【正文】 （二）生產(chǎn) EPA和 DHA （三）花生四烯酸的發(fā)酵法 （四）發(fā)酵工程法生產(chǎn)多元糖醇 （一）生產(chǎn) γ亞麻酸 α 亞麻酸的同分異構(gòu)體，為十八碳三烯酸，在月見草油中的含量較為豐富 。 γ 亞麻酸是人體必需脂肪酸之一，是合成人體一系列前列腺素的前體物質(zhì)，可廣泛應用于食品、 醫(yī)藥、 化妝品以及飼料等領(lǐng)域。 用微生物發(fā)酵法生產(chǎn) γ 亞麻酸油脂，其 γ 亞麻酸含量達 到 8% ～ 1 5% ，可與月見草油相媲美。能用于生產(chǎn)含 γ 亞麻酸油脂的微生物包括被孢霉菌、根菌屬、小克銀漢曲霉、枝霉屬和螺旋藻屬的某些菌株，通過 選育 可得到 γ 亞麻酸的高產(chǎn)變異菌株。 一種實驗室用的發(fā)酵條件是，將選育好的深黃被孢霉（ Mor tierella isa bellina ）菌種接種至斜面培養(yǎng)基上，在 28 ℃保溫培養(yǎng) 4 天以活化菌種，活化后菌 種轉(zhuǎn)接至裝有 10 0 ml 種子培養(yǎng)基的三角瓶中， 30 ℃下?lián)u瓶（ 15 0 rp m ）培養(yǎng) 4 d ，成為發(fā)酵母液。在裝液量為 30 L 發(fā)酵罐中，接種 5% 的發(fā)酵母液，攪拌速度40 0 rp m ，在此條件下發(fā)酵培養(yǎng) 4 d 。生產(chǎn)發(fā)酵培養(yǎng)液以葡萄糖、麥芽汁或糖蜜為基礎，添加有機氮，如酵母膏、蛋白胨、魚粉等；無機氮 ， 如 （ NH4）2SO尿素、 （ NH4）2HP O4等；無機鹽，如 NaNOMg2SO4等。 螺旋藻屬（ Sp iru lin a ）是 γ 亞麻酸的另一種來源，大約含有 10% 類脂物，其中 γ 亞麻酸占類脂物總量的 20% ～ 25% 。螺旋藻是中 美、中非國家的傳統(tǒng)食品，現(xiàn)廣泛出現(xiàn)在歐洲和北美洲的特殊營養(yǎng)品商店里，以一般的推薦量每日 10 g 螺旋藻計算，可提供 200 ～ 25 0m g 的 γ 亞麻酸。此外，根酶屬（ Rhiz op us ）和被孢霉屬（ Mor tierella ）之類真菌也能產(chǎn)生含 γ 亞麻酸的油脂。 （二）生產(chǎn) EPA和 DHA 二十碳五烯酸（簡稱 EPA ）和二十二碳六烯酸（簡稱 DHA ）均屬于高烯不飽和脂肪酸，廣泛存在于深海魚油之中。 E P A 和 DHA 是組成磷脂、膽固醇酯的重要脂肪酸。生活在海邊的居民比較健康和長壽，這與他們的食物中含有較多的 EP A 和 DHA 是有 關(guān)系的。大量的科學研究表明 對人的大腦、心血管、人體免疫力等有特殊的作用和影響，能夠預防和治療動脈粥樣硬化 、血栓形成和高血壓，并且可以治療氣喘、關(guān)節(jié)炎、周期性偏頭痛和腎炎。還能治療前列腺和結(jié)腸癌等疾病。 20 世紀 70 年代以來，我國科學家從深海魚油中提取 EP A和 DHA 來作為保健食品的原料，但從自然界中直接提取存在著受自然條件限制 、油脂不穩(wěn)定、容易氧化等缺點。所以，從 80 年代開始，人們開始探索用微生物發(fā)酵的方法來生產(chǎn) EP A 和 DHA 。 微生物合成多不飽和脂肪酸的代謝途徑如圖 4 － 7 所示。 微生物的脂肪酸組成受環(huán)境因素的影 響，多不飽和脂肪酸合成影響參數(shù)有主要有培養(yǎng)基組分 、 通風 、 光強度 、 溫度 、 菌齡等因素。 圖 47 微生物合成多不飽和脂肪酸的代謝途徑 （三）花生四烯酸的發(fā)酵法 花生四烯酸 ( AA ) 的 系統(tǒng) 名為全順 5,8 ,11 ,14 二十碳四烯酸。 它 具有保護皮膚 ， 提高免疫能力 ， 促進胎兒發(fā)育 ， 促進生物體內(nèi)脂肪代謝 ， 降低血脂、 降低 血糖、 降低 膽固醇等功能 ， 已引起人們的高度重視。AA 缺乏 可 導致機體代謝紊亂而引發(fā)多種疾病。在功能性食品方面 ， AA 和其他多不飽和脂肪酸被譽為“ 21 世紀功能性食品的主角 ” , 可作為食 品添加劑或營養(yǎng)強化劑 ， 改善人類的膳食結(jié)構(gòu) ， 增強機體的免疫力。 動物的腎上腺、肝臟、沙丁魚油 、 蛋黃中 都 含有低 量的 AA , 一般 為 % ( Ｗ / Ｗ ) 。因此 ， 國外很早就開展了微生物生產(chǎn) AA 的研究 ， 現(xiàn)在日本、美國、瑞典已經(jīng)實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。目前 ， 國內(nèi)有數(shù)家單位也開始發(fā)酵生產(chǎn) ， 1987 年山田等人從土壤中分離到多株 AA 產(chǎn)生菌 ， 經(jīng)選育獲 得 1 株 高產(chǎn)菌 高山 被孢霉 ( Malp in al S 4 ) ， 它用葡萄糖作碳源時產(chǎn)生 43 ｇ / LAA 。 1998 年福建師范大學黃建忠等人以深黃被孢霉 ( Misa belli na AS 3 3 410) 為 出發(fā)菌株 ， 經(jīng) UV 、 DES ( 硫酸二乙酯 ) 、 N TG ( 亞硝基胍 ) 復合誘變選育出Ｍ 018 ， 搖瓶發(fā)酵油脂含量比出發(fā)株提高 了 133% 。 1999 年華南理工大學朱法科等人以 1 株產(chǎn) AA的被孢霉為出發(fā)菌株經(jīng) UV 誘變選育了突變株 Mor tierella sp Ｍ 10 ， 其油脂 得率 為 83 ｇ / Ｌ ， 氣相色譜分析 表明 AA 占總脂的 10 .06 % 。 2023 年武漢工業(yè)學院何東平等人對 11 株產(chǎn)脂絲狀真菌通過擬定的 7 項指標篩選誘變出一產(chǎn)脂優(yōu)良株 ， 并進行了中試發(fā)酵研究 ， AA 含量達 46% 。 （四）發(fā)酵工程法生產(chǎn)多元糖醇 1．木糖醇的發(fā)酵法生產(chǎn) 2．甘露醇的發(fā)酵法生產(chǎn) 1．木糖醇的發(fā)酵法生產(chǎn) 木糖醇是一種五碳糖醇 ， 木糖醇在體內(nèi)代謝不需要胰島素的參與，食用后不會提高血糖濃度，而且能夠促進胰島素分泌，可用于糖尿病人的食品中。木糖醇還可以防齲齒，在口腔中不會被微生物發(fā)酵。此外，木糖醇能明顯降低轉(zhuǎn)氨酶，促進肝糖元的增加， 是良好的護肝藥品。木糖醇正廣泛應用于食品、醫(yī)療、化工、皮革等行業(yè)。 木糖醇有 三種 生產(chǎn)方法 ：直接提取、化學合成 和 生物發(fā)酵。目前，工業(yè)生產(chǎn)主要采用化學合成法 ， 但其產(chǎn)率低，成本高，且環(huán)境污染大。生物發(fā)酵法是利用微生物中還原酶來產(chǎn)生木糖醇，不需要很純的木糖，對原料要求粗放。 以木糖為原料產(chǎn)木糖醇的微生物研究 得 最多的是酵母菌，也有細菌和真菌。酵母轉(zhuǎn)化木糖生產(chǎn)木糖醇的能力 很 大 ，其中， Candia 屬酵母轉(zhuǎn)化能力 最 強，如 liermondij , , C .mogii , osis 。 1．木糖醇的發(fā)酵法生產(chǎn) 氧氣是影響酵母菌利用木糖的一個重要因素。氧在 葡萄糖 的運輸，輔酶的再生和氧化過程中 ATP 的產(chǎn)生等對微生物的代謝進行調(diào)控，溶解氧不僅影響木糖醇的產(chǎn)量而且對副產(chǎn)物的形成和菌體生長都有影響。在發(fā)酵早期，可以通過提高溶氧來積累足量的菌體 ， 但是在此后的發(fā)酵過程如果一直保持高水平的溶氧，不僅會導致產(chǎn)生的木糖醇形成木酮糖，而且會使更大比例的木糖用于過量的菌體生長和呼吸作用 中 ，不利于木糖醇的積累。 因此一般采用分段通氣發(fā)酵 ： 第一階段高通氣量，有利于菌體的生長 ；第二階段，較低通氣量形成合適的限氧環(huán)境，促進木糖醇的產(chǎn) 生。 發(fā)酵液的 pH 值也影響著代謝過程和產(chǎn)物的形成。一般酵母適宜的 pH 值范圍是 3. 5 ～ ，但不同的菌株也有差別，而且產(chǎn)木糖醇的最適 pH 值也不盡相同。 因此，在生產(chǎn)實踐中，應根據(jù)菌株的特性來確定適宜的 pH 值。 有機氮源有酵母浸膏、蛋白胨、胰蛋白胨等，無機氮源有尿素、醋酸銨、硫酸銨、磷酸氫二銨等。酵母浸膏是最好的有機氮源，富含維生素 B B B B1葉酸、泛酸、生物素等，含有多種氨基酸，生物素更是酵母菌生長的必需營養(yǎng)物質(zhì)。 2．甘露醇的發(fā)酵法生產(chǎn) 甘露醇是一種六元醇，與山梨醇為同分異構(gòu)體。甘露醇具有令人愉快的甜味，其甜度為蔗糖的 60% 左右，它具有多元糖醇的通性。最早發(fā)現(xiàn)存在于南瓜、蘑菇、洋蔥與海藻等植物中。在自然界中廣泛存在于海藻及某些水果、樹木中。甘露醇不易吸潮，同時具有甜度適宜、熱量低、無毒副作用的特點，在人體生理代謝中，它與其他功能糖醇一樣，與胰島素無關(guān)，不提高血糖值，不致齲齒等特點，可用作糖尿病人、肥胖病人的甜味劑。 目前已知的甘露醇的生產(chǎn)方法共有三種：植物提取法、化學合成法和生物發(fā)酵法。絲狀真菌、酵母和細菌均可用于發(fā)酵生產(chǎn)甘露醇。其中， 接合酵母菌屬的獸氏接合酵母，以葡萄糖、蔗糖、果糖或山梨醇為碳源，在 37 ℃條件下，發(fā)酵3 ～ 5 d ，培養(yǎng)基中甘露醇的濃度可以達到 70 ～ 110 g/L 。