文 献 综 述

脂类是各种细胞膜骨架重要的组成成分，在作为细胞内重要的储能物质和维持细胞正常生理活动方面发挥着重要的作用，同时也是人类生产生活中必不可少的营养成分和工业原料，因其在食品，化工，医药和保健品领域的广泛应用而受到人们越来越多的重视^[1]。

脂质的传统来源主要是是动物的脂肪细胞和植物种子，但是，植物的生长周期长，受季节和气候的变化影响较大，动物油脂资源也非常有限，且动植物油脂的生产受到多种限制，而且近年来这些传统的油脂来源已经完全无法满足市场的需求，微生物油脂作为一种替代资源，可以较好的解决这些问题^[2]，微生物具有生长快，周期短，转化率高，而且可以利用廉价的原料进行生产^[3]。随着生物质能源研究和应用的迅速发展，微生物的这些优点逐渐显现出来，微生物油脂生产成为了一种更有效的脂质生产方式。

在自然界中，一些细菌，酵母，真菌，微藻等微生物能够在条件适宜的情况下将碳水化合物大量转化为油脂并以脂滴(Lipid droplets)的形式贮存在细胞内，这种微生物称作产油微生物，而这些微生物产生的油脂称为微生物油脂(Mierobial oil)，又称单细胞油脂(Single cell oil，SCO)^[5]。

在众多的产油脂微生物中，耶氏解脂酵母（Yarrowia lipolytica）属于半子囊酵母菌，是非模式酵母菌中与酒精酵母进化关系最远的一种，被美国食品药品管理局认为是最安全的微生物^[6]。根据环境条件，耶氏解脂酵母细胞能够代谢游离脂肪酸并将他们以三酰基甘油和甾醇脂的形式储存在脂质体中，包含中性脂质形成的疏水核心，外周由磷脂单分子膜和嵌入蛋白包裹^[7]。很少一些酵母能产生大量的脂质，能够产生超过相当于生物量20%的油脂被称为油脂酵母^[8]。

首先耶氏解脂酵母ACA-DC 50109菌株是１株能产油脂的酵母菌^[9]，其胞内积累油脂的脂肪酸组成和一般植物油相近，以偶数碳链脂肪酸，如油酸，棕搁酸，亚油酸和硬脂酸为主，也含有少量长链不饱和脂肪酸如亚麻酸以及一些特殊脂肪酸，酵母油脂产量和生物量都比较高，产油量可达到细胞干重的70%以上^[10]，而生物量也可高达200g/l^[11]，能用于进行工业化规模开发和生产，因此具有巨大的市场潜力。

其次解脂耶罗维亚酵母可以产蛋白质，解脂耶罗维亚酵母能在细胞内合成大量蛋白质，这些蛋白质必需氨基酸，如赖氨酸、甲硫氨酸及亮氨酸含量高^[12]，能够为养殖动物提供生长所必需的氨基酸，并且酵母细胞中的蛋白质易被消化和利用^[13]。同时，它们还能产生Ｂ族维生素，细胞含有各种微量元素。解脂耶罗维亚酵母SWJ-1b菌株是一株分离自海洋鱼类肠道的高产蛋白菌株，蛋白含量达到细胞干重的54.9％，并且富含各种必需氨基酸^[5]。

再次，耶氏解脂酵母可以产柠檬酸。柠檬酸用途非常广泛，作为食品的酸味剂和抗氧化剂用于食品工业中；在医药工业中主要用作抗凝血剂等；在化学工业中用作金属清洗剂和媒染剂等。目前在商业生产上主要是通过黑曲霉发酵甜菜和甘蔗糖蜜或葡萄糖浆来生产柠檬酸，但是这一过程会产生亚铁氰化物等有毒物质，所以这些工艺存在许多缺点。最近几年发现解脂耶罗威亚酵母是产生柠檬酸的良好菌株，它可以利用许多廉价的原料（如石油副产物、废弃的油性物质、生物柴油生产过程中副产物甘油等）生产柠檬酸、对发酵过程中氧气浓度和重金属浓度不那么敏感等。在生产中可以对解脂耶罗维亚酵母进行遗传改良，以便利用比较粗糙的原料、生产柠檬酸^[14]。

耶氏解脂酵母细胞中脂质的积累主要有两个不同的途径：1)从头合成，包括特定情况下，脂肪酸前体的生产例如已酰和丙二酰-CoA，并且整合进入储存脂质的生物合成途径2），新生积累途径，包括从培养基中摄取脂肪酸、油脂，然后不改变形式或者修饰储存在细胞中^[7-8]。

近些年来研究表明生物柴油是一种清洁、可降解、可再生的生物能源，现在的引擎无需改造就可以直接使用生物柴油作为燃料，并且产生更少的有害气体，如SO₂等。所以从环境污染和能源危机等角度考虑，利用生物柴油取代目前大量使用的柴油具有非常重要的现实意义。生物柴油可以通过三甘油酯与醇类（甲醇或乙醇）反应生成。已经报道多种微生物可以生产单细胞油脂，如酵母、霉菌、细菌等。但是单细胞油脂酵母拥有生长速率快、油脂含量高、与植物油脂组成相似等特点。目前生物油脂的高额成本是其工业化生产的主要障碍。寻求廉价原料是降低生物柴油成本的关键所在。纤维素如玉米芯，秸秆等是自然界中大量存在的一种物质，而且是农业废弃物，一般都被灼烧处理，不仅污染空气，对环境的一种破坏，同时也是对资源的一种浪费。大多数微生物无法利用这种廉价的碳源，纤维素通过水解之后的主要成分是木糖和葡萄糖的混合物，如果可以利用木质纤维素水解液作为碳源来培养油脂酵母，将会有效的降低生产成本，更加经济节约，本课题主要研究在葡萄糖，木糖，纤维素水解液中，耶氏解脂酵母的生长状况和产物积累的情况^[15]。