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ω-3多不饱和脂肪酸(co-3 PUFAs)尤其是二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid,EPA)和二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA),在治疗心血管疾病、抗炎、防治癌症及促进婴幼儿神经和智力发育等方面具有重要作用,因此被广泛应用于食品、医药、保健品和饲料添加等领域。裂殖壶菌(Schizochytriuw sp.)是一种异养型海洋真核微生物,由于其生长快、油脂含量高、油脂组分简单等优点被应用于PUFAs尤其是DHA的生产中。然而,目前针对裂殖壶菌生产PUFAs过程,仍存在着ω-3 PUFAs尤其是EPA含量低、发酵工艺需进一步优化、脂肪酸代谢机制有待进一步明确等问题。本论文以SchizochytriumATCC 1l381为出发菌株,优化其培养条件,探究甘油和葡萄糖对裂殖壶菌生长代谢的影响,并在3 L发酵罐中进行补料分批培养,探究不同补料条件对菌体细胞生长和co-3 PUFAs积累的影响,以进一步研究裂殖壶菌生长及油脂合成机制,为其更好地应用于0)-3 PUFAs生产提供思路。本论文主要研究内容和结果如下:(1)采用摇瓶发酵考察了不同培养基及温度对Schizochytrium ATCC 1381生长和脂肪酸代谢的影响。结果显示,Modified Artificial medium为最佳培养基。同时,低温有利于裂殖壶菌积累co-3 PUFAs,但不利于细胞生长和油脂积累,利用分阶段温度控制策略相对单一28℃培养时,EPA产量提高17.52%,达到130.74 mg/L。此外,探究葡萄糖和甘油对裂殖壶菌生长代谢的影响。结果表明,相对甘油,裂殖壶菌用葡萄糖培养时,碳源消耗和细胞生长速率分别提高66.67%和58.01%,但以甘油为碳源时DHA的最高含量由33.90%提高至46.88%,相对提高3 8.29%。(2)利用比较代谢组学GC-MS方法,分析以葡萄糖和甘油分别为碳源时裂殖壶菌胞内代谢物表达差异。结果表明,与葡萄糖发酵相比,用甘油培养时,Schizochytrium ATCC 1381胞内糖酵解(glycolysis)和磷酸戊糖途径(PPP)显著增强,为油脂合成提供更多丙酮酸和NADPH;同时胞内三羧酸循环(TCA)和甲羟戊酸途径(MVA)被抑制,使得前体acetyl-CoA被积累,用于c0-3 PUFAs的合成。(3)在3 L发酵罐中探究不同补料条件对Schizochytrium ATCC 1381和高糖驯化菌株Schizochytrium sp.HG-20细胞生长和油脂代谢的影响。结果表明,在培养过程中适量补充无机盐可促进裂殖壶菌对 ω-3 PUFAs尤其是EPA的积累,使其达到0.91%,相对提高111.63%。利用甘油为碳源补料分批发酵结果显示,DHA含量由30.78%提高至38.08%,但细胞延滞期相对葡萄糖由24 h延长至72 h;利用两阶段碳源补料策略,即0～96 h以葡萄糖为单一碳源,96 h后碳源转变为甘油,培养Schizochytrium ATCC 1381时,DHA产率达229.79 mg/(L·h)。同时,对高糖驯化菌株Schizochytrium sp.HG-20进行补料分批发酵,结果显示,葡萄糖为碳源时驯化菌株生物量、油脂总量、EPA和DHA产量相对原始菌株分别提高95.58%、44.20%、186.08%和107.24%,表明驯化后菌株co-3 PUFAs生产能力大幅提高。当用甘油发酵时,Schizochytrium sp.HG-20生物量和油脂总量分别下降30.35%和44.16%,但EPA最高含量提高3 1.94%,而DHA含量维持3 8%基本未受影响。综合所有发酵罐培养结果,发现DHA含量在整个发酵周期中均保持相对稳定,而EPA在生长初期含量较低,随着发酵的进行不断积累直至发酵结束达到最高,表明在裂殖壶菌中EPA和DHA的积累机制可能存在区别。