全 文 ：第 １２卷第 ３期
２０１４年 ５月
生 物 加 工 过 程
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｐｒｏｃｅｓｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏｌ １２ Ｎｏ ３
Ｍａｙ ２０１４
ｄｏｉ：１０ ３９６９ ／ ｊ ｉｓｓｎ １６７２－３６７８ ２０１４ ０３ ００９
收稿日期：２０１３－０４－０７
基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划）（２０１１ＡＲＡ０２Ａ２０２）；安徽省自然科学基金（１３０８０８５ＭＡ０７）
作者简介：代 军（１９８９—）男，四川广安人，硕士研究生，研究方向：工业微生物；郑之明（联系人），研究员，博士生导师，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｚｍｚｈｅｎｇ＠
ｉｐｐ ａｃ ｃｎ；赵根海（联系人），博士，助理研究员，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｚｈｇｈ３２７＠ １２６．ｃｏｍ
高山被孢霉发酵生产花生四烯酸的宏观形态
代 军１，赵根海１，王 鹏１，刘 会１，宋均营１，胡以华２，郑之明１
（１ 中国科学院 合肥物质科学研究院 离子束生物工程学重点实验室，合肥 ２３００３１；
２ 解放军电子工程学院，合肥 ２３００３７）
摘 要：采用图像处理技术对高山被孢霉（Ｍｏｒｔｉｅｒｅｌｌａ ａｌｐｉｎａ）发酵过程中的不同形态进行分析，并对其产花生四烯
酸（ＡＲＡ）能力进行了比较。 研究发现：复合 Ｎ源中蛋白胨与酵母粉比例是影响高山被孢霉宏观形态的重要因素，
球形形态生长的菌体中 ＡＲＡ产量较分散，菌丝体中 ＡＲＡ 产量高；在球形形态中，空心球的菌体生物量低，ＡＲＡ 比
例低，蓬松球可以兼顾菌体高生物量、高油脂比例及高 ＡＲＡ比例。 产 ＡＲＡ能力由生物量、油脂比例及油脂中 ＡＲＡ
比例共同决定。 结果表明：直径大约 ４ ｍｍ、成核区域面积大约为 ４３ ６％、紧密度为 ７１ ３６的蓬松球形态，是高山被
孢霉一种相对较佳的发酵形态，其菌体产 ＡＲＡ能力分别是空心球和分散丝状菌体产 ＡＲＡ能力的 ２ ０１和 ２ ７０倍。
关键词：花生四烯酸（ＡＲＡ）；图像处理；客观形态；高山被孢霉
中图分类号：Ｑ９３４ １ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２－３６７８（２０１４）０３－００４７－０５
Ｍａｃｒｏ⁃ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｏｒｔｉｅｒｅｌｌａ ａｌｐｉｎａ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ
ＤＡＩ Ｊｕｎ１，ＺＨＡＯ Ｇｅｎｈａｉ１，ＷＡＮＧ Ｐｅｎｇ１，ＬＩＵ Ｈｕｉ１，ＳＯＮＧ Ｊｕｎｙｉｎｇ１，ＨＵ Ｙｉｈｕａ２，ＺＨＥＮＧ Ｚｈｉｍｉｎｇ１
（１ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｆｅｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ，
Ｈｅｆｅｉ ２３００３１，Ｃｈｉｎａ； ２ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈｅｆｅｉ ２３００３７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ ｉｍａｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗａｓ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ
Ｍｏｒｔｉｅｒｅｌｌａ ａｌｐｉｎａ，ｔｈｅｎ ｔｈｅｉｒ ａｒａｃｈｉｄｏｎｉｃ ａｃｉｄ（ＡＲＡ） ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｉｅｓ ｗｅｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ
ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｉｘｉｎｇ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｐｅｐｔｏｎｅ ｔｏ ｙｅａｓｔ ｅｘｔｒａｃｔ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｓｏｕｒｃｅ ｗａｓ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ
ｆａｃｔｏｒｓ ｔｏ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ，ｔｈｅ ＡＲＡ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍｙｃｅｌｉａ ｇｒｏｗｎ ｉｎ ｔｈｅ ｆｏｒｍ ｏｆ ｐｅｌｌｅｔ
ｗａｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｉｎ ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ ｍｙｃｅｌｉａ Ａｍｏｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｅｌｌｅｔ ｆｏｒｍｓ，ｔｈｅ ｌｉｐｉｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｈｏｌｌｏｗ
ｐｅｌｌｅｔ ｗａｓ ｈｉｇｈｅｓｔ ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｂｉｏｍａｓｓ， ａｎｄ ＡＲＡ ｃｏｎｔｅｎｔ ｗｅｒｅ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｉｎ ｔｈｅ ｆｌｕｆｆｙ ｐｅｌｌｅｔｓ Ｔｈｅ ＡＲＡ
ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｗａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｂｉｏｍａｓｓ， ｌｉｐｉｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｂｉｏｍａｓｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ＡＲＡ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ
ｌｉｐｉｄ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅｓｅ ｆａｃｔｏｒｓ，ｔｈｅ ＡＲＡ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｆｌｕｆｆｙ ｐｅｌｌｅｔｓ ｗａｓ ２ ０１，２ ７０ ｆｏｌｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ
ｗｉｔｈ ｔｈａｔ ｏｆ ｈｏｌｌｏｗ ｐｅｌｌｅｔｓ ａｎｄ ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ ｆｉｌａｍｅｎｔｓ， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｔｈｅ ｆｌｕｆｆｙ ｐｅｌｌｅｔｓ ｗｅｒｅ ｔｈｅ
ｏｐｔｉｍｕｍ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｍ ａｌｐｉｎａ ｔｏ ｐｒｏｄｕｃｅ ＡＲＡ ｉｎ ｂａｔｃｈ ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ， ｗｈｏｓｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ：ｔｈｅ ｍｅａｎ ｄｉａｍｅｔｅｒ ４ ｍｍ，ｔｈｅ ａｒｅａ ｐｅｌｌｅｔ ｃｏｒｅ ４３ ６％ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｍｙｃｅｌｉａ ａｒｅａ，
ｔｈｅ ｃｏｍｐａｃｔｎｅｓｓ ７１ ３６
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｒａｃｈｉｄｏｎｉｃ ａｃｉｄ（ＡＲＡ）；ｉｍａｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓ；ｍａｃｒｏ⁃ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ；Ｍｏｒｔｉｅｒｅｌｌａ ａｌｐｉｎａ
微生物油脂又称单细胞油脂（ＳＣＯ），是指某些
微生物在一定条件下将碳水化合物、碳氢化合物和
普通油脂等 Ｃ源转化为菌体内大量储存的油脂，并
且油脂量一般占菌体干质量的 ２０％以上。 产油脂
微生物主要有酵母、真菌、微藻和细菌，其中以对酵
母菌和丝状真菌的研究居多，少数产油微生物能在
胞内积累超过细胞干质量 ７０％的油脂［１－２］。 早期微
生物油脂的研究主要集中在功能性油脂的开发上，
随着国际能源危机和国内生物柴油产业面临的原
料困境，以微生物油脂进行生物柴油生产的研究日
益受到关注。 微生物发酵法与依赖油料植物获得
油脂的传统方法相比，有周期短、不受季节和气候
影响、原料来源广泛、潜力大等优点，具有广阔的工
业化应用前景［３］。 高山被孢霉（Ｍｏｒｔｉｅｒｅｌｌａ ａｌｐｉｎａ）
由于胞内合成的油脂富含一种功能性多不饱和脂
肪酸花生四烯酸（ＡＲＡ）而备受关注［４］。
在丝状菌的深层发酵过程中，菌丝的形态结
构会显著影响发酵液的流变性质。 当菌丝呈球状
生长时，培养液黏度较低，通常发酵液表现为牛顿
型流体特性，在深层培养中的动量、热量和质量传
递较为容易，当球逐渐增大时，菌丝球由外到内形
成营养梯度，营养成分向球中心扩散受到限制，内
部菌丝体的代谢产物的生产下降［５－７］ ；而当菌丝呈
丝状生长时，发酵液黏度较高，发酵液表现为非牛
顿流体特性，液体流动性差，导致动量、热量和质
量传递困难，容易因混合不充分造成气液相间传
热和传质不良，最终也会影响代谢产物的生产［８］ 。
菌丝体微观形态的微小差异都有可能导致宏观发
酵行为的显著差异，实现发酵过程中理想的形态
控制是发酵调控的重要途径［９］ 。 对影响形态的因
素，国内外研究人员已经进行了大量研究，结果表
明溶氧、Ｎ 源种类、消耗的 Ｃ ／ Ｎ 比、无机盐离子和
氨基酸的添加等因素都会影响到菌丝的形
态［１０－１３］ 。 虽然，形态的重要性无可置疑，但培养基
成分、形态发生及微生物产 ＡＲＡ 水平三者间的关
系还不太明晰，将其关联起来进行的研究更是鲜
有报道。
笔者所在实 验 室 通 过 氮 离 子 注 入 获 得
Ｍｏｒｔｉｅｒｅｌｌａ ａｌｐｉｎａ Ｉ４９ Ｎ１８，对其发酵过程中的不同
形态与产 ＡＲＡ能力进行研究，并采用图像处理方法
对形态参数进行量化分析，旨在为下一步对菌丝球
形态控制研究提供基础。
１ 材料与方法
１ １ 试剂与仪器
石油醚（沸点 ３０ ～ ６０ ℃）市售分析纯，ＳＢＡ
５０Ｂ型生物传感分析仪（山东省生物技术研究中
心），２５０ ｍＬ直滴式索式提取器（郑州中天实验仪器
有限公司），体视镜（日本 Ｏｌｙｍｐｕｓ 公司），ＧＣ １４Ｃ
气相色谱仪（Ｓｈｉｍａｏｚｄｕ公司）。
１ ２ 菌种与培养方法
高山被孢霉（Ｍｏｒｔｉｅｒｅｌｌａ ａｌｐｉｎａ） Ｉ４９ Ｎ１８，中国
科学院离子束生物工程学重点实验室保存。 平板
保存培养基：马铃薯（ＰＤＡ）培养基。 摇瓶发酵培养
基 （ ｇ ／ Ｌ ）：葡萄糖 ８０、不同 Ｎ 源 （ （ＮＨ４） ２ＳＯ４、
ＮＨ４Ｃｌ、ＮａＮＯ３、ＫＮＯ３、酵母粉、蛋白胨、玉米浆和蛋
白胨＋酵母粉） ２０，ｐＨ ８ ５。 培养基 １１５ ℃、灭菌 ３０
ｍｉｎ。 菌种在平板 ＰＤＡ培养基上 ２８ ℃培养 ７ ｄ，用
少许无菌水洗脱，玻璃珠振荡至形成分散的孢子悬
液，按 １０％接种量接入含有 ５０ ｍＬ培养液的 ２５０ ｍＬ
三角瓶中，１８０ ｒ ／ ｍｉｎ、２８ ℃培养 ７ ｄ。
１ ３ 分析方法
生物量测定：用纱布将发酵液过滤，并用水冲
洗几次，在 ８０ ℃烘箱烘干至恒质量，称干质量。
菌体总脂测定：利用直滴式索式提取法测定。
具体方法为干菌体用研钵磨碎成粉末后，取 １ ０ ～
１ ５ ｇ，在索氏提取器中，石油醚 ６０ ℃不断回流提取
（６ ｈ），收集全部回流液，再旋转蒸发回收石油醚；
８０ ℃烘干，称干质量，计算油脂比例。
花生四烯酸比例测定：参照文献［１４］，利用气
相色谱法测定。
发酵液残糖浓度测定：采用 ＳＢＡ ５０Ｂ 生物传
感分 析 仪 进 行 离 线 葡 萄 糖 测 定， 检 测 范 围
在０～１ ｇ ／ Ｌ。
１ ４ 形态参数的获取
各种形态的发酵液中，随机取 ２０个菌体用体视
镜进行图像采集，利用菌丝体显微图像分割及特征
提取软件（２０１１Ｒ１１Ｓ０４４６６４），先进行灰度运算，使
图像对比度增强，再经过全局二值化运算去除背景
和噪声，得到黑白图像，根据图像中不同的灰度值，
通过阈值调整得到成核区域，分别计算其成核区域
面积（Ａｐｃ）与整个菌体投影面积（Ａｍ），并计算其比
值 Ａｐｃ ／ Ａｍ［１１］，用来衡量菌体形态的蓬松程度。 菌体
直径 Ｄｍ利用 Ｉｍａｇｅ Ｊ２ｘ软件计算。
８４ 生 物 加 工 过 程 第 １２卷
２ 结果与讨论
２ １ 单一 Ｎ源对形态的影响
考察不同 Ｎ源发酵对被孢霉的形态的影响，结
果见图 １。 由图 １可知：加入不同 Ｎ源进行发酵，被
孢霉的形态差异明显。 当无机氮作 Ｎ 源时，菌体不
生长，有机氮作 Ｎ源时，菌体形态呈现出很大区别，
主要分为两类：一类是酵母粉或玉米浆作 Ｎ 源时，
菌体形成分散菌丝（图 １（ａ））；另一类是蛋白胨作 Ｎ
源时，菌体形成球形（图 １（ｂ））。
图 １ 单一 Ｎ源下高山被孢霉的宏观形态（× ８）
Ｆｉｇ １ Ｍａｃｒｏ⁃ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｍ ａｌｐｉｎａ ｕｎｄｅｒ ｓｏｌｅ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｓｏｕｒｃｅ （ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ ｍｙｃｅｌｉａ ａｎｄ ｈｏｌｌｏｗ ｐｅｌｌｅｔｓ）（× ８）
２ ２ 复合 Ｎ源对形态的影响
２ ２ １ 不同宏观形态分析
分别按照表 １中的比例添加蛋白胨和酵母粉作
为复合 Ｎ源，进行发酵，观察菌体形态，形态特征数
据见表 １，菌体宏观形态见图 ２。
表 １ 复合 Ｎ源下菌体宏观形态的形态特征
Ｔａｂｌｅ １ Ｍａｃｒｏ⁃ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｕｎｄｅｒ ｃｏｍｐｌｅｘ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｓｏｕｒｃｅ
ｍ（蛋白胨） ∶
ｍ（酵母粉） 宏观形态
Ａｐｃ ／ Ａｍ 紧密度 Ａｍ ／ ｍｍ２ 直径 ／ ｍｍ
核区直径 ／
ｍｍ
葡萄糖利
用率 ／ ％
３ ∶１ 空心球 ０ ８１１ ４２ ７２±３ １６ １３ ０１±０ ６２ ４ ３１±０ ２１ ３ ８８±０ ２６ ５５±３ ２
２ ∶１ 蓬松球 ０ ４３６ ７１ ３６±５ ３２ １５ ２７±１ ３６ ４ ４１±０ １５ ２ ９１±０ ２４ ９７±１ ８
１ ∶２ 分散菌丝 ０ ６５ ７７±４ ７３ ２１ ９２±１ ８４ ６ ０１±０ ３４ ０ ９０±２ ６
注：Ａｐｃ表示成核区域面积；Ａｍ表示整个菌丝体面积；± ＳＤ值。
由表 １可知：复合Ｎ源中蛋白胨与酵母粉比例降
低，菌体形态明显不同，总的变化为 Ａｐｃ ／ Ａｍ降低，菌球
的成核区域比例越来越小，菌球的蓬松度增加，单个
菌体的直径变大。 蛋白胨与酵母粉比例为 ３ ∶１时，菌
体形态为球形，成核区域占 ８１ １％；比例为 ２ ∶１时，菌
体形态也为球形，但成核面积只占 ４３ ６％；比例为 １ ∶２
时，菌体形态完全为分散菌丝，不存在成核区域；菌体
形态为球形时直径大致相同，４ ３ ｍｍ左右；形态为分
散菌丝时，直径增至 ６ ｍｍ。 虽然蛋白胨与酵母粉比
例为 ３ ∶１和２ ∶１ 时菌体形态都为球形，但成核区域直
径和单个菌球的紧密度差异明显，分别为 ３ ８８ ｍｍ、
４２ ２７和 ２ ９１ ｍｍ、７１ ３６。 空心球形形态由于成核区
域直径较大，菌球中心部位菌丝因为营养缺乏而自
溶，形成空心球，同时其葡萄糖利用率只有 ５５％；蓬松
球形态的菌丝不存在营养缺乏等问题，形成蓬松球，
其葡萄糖利用率高达 ９７％。 上述结果表明，蛋白胨有
利于菌丝聚集成球，酵母粉有利于菌丝顶端生长，形
成辐射状菌丝，其原因可能是，酵母粉作为速效 Ｎ源，
含有丰富的生长因子、维生素、核苷酸等适合菌丝快
速萌发生长的微量物质，蛋白胨作为缓效 Ｎ源，不利
于菌丝快速生长，菌丝生长过程中容易聚集在一起。
因此，在高山被孢霉发酵过程中，确定复合 Ｎ源中蛋
白胨和酵母粉的比例对形成合适的菌体形态至关
重要。
９４ 第 ３期 代 军等：高山被孢霉发酵生产花生四烯酸的宏观形态
图 ２ 复合 Ｎ源下高山被孢霉的 ３种典型宏观形态（×８）
Ｆｉｇ ２ Ｔｈｒｅｅ ｔｙｐｉｃａｌ ｍａｃｒｏ⁃ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ Ｍ ａｌｐｉｎａ ｕｎｄｅｒ ｃｏｍｐｌｅｘ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｓｏｕｒｃｅ（×８）
２ ２ ２ 宏观形态对菌体产 ＡＲＡ能力的影响
高山被孢霉在蛋白胨与酵母粉比例不同的复
合 Ｎ源中以不同的形态生长，发酵结束时对生物
量、油脂比例及 ＡＲＡ 比例进行测定，具体结果见
表 ２。
由表 ２知：菌体形态以空心球形态生长时，生物
量最低，菌体油脂比例最高，ＡＲＡ比例较高；以蓬松
球形态生长时，生物量最高，菌体油脂比例较高，
ＡＲＡ比例最高；以分散菌丝生长时，生物量较高，菌
体油脂比例及 ＡＲＡ 比例最低。 ＡＲＡ 量由生物量、
油脂比例及油脂中 ＡＲＡ比例共同决定，因此球形形
态菌体 ＡＲＡ产量比分散菌丝菌体 ＡＲＡ 产量高，特
别是以蓬松球形态生长时，其 ＡＲＡ 产量达 ２ ９８
ｇ ／ Ｌ，分别是空心球和分散菌丝的 ２ ０１和 ２ ７０倍。
表 ２ 菌体的不同宏观形态对 ＡＲＡ合成的影响
Ｔａｂｌｅ ２ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍａｃｒｏ⁃ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓ ｏｎ ｍｙｃｅｌｉａｌ ｌｉｐｉｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
ｍ（蛋白胨） ∶
ｍ（酵母粉） 形态
生物量 ／
（ｇ·Ｌ－１）
油脂比例 ／
％
ＡＲＡ比例 ／
％
ρ（油脂） ／
（ｇ·Ｌ－１）
ρ（ＡＲＡ） ／
（ｇ·Ｌ－１）
３ ∶１ 空心球 １５ １８±１ ０２ ４３ ２８±１ ２２ ２２ ５６±０ ４１ ６ ５７±０ ４７ １ ４８±０ １１
２ ∶１ 蓬松球 ２８ １１±１ ５９ ３７ ３９±２ ４０ ２８ ２３±０ ６３ １０ ５１±０ ７１ ２ ９８±０ ２０
１ ∶２ 分散菌丝 ２５ ８７±１ １３ ２２ １５±２ ６８ １９ ２３±０ ３５ ５ ７３±０ ４５ １ １０±０ ０９
注：± ＳＤ值。
ＡＲＡ作为一种多不饱和脂肪酸，虽然不是含氮
化合物，但其比例与 Ｎ 源种类密切相关，其在菌体
内的合成需要多种延长酶和脱饱和酶参与，此过程
对 Ｏ２ 的依赖程度非常高［１５］。 由表 ２ 知，随着复合
Ｎ源中酵母粉比例的增加，生物量和 ＡＲＡ 比例增
加，形态由球形变为分散菌丝。 当菌体以分散菌丝
形式生长到中后期，发酵液黏度非常大，不利于发
酵液中营养和 Ｏ２ 等的传递，菌体生长受到抑制，同
时也不利于 ＡＲＡ合成，因此生物量和氨基酸比例都
有所降低。
Ｐａｒｋ等［１１］和 Ｋｏｉｋｅ等［１２］研究了消耗的 Ｃ ／ Ｎ及
不同 Ｎ 源对高山被孢霉形态和 ＡＲＡ 产量的影响，
但未对菌体形成不同形态的原因展开分析，本研究
通过调节复合 Ｎ源中蛋白胨与酵母粉比例，得到了
相对连续的菌丝体形态变化过程，即菌丝体的成核
区域比例由 ８１ １％（空心球）降为 ４３ ６％（蓬松球），
最后为 ０（分散菌丝），显示了不同形态间的内在联
系，结合不同形态下菌丝的生长情况发现速效 Ｎ 源
有利于形成分散菌丝，迟效 Ｎ 源倾向于使菌丝聚
集。 因此，调节两类 Ｎ 源的比例，有助于筛选最适
于目标产物生成的发酵形态。 本研究发现，当复合
Ｎ源中蛋白胨与酵母粉比例为 ２ ∶１时，高山被孢霉
菌体形态为类似菊花瓣状蓬松球，其为最适合油脂
积累及 ＡＲＡ转化合成的发酵形态。
３ 结 论
蛋白胨、酵母粉这 ２ 种 Ｎ 源是影响高山被孢霉
宏观形态的重要因素，当复合 Ｎ 源中蛋白胨与酵母
０５ 生 物 加 工 过 程 第 １２卷
粉比例很高时，菌体形态为空心球，比例适当时为
“类似菊花瓣”的蓬松球，比例很低时为分散菌丝。
高山被孢霉不同的发酵形态，其菌体产 ＡＲＡ能力存
在较大差异。 ＡＲＡ作为一种胞内产物，产量由菌体
生物量、菌体油脂比例及油脂中 ＡＲＡ 比例共同决
定。 当高山被孢霉以分散菌丝形态生长时，菌体产
ＡＲＡ能力不如球形形态；而空心球的菌体生物量
低，蓬松球可以兼顾菌体高生物量、高油脂比例及
高 ＡＲＡ 比例，因此具有很高的产 ＡＲＡ 能力，其产
ＡＲＡ能力分别是空心球和分散菌丝的 ２ ０１ 和 ２ ７０
倍。 综上所述，菌体形态特征为直径大约 ４ ｍｍ、
Ａｐｃ ／ Ａｍ为 ０ ４３６、投影面积为 １５ ２７ ｍｍ２、成核区域
直径 ２ ９ ｍｍ、紧密度大约为 ７１ ３６ 的蓬松球，是高
山被孢霉发酵过程中适合油脂积累及 ＡＲＡ 转化的
典型形态，既排除了空心球中心部分的传质及空气
传递等问题，又不会因为过多的分散菌丝导致发酵
液黏度变大，从而有利于工业生产过程中发酵液搅
拌及下游湿菌体的分离。
参考文献：
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（责任编辑 荀志金）
１５ 第 ３期 代 军等：高山被孢霉发酵生产花生四烯酸的宏观形态