1第一章21世纪的单细胞油脂前言单细胞油脂是一类来自于微生物的可食用油脂，这些微生物主要是酵母、真菌和海藻。细菌也是单细胞的微生物，它一般不产生可食用油脂，但是它能产出一些其它的可以储藏的物质，例如，β-羟基丁酸聚合物。然而，利用细菌生产的可食用油脂需要达到充足的量才具有商业价值，这些内容将会在这本书的其它章节介绍，利用这些细菌生产的油脂主要用来作为生物燃料，而不是为了食用。由真核微生物生产的可食用油脂的种类和结构与动、植物油脂很类似。这章的主要目的是对单细胞油脂进行概述，并介绍目前在生产和使用方面的研究热点和方向，这些研究的发展主要得益于可产油脂微生物的漫长的开发历史。如果没有这些早期的努力，那么这些市场上的可食用单细胞油脂就不会有所发展，对这些微生物油脂的理解也会推迟几十年。使得微生物油脂从二、三十年前的学术性研究转变为成年人和婴儿的重要营养食品的关键就是大量长链多不饱和脂肪酸的的发现以及人们意识到植物和动物中没有适合的、安全的来源。原本认为的不同寻常的微生物证明是格外重要的，因为它们是这些油脂最现实的来源。在短短的几年利用转基因植物来生产这些必须的多不饱和脂肪酸或者用转基因油脂来代替单细胞油脂还不能实体化。这些多不饱和脂肪酸的来源看起来很遥远，又有点希望，在接下来的几十年，微生物油脂可能仍然被继续期待为经济发展重要的一部分。早期对微生物油脂的研究已经超过130年了，自20世纪初以来，人们就把它们当作消费中一种非传统的油脂来源进行开发，德国柏林大学的保罗首先利用一种叫孢霉的酵母来发展一种小型的制油工艺，在20世纪最初的四十年，随着各国对合成工艺和影响产量的因素的研究，作为油脂来源的各种微生物的发展也逐步扩大，伍德对这些早期在微生物油脂的生产中所做的努力进行了合理的、深度的总结，这些总结仍然是从研究初期到20世纪中期最实用的，覆盖了全世界有关生产微生物油脂的内容。酵母菌和真菌生产的油脂和从植物种子中得到的没什么区别。微生物必须在以葡萄糖和蔗糖为碳源的培养基上生长，这些碳源来自于农作物，把一种农产品转变成另一种产品的成本从来都不经济实用，就好像生产糖的成本还不如植物油成本的1/4，比如，2玉米油、大豆油、菜籽油，此外，将一吨糖转变为一吨油是很现实的。微生物并不是那么的有效率，大约要消耗5吨的糖才能得到1吨的油，因此，必须找到一些零成本的碳源或者这些油脂的利润被认为远超过一般成品油，这样单细胞油脂才具备经济价值。生产单细胞油脂的工艺如果只是对现有的植物油工艺简单的模仿，那将毫无价值可言。虽然存在很多明显的经济阻碍，但是从20世纪二十年代到中期还是做了许多合理的工作，这些工作为理解微生物生产油脂打下了基础，简而言之，这些观点如下：1与整个物种数量相比，有能力产油量超过自身生物量20%的微生物的数量相对较少。2产油微生物主要是酵母和真菌，只有某些细菌可以生产可食用油，酵母和真菌产出的油脂主要成分是三酰基甘油，这些成分与植物油完全相似。3有些藻类也可以生产大量的油脂，但是这些油脂比酵母和真菌得到的复杂，尽管如此，这些油脂中还是存在与植物油中相同的脂肪酸，还有一些与鱼油中的多不饱和脂肪酸类似。4除了碳源，加入一些氮源和其它营养物质可以提高微生物的产油量，当氮源不足时，细胞会进入到仍然存在大量碳源的油相，这些碳源就转变为油脂，随后，如果细胞恢复了原来的状态，那么多余的营养物质将会变得可用，油量会增多，因此，当油脂成为胞内物时，在适当的环境下，细胞会重新利用这些碳源和能量来进行代谢，那么产油量就会提高。大量的调查支撑了上述的观点，包括生化和分子方面的研究，并对微生物产油的途径进行了实验研究。微生物中油脂积累的曲线如图1.1所示。从图中可以看出，当培养基的氮源耗尽时，油脂开始在微生物细胞中积累。因此，应按较高的C:N比来配制培养基，保证当氮源耗尽时，培养基中还存在大量营养物质，例如碳源。虽然较佳的比例应该根据每个单独的有机体来确定，但是，实际上C:N大约是40-50:1，为了使细胞大量的生长，需要保证碳源和氮源同比例的增长，这样...
