全 文 ：微生物油脂及其生产工艺的研究进展
马艳玲!
（西北大学 生命科学学院，西安 !"##$%）
摘 要：微生物油脂是一种应用前景广阔的新型油脂资源，正越来越受到人们的重视，尤其在生产富含不饱和脂肪
酸的功能性油脂方面已成为研究热点。该文对微生物油脂的特点及组成、产油微生物必备条件及常见种类、微生
物油脂的生产工艺等方面进行了综述，展望了其研究的发展前景。
关键词：微生物油脂；功能性油脂；多不饱和脂肪酸；制备工艺
中图分类号：&%’ (’ 文献标识码：) 文章编号："$!* + ’$!,（*##$）#- + ###! + #.
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微生物油脂（N5=?8I514 854C）又称单细胞油脂
（C52649 =944 854，<7V），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，在菌体内产生的大量油脂。与
传统的油脂生产工艺相比较，利用微生物生产油脂
具有油脂含量高、生产周期短、生产成本低等优点；
并且可以利用细胞融合、细胞诱变等技术，使微生物
生产的油脂比重、植物油脂更符合人们对高营养油
或某些特定脂肪酸油脂的需求［" W *］。
近半个世纪以来，世界上许多国家与地区如美
国、英国和荷兰等都在这方面取得了较大成果。在
欧洲、中东、南亚和澳洲等地已允许将某些微生物油
脂添加到婴儿食品中［’］。随着人口的日益增长，使
得油脂需求量的增加与自然资源严重短缺的矛盾愈
发尖锐。因此，开辟微生物油脂这一新的油脂资源
更具有重要的现实意义。
4 微生物油脂的特点及组成
" (" 微生物油脂的特点
（"）微生物适应性强，生长繁殖迅速，生长周期
短，代谢活力强，易于培养和品种改良；（*）微生物产
油脂所需劳动力低，占地面积小，且不受场地、气候
和季节变化等的限制，能连续大规模生产；（’）微生
物生长所需原材料来源丰富且便宜，可利用农副产
品、食品加工及造纸业的废弃物（如乳清、糖蜜、木材
糖化液等）为培养基原料，十分有利于废物再利用和
环境保护；（-）微生物油脂的生物安全性好；（.）可利
用不同的菌株和培养基的产品构成变化较大的特
! 收稿日期：*##$3#$3".
作者简介：马艳玲（"%!.3），女，陕西富平人，博士，讲师，主要从事应用微生物学方面的研究；X3N154：NF4BB.*.Y"$’( =8N
第 - 卷第 - 期
*##$ 年 "" 月
生 物 加 工 过 程
7A529C9 Z8L?214 8: [58M?8=9CC X265299?526
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· ! ·
万方数据
点，尤其适合开发一些功能性油脂，如富含油酸、!!
亚麻酸、""、#$"、%&"、角鲨烯、二元羧酸等的油脂
以及代可可脂。
’ () 微生物油脂的组成
油脂是微生物生命活动的代谢产物之一，微生
物油脂也和动植物油脂一样以两种形式存在，一种
是体质脂形式，即作为细胞的结构组成部分而存在
于细胞质中，在微生物中含量非常恒定，如微生物细
胞膜上的磷脂；另一种形式是贮存脂形式，油脂在微
生物细胞内以脂滴或脂肪粒形式贮存于细胞质中。
微生物油脂中甘油三酯体积分数约占 *+,，其
他脂质（如糖脂、甘油一酯、甘油二酯）约占 ’-,。
少数不常见脂质，如硫脂（硫酸脑苷脂，脑硫脂）、肽
脂、甾醇、羟基脂、蜡酯、甘油硫酸酯、醚酯等，在细菌
（包括古细菌）中也有发现。酵母和霉菌还可生产各
种类胡萝卜素、甾醇、脂酰基鞘氨醇类神经鞘脂及糖
脂。
微生物油脂的脂肪酸组成和一般植物油基本相
同，大部分为偶数碳数，尤其棕榈酸、油酸、亚油酸和
硬脂酸的含量很高，但有些微生物油脂中多不饱和
脂肪酸如亚麻酸、花生四烯酸、#$"、%&" 等含量特
别高，如表 ’ 所示。
表 ’ 一些微生物油脂脂肪酸组成［’，.］（,）
/0123 ’ /43 50667 089: 8;<=;>969;? ;5 >;<3 <98@;1902 ;92>（,）
菌种
!（脂肪酸）A !（总脂肪酸）
’B A - ’B A ’ ’C A - ’C A ’ ’C A ) ’C A D 其它
酵母类
浅白色隐球酵母（"#$%&’(’(()* +,-./)*） ’B ’ D +B E D
产油油脂酵母（ 0.%’!$(1* ,.%’21#+） DF . F .C D E
斯达氏油脂酵母（ 0.%’!$(1* *&+#31$.） D. B + +’ D E
胶粘红酵母（45’/’&’#),+ 6,)&.7.*） ’C ’ B B- ’) ) ). A - ’,
茁芽丝孢酵母（ 8#.(5’*%’#’7 %),,),+） ’+ E ) +F ). ’
弯隐球酵母（"#$%&’(’(()* +,-./)7） )+ E ’- +F F E
9+##’:+. ,.%’,$&.(+ ’’ B ’ )C +’ ’
霉菌类
紫癜麦角菌（",+;.(1%* %)#%)#1+） )D B ) ’* C E ’C A ’!G& .),
高山被孢霉（<’#&.1#1,,+ +,%.7+） C E ’- )’ F E )-：. .-,
深黄被孢霉（<’#&.1#1,,+ .*+-1,,.7+） )’ E . DF )) ’-
土曲霉（ =*%1#6.,,)* &1##1)*） )D E E ’. .- )’
高粱褶孢黑粉菌（ 8’,$%’*%’#.)!） F ’ + C’ ) E
少根根霉 ’C E B(B D’ (B D) (C . (B
微藻类
普通小球藻（"5,’#1,,+ ;),6+#.*） ’B ) ) +C * ’.
淀粉核衣藻 D’ D ’ . D+ C ’B A ) ’B,；’B A D D,
>’&#$’(’(()* -#+)7.. ’) ) ’ +* . E
?+;.(),+ %1,,.(),’*+ )’ +F E + ) E
@(171/*!)* +()&)* ’+ ’ E C )- D-
! 产油脂微生物
) (’ 产油脂微生物必备条件［+］
（’）具备或改良后具备合成油脂能力，油脂积累
量大，含油量稳定在 +-,（体积分数）以上，且油脂转
化率不低于 ’+,；（)）能进行工业化深层培养，培养装
置简单；（D）食用安全，具有良好的风味和消化吸收
性；（.）生长速度快，抗污染能力强；（+）油脂易提取。
) () 常见产油微生物种类［B］
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。
在各种藻类中，金藻纲、黄藻纲、硅藻纲、绿藻
纲、隐藻纲和甲藻纲中的藻类都能产生高含量多不
饱和脂肪酸，其中常见的产油藻类有硅藻和螺旋藻。
常见的产油酵母有浅白色隐球酵母（油脂体积分数
B+,）、弯隐球酵母（油脂体积分数 +C,）、斯达氏油
脂酵母（油脂体积分数 BD,）、茁芽丝孢酵母（油脂
· C · 生物加工过程 第 . 卷第 . 期
万方数据
体积分数 !"#）、产油油脂酵母（油脂体积分数
!$#）、胶粘红酵母（油脂体积分数 %&#）等。常见
的产油霉菌有土霉菌（油脂体积分数 "%#）、紫癜麦
角菌（油脂体积分数 ’(# ) !*#）、高粱褶孢黑粉菌
（油脂体积分数 $(#）、高山被孢霉、深黄被孢霉等。
常见的产油细菌有棒状杆菌、分枝杆菌、诺卡氏菌
等。
! 微生物油脂的生产工艺
’ +( 生产工艺流程
微生物油脂的生产工艺流程如下［%］：
菌种筛选!原料!灭菌!菌体培养!菌体收集
!预处理!油脂提取!精炼!成品油脂在微生物油
脂中，其主要组成为甘油三酯和游离脂肪酸，同时还
有一些非极性物质；另外还有部分微量成分没有分
辨出来。但是这些油脂还不能直接食用，因为微生
物油脂具有一定的毒性，只有去毒后，方可供食用。
’ +& 生产工艺要点
’ +& +( 菌种培养条件
生产微生物油脂主要原料为下列几类物质：碳
源，如葡萄糖、果糖、蔗糖等；氮源，如铵盐、尿素等；
无机盐。这些原料在食品加工、造纸行业的废料中
十分丰富，可加以利用。微生物培养方法可采用液
体培养法、固体培养法及深层培养法，但以深层培养
法最常用。研究所用的微生物多为细菌、丝状真菌
及酵母。
菌种的培养条件直接影响到油脂生成量的高
低，影响微生物合成油脂的因素有很多。首先是菌
种问题，不同的微生物，其产生油脂的含量及油脂脂
肪酸组成均不同，如表 & 所示［,］。
表 & 不同菌种在同种培养条件下的油脂含量及脂肪酸组成（#）
-./01 & -21 3456156 47 4809 .5: 34;<4986845 47 7.66= .38:9 74> :8771>156 ;83>44>?.589; 96>.85 45 621 9.;1 3@068A.6845 345:86845（#）
菌种
最佳培养时间 B
2
菌丝体干重 B
?
油脂产量 B
?
!（含油量）B
#
"（脂肪酸）C "（总脂肪酸）
(! C * (! C ( (, C * (, C ( (, C &
黑曲霉 ’ " +"&D * * +&(, ( ’ +D$ (D +’ E ! +D $* +% ’( +!
米曲霉 % ( +&$, ! * +("* * (& +*( &’ +’ E , +’ &, +% ’* +,
少根曲霉 % & +!DD * * +%(" & &! +"* (, +* E ! +! ’( +! ’& +,$
红酵母 " * +"*! * * +’*! * "% +%’ (* +$* ( +!, (* +,$ "& +&" & +D$
酿酒酵母 ! ( +&’& * * +’D" * ’& +*! % +!* "* +($ ’ +*, &D +,$ ( +D$
另外，菌种培养过程中 F B G 比、氮源浓度、温
度、培养时间、
比对油脂的积累影响较大，一般情况下，培养基中含
氮量越高，则细胞中蛋白质含量越高，而且氮含量越
高，油脂积累量越高。有报道将黑曲霉、米曲霉、少
根曲霉、红酵母和酿酒酵母在 &*，&"，’*，’"，$*，
"* I条件下培养 " :，研究温度对微生物生产油脂
的影响；结果表明，最适温度为 &" ) ’* I；当温度超
过 "* I时，所有菌类的油脂产量都将减少。这可能
是由于微生物酶在高温条件下部分失活的缘故，减
弱了微生物体内物质合成的反应速度［(］。在适宜的
培养条件下，微生物生长繁殖速度非常快，大约 &*
) ’* ;85就可以分裂繁殖 ( 次，使菌体数目增长很
快。经过一段时间的培养后，菌体数目增长速度保
持稳定，然后逐渐下降，最后出现负增长率。这是由
于在培养后期，微生物出现菌体变形、自溶等现象，
培养基质中营养物质逐渐耗尽，使菌体数目减少。
因此，培养时间的长短对微生物油脂的产量影响很
大。当培养时间不足时，微生物菌体总数达不到最
大量，影响了油脂产量，培养时间过长时，微生物个
体发生变形、自溶，使已形成的油脂进入培养基质中
而难于收集，同样影响了油脂产量。在实际生产中，
应根据不同菌种、同一菌种的不同生产阶段，提供适
宜于菌体细胞增殖和油脂积累的不同条件，从而获
得较高的油脂生成量。例如粘红酵母培养的初始
外酵母培养生产油脂过程中需要不断通气以促进油
脂特别是不饱和油脂的形成［(］，而在培养过程中呼
吸排出 FM&；而微藻可以利用光合作用产生氧气，并
且需要通入 FM&（或加入 G.HFM’）作为碳源［(*］。此
外，适当增加无机盐和微量元素的使用量，可提高真
菌产油速度和产油量。但需注意，任何无机盐及微
量元素的增加剂量都是有限的，不宜过多。
’ +& +& 预处理
&**! 年 (( 月 马艳玲：微生物油脂及其生产工艺的研究进展 · D ·
万方数据
在微生物油脂的生产过程中，菌体的预处理是
关键工艺。微生物油脂大多存在于由较坚韧的细胞
壁所包裹的菌体细胞内，部分与蛋白质或糖类结合
以脂蛋白、脂多糖的形式存在，较难分离出来，因此
在提取油脂前必须对菌体进行前处理。预处理方法
主要有掺砂共磨法（将干菌体与砂子一起进行研
磨）、与盐酸共煮法（共煮使细胞分解有利于获得
油）、菌体自溶法（让菌体在 !" #下保温 $ % & ’）和
蛋白质溶剂变性法（用乙醇或丙醇使结合蛋白变
性）、反复冻融［((］、超声波破碎等方法。但有资料报
道［($］，目前国内常用的掺砂共磨法因易造成菌体细
胞物质的损失而使菌体实际产油量降低，故提出采
用湿菌体过滤、细纱磨碎后烘干制取油脂的新工艺，
其油脂得率比干法提高 ) *($+。
& *$ *& 油脂提取
目前，研究者常采用的油脂提取方法有：酸热
法、索氏提取法、超临界 ,-$萃取法（.,/0,-$法）、有
机溶剂法。有报道用 1 种提取方法提取真菌油脂，
对比结果表明有机溶剂最为简便易行，但由于细胞
破碎能力差而不能有效提取细胞内油脂，因此油脂
提取效果最差；索氏法油脂得率最高，但耗时也最
长，样品需先烘干处理，样品的需要量也大；.,/0,-$
法提取真菌油脂的效果虽较索氏法略差，但油脂的
脂肪酸组成及含量相近，且样品需要量小，样品处理
能力较索氏法大为提高；酸热法操作简单、快速，样
品不需任何处理，且提取的真菌油脂中营养必需脂
肪酸含量较索氏法及 .,/0,-$法提取的油脂高，但
无法有效提取细胞膜中富含的多不饱和脂肪酸［(&］。
用于油脂浸提的溶剂应该使全部油脂物质都能
溶解而且要求有足够的极性使其与细胞膜、脂蛋白
等连接键破坏而得以提取［(1］，常见的溶剂主要有乙
醚、异丙醚、氯仿、乙醚0乙醇、石油醚、氯仿0甲醇等。
磨碎的微生物干菌体由于颗粒较细，浸提时溶剂渗
透性极差，混合油不易沥出，因此在浸提前可对干菌
体进行造粒处理，这样能提高浸出设备利用率，混合
油中粉末少，毛油质量好，浸出系统管道不易堵塞。
需要注意的是，造粒时须严格控制温度，最好不高于
!" #，以防止油脂氧化［(!］，浸提后通过减压蒸发回
收溶剂。
& *$ *1 油脂精炼
微生物油脂的精炼工艺与食用植物油基本相
同，主要包括水化脱胶、碱炼、脱色、脱臭等工序。精
炼后的油脂其分析指标包括：气味和滋味、色泽、水
分、比重、透明度、酸价、碘价、过氧化值、脂肪酸组
成、甘油三酯组成等［()］。
! 微生物油脂的研究方向与展望
随着科学技术的进步和生物科学的发展，微生
物油脂的研究正方兴未艾，尤其是根据各种微生物
产油的培养条件及产油机理而研究微生物混合培养
生产油脂，开发利用微生物油脂进行功能性油脂的
生产，利用工业（特别是食品工业）的废水及废气进
行微生物培养生产油脂，利用微生物油脂、微生物柴
油提供原料油脂等方面的研究更具有广阔的前景。
开发利用微生物进行功能性油脂的生产已经成
为当今的一大热点，如利用深黄被孢霉进行!0亚麻
酸的生产［(2］，以及利用微生物培养生产 345、675
等营养价值高且具有特殊保健功能油脂的研究。此
外，利用工业废水、废气培养微生物并添加适当培养
物进行油脂的生产是一举多得之事，一方面能够处
理废水、废气等而起到环境保护的作用，另一方面因
为能够生产油脂而解决人类资源短缺的问题。
总之，微生物油脂的研究技术在不断趋向成熟，
而且将成为新世纪油脂工业的一个发展方向，使油
脂行业的加工范围更加广阔，并在促进人类保健方
面、解决人类能源问题中将起着越来越重要的作用。
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甲烷高效率转化为合成气同时获得高能流密度电能的新型燃料电池 邵宗平 D
（科技处）
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万方数据