、石蠟、廢糖蜜、紙漿工業(yè)廢水、木材水解 液、淀粉廠廢水等；氮源有銨鹽、尿素、硝酸鹽、氨基酸、酵母水、玉米漿等；無(wú)機(jī)鹽類(lèi)有KH2 PO4、MgSO4、CaCl2等；生長(zhǎng)素有酵母膏、蛋白胨等；如果要誘變改良菌種，還需配制誘變培養(yǎng)基，所用的誘變劑有亞硝基胍、N―甲基―N―亞硝基胍、硫酸二乙酯、紫外線、激光、離子束等。

2.3 培養(yǎng)方法

2.3.1 菌種的活化

將保存的菌種轉(zhuǎn)接到斜面培養(yǎng)基上，28 ℃培養(yǎng)4 d。

2.3.2 種子液的制備

活化菌種以少量無(wú)菌水洗，入裝有種子液培養(yǎng)基的三角瓶中，24～30 ℃ ， 轉(zhuǎn)速150～300 r/min，培養(yǎng)2～5 d。培養(yǎng)溫度、時(shí)間、搖瓶速度依菌種的類(lèi)型和數(shù) 量而定，通常種子液培養(yǎng)基裝液量為三角瓶的1/5。

2.3.3 搖瓶培養(yǎng)

采用與(2)同樣容積的三角瓶，內(nèi)裝1/5容積的種子液培養(yǎng)基，接入種子液 2～3 mL，溫度、轉(zhuǎn)速同(2)，培養(yǎng)時(shí)間比(2)延長(zhǎng)1～2 d。

2.3.4 大罐發(fā)酵

裝液量為灌體的2/3，接種5%，罐壓0.5 kg/cm2，攪拌速度提高至原來(lái)的2倍，罐溫與上述溫度相同。有時(shí)為了逐漸誘導(dǎo)產(chǎn)脂，可采用三級(jí)發(fā)酵的方法，使培養(yǎng) 基營(yíng)養(yǎng)的供給趨向于碳源逐漸升高，氮源逐漸減少，通氣量加大，pH值也逐漸接近微生物合 成油脂的最適值。

2.4 菌體的收集

培養(yǎng)好的菌體經(jīng)鏡檢后，以濾布(紗布、的確涼布)過(guò)濾，用蒸餾水洗三次 ，稱(chēng)濕重，取部分濕菌體60 ℃烘干，稱(chēng)干重，以確定濕菌體的含水率。收集大量菌體時(shí)則 采用離心法。

2.5 提油前菌體的前處理及菌體油脂的提取

微生物油脂存在于堅(jiān)韌的細(xì)胞壁中，且部分以脂蛋白、脂多糖的形式存在 ，因此提油前必須對(duì)菌體進(jìn)行前處理。前處理的方法主要有四種：(1)干菌體磨碎法(將菌體 與砂子一起進(jìn)行研磨)；(2)干菌體、稀鹽酸共煮法(共煮使細(xì)胞分解便于獲油)；(3)菌種自 溶法(50 ℃下保溫2～3 d)；(4)菌體蛋白變性法(用乙醇或丙醇使結(jié)合蛋白變性)〔10〕 。另外還有利用高壓勻漿、球磨、膨化、高滲透壓等處理使菌體破裂的辦法。

用于油脂浸提的有機(jī)溶劑主要有乙醚、異丙醚、氯仿、乙醚―乙醇、石油醚、氯仿―甲醇等 ，浸提后再通過(guò)減壓蒸餾等手段回收溶劑。

3 微生物油脂定性分析

經(jīng)蘇丹黑染色法染色后，菌體中的脂肪粒呈現(xiàn)藍(lán)紫色或藍(lán)灰色，而菌體 為紅色。根據(jù)脂肪粒大小可初步判斷脂肪含量的多少，還可用于確定最佳產(chǎn)油時(shí)間〔5〕。

4 微生物油脂各項(xiàng)理化指標(biāo)與質(zhì)量指標(biāo)的測(cè)定

采用AOCS方法，分析指標(biāo)主要包括以下幾方面：(1)折光指數(shù)；(2) 比重； (3)透明度；(4)氣味、滋味；(5)水分；(6)酸價(jià)；(7)過(guò)氧化值；(8)碘價(jià)；(9)色澤；(10)2 80℃實(shí)驗(yàn)；(11)脂肪酸組成；(12)甘三酯組成；(13)不皂化物。

5 利用微生物制取功能性油脂

通過(guò)細(xì)胞融合、細(xì)胞誘變等手段，可使微生物生產(chǎn)出比動(dòng)植物油脂 更符合人體需要的高營(yíng)養(yǎng)油脂或某些特定脂肪酸組成的油脂〔27〕。現(xiàn)分述如下：

5.1 油酸、亞油酸

亞油酸是一種人體必需脂肪酸，通過(guò)人體的△6脫氫酶作用可以轉(zhuǎn) 變成 人體所需的γ―亞麻酸。盡管這類(lèi)油脂在植物中存在較為普遍，但亞油酸含量達(dá)到70%以上 的只有紅花油、葵花油。據(jù)報(bào)道利用纖維素作碳源來(lái)培養(yǎng)絲狀菌馬鈴薯黑痣病薄膜霉 ，所產(chǎn) 生的油脂亞油酸含量高達(dá)71.8%～76.3%〔11〕。國(guó)外資料報(bào)道有利用產(chǎn)脂內(nèi)孢霉 工業(yè)化生產(chǎn)富含油酸、亞油酸的油脂。微生物油脂中油酸、亞油酸常常同時(shí)存在，二者可占 總脂量的65%～78%，這一點(diǎn)與許多植物油脂非常相似，此外熔點(diǎn)、折射率、比重、酸價(jià)、過(guò) 氧化值、皂化值、碘值等物理化學(xué)特性的分析結(jié)果，也與植物油接近〔9〕。

一份關(guān)于38株假絲酵母的全細(xì)胞脂肪酸分析表明：這些酵母油酸含量達(dá)34%～69%，亞油酸含 量達(dá)5%～34%，而且有的菌株棕櫚油酸含量達(dá)15.9%〔2，3〕。油脂酵母、紅酵母、 擲孢酵母合成的油脂以油酸為主要成份，脂肪酸組成與常用植物油中的橄欖油、菜籽油相近 〔2，13〕。

5.2 γ―亞麻酸(GLA)

GLA天然存在量很少，只有在乳脂和特殊野生植物種子中含量較高，人體 △6脫氫酶的存在及活力常受肥胖、癌癥、 病毒感染、老齡等健康及營(yíng)養(yǎng)因素的影響，阻礙攝入的亞油酸轉(zhuǎn)變?yōu)镚LA，使PG(前列 腺素)不能順利合成，從而導(dǎo)致動(dòng)脈硬化、血栓癥、糖尿病等，故富含GLA的油脂是一類(lèi)保健 性油脂〔14〕。

傳統(tǒng)上，GLA主要從月見(jiàn)草種子油中提取，1948年Bernhard和Albercht首先從布拉克須霉的 菌絲體脂肪中鑒定出真菌CLA，含量達(dá)16%，Nugtern證明其結(jié)構(gòu)與月見(jiàn)草種子油GLA相似。19 64年Show又發(fā)現(xiàn)藻狀菌綱的菌株含有GLA，而不含α-亞麻酸。最近，日本Ona da Cement公司生物工程研究室的Morio Hiramo和東京農(nóng)業(yè)與技術(shù)大學(xué)生物工程系的Yunki M iura等利用新鮮海水培養(yǎng)鈍頂螺旋藻和一種小球藻(Chlorella sp.NKG4240)生產(chǎn)GLA， 其含量可達(dá)總脂肪酸的10%〔15〕。

在發(fā)酵生產(chǎn)GLA方面，1985年Osama Suzuki等利用深黃被孢霉、葡酒色被孢霉，拉曼被孢霉 和矮被孢霉以高 濃度葡萄糖(60～400 g/L)為碳源發(fā)酵培養(yǎng)，菌體油脂含量達(dá)35%～70%，其中GLA占3%～11% 。 1987年蓑島良一等用雅致小克銀漢霉發(fā)酵生產(chǎn)GLA，GLA含量達(dá)18%。英國(guó)使用爪哇鐮刀菌， 以小麥淀粉生產(chǎn)的葡萄糖作為培養(yǎng)基進(jìn)行發(fā)酵，產(chǎn)物經(jīng)提純達(dá)到食用標(biāo)準(zhǔn)，γ―甘油三亞麻 酸酯含量高達(dá)16%。利用發(fā)酵法生產(chǎn)γ―亞麻酸酯的John & Starge有限公司產(chǎn)量達(dá)100 t/a 〔4，26〕。1986年以來(lái)，英國(guó)Sslby factory of sturge Biochemicals、日本出光 化 學(xué)公司已有微生物GLA產(chǎn)品上市，主要用于醫(yī)藥、保健食品、功能性飲料和高級(jí)化妝品 〔11〕。

我國(guó)上海工業(yè)微生物研究所在500L發(fā)酵罐中用M102菌株發(fā)酵生產(chǎn)GLA，GLA含量達(dá)到8% 。1993年，南開(kāi)大學(xué)生物系用深黃被孢霉As3.3410為出發(fā)菌株，經(jīng)紫外誘變得變異株，在1 0L 罐中發(fā)酵產(chǎn)生GLA時(shí)，菌體得率為29.3%，油脂含量達(dá)44.7%，其中GLA含量達(dá)9.44%〔 12〕；1998年福建師范大學(xué)生物工程學(xué)院以深黃被孢霉As3.31410為出發(fā)菌株，經(jīng)紫外 、硫酸二乙酯、亞硝基胍復(fù)合誘變處理后，進(jìn)行了60m3罐三級(jí)發(fā)酵，菌體油脂含量高達(dá)79 .2%〔16〕。

5.3 花生四烯酸(AA)

AA傳統(tǒng)上來(lái)自魚(yú)油，但含量極低，一般小于0.2%(W/W)。AA與二十碳五烯 酸(EPA)是花生酸代謝的重要中間產(chǎn)物，它們?cè)跔I(yíng)養(yǎng)學(xué)、醫(yī)學(xué)上的地位為世人矚目，這主要 是 由于二十碳酸代謝產(chǎn)物PG、TX、LT具有調(diào)節(jié)脈管阻塞、血栓、傷口愈合、炎癥及過(guò)敏等生理 功能〔1〕。1990年Buranova等發(fā)現(xiàn)幾株被孢霉能聚集二十碳三烯酸(DGLA又稱(chēng)二高γ ―亞麻酸)和AA，并且在一定條件下生產(chǎn)EPA。80年代以來(lái)，GLA、AA含量高的微生物油脂 相繼在日本、英國(guó)、法國(guó)、新西蘭等國(guó)投入工業(yè)化生產(chǎn)，日本、英國(guó)已有AA發(fā)酵產(chǎn)品投入市 場(chǎng)〔17〕。國(guó)內(nèi)朱法科等以一株被孢霉為出發(fā)菌株，通過(guò)紫外誘變得到一株AA高產(chǎn)菌 ，AA得率達(dá)0.83g/L。研究還指出：培養(yǎng)不同時(shí)間的菌絲(3d～5d)在室溫下老化15d，菌絲 體中總脂含量由18%～30%上升至36%～41%；菌絲體中AA含量則由1.1%～2.6%上升至2.6%～ 3.7%〔18〕。

5.4 二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)

天然EPA、DHA通常在海洋動(dòng)物和海洋浮游植物中含量豐富。EPA、DHA屬于 ω―3多不飽和脂肪酸(PUFA)，其生理功能主要表現(xiàn)在：(1)預(yù)防和治療動(dòng)脈粥狀硬化、血栓 形成及高血壓。(2)治療氣喘、關(guān)節(jié)炎、周期性偏頭痛、牛皮癬、腎炎。(3)治療乳腺、前列 腺和結(jié)腸癌。目前ω―3PUFA的商業(yè)來(lái)源是海洋魚(yú)及其油。魚(yú)油中ω―3PUFA的構(gòu)成與含量隨 魚(yú)種類(lèi)、季節(jié)、地理位置等變化；為了提高其氧化穩(wěn)定性，多數(shù)魚(yú)油常常要經(jīng)過(guò)氫化、調(diào)和 等步驟從而使EPA、DHA受到破壞。

1988年Shimizu等人提出高山被孢霉是生產(chǎn)EPA的一個(gè)潛在來(lái)源，在12℃的低溫條件下生長(zhǎng)時(shí) ，可積累15%以上的EPA。Thraustochytrium aureum則是一種海生真菌，DHA含量達(dá)34%。許 多 海生藻可產(chǎn)高含EPA和DHA的油脂。金藻綱、黃藻綱、哇藻綱、紅藻綱、褐藻綱、綠藻綱、綠 枝藻綱、 隱藻綱、Eustigmatoohyceae中的一些藻都高含EPA；甲藻綱的藻DHA含量高，而甲藻綱 中Amphidinium carteri的EPA和DHA含量都很高〔15〕。

培養(yǎng)基組成、通氣、光強(qiáng)、溫度、培養(yǎng)時(shí)間等對(duì)EPA、DHA等PUFA的合成、積累起著重要作用 ，氮源的數(shù)量影響飽和與不飽和脂肪酸的比例，光照不足將增加ω―6脂肪酸的合成和抑制 ω―3脂肪酸的合成，對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期末尾或在穩(wěn)定期的開(kāi)始時(shí)微生物PUFA的濃度達(dá)到最大。 此外使用基因工程選育菌種，有可能大大增加藻類(lèi)、真菌產(chǎn)生EPA、DHA及其他PUFA的潛力， 而且藻油中的EPA比魚(yú)油中有著更大的氧化穩(wěn)定性，且沒(méi)有魚(yú)油的氣味和滋味。

表3 可生產(chǎn)類(lèi)可可脂的微生物

菌種 干菌體量

PC/g.L－1 脂質(zhì)含

量/% 脂肪酸組成/% 1、3-二飽和、3不飽

和甘 油酯含量/%

16∶0 18∶0 18∶1

紅冬孢酵母

(Rhodosporidium toruloi des） 12.8 59.8 25.0 12.7 46.4 47.9

紅酵母(Rhodotorula glaminis) 8.0 35.8 29.8 11.8 35.5 32.8

產(chǎn)脂內(nèi)孢霉 8.5 10.4 25.1 12.3 47.1 30.6

被孢霉(Mortierella vinacea ) 5.0 33.7 27.9 12.7 48.0

被孢霉(MM nana) 4.5 51.3 25.1 16.6 44.4

被孢霉(M.ramanianaver

anguispora) 3.2 13.4 28.1 16.6 40.8

5.5 長(zhǎng)鏈二元酸

長(zhǎng)鏈二元酸在工業(yè)上有廣泛的用途，是生產(chǎn)聚合體、粉末涂料、可塑劑、 潤(rùn)滑油、香料、農(nóng)藥等的出發(fā)原料和中間體。C10以下的短鏈二元羧酸在自然界存在 廣泛，合成較為容易，但C11以上的長(zhǎng)鍵二元羧酸幾乎沒(méi)有天然存在的，合成也很 困難。很多微生物經(jīng)發(fā)酵可得到C11～C18飽和及不飽和二元酸，這方面的應(yīng)用 在日本最為廣泛，且經(jīng)使用效果良好。

5.6 角鯊烯

角鯊烯資源也非常短缺，主要存在于深海鯨魚(yú)和鯊魚(yú)肝油中，橄欖油和米 糠油中含量也較高。角鯊烯在油中具有抗氧化作用，但它全氧化后又成為助氧劑。其氫化物 是優(yōu)良的化妝品基質(zhì)和鐘表等精密機(jī)械的潤(rùn)滑劑。以癸烷為碳源，利用深黃被孢霉發(fā)酵得到 的油脂，角鯊烯含量可達(dá)50mg/L。

5.7 代可可脂

可可脂是世界上最貴重的油脂之一，天然可可脂是以可可豆為原料經(jīng)清洗 、去皮，水壓法提取而得到的，其甘三酯組成為POS52%、SOS19%、POP6%。天然可可脂具有 風(fēng)味良好、不易氧化且不被脂解酶分解、加工粘度適合、易于脫模等特性，成為制取巧克力 不可缺少的一種油脂成分。由于天然可可脂貨源不足且價(jià)格昂貴，因此出現(xiàn)了多種多樣的類(lèi) 可可脂、代可可脂。利用微生物制取可可脂包含兩方面的內(nèi)容：(1)利用微生物酶作為催化 劑，催化油脂酯交換，達(dá)到可可脂要求的甘三酯組成，用這種方法可制得類(lèi)可可脂。(2)培 養(yǎng)微生物菌株，使其在菌體內(nèi)產(chǎn)生理化性質(zhì)或甘三酯組成與可可脂接近的類(lèi)可可脂和代可可 脂。

莫斯科工業(yè)研究所利用紅酵母屬、紅冬孢酵母屬、隱球酵母屬菌株生產(chǎn)油脂 的一 項(xiàng)研究表明：Rhodotorula gracilis K-76及Rhodosporidum sphaerocarpum L-103產(chǎn)生 的2 位為油酸的甘三脂產(chǎn)量很高，經(jīng)分提得到的油脂理化性質(zhì)近似于可可脂、橄欖油、棉籽油； 荷蘭利用假絲酵母屬、類(lèi)酵母屬、紅酵母屬 油脂酵母屬等14個(gè)屬的酵母變異種生產(chǎn)可可脂 及其代用品，以N-甲基-N-亞硝基胍誘變后得到高產(chǎn)菌種，經(jīng)培養(yǎng)油脂含量達(dá)30%，且其中95 %的甘三酯具有P 37.6%、S 14.3%、O 37.5%的脂酸肪組成〔21〕；加拿大以脫 蛋白乳清為培養(yǎng)基培養(yǎng)酵母，通過(guò)添加所需晶型得到了甘三酯組成及含量與可可脂相似的類(lèi) 可可脂，并且不經(jīng)分提即可市售，產(chǎn)品均勻穩(wěn)定〔22〕。

在利用微生物合成可可脂方面研究最多的是日本。在一項(xiàng)專(zhuān)利中，將乳酸桿菌、雙歧桿菌菌 種接種到一種由油、脂、發(fā)酵的奶粉、糖類(lèi)制成的混合物中，并按比例添加有全奶粉、蔗糖 、乳糖、磷脂、香料、檸檬酸及天然色素，在低于45℃的條件下發(fā)酵后，所得產(chǎn)品經(jīng)感官檢 驗(yàn)具酸乳酪味，可代替可可脂用于食品中〔23〕。

還有一項(xiàng)專(zhuān)利是將一種對(duì)蘋(píng)婆酸及其衍生物敏感的假絲酵母進(jìn)行搖瓶培養(yǎng)，培養(yǎng)后測(cè)得其甘 三酯組成中POP占18.6%、POS占39.0%、SOS占14.6%，可作為可可脂使用〔24〕 。另有一項(xiàng)專(zhuān)利使用被孢霉生產(chǎn)代可可脂，成效也非常顯著〔25〕。

綜上所述，微生物功能性油脂的研究是21世紀(jì)的發(fā)展方向，它將使油脂行業(yè)的范圍更廣 ，也將使微生物應(yīng)用到更為廣闊、重要的領(lǐng)域。

作者簡(jiǎn)介：董欣榮：女，1973年生，碩士研究生

作者單位：鄭州糧食學(xué)院生物工程系，鄭州 450052

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近年來(lái)，我國(guó)油脂工業(yè)的迅速發(fā)展，各種精練食用油產(chǎn)品的大量出現(xiàn)為人們的日常生活帶 來(lái)了巨大方便。但是，隨之而來(lái)的是油脂加工廠污水廢物的大量產(chǎn)生。食品、造紙等行業(yè)排放 的高濃度有機(jī)化合物廢水，以及生活廢水對(duì)水資源造成很大的污染，危害極大。特別是乳品制 造、油脂生產(chǎn)和肉類(lèi)加工等食品發(fā)酵工廠排放出的高含油污水中COD和BOD都相當(dāng)高，各物質(zhì) 種類(lèi)、含量變化也很復(fù)雜，處理相當(dāng)困難。目前，國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)應(yīng)用的有機(jī)物廢水處理技術(shù)包括 物理、化學(xué)處理法和生物處理法，但物理、化學(xué)處理方法由于對(duì)BOD去除能力很低等多種原因， 實(shí)際應(yīng)用較少，而主要采用的以活性污泥法為基礎(chǔ)的生物處理技術(shù)對(duì)于高含油污水的直接處理 能力較低、效果差。

針對(duì)高濃度油脂廢水的處理，本研究室采用以酵母混合培養(yǎng)后結(jié)合活性污泥處理的二級(jí)微 生物降解手法，開(kāi)發(fā)了對(duì)于含油脂量高的有機(jī)物廢水進(jìn)行連續(xù)降解后達(dá)標(biāo)排放的直接生物凈化 處理技術(shù)，可以使常規(guī)活性污泥法克服不了的實(shí)際困難得以解決。篩選馴化的兩高活性醉母菌 株可以高負(fù)荷下持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，分別生產(chǎn)促進(jìn)油脂形成乳化狀態(tài)的生物表面活性物質(zhì)和水解油脂的 高活性脂肪酶等，直接降解、轉(zhuǎn)化油脂等有機(jī)污染成分，COD, BOD等去除率均在90%以上。 這聯(lián)合組成的一體化工程只需常規(guī)容積的1/3一1/4，也可以大規(guī)模集中處理，起始一次性投資費(fèi) 用可以減少30%以上，簡(jiǎn)易有效。為了進(jìn)一步強(qiáng)化這一體系中天然活性污泥對(duì)含油污水的有效 治理結(jié)果，使得各項(xiàng)理化指標(biāo)全面達(dá)到國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)，本實(shí)驗(yàn)采用活性污泥馴化再分 離方法，從北京市內(nèi)污水處理廠家污泥中成功地分離篩選到幾株高效能的細(xì)菌菌株，并測(cè)定這 些油脂分解細(xì)菌的生化特性，為今后將其直接應(yīng)用于高含油排放污水的微生物連續(xù)處理做必要 的基礎(chǔ)研究工作。

毛細(xì)管氣相色譜法測(cè)定油中溶劑殘留量

電位滴定法測(cè)定食用油中過(guò)氧化值

阿月渾子果實(shí)和種子發(fā)育研究評(píng)述

蓖麻中毒性物質(zhì)的研究

加入WTO后西部雙低油菜產(chǎn)業(yè)化發(fā)展思考

高含油廢水預(yù)處理微生物菌種的分離篩選

標(biāo)簽：細(xì)菌油脂