From crude glycerol to carotenoids by using a Rhodotorula glutinis mutant
- 作者
- Raffaela Cutzu, Annalisa Coi, Fulvia Rosso, Laura Bardi, Maurizio Ciani, Marilena Budroni, Giacomo Zara, Severino Zara, Ilaria Mannazzu
- 杂志
- World Journal of Microbiology and Biotechnology（2013）
- DOI
- 10.1007/s11274-013-1264-x
- 所属领域
- 代谢工程
- 关键词
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解决的核心问题
利用生物柴油副产物粗甘油作为廉价底物，通过筛选和诱变红酵母获得高产类胡萝卜素的菌株，并优化培养条件以提高类胡萝卜素产量。
研究策略
从18株红酵母中筛选能在含甘油培养基上生长并产类胡萝卜素的菌株，以R. glutinis C2.5t1为亲本进行UV诱变，筛选高产β-胡萝卜素突变株400A15，再采用中心复合设计优化粗甘油、酵母提取物和蛋白胨浓度。
核心内容
该研究以生物柴油副产物粗甘油为廉价碳源，探索红酵母发酵生产类胡萝卜素的可行性。作者从18株红酵母中筛得Rhodotorula glutinis C2.5t1为最佳产类胡萝卜素菌株，在含纯甘油培养基上总类胡萝卜素产量为4.58 mg/L。随后以该菌为亲本进行紫外诱变，获得突变株400A15，其β-胡萝卜素产量较亲本提高280%，总类胡萝卜素产量达7.18 mg/L。进一步采用中心复合设计优化粗甘油、酵母提取物和蛋白胨浓度，在粗甘油7.5%、酵母提取物1%、蛋白胨2%的条件下，400A15总类胡萝卜素产量提升至14.07 mg/L，较未优化条件提高约100%，与模型预测值14.64 mg/L无显著差异，响应面模型R²达0.87以上且显著。结果表明，突变株400A15可高效将粗甘油转化为类胡萝卜素，为生物柴油副产物的增值利用提供了可行途径。
创新点
['筛选出Rhodotorula glutinis C2.5t1为最佳产类胡萝卜素菌株', '通过UV诱变获得β-胡萝卜素产量较亲本提高280%的突变株400A15', '应用中心复合设计优化培养基，总类胡萝卜素产量较未优化提高约100%', '证实粗甘油可作为红酵母生产类胡萝卜素的适宜碳源']
研究对象（2）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Rhodotorula glutinis C2.5t1 | 类胡萝卜素生物合成途径 | — | — | 催化 | 亲本菌株，在YEPGLY上生长良好，总类胡萝卜素产量4.58±1.11 mg/L |
| Rhodotorula glutinis 400A15 | 类胡萝卜素生物合成途径 | — | — | 催化 | UV诱变突变株，β-胡萝卜素产量较亲本提高280%，优化条件下总类胡萝卜素产量14.07±1.45 mg/L |
关键发现
- 在含纯甘油的YEPGLY培养基上，R. glutinis C2.5t1总类胡萝卜素产量最高，为4.58±1.11 mg/L，β-胡萝卜素为0.45±0.06 mg/L
- UV诱变突变株400A15在30°C下总类胡萝卜素产量为7.18±0.16 mg/L，β-胡萝卜素产量较亲本提高280%
- 通过中心复合设计优化（粗甘油7.5%、酵母提取物1%、蛋白胨2%），400A15总类胡萝卜素产量达14.07±1.45 mg/L，与模型预测最大值14.64±1.57 mg/L无显著差异，较未优化条件提高约100%
- 响应面模型R²分别为0.87（类胡萝卜素）和0.94（生物量），模型显著（P<0.0001）。
研究结论
突变株400A15是生物转化粗甘油为类胡萝卜素的优良催化剂，可用于生物柴油副产物粗甘油的增值利用。