奇数碳脂肪酸(odd-carbon fatty acids,OCFA)具有重要的功能特性,在食品、制药和化工等行业应用广泛。浑浊红球菌PD630(Rhodococcus opacus PD630,R.opacus PD630)能够利用各种有机化合物作为碳源、具有较高的油脂积累能力且天然条件下能合成较高比例的OCFA。本研究通过向R.opacus PD630发酵培养基中添加正丙醇显著提高了OCFA的含量,获得了一个高产OCFA的工艺,详细分析了R.opcus PD630中OCFA油脂的性质,阐明了OCFA大量合成的代谢通路。具体研究内容及结果如下:(1)OCFA油脂的发酵制备。采用R.opacus PD630发酵制备OCFA油脂,发现正丙醇的添加使OCFA含量显著提高,得到了一个高产OCFA的工艺。以1%(v/v)正丙醇和葡萄糖作为发酵碳源时,OCFA占总脂肪酸的比例从29.45%提升至84.51%,增幅达186.96%。(2)OCFA油脂的组成与热力学性质研究。本研究中OCFA油脂是R.opacus PD630以正丙醇结合葡萄糖作碳源,通过100 L发酵罐和亚临界萃取技术生产和提取的。采用气相色谱、超高压液相色谱-质谱联用和差示扫描量热法分别分析了OCFA油脂的脂肪酸组成与位置分布、甘油三酯的种类以及热力学性质。结果表明,OCFA占总脂肪酸的比例为68.15%,棕榈酸(C16:0)等饱和脂肪酸更偏向位于甘油三酯的sn-2位。主要的甘油三酯包括He Pa Ha、He PHa、He Pa He、He Ha Ha、He Pa O和He PPa;证实了1,3-随机-2-随机理论在R.opacus PD630中适用。在热力学性质方面,发现该油熔点较低且出现了重结晶现象。(3)R.opacus PD630高产OCFA的代谢通路研究。采用代谢组学和转录组学方法,对R.opacus PD630在有/无正丙醇存在时的差异代谢物和转录本进行了全面分析,阐明了正丙醇促进R.opacus PD630中OCFA含量显著提高的代谢通路:正丙醇存在时,丙酰辅酶A合成量增加明显,菌体内正丙醇代谢通路和甲基丙二酰辅酶A通路增强表达,从而使OCFA合成增加。同时阐明了正丙醇存在时的应激机制:菌体变短变粗、短肽减少、细胞膜磷脂的不饱和度增加以及强化OCFA的合成途径提高OCFA的含量。本文通过碳源优化获得了OCFA油脂的高产工艺条件,分析了OCFA油脂的组成及热力学性质,阐明了R.opacus PD630中高产OCFA的代谢通路,为微生物法制备OCFA提供了一种新策略,为R.opacus PD630发酵碳源与OCFA积累方面的调控提供了依据。