激光镊子拉曼光谱技术用于分析红酵母生成类胡萝卜素的研究

本项目拟利用激光镊子拉曼光谱技术在单细胞和细胞群体两个水平上对红酵母生成类胡萝卜素的规律进行基础性研究，了解红酵母在发酵过程中细胞内积累类胡萝卜素的动态变化，以及营养因素，如碳源、氮源、各种添加剂，外界环境，如供氧量、pH 值、光照等对类胡萝卜素合成的影响，并进一步探索和优化红酵母发酵类胡萝卜素的条件，为大规模生产提供基础数据。本项目的另一个内容是以显微拉曼光谱技术作为基础，建立一套高效筛选红酵母突变株的方法，提高人工诱变的筛选效率，为类胡萝卜素的发酵提供性状优良的生产菌株。

本项目利用激光镊子拉曼光谱技术（LTRS）在单细胞和细胞群体两个水平上对红酵母生成类胡萝卜素的规律和条件进行了基础性研究，并取得以下成果：1.建立了用LTRS技术定量微生物细胞内类胡萝卜素含量的可靠方法，拉曼光谱1520 cm-1峰高β-对胡萝卜素标准品的相关系数达到R2达到0.9982,虾青素标准品R2达到0.9983，LTRS和传统的紫外可见分光光度法测得红酵母内类胡萝卜素含量的相关系数R2达到0.9078；2.揭示了红酵母在不同的生长阶段中类胡萝卜素和其他生物分子的合成规律，结果表明红酵母内的类胡萝卜素及脂质在细胞的对数生长末期和稳定期的短时间内快速合成，而核酸的合成则呈现出“先升高再降低的”特征，在单细胞水平上，在延滞期和对数生长早期不同细胞间类胡萝卜素含量差异较大，而对数生长后期及稳定期差异变小；3.利用光镊拉曼光谱技术研究了不同碳源、氮源对红酵母合成类胡萝卜素的影响，结果显示葡萄糖对胡萝卜素的积累最有利，果糖和蔗糖次之，而以麦芽糖和乳糖为碳源的红酵母中类胡萝卜素积累很少，有机氮源较之无机氮源更有利于红酵母内胡萝卜素的合成，在此基础上进一步用响应面法优化了红酵母合成类胡萝卜素的发酵条件，色素产量较优化前提高哦45％；4.建立了一种利用显微拉曼光谱原位定量筛选平板培养基上类胡萝卜素高产突变株的方法，并利用矢量校正算法去除来自固体培养基的干扰信号，以该筛先方法并结合常规的紫外诱变法获得了两株有较高类胡萝卜素合成潜力的红酵母突变株，结果表明项目所建立的筛选方法较之传统的菌种筛选方法更加客观、高效。. 我们已如期完成了本项目所预定的各项目标，截至目前为止，本课题组已在国内外学术期刊上发表标注国家自然科学基金项目资助的论文14篇，其中被SCI或EI收录的论文7篇，已收到录用通知的论文3篇，其中被SCI或EI收录的论文2篇；以该项目为依托已培养硕士毕业研究生共9名。