《Biotechnology Notes》：Between FAMEs-Qualitative and Biomass-Quantitative: A review study on oleaginous fungi
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本文全面梳理了产油真菌作为生物柴油生产潜在原料的当前进展与挑战。综述探讨了真菌脂质积累机制（如氮限制触发lipogenesis），产油真菌的筛选方法（如Sudan Black B、Nile red染色及脂酶活性检测），并评估了其生物量生产、脂质产量及脂肪酸甲酯（FAMEs）谱对生物柴油性能（如十六烷值、浊点CP）的影响。本文为利用低成本原料（如工农业废弃物）实现真菌生物质能源的经济可行性与工业化应用提供了重要参考。
引言
能源短缺与环境污染是全球面临的重大挑战，促使人们寻求可持续的能源解决方案。现代生物精炼厂致力于将生物质转化为高价值的生物化学品和生物燃料，以实现气候中和的未来。其中，微生物脂质，特别是产油真菌积累的脂质，被认为是生产生物柴油的一种重要替代原料。这类真菌能在其干生物质中积累超过20%的脂质，主要以三酰甘油（TAGs）形式存在，其脂肪酸组成与当前用于生产生物柴油的植物油非常相似。
生物燃料与生物柴油
生物燃料是指可从多种来源（如农产品、工农业废弃物）生产的燃料，包括液态（如生物柴油、乙醇）、固态（如植物废弃物）和气态（如甲烷）形式。生物柴油作为一种清洁、无毒且可持续的液体燃料选择，其生产原料经历了四代演变：第一代基于粮食作物油脂；第二代基于生物质废弃物；第三代基于微藻等微生物油脂；第四代则涉及对产油微生物的基因工程改造。生物柴油本质上是长链脂肪酸的单烷基酯，可通过酯交换反应从植物油、动物脂肪或微生物油脂中生产。此过程能有效降低原料粘度，并产生副产物甘油。所生成的脂肪酸甲酯（FAMEs）的类型（饱和与不饱和）直接影响生物柴油的十六烷值、粘度、浊点（CP）和冷滤点（CFPP）等关键性能指标，最终产品需符合美国材料与试验协会（ASTM）的标准。
产油真菌
能够积累超过其细胞干重20%脂质的真菌被定义为产油真菌，包括酵母和丝状真菌。其脂质在结构和能量价值上与植物油相似，但生产不占用粮食资源，且具有生命周期短、不受天气变化影响、无需光照即可生长、能利用廉价原料（如废弃物）等优势。
脂质积累机制
产油真菌的脂质积累通常由特定营养素（如氮、磷）限制所触发。在氮源受限时，细胞增殖停止，过量的碳源被重新导向TAGs的合成。碳源类型和浓度、pH、温度、溶氧量等因素也影响脂质积累。在真核生物中，TAGs作为主要的储能化合物，其生物合成依赖于前体物质（如乙酰辅酶A、丙二酰辅酶A）和辅因子（NADPH）的供应。中性脂质存储在称为脂质体（LB）的特殊细胞器中，其在内质网（ER）特定亚域形成并成熟。
产油与非产油真菌的筛选与鉴别
鉴别产油真菌对于研究至关重要。传统方法包括观察生长速度和生物量产量，但这并非可靠指标。更有效的方法是使用染料（如Sudan Black B、Nile red）对细胞内的中性脂质进行染色，在显微镜下直接观察脂质体的积累。此外，基于脂酶活性的筛选方法也被应用：在添加油脂的培养基上培养真菌，能够产生透明水解圈的菌株通常具有更强的脂质代谢能力，可作为潜在的产油菌株。各种方法在速度、成本、可靠性和安全性上各有优劣，研究者正致力于开发更快速、经济的筛选策略。
生物质生产
对于真菌培养，液体深层发酵（SMF）因其易于控制工艺参数（如温度、pH、溶氧）而被广泛应用。然而，丝状真菌在发酵过程中会形成高粘度的菌丝体，可能影响目标产物的得率。生物质产量受碳源类型（如葡萄糖、乳糖）、温度、pH、通气量等因素影响。为降低成本，利用廉价易得的天然培养基（如奶酪乳清、工业枣蜜废料、杏仁壳等农业废弃物）生产高生物量是关键。例如，研究显示Lichtheimia corymbifera在工业枣蜜废料培养基中生物量可达40 g/L，而多种真菌在杏仁壳等废弃基质上也表现出良好的生长潜力。
脂质生产与FAMEs谱
不同种类的产油真菌脂质积累能力差异很大。研究表明，多种曲霉（Aspergillus）、毛霉（Mucor）、根霉（Rhizopus）及一些酵母菌株都能积累可观的脂质（含量在7.3%至52.6%不等）。这些真菌脂质经提取和酯交换转化后，其FAMEs谱与植物油相似，主要包含肉豆蔻酸（14:0）、棕榈酸（C16:0）、硬脂酸（C18:0）、油酸（C18:1）、亚油酸（C18:2）等脂肪酸，直接影响最终生物柴油的燃料特性。
结论与展望
产油真菌利用廉价废弃物生产微生物油脂并转化为生物柴油，是一条极具潜力的可持续发展路径。然而，要实现大规模工业化生产，仍需克服挑战，主要包括：利用极其廉价的原料生产大量高质量的生物质，以及优化工艺以提高脂质产量和经济可行性。未来的研究需要进一步深入探索真菌脂质积累的分子机制，改进筛选与培养策略，并推动其在实际工业应用中的效率提升，从而为实现气候中和的能源未来贡献力量。
