1.1花生四烯酸简介

花生四烯酸（Arachidonic acid，ARA，即5,8,11,14-二十碳四烯酸）属于n-6 系列长链多不饱和脂肪酸（PUFAs），是一种人体最活跃和必需的多不饱和脂肪酸。其分子结构式如下：

1.2花生四烯酸生理功能：

ARA具有促进智力发育、提高人体视力、降低血脂、增强免疫力和抗癌等功效，被广泛应用于功能保健、生物医药、化妆品及饲料添加剂等方面。由于ARA在成年人体内合成量极少，婴幼儿体内则无法合成，因此从食物中摄取额外的ARA对人体许多组织特别是脑组织的生长发育至关重要。2009年卫生部公布：”花生四烯酸作为高级营养强化剂在婴幼儿食品中的添加量扩大到230mg/100g。”

1.3高山被孢霉产花生四烯酸的研究进展

ARA的传统来源是从动物肝脏、猪肾上腺、血液和鱼油中提取，但动物组织中的ARA含量很低（约为0.2%），来源少，且受季节限制，价格昂贵，无法满足日益增长的市场需求。微生物合成ARA具有生产周期短、环境污染小、原料来源广泛、可持续发展性强和产品质量好等优点，因此，传统ARA的制备方法逐渐被微生物发酵法所替代。

许多微生物都能合成ARA，以高山被孢霉最具应用前景。高山被孢霉是一种丝状真菌，在以葡萄糖为碳源的培养基中生长时，菌体内会积累较多的油脂。其甘油三酯的脂肪酸组成中含有丰富的PUFA，尤其ARA含量较高，因而被认为是最好的生产花生四烯酸油脂的菌种^[1,2]。

目前国内外科研机构针对高山被孢霉产花生四烯酸的体系进行了较为系统的研究^[3]。研究主要集中在菌种选育^[4,5,6]、培养工艺优化、关键酶及其遗传改造等方面。在菌种改良之后尤以培养条件优化、关键酶活调控显得更为重要。培养条件中，碳源、氮源等都进行过细致的考察。

碳源方面，不同种类的碳源会影响菌体细胞生长、油脂积累和脂肪酸的合成。因为碳源种类不同，在细胞体内的代谢途径不同，从而使与脂肪酸合成的有关酶系的活性不同。产油微生物可利用的碳源很多，包括葡萄糖、果糖、麦芽糖、淀粉和甘油等。相关研究表明，M.alpina在以葡萄糖和甘油^[7]为碳源的培养基中生长良好，当糖浓度在40-80 g/L时，细胞比生长速率较高；当葡萄糖浓度高于80 g/L时，细胞培养过程的迟滞期明显加长，说明高糖浓度对菌体细胞具有明显的抑制作用^[8]。同时，随着葡萄糖浓度的升高，细胞比生长速率加快，饱和脂肪酸的含量增加，而PUFAs的含量将会下降，ARA产量也随之下降^[9]。2005年，Jang等^[10]研究发现，M. alpina ATCC 32222以葡萄糖为单一碳源，当葡萄糖浓度为6%时，细胞干重和油脂含量达到最大；当其浓度增加到8%时，细胞干量和油脂含量均会随之下降。这可能是因为过量的葡萄糖会加速菌体细胞的生长代谢，培养液中的溶解氧不能满足需求，使一些中间代谢产物在菌体细胞内或培养液中积累，培养液pH值发生变化，影响酶的活性，从而影响了菌体细胞生长和代谢产物的合成。同时，培养基中必须维持适当的葡萄糖浓度，为胞内油脂的积累提供底物。

氮源方面，常用的氮源可分为两大类：有机氮源和无机氮源。在微生物油脂发酵生长过程中，氮源的种类和数量对微生物合成ARA是有重要影响的，一般来说，无机氮源更有利于ARA的合成。1995年，赵人俊等^[11]在研究M. alpina M14生产微生物油脂时，研究发现，无机氮源有利于油脂的积累，而有机氮源则有更有利于菌体细胞生长。2003年，周蓬蓬等^[12]研究了不同氮源（酵母粉、蛋白胨、尿素、硝酸铵、硝酸钠和硫酸铵）对M. alpina M20发酵生产富含ARA的油脂的影响，研究发现，酵母粉和硝酸钠是M. alpina M20菌体细胞生长和油脂积累的最佳氮源。Lu等^[13]研究了5种不同无机氮源（NaNO₃、KNO₃、NH₄NO₃、NH₄Cl和(NH₄)₂SO₄）和3种不同有机氮源（酵母膏、玉米浆和尿素）作为唯一氮源时的ARA发酵生产特点（细胞干重、油脂含量、ARA产量、碳源和氮源利用率、菌体形态和发酵培养基的pH变化），研究发现，几种有机氮源中，酵母膏最有利于ARA发酵生产；几种无机氮源中，NaNO₃最有利于ARA发酵生产。