微生物多不饱和脂肪酸的生物合成-调控和利用

收稿日期:2006-08-04;修回日期:2006-11-02基金项目:农业部油料作物遗传改良重点实验室开放课题(编号200503)作者简介:殷梦华(1981-),女,在读硕士;主要从事微生物油脂方面的研究工作。通讯作者:陈涛教授/博士生导师文章编号:1003-7969(2007)01-0056-03中图分类号:TQ64516文献标识码:A微生物多不饱和脂肪酸的生物合成、调控和利用殷梦华1,江木兰2,何东平1,陈涛1(11武汉工业学院食品科学与工程学院,430023武汉市常青花园中环西路特1号;21中国农业科学院油料作物研究所,430062武汉市徐东二路2号)摘要:论述了微生物油脂及其多不饱和脂肪酸(PUFA)的重要性、来源、生物合成、生产技术及下游加工等。特别强调运用高新生物技术如突变、基因工程、脱饱和酶抑制剂、酶促生物转化等技术来增加新的PUFA种类,提高其产品价值,从而使其能与其他来源的PUFA相竞争。关键词:微生物;多不饱和脂肪酸;生物合成;调节和控制Biosynthesis,regulationandutilizationofmicrobialpolyunsaturatedfattyacidsYINMeng2hua1,JIANGMu2lan2,HEDong2ping1,CHENTao1(11CollegeofFoodScienceandEngineering,WuhanPolytechnicUniversity,430023Wuhan,China;21InstituteofOilCropsResearchChineseAcademyofAgricultureScience,430062Wuhan,China)Abstract:Theimportance,sources,biosynthesis,productionanddownstreamprocessingofmicrobi2allipidsanditspolyunsaturatedfattyacidswerediscussed.Thenewbiologicaltechniques(forexamplemutationmethods,geneticengineering,theuseofdesaturaseinhibitorsandenzymaticbiotransforma2tions)wereemphasizedtoincreasenewspeciesofPUFAandimproveitsvalueinordertocompetewithPUFAfromothersources.Keywords:microbe;polyunsaturatedfattyacids;biosynthesis;regulationandcontrol1PUFA的重要性和来源PUFA的独特结构使其具有两大功能:①PUFA能控制生物体系动力学、相转变、膜渗透性及调节膜结合蛋白的状态,如受体、ATP酶、输送蛋白和离子通道;②PUFA可作为各种调节关键生物学功能代谢物的前体,如前列腺素、白三烯和羟基脂肪酸等。人体如果缺乏PUFA,可引起皮肤、神经系统、免疫和炎性系统、心血管系统、内分泌系统、肾、呼吸系统和生殖系统不正常。哺乳动物不能合成PUFA,必须从饮食中摄取。一些植物种子是C18PUFA(亚油酸、α-亚麻酸(ALA)、γ-亚麻酸(GLA))的主要来源,但只有少数几种植物产生γ-亚麻酸,如月见草、琉璃苣和黑醋栗等,分别含8%～10%、24%～25%和16%～17%(W/W)。高等植物不能合成C18以上的PUFA。而鱼油中含有C20和C22的脂肪酸,如EPA、DPA和DHA,但鱼油有令人不愉快的气味、滋味和胆固醇;另外,鱼油的油质易变动,易受季节、地理位置、食物种类等因素的影响。如果鱼油的PUFA作为预防药物广泛使用,目前海洋鱼油的产量将不能满足全世界的需求。作为植物油品和动物油品的替代品,产油微生物正在得到广泛的研究和应用。产生PUFA的微生物主要有某些真菌、海洋细菌、异养和光养微藻、苔藓等。微生物种类的多样性使筛选含有主要PUFA的产油菌变得容易。虽然目前微生物油脂对油脂工业的贡献微不足道,但从长远和发展的观点来看,微生物油脂有植物油脂和动物油脂不可比拟的优势:①微生物油脂含有植物、动物不能合成或少量合成的脂肪酸;②与大豆油、棕榈油、葵花籽油等商品油相比,微生物油脂营养价值更高;③能利用便宜的或65中国油脂2007年第32卷第1期零成本的原料进行生产,如农副产品及发酵工业的废弃物;④微生物油的生产不受季节、气候、地理环境的限制,可以全年生产;⑤微生物油脂能提供高度、优质的药品级PUFA;⑥,由于微生物有氧化、脱饱和、氢化等新陈代谢能力,能改进PUFA的结构,且能形成油脂及其他产品如蛋白