微生物油脂的定义
微生物油脂（microbial oils）又称单细胞油脂（single cell oil，SCO），是由酵母、霉菌、细菌和藻类等微生物在一定条件下利用碳水化合物、碳氢化合物和普通油脂为碳源、氮源、辅以无机盐生产的油脂和另一些有商业价值脂质。在适宜条件下, 某些微生物产生并储存的油脂占其生物总量的 20%以上, 具有这样表型的菌株称为产油微生物。
微生物油脂的特点微生物生产油脂不仅具有油脂含量高、生产周期短、不受季节影响、不占用耕地等优点；而且可用细胞融合、细胞诱变等方法，使微生物产生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。
微生物油脂的生产1、产油微生物能够生产油脂的微生物有酵母、 霉菌、 细菌和藻类等 ,其中真核的酵母、 霉菌和藻类能合成与植物油组成相似的甘油三酯,而原核的细菌则合成特殊的脂类。目前研究得较多的是酵母、 藻类和霉菌。现在用于生产多不饱和脂肪酸的微生物主要为藻类、细菌和真菌,由于细菌产量低,所以目前主要集中在藻类和真菌。常见的产油酵母有:浅白色隐球酵母( Cryptococcus albidus) 、 弯隐球酵母( Cryptococcus albidun) 、 斯达氏油脂酵母( Lipomyces) 、 茁芽丝孢酵母( Trichospiron pullulans ) 、 产油油脂酵母 ( Lipomy slipo fer) 、 胶粘红酵母( Rhodotorula giutinis) 、 类酵母红冬饱( Rhodosporidium toru loides)等。常见的产油霉菌有:土霉菌( Asoergullus terreus) 、 紫瘫麦角菌( Clavicepspurpurea) 、 高梁褶抱黑粉菌( Tolyposporium) 、 高山被孢霉( Mortierella alpina) 、 深黄被孢霉( Mortierella isabellina)等。常见的产油海藻有:硅藻( diatom) 和螺旋藻( Spirulina) 。2、微生物油脂合成的机理微生物产生油脂的过程, 本质上与动植物产生油脂的过程相似, 都是从乙酰 CoA 羧化酶催化羧化的反应开始, 然后经过多次链延长, 或再经过去饱和作用等完成整个生化过程。在此过程中, 有两个主要的催化酶, 即乙酰 CoA 羧化酶和去饱和酶。其中乙酰 CoA 羧化酶催化脂肪酸合成的第一步, 是第一个限速酶。此酶是由多个亚基组成的复合酶,结构中有多个活性位点, 因此该酶能为乙酰 CoA、ATP 和生物素所激活。去饱和酶是微生物通过氧化去饱和途径生成不饱和酸的关键酶, 这一过程称之为脂肪酸氧化循环。
综合目前国外的研究,粘红酵母油脂合成的机理可分为四个环节: 两个前体乙酰 CoA 和 3- 磷酸甘油的形成; 甲羟戊酸的合成, 乙酰 CoA 形成脂酰 CoA 和鞘脂; 以甲羟戊酸为前体合成甾醇、 类胡萝卜素和碳水化合物; 以乙酰CoA和 3- 磷酸甘油为前体合成磷脂酸、甘油二脂、甘油三脂和磷脂。由此可见, 在酵母细胞内油脂合成的多少, 乙酰 CoA 起了主导作用, 而乙酰 CoA 的形成又受到氮源多少、 AMP 和异柠檬酸脱氢酶活力等诸多因素的影响。
微生物油脂的应用1、微生物油脂在食用油方面的应用微生物油脂是继植物油脂、 动物油脂之后开发出来的又一人类食用油脂新资源。20 世纪 80 年代以来, γ - 亚麻酸(GLA)、 花生四烯酸(AA)含量高的微生物相继在日本、 英国、 法国、 新西兰等国投入工业化生产, 日本、 英国已有 AA 发酵产品投入市场。20 世纪 90 年代以来, 开发利用微生物进行功能性油脂的生产成为一大热点, 如利用深黄被孢霉进行GLA 的生产, 以及利用微生物培养生产 EPA、 DHA等营养价值高且具有特殊保健功能的功能油脂的
研究。2、微生物油脂在生物柴油生产中的应用产油微生物除可代替动植物油脂生产食用油脂, 特别是保健类功能性油脂外, 还可以作为生产生物柴油的油源。生物柴油由各种动、 植物油脂经酯化或转酯化工艺而得, 而大部分微生物油的脂肪酸组成和一般植物油相近, 以 C16 和 C18 系脂肪酸,如油酸、 棕榈酸、 亚油酸和硬脂酸为主, 因此微生物油脂可替代植物油脂生产生物柴油。 由于技术经济原因, 过去单细胞油脂很少有规模化生产的报道。但随着工业生物技术的发展, 微生物油脂发酵从原料到过程都在不断取得新的进展。 最近美国国家可再生能源实验室(NREL)的报告特别指出, 微生物油脂发酵可能是生物柴油产业和生物经济的重要研究方向。
