综述：微藻多不饱和脂肪酸：高产挑战、影响因素及工业应用

这篇综述系统探讨了微藻作为多不饱和脂肪酸（PUFA）生物工厂的优势，重点分析了EPA（二十碳五烯酸）和DHA（二十二碳六烯酸）等关键PUFA的合成途径、影响因素（如氮磷限制、温度、光强、盐度、CO2）及在 aquaculture（水产养殖）、nutraceutical（营养保健品）和 pharmaceutical（制药）领域的应用，为可持续替代传统鱼油资源提供了科学依据。

　　

微藻PUFA生产

微藻作为光合真核微生物，其PUFA合成主要通过需氧途径，依赖去饱和酶（如Δ6-去饱和酶）和延长酶的作用。例如，海洋硅藻Phaeodactylum tricornutum通过共表达Δ6-去饱和酶和延长酶，可将α-亚麻酸（ALA）高效转化为EPA。优化培养条件（如氮磷比例15:1）能显著提升产量，其中氮限制会上调二酰基甘油酰基转移酶（DGAT）活性，促进三酰甘油（TAG）积累，而磷限制则通过抑制淀粉合成途径将碳流向脂质代谢。

影响PUFA生产的关键因素

营养限制：氮磷双重限制可提高Chlamydomonas reinhardtii脂质含量44.6%，但可能降低ω-3 PUFA比例。
温度调控：低温（如20°C）促进膜流动性维持，使Nannochloropsis salina的EPA含量提升至28%；高温则倾向饱和脂肪酸（SFA）积累。
光强与盐度：高光强（850 μmol·m^?2·s^?1）通过氧化应激增加Pavlova lutheri的DHA产量，而盐度升高（如35 ppt）激活Dunaliella salina的β-酮脂酰-CoA合成酶（KCS），促进脂肪酸链延伸。

工业应用

水产养殖：Chaetoceros muelleri和Isochrysis galbana作为活体饲料，提供必需EPA/DHA，促进甲壳类幼体发育。
功能食品：将Nannochloropsis sp.掺入面食可提升30%的ω-3含量，而Chlorella vulgaris的ALA（27%）和亚油酸（LA，24%）增强食品营养价值。
医药领域：临床研究显示，微藻DHA油可降低冠心病患者甘油三酯（TG）水平，而EPA通过前列腺素-3途径发挥抗炎作用，适用于心血管疾病和糖尿病管理（推荐剂量：0.2–4.0 g/天）。

商业化挑战与前景

当前限制包括高成本采收技术（如絮凝法）和户外培养的污染风险。解决方案包括开发生物传感器实时监测系统，以及利用Rhodomonas baltica（含5种PUFA）等广谱菌株。未来需建立全球认证标准，并推进C. muelleri等菌株的基因工程改造，以实现可持续产业化。

结论

微藻PUFA凭借高产量（较陆地植物高10–50倍）和低碳足迹，成为替代鱼油的理想选择。通过优化培养策略和标准化生产，P. tricornutum（EPA 35%）和Crypthecodinium cohnii（DHA 60%）等菌株有望推动食品、医药及环保领域的协同发展。