二十二碳六烯酸（docosahexenoic acid，DHA），是一种ω-3系列多不饱和脂肪酸。目前，DHA 从形态上进行划分可以分甘油三酯型、甲酯型、乙酯型和卵磷脂型4个类型。DHA 是保持人体健康的重要营养成分之一，对人体具有极其重要的生理功能，被俗称为脑黄金，具有辅助脑细胞发育、促进光感细胞的成熟、抗过敏、增强免疫、抗氧化、抗衰老、抗癌、预防和治疗心血管疾病等功效。

微藻 DHA 生产涉及多个复杂的流程，其生产技术链大致主要分为如下 6 个阶段：菌种选育、发酵培养、分离提取（破壁萃取）、纯化、精制、改性。其中菌种选育技术是微藻 DHA 提取的前提和基础，在微藻 DHA 提取过程中发挥了关键的作用；发酵培养是微藻 DHA 生产的关键环节，直接决定了 DHA 的产量。因此，对微藻菌种选育和发酵培养技术进行研究，能够为技术的优化、创新和发展提供基础，有效提高微藻 DHA 的产量。

深海鱼油是 DHA 的传统来源，鱼体内的DHA以甘油三酯形态存在，但是，随着海水污染的程度在不断加重、渔业资源面临枯竭、DHA 含量和纯度较低、鱼腥味较重、二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA，一种抑制婴幼儿生长发育的物质）含量较高等因素决定了鱼油 DHA 不仅无法满足市场对 DHA 的旺盛需求，而且还限制了鱼油DHA 在食品和保健品中的进一步的应用。因此，鱼油 DHA被称为“第一代 DHA”。

利用微生物生产 DHA 是产生于上世纪九十年代的一项技术。该技术利用自然界中一些微生物具有合成 DHA这一功能，通过对微生物的发酵培养，经过分离、提取、纯化等工艺获得 DHA。利用微生物法生产DHA具有微生物生长快易培养、DHA 含量高、提取工艺相对简单、无污染等优点。目前市场上，通过微藻生产藻油DHA是最常见的DHA，被称为“第二代 DHA”。

蛋黄中的 DHA 是卵磷脂与 DHA 的有机结合体，因此被称为“卵磷脂型 DHA”，被称为“第三代 DHA”。

相比较而言，藻油DHA具备易吸收、食用安全、无异味且无污染等优点。蛋黄中的 DHA 具备纯天然的特性，但是就目前而言，DHA 市场上藻油 DHA 的市场占有率最高，开发工艺最为完整，也得到了广大研究者的关注。

微藻生产藻类 DHA 包含多个复杂的程序，其中主要包括以下6个阶段：菌种选育、发酵培养、分离提取、纯化、精制以及改性。

3.1. 菌种选育技术

目前，国内外生产微藻 DHA 所用到的微藻种类有裂殖壶菌（Schizochytrium sp.）、破囊壶菌（Thraustochytrium）和隐甲藻等，其中裂殖壶菌和破囊壶菌的应用最为广泛。在菌体内，DHA 均以甘油三酯的形式存在，但 DHA 的生物合成途径却不相同。破囊壶菌是通过碳链延长、脱氢的生化反应步骤来合成高度不饱和脂肪酸，而裂殖壶菌的多不饱和脂肪酸是在聚酮合酶（lyketide synthase，PKS）催化作用下形成的。裂殖壶菌和破囊壶菌的优势明显，培养都比较简单，生长的速度比较快，而且脂肪酸的组成都相对简单。在适当的培养条件下，菌体的生物量、总脂含量和DHA产量可以达到很高的程度，是发酵生产DHA的理想菌种。

针对 DHA 生产而言，要想获得较高的效率，则需要保持菌体内的 DHA 含量比较高或者菌体的生物量很高。因此，必须对自然界存在的微藻进行选育和种质改良，以获得在同一环境下的高 DHA 含量以及高菌体生物量都能满足的优良菌种。在利用微藻生产 DHA 的菌株选育过程中，主要技术分为3大类：物理学方法、化学方法、生物学。3类育种技术的优缺点对比如下表：

通过对比可以发现，物理诱变育种中的激光诱变技术、离子束诱变技术、紫外线诱变以及化学诱变和生物诱变都能够有效取得较高的诱变率，唯有物理诱变育种的射线诱变技术中的微藻诱变率比较低。物理诱变相对于化学诱变和生物诱变而言，物理诱变是最稳定的、容易把控的诱变技术，而化学诱变则容易造成诱变方向难以把控的局面。除此之外，化学诱变育种毒性大，对整个的微藻 DHA 生产都会带来影响。相较于物理诱变和生物诱变育种，化学诱变育种最大的优势就是价格便宜、易操作，但是由于 DHA 的主要用途体现在食品行业、医疗保健品行业和饲料行业，化学诱变育种则变得不可取。

3.2. 发酵培养技术

微藻的发酵培养过程对于整个微藻 DHA 提取至关重要。在整个的培养过程中，能够影响微藻DHA产量的主要因素包括华体会体育最新地址 成分、培养条件和培养方式。

微藻一般是通过自养方式进行光合作用来积累生物量。但是也存在着诸多的微藻具有混合营养生长的能力，这些微藻可以同时利用光和CO₂进行代谢。同时，微藻华体会体育最新地址 的要素包括碳源、氮源、碳氮比（C/N）、无机盐、微量元素及其外源添加物等，选择不同的要素种类会对微藻DHA的产量产生不同的影响。

①　碳源

种类不同的微藻会对碳源有着不一样的利用效率。由于微藻 DHA 不仅需要在生长的时候需要有足够的碳源，还需要在油脂合成和积累阶段有足够的碳源。普遍的微藻能够利用的碳源是葡糖糖，除此之外麦芽糖、蔗糖、果糖、淀粉、亚麻籽油等也可作为微藻的碳源。有的研究者利用粗粮或生物的废料作为底物来生产发酵 DHA，研究者利用生物柴油生产过程的副产物甘油作为裂壶藻的碳源，通过对发酵条件的优化，最终获得的结果是生物量达 22.1 g/L，DHA 产量 4.91 g/L。有学者研究了不同碳氮源成分和浓度对裂壶藻生长代谢的影响，结果表明葡萄糖是最佳碳源，最佳浓度为120g/L。

②　氮源

微藻的氮源包括有机氮源和无机氮源。有机氮源主要包括玉米浆、蛋白胨等；无机氮源包括硫酸铵、乙酸铵、硝酸铵、硝酸钠等。用于充足的氮源能够促进细胞的生长以及菌种的增殖，同时过多的氮源也会抑制生物体内油脂的合成和积累。研究者在考察氮源限制条件对裂壶藻DHA合成的影响，研究发现0.4g/L（以氮元素计）最适合油脂的合成和DHA的积累。

③　碳氮比

合适的碳氮比有助于产生最佳的菌体生物量，华体会体育最新地址 中氮元素含量过低可导致菌体生物量减少，从而影响DHA 的产量。

④　无机盐

在微藻华体会体育最新地址 中，最常用的无机盐为氯化钠（NaCI）。向微藻华体会体育最新地址 中添加无机盐可以维持华体会体育最新地址 的渗透压，从而有利于微藻的生长以及DHA的积累。研究者选用6种无机盐均匀设计，考察其对裂壶藻产DHA 的影响，得到最优配方为 KH2PO4 4.0 g/L，MgSO4·7H200.5 g/L，CaCO3 5.0 g/L，Na2SO4 3.0 g/L，FeSO4·7H20 20 mg/L。

⑤　其他成分

华体会体育最新地址 中添加的其他成分还包括微量元素、激素、维生素等。为了提高微藻DHA 的产量，研究者利用响应面法对裂殖壶菌 DHA的发酵华体会体育最新地址 进行了优化，葡萄糖、酵母浸出粉和磷酸二氢钾优化后浓度分别为69.66、6.93、1.29 g/L，DHA 的产量较优化前提高了62.04%。在重点研究不同华体会体育最新地址 添加物对裂殖酵母 DHA 生产的优化作用时，研究结果发现蛋白胨和甘油分别作为氮源和碳源，并在适当的时间添加乙醇将有助于获得更高的 DHA 产量。

①　温度

温度是 DHA生物合成的重要影响因素。一般而言，将微藻置于最适宜的温度下可培养出最可观的生物量，但是油脂含量并不一定达到最大。有研究表明，冷处理可在一定程度上增加DHA的含量。

②　pH 值

对菌体的生长最有利的是中性 pH值，但是较低的pH能够有效增加 DHA 的含量。pH 值的变化是通过H+浓度的改变而影响细胞生理代谢过程，进而影响 DHA 等多不饱和脂肪酸的合成。破囊壶菌类微生物细胞生长和DHA生产的 pH 范围为 5~8。

③　溶氧

微生物合成多不饱和脂肪酸时，需要氧参与去饱和反应，氧分子还可以促进菌体的生长以及维持细胞的代谢。在发酵过程中，需要提高华体会体育最新地址 中溶氧水平以促进不饱和脂肪酸的合成，从而提高 DHA 的产量。

研究者利用响应面法优化裂壶藻产DHA 的发条件，建立主要因素影响DHA的二次多项回归模型，并利用统计学的方法找出最佳值。最后得出生产 DHA 的最佳发酵条件：接种量为 10.5%，温度为26.5℃，初始pH为6.5，在优化条件下连续 3 批次实验验证得到裂壶藻的产脂水平达到与预测值相近。探索了高溶氧有利于菌体的生长和油脂积累，而低溶氧对裂壶藻胞内 DHA 合成更有利。

①　分批发酵

分批发酵又称分批培养，是传统的微生物发酵方式，是指发酵过程中营养物和菌种一次性加人进行培养，直到结束放出。该培养模式具有成本低廉、操作简单的特点，对于研究不同培养条件对微藻生长产生的影响有着很重要的意义。现阶段的微藻培养多是采用这种研究模式。

②　连续发酵

连续发酵又称连续培养，连续发酵过程是当微生物培养到对数期时，在发酵罐中一边以一定速度连续不断地流加新鲜液体华体会体育最新地址 ，另一边又以同样的速度连续不断地将发酵液排出，使藻细胞处于恒定的生长状态，始终保持旺盛的稳定状态。

③　流加发酵

流加发酵也被称作半连续发酵，是指在微生物分批发酵中，以某种方式向培养系统补加一定物料的培养技术，这种培养模式可以避免一次性加入过多的营养元素从而对微藻的生长造成一定的抑制作用，使得微藻长期处于对数期。

在发酵调控方面，分批补料发酵可以有效缓解高浓度底物的抑制作用，从而提高生产效率。分批补料发酵也是最常见的手段。其中碳源是最常规的材料，考虑到裂殖壶菌的微藻属性，用一些植物激素像是茉莉酸、禁氧基乙酸来调控裂殖壶菌的生长，提高油脂产率。

通过对微藻DHA菌种选育和发酵技术的研究可以得出如下结论：对微藻的选育一般采用物理、化学或生物学的手段。应用最广泛的物理学手段是射线辐射育种，今年来利用的是生物学方法技术，并且出现了新的生物学诱变技术—ARPT诱变育种技术，该技术突变率高，突变库容大。分批发酵操作简单、投资少、运行周期短、染菌机会少，生产过程和产品质量较易控制，是应用最广泛，性价比最高的微藻DHA发酵技术。