第08章 利用異養(yǎng)微生物進(jìn)行多元不飽和脂肪酸生產(chǎn)馬寅斐

1、第八章 利用異養(yǎng)微生物進(jìn)行多元不飽和脂肪酸生產(chǎn)引言目前，含n-3的多元不飽和脂肪酸，如二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA），在醫(yī)療和流行病領(lǐng)域的使用取得了顯著療效。EPA在細(xì)胞膜的活動(dòng)中起到諸多至關(guān)重要的功能，在細(xì)胞的新陳代謝方面，為細(xì)胞液交換提供基礎(chǔ)。因此，在治療人類(lèi)諸多疾病，如風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，心臟病，癌癥，精神分裂癥和人格分裂等，具有重要療效。這些研究導(dǎo)致了EPA產(chǎn)品在工業(yè)化生產(chǎn)中備受關(guān)注。深海魚(yú)油作為富含EPA的產(chǎn)品廣泛熱銷(xiāo)，然而，從魚(yú)油中提出的高純度EPA很貴。微生物，包括藻類(lèi)，低等浮游生物以及海洋細(xì)菌，是EPA的最初生產(chǎn)者。魚(yú)類(lèi)通常通過(guò)食物鏈來(lái)富集EPA，因此，人們開(kāi)始努力

2、研究如何利用微生物來(lái)直接生產(chǎn)EPA。這篇文章的主要總結(jié)了利用微生物，尤其是利用微海藻來(lái)生產(chǎn)EPA的研究進(jìn)展。EPA結(jié)構(gòu)，研究和認(rèn)識(shí)EPA是一種重要的不飽和脂肪酸，另一種重要的不飽和脂肪酸是DHA。EPA和DHA的化學(xué)結(jié)構(gòu)在圖8.1中表示。在活細(xì)胞中，EPA廣泛存在于中性脂質(zhì)，糖脂和磷脂質(zhì)。EPA存在于不同脂類(lèi)主要還取決于活細(xì)胞的活性，如溫度和鹽分。EPA作為一種引導(dǎo)和調(diào)節(jié)機(jī)體功能的花生酸類(lèi)前導(dǎo)體，對(duì)于人類(lèi)和高等級(jí)生物具有重要作用。如同前列腺素、凝血惡烷和白三烯一樣，花生酸類(lèi)也是一種像荷爾蒙一樣的物質(zhì)?；ㄉ南┧岷虴PA均為花生酸類(lèi)的前導(dǎo)體（圖8.2）。然而，通過(guò)這兩種脂肪酸形成的花生酸類(lèi)物質(zhì)卻

3、在結(jié)構(gòu)和功能方面均大相徑庭，甚至有時(shí)相互拮抗。平衡地?cái)z入EPA和花生四烯酸能有效阻止花生酸類(lèi)混亂，有效治療許多疾病和代謝混亂。EPA是一種潛在的消炎藥。一種可能的機(jī)理為，由EPA形成的花生酸類(lèi)通過(guò)形成了白三烯5而替代了由花生四烯酸形成的花生酸類(lèi)。因此，有效減少了風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者體內(nèi)的白三烯4含量（圖8.2）。在大量細(xì)胞反應(yīng)過(guò)程中，n-6花生酸類(lèi)較n-3花生酸類(lèi)有較強(qiáng)的影響，并且作用方式不同。EPA同時(shí)能夠影響心臟活動(dòng)，保護(hù)人們較少心血管疾病的發(fā)病率。例如，EPA可以有效減少血脂含量，預(yù)防動(dòng)脈粥狀硬化。EPA還可以影響心率和心臟的化學(xué)反應(yīng)，減少了心臟病和心率紊亂的發(fā)病率。EPA能有效減少血栓的發(fā)

4、病率通過(guò)減少血液中引起血栓的纖維蛋白原。最近，醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)表明EPA對(duì)于治療精神分裂和雙重人格具有重要作用。生物合成不飽和脂肪酸的生物合成通過(guò)一系列的化學(xué)反應(yīng)（圖8.3）被分割成2步。第一步是分解油酸?；旧纤械纳锵到y(tǒng)，包括那些在微生物，昆蟲(chóng)，高等級(jí)動(dòng)植物，都能通過(guò)乙酰輔酶A的羧化作用合成不飽和脂肪酸。乙酰輔酶A是通過(guò)糖分解酶作用于醋酸鹽或者丙酮酸鹽而合成，然后轉(zhuǎn)化成丙二酰輔酶A，這種酶可以通過(guò)縮合反應(yīng)來(lái)增加?；纬捎仓?。第二部是油酸脫氫成為亞油酸，并進(jìn)一步脫氫形成-亞油酸。n-9、n-6、n-3脂肪酸族均是通過(guò)這些前體進(jìn)行脫氫或伸長(zhǎng)反應(yīng)形成的。這三族脂肪酸的生物合成過(guò)程見(jiàn)圖8.3。三種母體

5、脂肪酸，油酸、亞油酸和-亞油酸互相競(jìng)爭(zhēng)6脫氫酶。這三者的關(guān)系是由酶通過(guò)基質(zhì)和可用基質(zhì)的數(shù)量來(lái)決定何種新陳代謝路徑是主要的?？傮w來(lái)看，首先6脫氫酶是一個(gè)限制步驟，-亞油酸與6更為親密，其次分別是亞油酸和油酸。大多數(shù)微生物、細(xì)菌及昆蟲(chóng)等生物可以發(fā)生脫氫或伸長(zhǎng)反應(yīng)來(lái)合成不飽和脂肪酸，他們天生可以合成相關(guān)這些不飽和脂肪酸。相比之下，許多高等植物和動(dòng)物缺乏這樣的酶，所以很少產(chǎn)生C18以上的不飽和脂肪酸?？偠灾?，EPA可以通過(guò)n-6循環(huán)或者n-3循環(huán)來(lái)合成。一些微生物種，如高山被孢霉和畸雌腐霉，主要通過(guò)n-6途徑而不是n-3途徑，因?yàn)檫@些微生物具有高活性的12和17脫氫酶，這兩種脫氫酶可以將花生四烯酸轉(zhuǎn)

6、化為EPA。所以，將富含花生四烯酸的亞麻仁油作為基料，這些微生物可以利用其前體合成EPA。起源魚(yú)油魚(yú)油是一種傳統(tǒng)的EPA來(lái)源，但是利用魚(yú)油來(lái)加工醫(yī)療中使用的EPA過(guò)程中存在很多缺點(diǎn)。魚(yú)油的質(zhì)量取決于魚(yú)的種類(lèi)，捕魚(yú)的時(shí)節(jié)和地點(diǎn)。深海魚(yú)油是一種具有多種不同鏈長(zhǎng)和不飽和度的混合型油脂。然而，在醫(yī)療領(lǐng)域，要求生產(chǎn)的不飽和脂肪酸是純EPA。甚至油脂中僅僅含有EPA和DHA或者EPA和花生四烯酸都不太適合用于醫(yī)療，因?yàn)樗麄兙哂胁煌乃幮?，甚至具有不同的結(jié)構(gòu)。而且，從低等魚(yú)類(lèi)中提取的EPA純化過(guò)程需要很多物理反應(yīng)，費(fèi)用昂貴的大規(guī)模前處理及高效液相色譜分析等。并且魚(yú)油有其特有的味道和香味。深海魚(yú)油儲(chǔ)備也受季節(jié)

7、和氣候影響，在有些地區(qū)甚至限制長(zhǎng)期過(guò)度捕魚(yú)。并且，在魚(yú)油中還會(huì)存在很多有毒的化學(xué)合成物質(zhì)及像水銀等富集的重金屬，這些有毒物質(zhì)會(huì)富集在魚(yú)的肝臟中，而魚(yú)油正是從其中提取出來(lái)的。這些因素均限制了利用魚(yú)油來(lái)提取EPA或者DHA，目前，只能通過(guò)微生物渠道來(lái)生產(chǎn)。微生物海洋細(xì)菌通過(guò)長(zhǎng)期的演化過(guò)程，脫離深海環(huán)境，能夠產(chǎn)生EPA，把其作為自己的一種代謝產(chǎn)物。海洋希瓦氏菌長(zhǎng)期被用于EPA含量的研究，其他的一些菌類(lèi)也被用于EPA研究，如交替單胞菌、屈橈桿菌、冷彎菌和弧菌。這些細(xì)菌合成EPA的過(guò)程均受到環(huán)境條件變化，如溫度、碳能源和生長(zhǎng)周期的影響。利用細(xì)菌產(chǎn)生的EPA明顯缺點(diǎn)是，只有細(xì)菌在極低溫度和高壓下產(chǎn)生的EP

8、A才能在總脂肪酸中占大部分。結(jié)果導(dǎo)致，無(wú)法使用這些細(xì)菌來(lái)進(jìn)行EPA的商業(yè)化生產(chǎn)。一切屬于被胞霉、腐霉、水霉屬的低等級(jí)細(xì)菌有能力產(chǎn)生可觀的數(shù)量的EPA。高山被胞霉正是由于其潛在的產(chǎn)生EPA的能力而被廣泛研究。溫度是影響其產(chǎn)物形式的主要因素。當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)20時(shí)，高山被胞霉主要產(chǎn)生的是花生四烯酸。但如果溫度低于12時(shí)，它可以產(chǎn)生大量的EPA。在較低溫度下，產(chǎn)物從花生四烯酸變成EPA被認(rèn)為主要由于17脫氫酶作用（見(jiàn)圖8.3）。外在添加-亞麻酸給高山被胞霉同樣可以提高EPA的得率。高山木姜子酶在這樣的條件下也可以提高EPA得率。這些細(xì)菌和微海藻為得到EPA提供了很多渠道。同時(shí)，EPA被發(fā)現(xiàn)大量存在于海

9、洋微海藻，包括硅藻類(lèi)、綠藻類(lèi)、金藻類(lèi)、隱藻類(lèi)及蔥綠藻類(lèi)（表8.B和8.C）。紫球藻已被確認(rèn)具有生產(chǎn)EPA的能力。Ohta等人發(fā)現(xiàn)紫球藻可以產(chǎn)生大量的EPA。Lebeau和Robert研究發(fā)現(xiàn)硅藻類(lèi)具有通過(guò)生物技術(shù)手段產(chǎn)生EPA的能力。一些硅藻類(lèi)被報(bào)道富含EPA，并且可以簡(jiǎn)單的生長(zhǎng)在海水或者人造咸水環(huán)境的戶(hù)外水池里。通過(guò)藻類(lèi)來(lái)生產(chǎn)EPA目前，藻類(lèi)作為EPA商業(yè)化生產(chǎn)的候選人，主要有以下幾個(gè)原因：1.大多數(shù)微生物細(xì)胞中含有大量的EPA。2.藻類(lèi)的生長(zhǎng)只需要簡(jiǎn)單的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和自然化境。3.培養(yǎng)條件簡(jiǎn)單可控。4.有些藻類(lèi)是異養(yǎng)的，這樣的生長(zhǎng)方式極可能通過(guò)高細(xì)胞密度培養(yǎng)技術(shù)來(lái)增加細(xì)胞的密度和產(chǎn)量。影響EP

10、A產(chǎn)量的因素培養(yǎng)時(shí)間油質(zhì)藻類(lèi)隨著培養(yǎng)時(shí)間的增長(zhǎng)，會(huì)降自身的能量?jī)?chǔ)存于脂肪中。通過(guò)比對(duì)，單個(gè)藻類(lèi)細(xì)胞中的不飽和脂肪酸(包括EPA)含量成一條曲線：在對(duì)數(shù)期晚期和穩(wěn)定期早期，細(xì)胞中的不飽和脂肪酸含量在增加；在穩(wěn)定期后期和衰亡期時(shí)，不飽和脂肪酸含量在減少。在對(duì)菱形藻的異養(yǎng)培養(yǎng)是發(fā)現(xiàn)，隨著培養(yǎng)時(shí)間的增長(zhǎng)，細(xì)胞中的EPA含量在持續(xù)增加，但是EPA在不飽和脂肪酸中的比例卻保持相對(duì)穩(wěn)定。營(yíng)養(yǎng)因素碳源、氮源和磷是藻類(lèi)生長(zhǎng)的必須營(yíng)養(yǎng)素。硅藻類(lèi)還需要硅元素。同時(shí)，所有的藻類(lèi)生長(zhǎng)還需要大量的鹽類(lèi)，如鈉鹽、鉀鹽、鈣鹽和其他微量元素。在許多情況下，還需要微生物B12和生物素。碳源可以為藻類(lèi)生長(zhǎng)提供能量。在光能自養(yǎng)條件下

11、，藻類(lèi)利用碳產(chǎn)生CO2；而異養(yǎng)藻類(lèi)在黑暗條件下也能生長(zhǎng)，所以它們必須通過(guò)至少一種基礎(chǔ)碳源來(lái)獲得能量。其他的碳源，如果糖、蔗糖、乳糖和淀粉，也可以被一些藻類(lèi)所利用。一些光能藻類(lèi)也可以通過(guò)基因轉(zhuǎn)變來(lái)進(jìn)行異養(yǎng)，而可以利用基礎(chǔ)碳源。植物油，如亞麻籽油、玉米油、菜籽油等，也可以促進(jìn)某些種類(lèi)的藻類(lèi)生長(zhǎng)和EPA產(chǎn)量。最近一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，某些藻類(lèi)可以通過(guò)利用粗甘油來(lái)生產(chǎn)EPA。粗甘油作為人造生物柴油的一種需要丟棄處理的副產(chǎn)物，對(duì)于生物柴油產(chǎn)業(yè)是一個(gè)巨大的難題，然而，結(jié)果顯示，粗甘油可以作為一個(gè)很好的碳源來(lái)為藻類(lèi)細(xì)胞生長(zhǎng)和EPA生產(chǎn)提供條件。之前主要由于不純的甘油中含有的皂化物和甲醇抑制了細(xì)胞的生長(zhǎng)。簡(jiǎn)單的氮源，

12、像硝酸鹽和尿素，可以給藻類(lèi)的生長(zhǎng)和EPA合成提供基礎(chǔ)。當(dāng)使用銨鹽作為氮源的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)緩沖液PH變化明顯，并且最終限制了硅藻類(lèi)細(xì)胞生長(zhǎng)和EPA的合成。例如，如果銨鹽，如硫磺銨和氯化銨，被利用，同化作用使得硫和鹽酸利用減弱。這樣導(dǎo)致PH改變，細(xì)胞活性改變。復(fù)合氮源，如酵母膏、胰蛋白胨和玉米漿，可以通過(guò)提供氨基酸、維生素和生長(zhǎng)因子來(lái)促進(jìn)藻類(lèi)細(xì)胞的生長(zhǎng)，然而，與碳源相比，氮源對(duì)于藻類(lèi)細(xì)胞的生長(zhǎng)的影響并不明顯，主要由于氮源物質(zhì)的濃度含量比較低。總體說(shuō)來(lái)，C/N比最終能夠通過(guò)控制蛋白質(zhì)和脂肪合成來(lái)影響細(xì)胞脂肪含量。高水平的碳氮比可以增加脂肪累計(jì)。然而，較高水平的C/N比卻影響了某些藻類(lèi)的不飽和脂肪酸含量。

13、原因可能是，由于缺氮，三酰甘油不斷累計(jì)，結(jié)果導(dǎo)致不飽和脂肪酸減少。磷酸鹽在細(xì)胞能量轉(zhuǎn)換中起到了重要作用。磷脂和核酸的合成也跟磷酸鹽含量有關(guān)。因此磷酸鹽的含量直接影響了n-3不飽和脂肪酸的含量。 Yongmanitchai和Ward研究了在P.tricornutum藻類(lèi)中磷酸鹽的濃度對(duì)于EPA產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)EPA得率在較高濃度磷酸鹽環(huán)境中較高。然而，在Pythium irregulare的培養(yǎng)過(guò)程中，在高磷酸鹽濃度培養(yǎng)下得到的EPA得率較低。在Porphyridium purpureum藻類(lèi)培養(yǎng)過(guò)程中，最佳的磷酸鹽濃度是3mM。許多硅藻中含有可觀數(shù)量的EPA，硅藻需要硅酸鹽來(lái)形成細(xì)胞膜。在硅藻

14、細(xì)胞中，硅酸鹽的代謝途徑被深入研究，研究發(fā)現(xiàn)，硅酸鹽在硅藻細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)程中遵循Monod平衡現(xiàn)象。在硅酸鹽含量充足的情況下，硅藻細(xì)胞利用自身的硅酸鹽合成物來(lái)進(jìn)行自身的細(xì)胞活動(dòng)。同樣的，N.laevs藻類(lèi)中的EPA含量隨著硅酸鹽含量的極限值而增加。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是，在沒(méi)有硅酸鹽的培養(yǎng)條件下，藻類(lèi)細(xì)胞較少的攝入硅酸鹽來(lái)合成脂肪儲(chǔ)存，因此轉(zhuǎn)變了代謝方式和能量。環(huán)境因素光合作用需要光源，充足的光合作用需要細(xì)胞吸收大量的光。人們對(duì)于光密度，白晝交替對(duì)于藻類(lèi)細(xì)胞生長(zhǎng)和n-3不飽和脂肪酸的形成過(guò)程進(jìn)行了大量研究。進(jìn)行異養(yǎng)的藻類(lèi)細(xì)胞中的EPA含量相對(duì)光能自養(yǎng)的藻類(lèi)細(xì)胞中的含量低。在陽(yáng)光下，n-3不飽和脂肪酸

15、的合成有所提高，但是，異養(yǎng)藻類(lèi)的生長(zhǎng)較快。有研究顯示，混合培養(yǎng)的條件下，可以得到更多的EPA產(chǎn)品，不過(guò)此結(jié)果還有待于進(jìn)一步研究。溫度是影響細(xì)胞生長(zhǎng)，脂肪組成，n-3不飽和脂肪酸形成的一個(gè)重要因素。低溫可以導(dǎo)致n-3不飽和脂肪酸合成增加，然而，對(duì)于這個(gè)現(xiàn)象無(wú)法精確進(jìn)行解釋。因?yàn)闇囟鹊南陆当厝粶p少了細(xì)胞的生長(zhǎng)速度，并且，增加了培養(yǎng)基中的氧氣和二氧化碳的溶解度。因此，在細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中，需要將來(lái)進(jìn)一步的研究來(lái)解釋溫度對(duì)于細(xì)胞合成物質(zhì)的影響。通過(guò)轉(zhuǎn)變溫度可以用來(lái)提高整體的n-3不飽和脂肪酸的合成，通常初始溫度傾向于促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)而不是合成不飽和脂肪酸。這樣的現(xiàn)象在很多藻類(lèi)生長(zhǎng)過(guò)程中被驗(yàn)證，然而，在Porp

16、hyridium purpureum藻類(lèi)細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)程中，初始溫度較高同樣可以獲得較高的EPA含量。這個(gè)現(xiàn)象告訴我們，溫度對(duì)于細(xì)胞生長(zhǎng)和EPA的獲得需要根據(jù)不同的藻類(lèi)來(lái)具體情況具體分析。PH也是另一個(gè)影響n-3不飽和脂肪酸形成的理化指標(biāo)。 Stinson等人研究了在Pythium irregular藻類(lèi)細(xì)胞中PH對(duì)于EPA得率的影響。盡管初始PH值各不相同，但培養(yǎng)最終時(shí)的PH值卻大致相同。然而，在Phaeodactylum tricornutum藻類(lèi)自養(yǎng)的條件下，最終的PH值卻不像初始的PH值那樣，在6.8-8.8之間。盡管在不同PH值下，細(xì)胞濃度的基本相同，當(dāng)初始PH在7.6時(shí)，EPA的得率達(dá)

17、到最大值。在許多的微海藻中，檢測(cè)到了高含量的EPA指標(biāo)。相比之下，在淡水藻類(lèi)中卻很少檢測(cè)到高含量的EPA指標(biāo)。鹽度可能影響了微海藻的細(xì)胞組成。通過(guò)研究Dunaliella sp.藻類(lèi)的，鹽分如何影響其脂肪酸的合成，發(fā)現(xiàn)n-3不飽和脂肪酸隨著鹽分的增加而減少。而Seto等人研究發(fā)現(xiàn)在Cholorella minutissima藻類(lèi)中通過(guò)增加海水濃度，EPA的產(chǎn)量明顯增加。通過(guò)對(duì)硅藻N.laevis的培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，在人工制造的鹽度條件下，鹽度達(dá)到一半條件時(shí)，EPA的得率達(dá)到最高。微海藻的培養(yǎng)環(huán)境系統(tǒng)有效的大規(guī)模培養(yǎng)環(huán)境系統(tǒng)的建立對(duì)于開(kāi)發(fā)EPA商業(yè)化生產(chǎn)是必須的。盡管大多數(shù)微海藻是光能自養(yǎng)型生物，它們只

18、需要光來(lái)進(jìn)行生長(zhǎng)，但是大多數(shù)微海藻在黑暗條件下能投通過(guò)單一碳源來(lái)進(jìn)行異養(yǎng)生長(zhǎng)。對(duì)于這種類(lèi)型的微海藻，可以通過(guò)培育技術(shù)來(lái)獲得微海藻產(chǎn)品。光能自養(yǎng)培養(yǎng)系統(tǒng)許多微海藻的培養(yǎng)環(huán)境是由最初的簡(jiǎn)單的原始的自然環(huán)境演化而來(lái)，這樣的培養(yǎng)環(huán)境對(duì)于微海藻的生長(zhǎng)至關(guān)重要。商業(yè)化模擬這樣的大規(guī)模培養(yǎng)環(huán)境十分困難，因?yàn)槿菀资艿狡渌悄康奈⒑Ｔ孱?lèi)、細(xì)菌及掠奪性原生動(dòng)物的污染。并且，培養(yǎng)條件很難達(dá)到開(kāi)放培養(yǎng)的要求及費(fèi)用昂貴。結(jié)果，只有少數(shù)幾種微海藻可以在專(zhuān)一選擇性環(huán)境中成功培養(yǎng)。在開(kāi)放行培養(yǎng)條件下，P.cruentum的EPA得率僅僅為冬天時(shí)0.5mg/L*d ；夏天時(shí)1mg/L*d。推測(cè)得出，在開(kāi)放性培養(yǎng)調(diào)價(jià)下，EPA得

19、率最高只能達(dá)到4-8mg/L*d。封閉式光能自養(yǎng)的微海藻已經(jīng)被用于克服開(kāi)放性培養(yǎng)所出現(xiàn)的問(wèn)題。這些系統(tǒng)通過(guò)使用透明塑料來(lái)模擬自然環(huán)境和陽(yáng)光。培養(yǎng)管道通過(guò)大面積的卷筒來(lái)制作而成（圖8.4）。盡管這樣的封閉系統(tǒng)可以減少污染，但對(duì)于微海藻的生長(zhǎng)，因?yàn)闇囟群凸獾淖兓?，仍然不是最?yōu)。原則上來(lái)看，利用人造光和二氧化碳的人工供給形成封閉的光合作用系統(tǒng)很像自然培養(yǎng)條件。一些光合作用系統(tǒng)還擁有除氧系統(tǒng)來(lái)減少高濃度的氧氣含量對(duì)于微海藻生長(zhǎng)的影響。光能自養(yǎng)系統(tǒng)已經(jīng)被用于通過(guò)特定的微海藻來(lái)生產(chǎn)EPA產(chǎn)品，如Nannochloropsis sp. Monodus subterraneus 和P.tricornutum.

20、通過(guò)培養(yǎng)M.subterraneus得到了近60mg/L*d的EPA得率。但是，封閉的光能自養(yǎng)培養(yǎng)環(huán)境系統(tǒng)也有很多缺點(diǎn)，比如很難大規(guī)模開(kāi)展，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，費(fèi)用昂貴。而且，由于條件限制，光透不能完全，不能讓微海藻細(xì)胞接受充足的陽(yáng)光。異養(yǎng)培養(yǎng)系統(tǒng)在微海藻的培養(yǎng)過(guò)程中，異養(yǎng)生長(zhǎng)比光能自養(yǎng)生長(zhǎng)培養(yǎng)更有效。在異養(yǎng)培養(yǎng)條件下，通過(guò)基礎(chǔ)的碳源，如糖和有機(jī)酸，可以作為單一的能量源。這種培養(yǎng)方式解決了對(duì)于光的需求，因此可以極大的增加細(xì)胞生長(zhǎng)速率和產(chǎn)品得率。這種方式也可以通過(guò)較低的投入來(lái)獲得較純的EPA和提高EPA的得率。一些種類(lèi)的微海藻在異養(yǎng)培養(yǎng)條件下生長(zhǎng)迅速?？傮w看來(lái)，一種微生物通過(guò)這樣的異養(yǎng)方式得到的產(chǎn)品具有以

21、下幾個(gè)特點(diǎn)：能夠在黑暗條件下代謝，能夠低成本培養(yǎng)和較快的適應(yīng)環(huán)境，不需要太多的依賴(lài)設(shè)備條件。一些硅藻可以通過(guò)異養(yǎng)條件來(lái)獲得EPA，這樣的培養(yǎng)方式提供了直接有效的途徑來(lái)大規(guī)模的獲得EPA產(chǎn)品?；旌吓囵B(yǎng)系統(tǒng)盡管異養(yǎng)生長(zhǎng)是一種低成本獲得高EPA產(chǎn)量的方式，但不是所有的微海藻都能夠通過(guò)異養(yǎng)生長(zhǎng)來(lái)合成產(chǎn)品的。為了克服這樣一種窘境，利用混合培養(yǎng)模式來(lái)進(jìn)行培養(yǎng)為非異養(yǎng)微海藻提高產(chǎn)品產(chǎn)量提供了一種途徑。目前研究表明，Navicula saprophila可以在混合培養(yǎng)條件下來(lái)產(chǎn)生大量的EPA產(chǎn)品。P.tricornutum 同樣被用于通過(guò)以來(lái)有機(jī)碳源混合培養(yǎng)獲得產(chǎn)物的研究。據(jù)報(bào)道，當(dāng)利用果糖和乳糖作為基礎(chǔ)碳源時(shí)， P.tricornutum在混合培養(yǎng)模式下EPA得率有了很大提高。利用微海藻培養(yǎng)獲得EPA產(chǎn)品策略通過(guò)對(duì)于利用微海藻獲得的EPA及深海魚(yú)油中獲得的EPA的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，利用培養(yǎng)技術(shù)，微海藻獲得更高的EPA得率。通常采用批次培養(yǎng)方式，來(lái)獲得高細(xì)胞密度的微海藻，然后來(lái)得到EPA的高產(chǎn)量。采用的培養(yǎng)策略為分批連續(xù)培養(yǎng)。分批培養(yǎng)分批培養(yǎng)是培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)中常用的一種培養(yǎng)技術(shù)。這種培養(yǎng)方式可以獲得高細(xì)胞密度，避免了酶的限制和抑制作用。在N.laevis的培養(yǎng)過(guò)程中采用了分批培養(yǎng)來(lái)提高EPA產(chǎn)量。研究發(fā)現(xiàn)，分批培養(yǎng)使細(xì)胞干重達(dá)到22.1g/L，使EPA產(chǎn)量達(dá)到695mg/L。盡管分批培養(yǎng)可以