微生物油脂生产与利用

微生物油脂生产与利用

微生物油脂一般又称之为单细胞油脂，即微生物

以碳水化合物、碳氢化合物和普通油脂为碳、氮源、辅以无机盐生产的油脂和另一些有商业价值脂质“。

微生物细胞通常仅含有2％～3％油脂，随着人们

对微生物研究深入，发现某些微生物在特定条件下培养，干菌体含油率可达30％，甚至60％，如此之高含油量使微生物油脂实际开发成为可能。尤其引人注目的是，某些微生物还可产生具有生理活性功能的二十二

碳六烯酸(DHA)、二十碳五烯酸(EPA)，．亚麻酸和

花生四烯酸(从)等脂肪酸，在人们日益关注自身健

康今天，具有保健功能油脂开发拥有广阔发展前景。

1微生物油脂生产

1．1微生物生产油脂优点

与动、植物油生产相比，微生物油脂生产具有许

多优点：(1)微生物细胞增殖快、生长周期短；(2)微生

物生长所需原料丰富，且能利用农副产品及食品工

业、造纸工业中产生废弃物，起到保护环境作用：(3)所需劳动力少，同时不受季节、气候变化限制；(4)能连续大规模生产，降低成本；(5)利用细胞融合、细胞诱变等方法，能使微生物产生更能符合人体需要的高营养油

脂或某些特定脂肪酸组成油脂，如EPA、DHA、类可可脂等。

1．2微生物油脂生产工艺

微生物油脂一般按如下工艺生产：

筛选菌种一菌种扩大培养一收集茵体一干茵体

预处理一油脂提取一精制

1．2．1产油微生物菌种筛选

用于工业化生产菌株必须具备以下条件：(1)油脂

积累量大，含油量应达50％以上，且油脂转化率不低

于l5％：(2)生长繁殖速度快，不易污染杂菌；(3)能适应工业化深层培养，装置简单；(4)油风味良好，安全无毒，易消化吸收" 。

目前研究用于生产微生物油脂菌种主要有藻类、

酵母和霉菌。具体如下：

在各种藻类中，金藻纲、黄藻纲、硅藻纲、绿藻纲、隐藻纲和甲藻纲中藻类都能产生高含量多不饱和脂肪酸。常见产油酵母有：浅白色隐球酵母、弯隐球酵母、

斯达氏油脂酵母、茁芽丝孢酵母、产油油脂酵母、胶粘红酵母、类酵母红冬孢等。

常见产油霉菌有：土霉菌、紫癜麦角菌、高梁褶孢

黑粉菌、高山被孢霉、深黄被孢霉等¨。

1．2．2菌种扩大培养

菌种扩大培养就是油脂发酵生产和积累过程。培

养基组成、培养条件是此阶段中主要影响因素，直接

影响到油脂产量和质量。

1．2．3干菌体预处理

在微生物油脂生产过程中，菌体预处理是关键工

艺。微生物油脂存在于细胞内，有些油脂甚至与蛋白

质或糖类呈结合态存在，且由于细胞壁较坚韧，故在

有机溶剂浸提前须对菌体细胞进行预处理。预处理方

法主要有四种：即干菌体磨碎法(干菌体与细砂一起

研磨)；干菌体稀盐酸共煮法；菌体自溶法(让菌体在

50℃下保温2～3 d)；菌体蛋白变性法(用乙醇或丙酮

使结合蛋白质变性)。

1．2．4 油脂提取

油脂提取一般采用有机溶剂浸提，用于油脂浸提有

机溶剂主要有乙醚、异丙醚、氯仿、乙醚一乙醇、石油醚、

氯仿一甲醇等。磨碎微生物干菌体由于颗粒较细，浸

提时溶剂渗透性极差，混合油不易浸出，因此在浸提前可

对干菌体进行造粒处理，这样提高浸出设备利用率，混合

油中粉末少，毛油质量好，浸出系统管道不易堵塞。需要

注意的是，造粒时须严格控制温度，最宜不高于50"C，以

防油脂氧。浸提后再通过减压蒸馏等手段回收溶剂。

1．2．5精制

通过水化脱胶、碱炼、活性白土脱色和蒸汽脱臭对

微生物毛油进行精炼，可得到品质较高微生物油脂" 。

1．3影响微生物油脂合成因素

1．3．1培养基组成

收稿日期：2005-08．09

作者简介：王祯旭(1983～)，男，硕士研究生，研究方向：食品化学与营养。维普资讯

l4 粮食与油脂2005年第10期

培养基一般采用食品和化工加工过程中产生副

产物(如：废糖液、淀粉、尿素等)，外加一些微生物生长

所需生长因子。培养基中氮源浓度和C／N比是影响微

生物油脂产量主要因素，一般来说，培养基中含氮化

合物越多，则细胞蛋白质含量越多。因此在实际生产

中，培养初期供给大量氮源使微生物迅速增殖，以获

取大量菌体细胞，后期改为含糖量多的培养条件以使

油脂积累，这样可从蛋白质合成初期百分之几油脂含

量提高到后期百分之几十油脂含量。刘淑君等研究

发现，C／N比为61：l时，油脂产量和得率最高。

1．3．2培养温度

生成油脂最适温度大多在25~C左右。温度能影响

油脂的组成、含量；培养温度低时不饱和脂肪酸含量

将增加。

1．3．3 pH

生产油脂最适pH值随微生物种类不同而异，酵

母为3．5～6．0，霉菌为中性至偏碱性，油脂酵母培养基

pH值越接近中性，稳定期菌体油脂含量越高。

1．3．4培养时间

培养时间对油脂合成也很重要。如黑曲霉、米曲霉、

根霉、红酵母、酿酒酵母最佳培养时间分别为3 d、7 d、7 d、5 d、6 d。培养时间不足，微生物菌体总数达不到最大量而

影响油脂量；培养时间过长，微生物个体变形、自溶，形

成油脂进入培养基中难以收集；同样影响油脂产量。1．3．5通气量

微生物利用糖类基质合成油脂及不饱和脂肪酸

时都需要氧气，因此必须供给充足氧。

1．3．6 无机盐

对某些微生物，添加一定量无机盐类，可提高其

产油量。

1．3．7 光照

一般来说，对于许多硅藻和裸藻，低光照强度增

加脂肪酸形成和积累；但对于绿藻类，红藻类，紫球藻，

光照强度效果则相反。

2微生物油脂利用

由于微生物油脂制造成本较高，尚未实现大规模

工业化生产，现还无法与动植物油脂相竞争。因此目

前对微生物油脂研究和开发主要集中在利用微生物

生产附加值高的功能性油脂和特殊用途油脂方面。

2．1 一亚麻酸( ．GLA)

一亚麻酸是人体必需脂肪酸之一，具有明显降血

脂和降低胆固醇作用，已被广泛应用于医药、保健食

品、高级化妆品中。

英国科学家使用爪哇镰刀菌，以小麦淀粉生产葡

萄糖作为培养基进行发酵生产，．亚麻酸含量高达

16％。我国上海工业微生物研究所张秀鲁等c10]利用

Mlo2菌株发酵生产-亚麻酸，其含量占总脂肪酸8％。2．2花生四烯酸(AA)

花生四烯酸一般存在于陆地动物油脂和一些植

物油中，但含量极低。它是合成前列腺素前体，其代谢

产物PG、TX、LT具有调节脉管阻塞、血栓、伤口愈合、

炎症及过敏等生理功能。1979年，Lizuka等发现青霉

属Penicillium cyaneum在细胞内明显积累花生四烯

酸，用烷烃作为主要碳源培养，其花生四烯酸含量为

0．2 mg／g(干细胞)””。我国研究起步较晚，1997年朱法

科等¨以一株被孢霉为出发菌株，经紫外诱变获得

AA高产菌，AA得率达0．83 g／L。

2．3 类可可脂