微生物油脂

微生物油脂(microbial oils)又稱單細胞油脂，是由酵母、黴菌、細菌和藻類等微生物在一定條件下利用碳水化合物、碳氫化合物和普通油脂為碳源、氮源、輔以無機鹽生產的油脂和另一些有商業價值脂質。

基本信息

• 中文名：微生物油脂
• 外文名：microbial oils
• 別稱：單細胞油脂
• 營養成分：維生素E、K、鈣、鐵、磷、鉀等礦物質，高級脂肪酸等
• 適宜人群：一般人都可食用
• 副作用：避免光照，隔絕空氣
• 防腐劑：否
• 儲藏方法：陰涼，避免光照的地方

定義

在適宜條件下，某些微生物產生並儲存的油脂占其生物總量的20%以上，具有這樣表型的菌株稱為產油微生物。

特點

微生物生產油脂不僅具有油脂含量高、生產周期短、不受季節影響、不占用耕地等優點；而且可用細胞融合、細胞誘變等方法，使微生物產生高營養油脂或某些特定脂肪酸組成油脂，如EPA、DHA、類可可脂等。

生產

產油微生物

微生物油脂

能夠生產油脂的微生物有酵母、黴菌、細菌和藻類等，其中真核的酵母、黴菌和藻類能合成與植物油組成相似的甘油三酯,而原核的細菌則合成特殊的脂類。目前研究得較多的是酵母、藻類和黴菌。現在用於生產多不飽和脂肪酸的微生物主要為藻類、細菌和真菌,由於細菌產量低,所以目前主要集中在藻類和真菌。常見的產油酵母有:淺白色隱球酵母(Cryptococcusalbidus)、彎隱球酵母(Cryptococcusalbidun)、斯達氏油脂酵母(Lipomyces)、茁芽絲孢酵母(Trichospironpullulans)、產油油脂酵母(Lipomyslipofer)、膠粘紅酵母(Rhodotorulagiutinis)、類酵母紅冬飽(Rhodosporidiumtoruloides)等。常見的產油黴菌有:土黴菌(Asoergullusterreus)、紫癱麥角菌(Clavicepspurpurea)、高梁褶抱黑粉菌(Tolyposporium)、高山被孢霉(Mortierellaalpina)、深黃被孢霉(Mortierellaisabellina)等。常見的產油海藻有:硅藻(diatom)和螺鏇藻(Spirulina)。

合成機理

微生物產生油脂的過程，本質上與動植物產生油脂的過程相似，都是從乙醯CoA羧化酶催化羧化的反應開始，然後經過多次鏈延長，或再經過去飽和作用等完成整個生化過程。在此過程中，有兩個主要的催化酶，即乙醯CoA羧化酶和去飽和酶。其中乙醯CoA羧化酶催化脂肪酸合成的第一步，是第一個限速酶。此酶是由多個亞基組成的複合酶，結構中有多個活性位點，因此該酶能為乙醯CoA、ATP和生物素所激活。去飽和酶是微生物通過氧化去飽和途徑生成不飽和酸的關鍵酶，這一過程稱之為脂肪酸氧化循環。
綜合目前國外的研究,粘紅酵母油脂合成的機理可分為四個環節:兩個前體乙醯CoA和3-磷酸甘油的形成；甲羥戊酸的合成，乙醯CoA形成脂醯CoA和鞘脂；以甲羥戊酸為前體合成甾醇、類胡蘿蔔素和碳水化合物；以乙醯CoA和3磷酸甘油為前體合成磷脂酸、甘油二脂、甘油三脂和磷脂。由此可見，在酵母細胞內油脂合成的多少，乙醯CoA起了主導作用，而乙醯CoA的形成又受到氮源多少、AMP和異檸檬酸脫氫酶活力等諸多因素的影響。

套用

食油方面套用

微生物油脂是繼植物油脂、動物油脂之後開發出來的又一人類食用油脂新資源。20世紀80年代以來，γ-亞麻酸(GLA)、花生四烯酸(AA)含量高的微生物相繼在日本、英國、法國、紐西蘭等國投入工業化生產，日本、英國已有AA發酵產品投入市場。20世紀90年代以來，開發利用微生物進行功能性油脂的生產成為一大熱點，如利用深黃被孢霉進行GLA的生產，以及利用微生物培養生產EPA、DHA等營養價值高且具有特殊保健功能的功能油脂的研究。

生產套用

產油微生物除可代替動植物油脂生產食用油脂，特別是保健類功能性油脂外，還可以作為生產生物柴油的油源。生物柴油由各種動、植物油脂經酯化或轉酯化工藝而得，而大部分微生物油的脂肪酸組成和一般植物油相近，以C16和C18系脂肪酸,如油酸、棕櫚酸、亞油酸和硬脂酸為主，因此微生物油脂可替代植物油脂生產生物柴油。由於技術經濟原因，過去單細胞油脂很少有規模化生產的報導。但隨著工業生物技術的發展，微生物油脂發酵從原料到過程都在不斷取得新的進展。最近美國國家可再生能源實驗室(NREL)的報告特別指出，微生物油脂發酵可能是生物柴油產業和生物經濟的重要研究方向。