胶红酵母：利用糖蜜和鱼骨粉酶解液生产麦角硫因

引言

麦角硫因（EGT）是一种无色无味的含硫组氨酸衍生物，具有清除体内自由基、维持细胞内氧化还原稳态和保护DNA免受金属离子引起的氧化损伤等作用。目前，食用菌是工业中EGT提取的主要来源，但其原料生长周期长，提取率低，导致利用微生物生产EGT是一种具有成本效益的替代策略，同时使用加工副产物作为低成本的微生物发酵工艺的底物替代品，将进一步降低EGT生产成本，有利于实现可持续生产，对促进工业化生产具有重要作用。

糖蜜是以甘蔗为基础的制糖工业的副产品，被用作各种生物基产品的环境友好且成本效益高的碳源替代品。鱼骨类废弃物是利用率较低的渔业废弃物之一，鱼骨粉（FBM）是由食用价值较低的鱼骨、鱼头或鱼尾加工而成具有蛋白质含量高、氨基酸组成均衡、富含矿物质和维生素等优点，可作为微生物发酵生产高附加值产品的氮源替代品。在大多数先前的研究中，胶红酵母被认为是脂类和类胡萝卜素的优良生产者，最近的研究结果表明，胶红酵母也具有较强EGT产生能力。本研究中，筛选获得高产EGT的胶红酵母DL-X01，以未处理的糖蜜和鱼骨粉酶解物做底物，于5L生物反应器中获得高产的EGT，为低成本获得EGT和促进糖蜜、鱼骨粉等生物副产物的高效利用提供理论依据。

结果

1. 以糖蜜为碳源培养R.mucilaginosa DL-X01：R.mucilaginosa DL-X01可以直接利用未经处理的糖蜜作为碳源，不仅提高了生产效率，还进一步降低了生产成本。

图1 以糖蜜为碳源培养R.mucilaginosa DL-X01

注：(a)生长的R.mucilaginosa DL-X01在不同碳源固体培养基上的生长情况。(b)糖蜜组和YPD组R.mucilaginosa DL-X01生长曲线。(c)糖蜜组和YPD组R.mucilaginosa DL-X01生长动力学。蓝色代表传代时间，橙色代表比生长速率。(d)糖蜜组和YPD组R.mucilaginosa DL-X01 EGT产量。

2. 确定鱼骨粉的酶解及氨基酸组成：木瓜蛋白酶水解液中的总氨基酸含量显著高于其他酶，且其中半胱氨酸（Cys）、甲硫氨酸（Met）和组氨酸（His）是真菌EGT生物合成途径中的三种主要前体。

3. 鱼骨粉酶解物（FEH）代替酵母提取物和蛋白胨作为氮源培养R.Mucilaginosa DL-X01：R.mucilaginosa DL-X01可以利用FEH代替酵母膏和蛋白胨进行EGT的生长和合成，但可能是在该剂量下水解液中缺乏生长因子、氨基酸等物质，导致EGT产量较低。

图2 FBM的水解度与FEH代替酵母膏和蛋白胨作为氮源培养R.mucilaginosa

注：(a)不同蛋白酶对FBM的水解度。（b）DL-X01在不同FEH组和YPD组中的生长曲线。(c)DL-X01在不同FEH组和YPD组中的生长动力学。蓝色代表传代时间，橙色代表比生长速率。(d) DL-X01在不同FEH组和YPD组中的EGT产量。

4. 以糖蜜和FEH为底物培养DL-X01：当糖蜜和FBM的添加量分别为60 g/L和400 g/L时，EGT的产量最高，达到29.39 ± 0.61mg/L。

图3 糖蜜和FEH为底物培养DL-X01

注：（a）DL-X01在不同添加量组和YPD组的生长曲线。(b)DL-X01在不同添加量组和YPD组的生长动力学。蓝色代表传代时间，橙色代表比生长速率。(c) DL-X01在不同添加量组和YPD组的EGT产量。

5. 在5L生物反应器中补料分批培养DL-X01：利用副产物作为碳氮源培养DL-X01获得的EGT产量为216.25 ± 4.08mg/L，虽低于YPD商业培养基（339.08 ± 3.31 mg/L），但成本降低330.91%。可见，利用加工副产物和农业废弃物作为低成本的发酵基质，替代高价的商业购买培养基，具有很好的应用前景。

图4 以糖蜜和FEH为底物补料分批培养DL-X01

创新点

1. 未处理的糖蜜可作为R.mucilaginosa DL-X01的碳源；

2．用鱼骨粉酶解液代替酵母膏和蛋白胨；

3．优化了糖蜜和鱼骨粉的添加量；

4．与使用YPD肉汤相比，生产EGT的原料成本降低了331%。