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花生四烯酸(Arachidonic Acid，ARA)属于ω-6系列长链多不饱和脂肪酸（Polyunsaturated Fatty Acids，PUFAs）。由于ARA具有独特的生理活性，可促进脑组织发育、抗脂质氧化、抑制血小板聚集、抗炎症、降血脂等，被广泛应用于食品、医药、农业、化妆品及其他领域。ARA通常存在于动物组织中，由于含量低、受环境影响较大，不能满足日益增长的市场需求。微生物发酵法生产ARA不受原料、季节和产地限制，且生长周期短等优势而广受关注。丝状真菌高山被孢霉（Mortierella alpina）能够积累其细胞干重40％以上的油脂，其中ARA含量为目前报道过ARA生产菌株中最高的。目前的研究主要集中于传统的发酵工艺，对油脂积累过程的报道较少。研究单细胞油脂积累过程有助于加深对细胞内部代谢的理解，促进对油脂积累代谢机理的认识。本论文从M.alpina发酵过程中油脂组成变化分析的角度出发，研究了其油脂积累过程，并且在此基础上进行了针对性的培养基优化，主要内容和结果如下: 首先，建立了检测M.alpina油脂主要组分的分析方法。建立检测ARA含量的方法，以十三烷酸甲酯为内标，设置合适的载气压力，选用DB-23毛细管柱，使用气相色谱仪对M.alpina油脂中ARA进行了定量分析。该方法中各脂肪酸组分都得到很好的分离，并且分析时间短，为后期ARA发酵培养基考察提供了可靠的指标。同时，在油脂组分分离和分析方面，通过薄层色谱条件的考察，最终确定在样品浓度4g/L左右，点样量20μL时可以得到较好的分离和显色效果。可分离的组分包括甘油三酯、甘油二酯、甘油一酯、固醇酯、固醇、游离脂肪酸和复杂脂质。通过标准曲线的制作确定线性拟合关系，得到各组分的线性拟合方程，从而能方便地计算出发酵过程中各组分含量的变化。 其次，从M.alpina发酵特性出发，考察了发酵过程中总油脂积累特征以及油脂中各组分的变化，并着重分析了ARA积累时期脂质内部脂肪酸变化情况，为高效生产ARA油脂奠定基础。研究发现当细胞在碳源同化速度较快而氮源同化较慢的条件下，油脂可快速积累。通过对油脂各组分积累情况的考察，证实M.alpina的主要储存脂质形式为甘油三酯，其积累情况受总脂肪酸组成影响分为两个时期。发酵前期，总油脂中饱和脂肪酸较多时，甘油三酯积累速度较快;发酵后期，多不饱和脂肪酸占据优势时，甘油三酯积累速度则相对缓慢。结合ARA积累时期各组分脂肪酸组成的考察，证实在M.alpina中ARA主要以甘油三酯形式储存。根据油脂各组分含量及其脂肪酸组成分析，在ARA积累时期，甘油三酯中增加的ARA可能来源于结构脂质和甘油二酯中饱和及单不饱和脂肪酸的转化。同时，对油脂GC-MS分析表明胞内非皂化物主要为角鲨烯和链甾醇，完善了油脂组分信息。依据实验结果推测油脂积累速度过快不利于多不饱和脂肪酸合成，并且造成多不饱和脂肪在进入储存脂质时不占据优势。通过实时控制培养基中葡萄糖浓度，考察了油脂合成速度对ARA合成的影响，证实降低油脂积累速度能够提高ARA得率。 最后，选择食用油和甘油作为外源添加物优化摇瓶发酵培养基组成。采用均匀实验设计方法，优化了原始培养基组成以及外源物的添加量以及添加时间。通过智能可视化软件对实验结果进行处理和预测。优化过程中，设定指标为细胞干重、甘油酯产量、ARA占总脂肪酸的比例。通过对预测培养基比较，最终选取以食用油为外源添加物的培养基。优化后的培养基组成为葡萄糖98.0g/L，酵母膏6g/L，KH2PO45.4g/L，NaNO34.1g/L，MgSO4·7H2O0.8 g/L，食用油在培养3.1天时添加，添加量为10g/L。在优化的培养基条件下，M.alpina生物量为39.07g/L，油脂产量25.20g/L，ARA含量达39.63％，发酵时间为10天。针对摇瓶优化培养基发酵时间偏长，ARA生产强度不高，重新选择多不饱和脂肪酸含量较高的橄榄油作为外源添加物应用于发酵罐。同时结合残糖反馈流加工艺，优化发酵过程。在初始糖浓度为20g/L、残糖控制在10-20g/L的条件下，流加少量橄榄油，发酵时间缩短为4.5天，油脂产量12.94g/L，ARA含量达51.63％，ARA生产强度明显提高(1.50g/(L·d))。