文 献 综 述

一、花生四烯酸的发展历史、现状及展望

花生四烯酸（arachidonic acid，AA），化学名称5，8，11，14-二十碳四烯酸，是一种人体必须的高级不饱和脂肪酸^[1]。随着对多不饱和脂肪酸的研究越来越深入，人们也意识到多不饱和脂肪酸在人类健康史上扮演者不可或缺的角色。自上世纪五六十年代，我们已经发现了花生四烯酸在食品营养、保健食品、化妆品及生物制药等领域尤其是对脑发育及婴幼儿智力和神经系统发育具有至关重要的作用^[2-4]。AA是人体前列腺素合成的重要前体物质, 具有酯化胆固醇、抑制血小板聚集等一系列生理活 性^[5]。目前，有研究发现花生四烯酸的P-450-依赖性环氧化物酶途径在多发性骨髓瘤的血管再生具有一定的促进作用^[6]。

AA的一般来源是动物肾上腺和肝脏，也可以从深海鱼中提取，但是AA含量不稳定，易受季节和地域的影响且产量都极低^[7]。微生物具有来源广泛，个体微小，繁殖速度快，易于获得等优点，因此，随着微生物发酵技术的发展，利用微生物发酵提高AA产量已成为目前研究的热题。越来越多的证据表明，高山被孢霉，微藻和油脂酵母是目前比较常用的三种发酵生产AA的微生物。而目前只有高山被孢霉发酵生产多不饱和脂肪酸是唯一获得了正式安全性评估的发酵菌种^[8]。前段时间，由南京工业大学的黄和教授等人的研究报告指出高山被孢霉三阶段培养法生产花生四烯酸，发现其生物量、油脂和花生四烯酸的积累各阶段可以被分开，并可进行每个阶段的精确调控，且在三阶段培养工艺条件下，菌体生物量、总油脂量、花生四烯酸含量相比传统分批发酵工艺都有了显著提高^[9]。为了提高花生四烯酸的产量，目前常用的方法有用离子束注入法诱变育种获得高产的菌株或者由孢霉诱变原生质体再生以提高AA产量^[4，10]。

随着人类对花生四烯酸在人体内的生理功能了解越多，尤其是其在心血管病的独到的预防作用和其在婴幼儿奶粉中的应用^[11]，我相信AA有着很广阔的市场。但是，到目前为止，只有中国科学研究院等离子所和武汉烯王生物工程有限公司联合攻关实现工业化大规模生产^[12]，因此，市场上花生四烯酸产量和需求之间有着巨大的缺口。

二、花生四烯酸的生产工艺

传统方法生产花生四烯酸不但产量低，而且受外界因素影响较大，而微生物发酵生产AA已经成为国际上研究的热点。目前，高山被孢霉发酵生产花生四烯酸具有发酵周期短、产量稳定、AA含量较高等优点。有研究证实，通过适当补充添加磷酸盐、植物油等可以有效提高发酵生产花生四烯酸的产量^[13]。

由于微生物个体微小，因此，花生四烯酸的分离纯化是工业化生产中的难点。 纯化不饱和脂肪酸的技术理论基于脂肪酸的理化性质,如双键的数量、位置和几何构型,以及脂肪酸的极性、溶解性和碳链长度。花生四烯酸分离纯化方法一般有低温溶剂结晶法、脲包法、银离子络合法、超临界流体萃取法、分子蒸馏法、色谱分离等方法^[14]。然而各个方法都有着各自的缺陷，结晶法溶剂消耗大，收率低；脲包法等生产成本高，不利于企业工业化大规模生产^[15]。所以，整个分离纯化工段需要分步进行，综合考虑各步骤的最优方案。利用气升式反应罐发酵生产花生四烯酸比使用机械搅拌罐更具优势，能提高花生四烯酸的含量，有利于下一步的提纯^[16]。利用干法造粒提油有利于去除有机溶剂，提油后菌渣呈颗粒状，易于进行回收处理，不仅节约生产成本，同时更大程度的利用资源，环境污染小^[17]。3000L罐发酵生产花生四烯酸中试的成功也为工业化生产提供了理论依据^[18]。