微生物油脂研究进展及展望

微生物油脂研究进展及展望李建1,刘宏娟2,张建安2,刘建1(1.长安大学化学工程系,陕西西安710054;2.清华大学核能与新能源技术研究院,北京100084)摘要:系统介绍了微生物产油脂资源的探索,微生物发酵产油脂的优点及生产工艺;论述了国内外微生物油脂的最新研究进展,并对微生物油脂生产生物柴油工业前景进行了展望。关键词:微生物油脂;发酵;生物柴油中图分类号:S216;Q815文献标识码:A文章编号:0253-4320(2007)S2-0133-04ProgressinandprospectofmicrobiallipidproductionbyfermentationLIJian1,LIUHong2juan2,ZHANGJian2an2,LIUJian2(1.DepartmentofAppliedChemistry,Chang’anUniversity,Xi’an710054,China;2.InstituteofNuclearandNewEnergyTechnology,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:Inthispaper,themicrobiallipidmaterialexploring,theadvantagesofmicrobiallipidproductionbyfermentationanditsproductionprocessareintroduced.Thenovelstudyprogressinmicrobiallipidproductionathomeandaboardisdescribed,andtheapplicationofmicrobiallipidinbiodieselproductionisalsoforecasted.Keywords:microbiallipid;fermentation;biodiesel收稿日期:2007-08-30作者简介:李建(1981-),女,硕士生;张建安(1964-),男,博士,副教授,研究方向为生物化工和生物质能源,010-89796086,zhangja@tsinghua.edu.cn。目前国内外对于生物柴油制备的研究主要集中于植物油或餐饮废弃油脂方面,但利用植物油为原料成本高,其成本占总生产成本的70%～85%。以餐饮废弃油为原料,也存在原料难以收集和运输的困难,这些都严重制约了生物柴油的产业化进程,因此寻找一种廉价的原料成为了生物柴油产业化的关键。许多微生物,如酵母、霉菌和藻类等在一定条件下能将碳水化合物转化为油脂储存在菌体内,称为微生物油脂。过去曾因为技术经济原因,单细胞油脂很少有规模化生产的报道。但是,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不断取得新进展。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[1]。1产油脂微生物资源的探索111微生物油脂简介微生物油脂[2]又叫单细胞油脂(SCO),是酵母、霉菌和藻类等产油微生物在一定条件将碳水化合物转化并储存在菌体内的油脂,主要是由不饱和脂肪酸(PUFAs)组成的甘油三酯(TAG),在脂肪酸组成上与植物油如菜籽油、棕榈油、大豆油等相似,是以C16和C18为主的脂肪酸。多不饱和脂肪酸(PUFAs)是含有2个或2个以上双键且碳原子数为16～22的直链脂肪酸,主要包括γ-亚麻酸(GLA)、双高度γ-亚麻酸(DGLA)、花生四烯酸(ARA)、二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)。PUFAs可以广泛应用于医药、食品、化妆品和饲料等领域,其主要来源有植物、鱼油、微藻和微生物。由于微生物具有生长周期短、培养简单、PUFAs含量高等特点,因而利用微生物生产PU2FAs成为近年来国内外的研究热点。112国内外研究进展关于微生物产生油脂的研究已有半个多世纪的历史。国外对于微生物油脂的研究工作起步较早,最早可追溯到第一次世界大战期间,当时德国准备利用内孢霉属和单细胞藻类镰刀属的某些菌种生产油脂,以解决食用油匮乏问题,后因战争爆发而中止研究。随后美国、日本等也开始研究微生物油脂的生产。第二次世界大战前夕,德国科学家筛选到了高产油脂的斯达氏油脂酵母、黏红酵母属、曲霉属以及毛霉属等微生物,并进行规模生产。后来发现利用微生物生产普通油脂成本太高,无法与动、植物来源的油脂相竞争。有关微生物油脂的探索此后一度集中在获取功能性油脂,如富含多不饱和脂肪酸的油脂。1986年,日本和英国等国家率先推出含微生物GLA油脂的保健食品、功能性饮料和高级化妆品等产品,微生物油脂实用化已迈出了第一步[3]。进·331·第27卷增刊(2)现代化工Nov.20072007年11月ModernChe