磷脂酰絲氨酸（PS）作為重要的神經保護營養素，早期依賴從大豆等植物原料中提取，受限于原料純度低、提取效率差、化學試劑殘留等問題，難以滿足高純度、規模化生產需求。微生物發酵技術的出現，通過“微生物定向合成”替代“原料提取分離”，實現了磷脂酰絲氨酸生產從“依賴自然資源”到“可控生物合成”的跨越，在純度、產量、安全性上實現多重突破。本文從傳統大豆提取工藝的局限切入，解析微生物發酵工藝的技術原理、優勢及產業化應用，呈現磷脂酰絲氨酸提取技術的發展脈絡。

一、傳統大豆提取工藝：從磷脂混合物中“篩選”磷脂酰絲氨酸的局限

大豆是早期磷脂酰絲氨酸提取的主要原料（大豆磷脂中PS含量約 2%-5%），核心思路是“先提取總磷脂，再分離純化PS”，但受限于原料特性與工藝原理，存在三大關鍵局限，制約產業化發展。

（一）工藝核心流程：多步分離難避“低效與殘留”

傳統大豆提取磷脂酰絲氨酸的工藝以“溶劑萃取-柱層析分離”為主，典型流程如下：

大豆磷脂粗提：以大豆油精煉副產物（油腳）為原料，用乙醇或異丙醇作為溶劑，在50-60℃下攪拌萃取（利用磷脂溶于極性溶劑的特性），離心去除油相和殘渣，得到大豆粗磷脂（PS含量約 3%-4%）；

化學酰基化改性（可選）：因天然大豆磷脂中磷脂酰絲氨酸含量低，部分工藝會通過“磷脂酰膽堿（PC）酰基轉移”反應 —— 在堿性條件下，加入絲氨酸與脂肪酶，將 PC的膽堿基團替換為絲氨酸，轉化為磷脂酰絲氨酸，使它的含量提升至 15%-20%（但該步驟需使用化學試劑，易引入殘留）；

柱層析純化：將粗提或改性后的磷脂混合物上樣至硅膠柱或離子交換柱，用不同比例的氯仿-甲醇混合溶劑梯度洗脫（利用PS與其他磷脂的極性差異實現分離），收集含磷脂酰絲氨酸的洗脫組分；

濃縮干燥：將洗脫液減壓濃縮（去除有機溶劑），真空干燥（60-70℃，0.08MPa）后得到磷脂酰絲氨酸成品，純度通常為70%-85%，若需更高純度（＞90%），需重復層析，流程進一步延長。

（二）核心局限：純度、效率與安全性的三重瓶頸

純度低且批次差異大：大豆原料的磷脂酰絲氨酸含量受品種、種植環境影響（如不同產區大豆的磷脂組成差異可達10%-15%），即使經過酰基化改性，成品純度也難穩定突破 90%，且易混入磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺等雜質，影響后續應用（如醫藥級PS需純度＞98%）；

提取效率低且成本高：從油腳到成品，磷脂酰絲氨酸的總得率僅1%-2%（1噸油腳約產1-2kg PS），且柱層析步驟需大量有機溶劑（如氯仿、甲醇，用量為原料的10-20倍），溶劑回收成本高，同時延長生產周期（單次提取需3-5天）；

化學殘留與環保風險：酰基化改性使用的堿性試劑（如NaOH）、柱層析使用的氯仿（有毒溶劑），易在成品中殘留（需多次純化才能達標），且有機溶劑排放會造成環境污染，不符合綠色生產要求。

二、微生物發酵工藝：從“合成”到“純化”的技術突破

微生物發酵工藝通過篩選能定向合成磷脂酰絲氨酸的微生物（如酵母菌、乳酸菌），利用微生物的代謝途徑“從頭合成”磷脂酰絲氨酸，徹底擺脫對植物原料的依賴，在純度、效率、安全性上實現質的飛躍，成為當前PS工業化生產的主流技術。

（一）工藝核心原理：微生物代謝的“定向調控”

微生物合成磷脂酰絲氨酸的核心是利用其體內的“磷脂酰乙醇胺（PE）絲氨酸轉移酶”—— 該酶可催化PE與絲氨酸發生反應，將PE的乙醇胺基團替換為絲氨酸，生成磷脂酰絲氨酸。發酵工藝的關鍵是“篩選高產菌株+優化代謝條件”，讓微生物高效合成并積累磷脂酰絲氨酸：

高產菌株篩選與改造：目前主流菌株為釀酒酵母（SaccharomycesCerevisiae）和米曲霉（Aspergillus oryzae）——天然菌株的磷脂酰絲氨酸合成量較低（每升發酵液約產10-20mg），通過基因工程改造（如過表達PE絲氨酸轉移酶基因、敲除PS降解酶基因），可使它產量提升至每升發酵液100-200mg，甚至更高；

發酵培養基與條件優化：

碳源選擇葡萄糖或蔗糖（提供能量），氮源選擇酵母提取物或豆粕水解液（提供氨基酸），同時需添加絲氨酸（PS合成前體）和磷脂前體（如甘油、脂肪酸），促進磷脂酰絲氨酸積累；

發酵條件控制：溫度28-32℃（適合酵母菌生長），pH5.5-6.5（酶活性的適宜區間），溶氧量20%-30%（避免缺氧導致代謝紊亂），發酵周期48-72小時，通過分批補料（如補加絲氨酸）進一步提升磷脂酰絲氨酸產量；

產物提取純化：發酵結束后，離心收集微生物菌體（PS主要積累在細胞膜內），用超聲波破碎或高壓均質機破碎菌體（釋放細胞膜中的PS），再用乙醇（綠色溶劑）萃取，離心去除菌體殘渣，得到磷脂酰絲氨酸粗提液；最后通過大孔樹脂層析（替代傳統硅膠柱，減少有機溶劑使用）純化，濃縮干燥后得到其成品，純度可達95%-99%。

（二）技術突破點：解決傳統工藝的三大瓶頸

純度高且穩定：微生物定向合成的磷脂酰絲氨酸成分單一，幾乎不含其他磷脂雜質，經過一次層析即可達到95%以上純度，若用于醫藥領域，二次純化可突破 99%，且批次間純度差異＜2%，遠優于大豆提取工藝；

效率高且成本可控：高產菌株的磷脂酰絲氨酸產量可達每升發酵液200mg以上，1噸發酵液可產0.2-0.3kg磷脂酰絲氨酸，且發酵周期僅2-3天，遠短于傳統工藝的3-5天；同時，使用乙醇替代氯仿作為萃取溶劑，溶劑回收成本降低40%，綜合生產成本比大豆提取工藝低25%-30%；

安全環保無殘留：發酵過程僅使用天然培養基（葡萄糖、酵母提取物），提取用乙醇為食品級溶劑，無化學試劑殘留風險，符合食品、醫藥級磷脂酰絲氨酸的安全標準；且發酵廢水可通過厭氧處理達標排放，有機溶劑可循環利用，環保性顯著提升。

三、兩種工藝的對比與產業化應用：從“替代”到“主導”

隨著微生物發酵技術的成熟，其在磷脂酰絲氨酸產業化生產中的占比已從2010年的不足10%提升至2025年的80%以上，徹底改變了它的生產格局，兩種工藝的差異及應用場景可清晰體現技術迭代的價值。

（一）核心指標對比：微生物發酵全面占優

純度：大豆提取工藝成品純度70%-85%，微生物發酵工藝95%-99%，后者更適合對純度要求高的醫藥、嬰幼兒食品領域；

產量與效率：大豆提取工藝總得率1%-2%，周期3-5天；微生物發酵工藝總得率5%-8%，周期2-3天，后者產量是前者的3-5倍，效率提升1倍以上；

安全性：大豆提取工藝可能存在化學試劑殘留、原料過敏（大豆過敏人群需規避）；微生物發酵工藝無殘留、無原料過敏風險，適用人群更廣；

環保性：大豆提取工藝有機溶劑排放量高（每噸產品排放10-15噸）；微生物發酵工藝排放量僅為前者的1/5，且可循環利用，符合綠色生產政策。

（二）產業化應用場景：按需選擇，各有側重

微生物發酵工藝：主導高附加值領域：

醫藥領域：用于神經退行性疾病（如阿爾茨海默病）的輔助處理藥物，需磷脂酰絲氨酸純度＞98%，發酵工藝是唯一可行方案；

嬰幼兒配方食品：需無過敏、無殘留，發酵磷脂酰絲氨酸可直接添加，避免大豆原料可能引發的過敏風險；

高端膳食補充劑：面向中老年人、腦力工作者的磷脂酰絲氨酸補充劑，高純度發酵磷脂酰絲氨酸的吸收利用率（約80%）高于大豆提取磷脂酰絲氨酸（約60%），市場認可度更高。

大豆提取工藝：聚焦低成本基礎應用：

普通食品添加劑：用于烘焙食品、飲料的營養強化，對磷脂酰絲氨酸純度要求較低（70%-80%即可），大豆提取工藝可通過低成本優勢占據部分市場；

飼料添加劑：用于寵物、 livestock的神經發育營養補充，對純度和安全性要求低于食品級，大豆提取磷脂酰絲氨酸的成本優勢顯著。

四、未來發展方向：微生物發酵工藝的進一步優化

盡管微生物發酵工藝已成為主流，但仍有提升空間，未來將向“更高產、更綠色、更精準”方向發展：

菌株改造升級：通過合成生物學技術，構建“PS合成-分泌”工程菌 —— 讓微生物合成的磷脂酰絲氨酸直接分泌到發酵液中，無需破碎菌體，簡化提取流程，進一步降低成本；

發酵工藝綠色化：開發無血清培養基（替代傳統酵母提取物，降低成本）、利用工業廢料（如秸稈水解液）作為碳源，實現“廢物利用-綠色生產”雙重目標；

產物功能化修飾：通過微生物代謝調控，合成“磷脂酰絲氨酸-脂肪酸復合物”（如PS與 DHA結合），提升磷脂酰絲氨酸的穩定性與生物利用度，拓展在高端保健品領域的應用。

磷脂酰絲氨酸的提取工藝從大豆傳統法到微生物發酵的突破，本質是“從原料依賴到生物合成”的技術革命。微生物發酵工藝以高純度、高效率、高安全性的優勢，解決了傳統工藝的核心瓶頸，主導了醫藥、高端食品等高附加值領域；大豆提取工藝則憑借成本優勢，在基礎應用領域仍有一席之地。隨著合成生物學與發酵工程的進一步融合，微生物發酵工藝將持續優化，推動磷脂酰絲氨酸在更多健康領域的應用，為神經健康保護提供更優質的原料支撐。

本文來源于理星（天津）生物科技有限公司官網 http://m.ichew.com.cn/