【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ；供體（乙酰CoA或丙二酰單酰CoA）提供兩 個(gè)碳原子，在 113位C原子之間引入一個(gè)雙鍵，形成亞油酸，再在116位碳原子間引入一個(gè)雙鍵， 形成α亞麻酸，再經(jīng)進(jìn)一步的碳鏈延長(zhǎng)和脫飽和而形成DHA，形成過(guò)程如下：圖4 代謝圖分析影響微藻培養(yǎng)生產(chǎn)DHA 的理化因素 物理因素影響微藻生長(zhǎng)生產(chǎn)DHA的物理因素有光照、溫度、溶氧量、鹽度、pH值等。（1）光照：脂肪酸的合成具有藻種的特異性。（2）溫度：不同的溫度對(duì)藻細(xì)胞的生長(zhǎng)具有較大的影響。隨溫度的升高，藻細(xì)胞的代謝和呼吸作用加快，生長(zhǎng)速率增大。而隨溫度的減低，藻細(xì)胞的代謝和呼吸作用降低。細(xì)胞內(nèi)的多不飽和脂肪酸累積量逐漸增大，DHA含量也逐漸增大。（3）鹽度：鹽度對(duì)微藻脂肪酸組成的影響因種而異。一般來(lái)說(shuō)，在高鹽濃度下，多不飽和脂肪酸的含量下降。而在適宜的鹽度時(shí)，DHA含量隨著鹽度的升高而增大。（4）溶氧量：在脂肪酸的代謝途徑中，分子氧參與脂肪酸的去飽和過(guò)程是多不飽和脂肪酸合成過(guò)程的限制因子，微藻發(fā)酵生產(chǎn)DHA的含量也受氧濃度的影響。一般來(lái)說(shuō)，高濃度的溶氧中生產(chǎn)的DHA含量大于低濃度中的DHA含量。（5）pH值：不同的微藻都有其適宜的pH值。它不僅影響了微藻細(xì)胞內(nèi)外的離子平衡，也影響了藻細(xì)胞膜的通透性。此外，培養(yǎng)周期、培養(yǎng)密度、保存方式也對(duì)微藻生產(chǎn)DHA有影響。 化學(xué)因素（1） 碳氮比：培養(yǎng)基中的氮源組成主要影響微藻細(xì)胞內(nèi)飽和及不飽和脂肪酸的比例，當(dāng)培養(yǎng)基中C/ N比升高時(shí)，Chlorellasorokiniana細(xì)胞內(nèi)多不飽和脂肪酸的含量增大。同時(shí)培養(yǎng)基的碳、氮源的選擇也影響了微藻生產(chǎn)DHA的產(chǎn)量，這表現(xiàn)為不同的藻種對(duì)碳、氮源有不同的適應(yīng)性。（2） 氯化鈉：在海洋藻類中，鈉離子的作用主要是調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)中胞內(nèi)外的滲透壓。在高鹽濃度下，藻細(xì)胞的細(xì)胞膜的流動(dòng)性和滲透壓降低，多不飽和脂肪酸含量下降，DHA的含量也下降，而低鹽度下時(shí)DHA的含量較高。 微藻生產(chǎn)DHA的方式（1）自養(yǎng)方式對(duì)光合自養(yǎng)的微藻進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)一些光合自養(yǎng)微藻能產(chǎn)生 DHA。如光甲藻和隱甲藻中，DHA是磷脂酰膽堿的主要成分，特別是隱甲藻體內(nèi)，將近總脂肪酸的50%的成分為 DHA。人們也已經(jīng)從海藻中發(fā)現(xiàn)DHA，含量占總脂肪酸的12%~36%。光合自養(yǎng)微藻的大規(guī)模培養(yǎng)多采用開(kāi)放式池、封閉式池和封閉式光合生物反應(yīng)器系統(tǒng)進(jìn)行培養(yǎng)。（2）異養(yǎng)方式與自養(yǎng)培養(yǎng)方式相比，其具有培養(yǎng)過(guò)程無(wú)需光照，減少能量；可具有較大的培養(yǎng)密度，可提高底物的轉(zhuǎn)化率，縮短了發(fā)酵周期。能控制溫度、溶氧等培養(yǎng)參數(shù)。目前，已經(jīng)成功地進(jìn)行了隱甲藻異養(yǎng)及混養(yǎng)的研究。 影響真菌合成DHA的因素 培養(yǎng)基的組成（1）碳源：真菌發(fā)酵生產(chǎn) DHA時(shí)，不同的碳源對(duì)生物量、菌體脂質(zhì)量和脂質(zhì) DHA含量都有極大的影響?？傮w而言，葡萄糖是較佳的碳源，生物量、菌體脂質(zhì)量、脂質(zhì)DHA含量以及DHA產(chǎn)量都是較高的。葡萄糖也是油脂發(fā)酵生產(chǎn)中最常使用的碳源，而且可被有效轉(zhuǎn)化為油脂。（2）氮源：氮的數(shù)量和來(lái)源對(duì)真菌合成多不飽和脂肪酸有著重要的影響。酵母抽提物、 谷氨酸鈉和胰蛋白胨有利于Thraustochytriumaureum ATCC 34304的生長(zhǎng)，其中以酵母抽提物的生物量最高，谷氨酸鈉還有利于脂質(zhì)的積累，各種氮源對(duì)脂質(zhì)DHA的含量影響不是十分明顯，從DHA的產(chǎn)量看，酵母抽提物和谷氨酸鈉為較好的氮源。（3）碳氮比：除了碳源、氮源外，培養(yǎng)基中碳氮比也影響真菌合成DHA。 微生物生長(zhǎng)于碳源過(guò)剩、氮源不足，或者是剝奪氮源的環(huán)境，便會(huì)激發(fā)和促進(jìn)脂質(zhì)的積累作為碳及能源的備用庫(kù)。一般情況下高的碳氮比有利于脂質(zhì)的積累和促進(jìn)菌體的生長(zhǎng)，但碳氮比過(guò)高，脂質(zhì)中DHA含量將會(huì)下降。（4）無(wú)機(jī)鹽及微量元素：在培養(yǎng)海洋微生物時(shí)，除非培養(yǎng)基中含有足夠的所有必需微量元素，否則，最好采用天然海水。由于破囊壺菌和裂殖壺菌均為海生真菌，因此培養(yǎng)基中添加一定量無(wú)機(jī)鹽是非常必要的。（5）前體促進(jìn)劑：一些有機(jī)酸和維生素對(duì)真菌合成 DHA也是十分有用的 。 通氣與攪拌微生物合成多不飽和脂肪酸過(guò)程中的去飽和作用需要分子氧的參與，分子氧的有效性決定其產(chǎn)生脂肪酸的不飽和度。因此，提高培養(yǎng)基中氧濃度有利于不飽和脂肪酸的合成。機(jī)械攪拌對(duì)培養(yǎng)Thraustochytrium 和 Schizochytrium 生產(chǎn)DHA有不同的影響。由于Thraustochytrium缺乏細(xì)胞壁和富含不飽和脂肪酸，細(xì)胞脆性大，機(jī)械攪拌抑制其生長(zhǎng)。 但Schizochytrium的情況則不同，適當(dāng)提高攪拌速度能促進(jìn)菌體的生長(zhǎng)。另外，攪拌器的葉輪類型對(duì)菌體的生長(zhǎng)也有影響。 初始pH值真菌生產(chǎn)DHA時(shí),選擇適宜的初始 pH值也是十分重要的。 溫度對(duì)DHA的生產(chǎn)有著極其重要的影響嗜冷微生物比嗜溫微生物能合成更多的多不飽和脂肪酸。許多研究也表明， 低溫能促進(jìn)微生物合成不飽和脂肪酸。Brown和Rose認(rèn)為，由于低溫增加氧的可溶性，產(chǎn)生大量胞內(nèi)分子氧，有利于需氧參與的長(zhǎng)鏈脂肪酸的去飽和作用。另外，低溫下，微生物產(chǎn)生大量多不飽和脂肪酸也是一種適應(yīng)低溫環(huán)境的手段，因?yàn)槎嗖伙柡椭舅?，特別是EPA、DHA能保持微生物細(xì)胞膜低溫流動(dòng)性，從而維持細(xì)胞正常功能。 種齡和接種量種齡顯著影響Thraustochytriumaureum ATCC34304的脂質(zhì)積累和 DHA產(chǎn)量，對(duì)生物量和脂質(zhì)DHA含量影響不大，種齡24h和5%的接種量時(shí)脂質(zhì)積累和 DHA產(chǎn)量最高。 光照破囊弧菌和裂殖弧菌為具有光刺激生長(zhǎng)特性的海生真菌，因此，光照對(duì)其生產(chǎn)DHA也有影響，Thraustochytriumaureum ATCC34304在33W 熒光燈光照下的生物量、脂質(zhì)量和DHA產(chǎn)量都比黑暗培養(yǎng)時(shí)高。 培養(yǎng)時(shí)間破囊弧菌和裂殖弧菌發(fā)酵初期的生物量和脂質(zhì)量呈線形增加，至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)末期達(dá)到最高，此后，生物量保持平穩(wěn)，而脂質(zhì)量有所下降。DHA含量隨培養(yǎng)時(shí)間變化并不明顯。目前，研究多不飽和脂肪酸的合成途徑、去飽和酶基因的性質(zhì)、藻細(xì)胞內(nèi)脂肪酸的組成、分布、DHA合成的途徑及合成前體物質(zhì)等也為多不飽和脂肪酸的工業(yè)化生產(chǎn)提供了更多的理論基礎(chǔ)。四、DHA的分離提取低溫分級(jí)法利用不同的脂肪酸在過(guò)冷的有機(jī)溶劑中的溶解度差異來(lái)分離濃縮 DHA。即將總脂肪酸置于1~10倍的無(wú)水丙酮中 ,并冷卻至25℃以下，混合液的下層為飽和的脂肪酸和低度的不飽和脂肪酸結(jié)晶，而上層含有大量的高度的不飽和脂肪酸的丙酮溶液，將混合液過(guò)濾，濾液在真空下蒸餾除去丙酮，就可得到較純的DHA。溶劑提取法利用不同脂肪酸的金屬鹽在某種有機(jī)溶劑中的差異來(lái)分離濃縮DHA。該種方法是通過(guò)皂化后，在皂液加入H2SO4，并將pH調(diào)至1~2 ，分離上層粗脂肪酸乙醇混合液，加入回收乙醇，并反復(fù)水洗粗脂肪酸至pH為中性。即可得相對(duì)較純的DHA。尿素包合法脂肪酸與尿素的結(jié)合能力取決于其不飽和程度，脂肪酸的不飽和程度越高，其于尿素結(jié)合的能力越弱。因而可將飽和脂肪酸、低度不飽和脂肪酸、高度不飽和脂肪酸分離開(kāi)來(lái)。然后，利用適當(dāng)?shù)娜軇┹腿。婵崭稍锖罂傻玫紻HA含量較高的不飽和脂肪酸。超臨界 CO2萃取法超臨界流體萃取(supercritical fluid extraction，簡(jiǎn)稱 SFE)是近代發(fā)展起來(lái)的一種新型化工分離技術(shù)。它原理主要是將DHA溶于超臨界狀態(tài)的CO2中，通過(guò)改變溫度和壓力，達(dá)到分離DHA的目的。它能夠分離出較純的DHA，但是對(duì)含有相同的碳數(shù)而雙鍵不同的脂肪酸卻效果較差。此外，現(xiàn)在還具有脂肪酶水解法、膜分離法、硝酸銀層析法、高效液相色譜法等。酶法破碎細(xì)胞破碎的方法而言可分為機(jī)械法和非機(jī)械法，機(jī)械法包括珠磨法、高壓勻漿法、超聲波法和微波法等；非機(jī)械法包括溶酶法、酸熱法和自溶法等。酶解法是一種研究較廣的細(xì)胞破碎方法，它利用酶反應(yīng)，分解破壞細(xì)胞壁上的特殊鍵，從而達(dá)到破壁的目的。自溶法是一種特殊的溶酶方式，其所需的溶胞酶是由微生物本身產(chǎn)生的。事實(shí)上，在微生物生長(zhǎng)代謝過(guò)程中，大多都能產(chǎn)生一定的水解自身細(xì)胞壁上聚合物結(jié)構(gòu)的酶，以便使生長(zhǎng)繁殖過(guò)程進(jìn)行下去?？刂埔欢l件，可以誘發(fā)微生物產(chǎn)生過(guò)剩的溶胞酶或激發(fā)自身溶胞酶的活力，以達(dá)到細(xì)胞自溶的目的。目前常用的自溶促進(jìn)劑有食鹽、乙醇、甲苯、硫醇等。某些試驗(yàn)是通過(guò)在菌液加入NaCl使其達(dá)到一定的濃度進(jìn)行處理的。不溶固形物的含量隨處理時(shí)間延長(zhǎng)而減少，這是因?yàn)镹aCl溶液中，存在滲透壓差，溶劑分子大量進(jìn)入細(xì)胞，引起細(xì)胞膜發(fā)生破裂，使得細(xì)胞水解酶與底物接觸而被激活，分解細(xì)胞，原生質(zhì)外溢，胞內(nèi)產(chǎn)物釋放致使不溶固形物減少。自溶作用是酶解的另一種方法，在一定程度上能用于工業(yè)生產(chǎn)，但對(duì)不穩(wěn)定的微生物則容易引起蛋白質(zhì)變性，自溶后細(xì)胞培養(yǎng)液過(guò)濾速度也會(huì)降低。其使用方法為：溶菌酶是專門(mén)作用于微生物細(xì)胞壁的水解酶，酶解條件為：pH值72的02 molL1的磷酸鉀緩沖溶液， 08 molL1的氯化鉀溶液，05%的溶菌酶。在30℃將菌體振蕩不同時(shí)間后離心，菌體酶解后加入丙酮。影響因素：溫度、PH、自溶時(shí)間等對(duì)自溶效果都有影響，根據(jù)菌體的不同而有不同的影響。酶法破碎的缺點(diǎn)：酶法避免了大量有機(jī)溶劑的使用，但酶作用的條件比較苛刻，這給過(guò)程的操作帶來(lái)麻煩。目前很多是將酶法與其它各種細(xì)胞破碎方法結(jié)合起來(lái)，如酶解超聲波法，酶解高壓破碎法等。五、DHA的微膠囊化概念生物微膠囊是一種將生物大分子或微生物、動(dòng)植物細(xì)胞，包封在一層親水性的半透膜內(nèi)所形成的珠狀微膠囊。生物微膠囊制備技術(shù)是20世紀(jì)末發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新型技術(shù)，它已在細(xì)胞和酶的固定化、微生物和動(dòng)植物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)、藥物控制釋放等諸多領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用，并展現(xiàn)出良好的發(fā)展前景。微膠囊技術(shù)是指把分散的固體、液體或氣體物質(zhì)完全包封在一層半透膜中形成微小粒子的技術(shù)。微膠囊通常是在囊壁內(nèi)填入囊心（又稱包容物）配制而成。壁材是決定微膠囊性能的最重要因素，不同的應(yīng)用條件對(duì)微膠囊壁材有不同的要求。原則上，只要能夠包囊芯材成膜的高分子材料都可作為微膠囊的壁材。天然或合成高分子材料是制作囊壁的良好基材。天然高分子材料主要有植物膠、阿拉伯膠、海藻酸鈉、卡拉膠、瓊脂等，其次是淀粉及纖維素衍生物，如糊精、低聚糖、甲殼素等。國(guó)外開(kāi)發(fā)了乳化性、成膜性及致密性良好的淀粉衍生物作為包埋香精的壁材。此外明膠、酪蛋白、大豆蛋白、蠟(蟲(chóng)蠟、石蠟、蜂蠟)等也是很好的壁材。這類材料無(wú)毒或毒性很小、黏度大、易成膜，但機(jī)械強(qiáng)度差，其中淀粉及纖維素不耐酸、不耐高溫、易水解。人工合成高分子材料主要有聚酯、聚醚、聚酰胺等。這類材料具有良好的機(jī)械性能，并且容易通過(guò)化學(xué)或物理修飾進(jìn)行控制。通常要根據(jù)芯材的物理性質(zhì)來(lái)選擇適宜的壁材，不同的芯材需要不同類型的壁材。一種理想的壁材必須具有如下特點(diǎn)：（1）高濃度時(shí)有良好的流動(dòng)性，保證在微膠囊化過(guò)程中有好的可操作性能；（2）良好的溶解性能；（3）在加工過(guò)程中能夠乳化囊心形成穩(wěn)定的的乳化體系；（4）膠囊易干燥及容易脫落；（5）對(duì)于活性生物的微膠囊材料需有很好的生物相容性。 合成高分子壁材則可顯示化學(xué)“裁剪”的優(yōu)勢(shì)。微膠囊囊壁的形狀與所填物質(zhì)狀態(tài)有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)，含固體的微膠囊形狀與固體相同，含液體或氣體的微膠囊的形狀為球形。微膠囊的大小一般在2~1000μm范圍內(nèi)。囊壁因有許多微孔而具有良好的半透性。液體囊心或水溶性囊心可以通過(guò)溶解、滲透或擴(kuò)散過(guò)程，透過(guò)囊壁釋放出來(lái)。其釋放速度又可以通過(guò)改變囊壁材料的化學(xué)組成、厚度、硬度、孔徑大小等加以控制。即使是致密壁材內(nèi)的囊心，在控制壓力、紫外線強(qiáng)度等外界因素的作用下，也可以人們期望的速率釋放出來(lái)。微膠囊的特殊結(jié)構(gòu)使囊心與外界環(huán)境相互隔離，使其免受外界溫度、氧氣和紫外線等因素的影響；即便是性質(zhì)不穩(wěn)定的囊心，也不易發(fā)生化學(xué)變化。微膠囊的特殊結(jié)構(gòu)還可以使原本會(huì)發(fā)生反應(yīng)的幾種組分分開(kāi)，使其“各自為政”，保持“原汁原味”，并可根據(jù)需要控制它們的分離或混合。因此，根據(jù)不同特殊應(yīng)用的要求，制備有特定結(jié)構(gòu)的含不同囊心的微膠囊，將它們攙雜到應(yīng)用體系中，能顯著改善產(chǎn)品性能，提高其附加值，起到非同尋常的效果。微膠囊技術(shù)的發(fā)展概況 微膠囊技術(shù)大概始于20世紀(jì)30年代，當(dāng)時(shí)大西洋海岸漁業(yè)公司(Atlantic CoastFishers)提出了在液體石蠟中，以明膠為壁材制備魚(yú)肝油一明膠微膠囊的方法。20世紀(jì)50年代，微膠囊技術(shù)開(kāi)始取得重大成果，其中利用機(jī)械方法制備微膠囊的先驅(qū)者是美國(guó)的Wurster，在40年代末他首先采用空氣懸浮法制備微膠囊，并成功的用于藥物包衣，至今仍常把空氣懸浮法成為Wurster法。美國(guó)NCR (國(guó)家先進(jìn)出納)公司的Green是利用物理化學(xué)原理制備微膠囊的先行者， 50年代初他發(fā)明了相分離復(fù)合凝聚法制備含油明膠微膠囊，取得了專利，并用于制備無(wú)碳復(fù)寫(xiě)紙，在商業(yè)上取得了極大的成功，由此開(kāi)創(chuàng)了以相分離為基礎(chǔ)的物理化學(xué)制備微膠囊的新領(lǐng)域。50年代末到60年代，人們開(kāi)始將聚合法應(yīng)用于微膠囊的制備，發(fā)表了許多以高分子聚合反應(yīng)為基礎(chǔ)的化學(xué)方法制備微膠囊的專利，其中以界面聚合反應(yīng)的成功最引人注目。70年代以來(lái)，微膠囊制備技術(shù)日益成熟，應(yīng)用范圍也由最初的藥物包覆和無(wú)碳復(fù)寫(xiě)紙擴(kuò)展到食品、輕工、醫(yī)藥、石化、農(nóng)業(yè)及生物技術(shù)等領(lǐng)域。微膠囊的特性表征及傳質(zhì)規(guī)律 微膠囊的特性表征　　微膠囊的主要功能是保護(hù)膜內(nèi)物質(zhì)和控制物質(zhì)滲透，因此膜的強(qiáng)度和滲透特性是微膠囊的主要性能指標(biāo)。目前，國(guó)際上通用