康 靜* 馮 沖

（1 新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院 生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003；2 中州大學(xué)實驗管理中心，河南 鄭州 450044）

產(chǎn)油微生物油脂提取技術(shù)研究進程

康 靜1* 馮 沖2

（1 新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院 生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003；2 中州大學(xué)實驗管理中心，河南 鄭州 450044）

生物柴油是一種來源廣泛的可再生燃料資源，目前世界各國正掀起開發(fā)利用生物柴油資源的熱潮，微生物油脂技術(shù)是緩解生物柴油規(guī)?；a(chǎn)原料短缺的有效途徑之一。本文重點介紹了國內(nèi)外利用微生物生產(chǎn)油脂機制及油脂提取技術(shù)的研究進程。最后指出了能源微生物油脂研究未來發(fā)展方向。

產(chǎn)油微生物；油脂提?。徽雇?/p>

目前，世界各國經(jīng)濟發(fā)展都面臨能源供應(yīng)安全和生態(tài)環(huán)境保護的雙重壓力，為了實現(xiàn)能源、環(huán)境和經(jīng)濟的可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展，各國都在致力于再生能源的開發(fā)[1]。產(chǎn)油微生物能高效利用纖維素和半纖維素水解得到的碳水化合物來產(chǎn)生油脂，并且大部分微生物油脂可替代植物油脂生產(chǎn)生物柴油，緩解全球能源危機[2]。因此，微生物柴油的開發(fā)應(yīng)用可能會成為未來主要的生物質(zhì)能源。本文主要介紹了國內(nèi)外利用微生物生產(chǎn)油脂機制及油脂提取技術(shù)的研究進程，最后指出了能源微生物油脂研究未來發(fā)展方向。

1 產(chǎn)油微生物

1.1 微生物產(chǎn)生油脂機制：微生物產(chǎn)生油脂的過程，與動植物產(chǎn)生油脂的過程十分相似，是從乙酰CoA羧化酶催化羧化的反應(yīng)開始，然后經(jīng)過多次鏈延長，或再經(jīng)去飽和作用等一系列反應(yīng)完成整個生化過程。在此過程中，有兩個主要的催化酶，即乙酰CoA羧化酶和去飽和酶。其中乙酰CoA羧化酶催化脂肪酸合成的第一步，是第一個限速酶。乙酰CoA羧化酶是由多個亞基組成的復(fù)合酶，結(jié)構(gòu)中有多個活性位點，該酶能夠被乙酰CoA、ATP和生物素激活。微生物通過去飽和酶生成不飽和酸，稱為脂肪酸氧化循環(huán)過程。以產(chǎn)脂酵母為例，粘紅酵母油脂合成的機制可分為四個環(huán)節(jié)：乙酰CoA和3-磷酸甘油的形成；甲羥戊酸的合成，乙酰CoA形成脂酰CoA和鞘脂；以甲羥戊酸為前體合成甾醇、類胡蘿卜素和碳水化合物；以乙酰CoA和3-磷酸甘油

1.2 產(chǎn)油微生物種類：油脂積累超過細胞總量20%的微生物稱為產(chǎn)油微生物；從產(chǎn)油微生物中提取的油脂稱為微生物油脂。細菌、酵母、霉菌、藻類均能產(chǎn)生油脂，但以酵母和霉菌為主[5]。

2 油脂的分離純化方法

開展微生物油脂的研究，首先要進行油脂的提取和分析。目前，研究者常采用的油脂提取方法主要有索氏抽提法、有機溶劑浸提法、酸熱法、酯交換法及超臨界CO2萃取法等。

2.1 CO2超臨界萃取法提取微生物油脂：超臨界萃取是以一定的介質(zhì)作萃取劑（目前使用較多的是CO2，當(dāng)其處于臨界溫度和臨界壓力以上時，成為具有較好的流動、傳質(zhì)、傳熱和溶解性能的非凝縮性的高密度流體。但是超臨界CO2萃取法需要專用設(shè)備，只適合規(guī)?；崛?。

王莉娟[6]等采用超臨界CO2裝置萃取被孢霉油脂，確定了超臨界萃取被孢霉油脂的最佳條件：壓力20 MPa，時間120 min，溫度40℃，原料粒度20～40目，油脂得率為46.08%。經(jīng)檢測，油脂成分為油酸54.2%，棕櫚酸24.2%，亞油酸11.3%，γ-亞麻酸2.8%。

陳文利等[7]采用超臨界CO2萃取技術(shù)提取被孢霉菌體油脂，確定的優(yōu)化工藝條件為：溫度32 ℃，壓力13 MPa，時間70 min，甲醇10%。油脂得率為37.45%。

李麗娜[8]等為了提取微生物發(fā)酵液中的花生四烯酸，得到最佳的工藝條件為：溫度32 ℃，壓力16 MPa，時間101 min，花生四烯酸的提取率為45.7%。

2.2 酸熱法提取微生物油脂。酸熱法原理：首先用鹽酸對菌體細胞壁進行處理，使原來結(jié)構(gòu)緊密的細胞壁變得疏松，再經(jīng)沸水浴及速凍處理使細胞壁進一步被破壞，然后用有機溶劑萃取出細胞中的油脂。孫曉璐[9]等研究了凍融破碎法、超聲波破碎法、酸熱法以及凍融和酸熱結(jié)合法破碎發(fā)酵性絲孢酵母（Trichosporon ferm entans）細胞，并考察了乙醚-石油醚法和氯仿-甲醇法萃取細胞內(nèi)油脂，實驗結(jié)果表明，采用酸熱法破碎細胞后以乙醚-石油醚作為萃取溶劑油脂提取效果較好，油脂得率高達29.8%。相對別的提取辦法，酸熱法提取細胞內(nèi)的油脂，菌體無需干燥，操作時間短，一次可以處理大批樣品，比較適合菌株快速篩選和條件優(yōu)化時進行油脂含量分析。

2.3 酯交換法提取生物柴油：目前，國內(nèi)外微生物油脂領(lǐng)域的研究大多集中于酯交換方法制備生物油脂，特別是催化劑的選擇和新的催化反應(yīng)體系等，至于生物油脂的后期精制處理，即如何從酯交換反應(yīng)所得到生物油脂原料液中提取合格高純度生物油脂的報道卻相對較少。所以，研究和開發(fā)生物油脂精制的工藝具有十分重要的理論價值和實踐價值[10]。

清華大學(xué)的柳楊，衣懷峰[11]等人以酯交換法制備的粗生物柴油為原料，通過采用柱層析進行精制純化，然后分析產(chǎn)物的成分。結(jié)果表明：粗油脂經(jīng)分離純化后，純度由原來的77.51%提高到93.87%，回收率也高達91.04%；紅外光譜和磁共振的分析結(jié)果進一步驗證此法能夠有效地提高生物柴油的純度，為工業(yè)化純化生物柴油提供了依據(jù)。

西南民族大學(xué)曹耿，鐘志春[12]等人研究了菜籽油毛油酯交換法制備生物柴油的優(yōu)化工藝條件。最佳工藝條件為：溫度60 ℃、催化劑用量1.9 wt%、醇油摩爾比7.9∶1、生物柴油的產(chǎn)率可達99%。

3 未來研究方向

目前針對產(chǎn)油微生物三酰甘油生物合成和代謝調(diào)控機制研究已取得了重要進展，接下來可利用現(xiàn)代生物技術(shù)，進行高產(chǎn)油微生物的菌株篩選，同時提高油脂的產(chǎn)量、積累速度及調(diào)控適合生產(chǎn)生物柴油的脂肪酸的積累。另外，利用現(xiàn)代化的發(fā)酵技術(shù)，采用先進的發(fā)酵工藝來提高產(chǎn)油率，降低成本。再者，繼續(xù)提高微生物油脂提取純化技術(shù)水平，為微生物油脂規(guī)?；a(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

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[6]王莉娟,王衛(wèi)衛(wèi),張前,等.超臨界二氧化碳法萃取絲狀真菌油脂及其成分測定[J].微生物學(xué)雜志,2009,29(5):95-99.

[7]陳文利,朱敏,余龍江,等.超臨界CO2萃取被孢霉菌體油脂及花生四烯酸的研究[J].精細化工中間體,2003,33(1):34-37.

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[9]孫曉璐,孫玉梅,等.對產(chǎn)油脂酵母的細胞破碎方法及油脂提取效果的比較[J].河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2007,28(5):259-262.

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[12]曹耿,鐘志春.響應(yīng)面法優(yōu)化菜籽油毛油酯交換制備生物柴油生產(chǎn)工藝條件的實驗研究[J].西南民族大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2013, 39(4),534-537.

R-1

A

1671-8194（2015）04-0051-02

新鄉(xiāng)市經(jīng)濟社會發(fā)展重點科研項目（編號：ZG11011）為前體合成磷脂、二酰甘油、三酰甘油和磷脂酸。由此可見，乙酰CoA在酵母細胞內(nèi)油脂合成的過程中起主導(dǎo)作用，而乙酰CoA的形成又受到AMP、氮源和異檸檬酸脫氫酶等諸多因素的影響[3-4]。