一、背景及概述
產(chǎn)朊假絲酵母，異名食用球擬酵母(Torulopsisutilis)或產(chǎn)朊圓酵母(Torulautilis)。真菌門、半知菌亞門、芽孢綱、隱球酵母目、隱球酵母科、假絲酵母屬的一種。其有性型稱為杰丁漢遜酵母(Hansenulajadinii)。在葡萄糖、酵母汁、蛋白胨液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)(25)3天后，細胞圓形、橢圓形或臘腸形，大小為3.5～4.5μm×7.0～13.0μm。液面無醭，管底有菌體沉渣。在麥芽汁瓊脂斜面上，菌落呈乳白色，平滑，有或無光澤，邊緣整齊或不整齊。在玉米粉瓊脂培養(yǎng)基上蓋上蓋玻片培養(yǎng)后，僅產(chǎn)生原始假菌絲、不發(fā)達的假菌絲或不產(chǎn)生假菌絲。不形成真菌絲。能發(fā)酵的糖類有葡萄糖、蔗糖和棉子糖，不發(fā)酵麥芽糖、半乳糖、乳糖和蜜二糖。能同化的碳源有葡萄糖、麥芽糖、蔗糖、棉子糖、纖維二糖、D-木糖，不能同化半乳糖、乳糖、蜜二糖、可溶性淀粉、D-阿拉伯糖和L-阿拉伯糖。不分解脂肪。能利用KNO3、(NH4)2SO4和尿素作氮源。
本菌分布很廣，可從酒廠的酵母沉淀物、牛消化道、花朵和人的唾液等處分離到。因本菌能利用多種己糖、戊糖和尿素或是廉價工農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品、廢料等合成營養(yǎng)豐富的蛋白質(zhì)，例如，可利用造紙廠亞硫酸廢液、糖蜜、淀粉廠廢液和木材水解液作碳源，以尿素或硝酸鹽作氮源生長，其蛋白質(zhì)和維生素B含量均超過釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae)，故是生產(chǎn)食用、藥用或飼料用單細胞蛋白的優(yōu)良菌種。
二、分類
經(jīng)過不斷的研究和試驗，酶母菌的研究大致經(jīng)歷了經(jīng)典分類學、化學分類學、分子分類學方法3個階段。常見的酵母菌可分為酵母菌屬、裂殖酵母屬、漢遜酵母屬、畢赤酵母屬、假絲酵母屬、球擬酵母屬、紅酵母屬。其中產(chǎn)朊假絲酵母菌屬于假絲酵母屬，其細胞為圓形、卵形或長形，多邊芽殖，有些種屬具有發(fā)酵能力，有些種屬能氧化碳氫化合物，用以生產(chǎn)單細胞蛋白，供食用或作飼料，但少數(shù)菌能致病。
三、營養(yǎng)特性
產(chǎn)朊假絲酵母的菌體蛋白質(zhì)約占菌體干物質(zhì)的32％~75％，其含量因菌種、培養(yǎng)條件不同而差異較大。在菌體細胞中含有核糖核酸4.5％~8.5％和B族維生素約2％和多種礦物質(zhì)。產(chǎn)朊假絲酵母菌本身還含有豐富的酶類，如單胃蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶及植酸酶等，這些酶類可以將淀粉、纖維素水解成小分子糖、氨基酸、醇類等易被消化和吸收的低分子物質(zhì)。產(chǎn)朊假絲酵母的細胞壁約占整體重量的20％，成分主要有內(nèi)壁的β-葡聚糖57％、外壁的甘露寡糖6.6％和糖蛋白22％，此外還有幾丁質(zhì)、蛋白質(zhì)、脂類和灰分等。甘露糖和β-葡聚糖具有免疫促進劑的功能，能夠激發(fā)或增強機體免疫功能。并且其菌體中所含有的脂類主要是類脂、磷脂、固醇等脂溶性化合物，固醇類主要是麥角固醇，其經(jīng)紫外線照射能轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素D2，是生產(chǎn)天然維生素D的主要來源
四、特點及生長條件
1、菌體特點
1）正常生長時的特點
細胞呈圓形、橢圓形或臘腸形，大小為3.5~4.5μm×7.0~13.0μm，以多邊出芽方式進行無性繁殖，形成假菌絲，沒有發(fā)現(xiàn)有性生殖現(xiàn)象以及有性孢子，其屬于半知菌類酵母菌。用麥芽汁固體培養(yǎng)基培養(yǎng)，菌落呈乳白色，表面光滑濕潤，邊緣整齊或呈菌絲狀；用玉米固體培養(yǎng)基培養(yǎng)，會產(chǎn)生原始狀假絲菌；用葡萄糖酵母汁蛋白胨液體培養(yǎng)基培養(yǎng)，表面無菌膜。液體呈渾濁狀，管底有菌體沉淀。產(chǎn)朊假絲酵母屬化能異養(yǎng)型，能發(fā)酵葡萄糖、蔗糖和1/3的棉籽糖，不能發(fā)酵半乳糖、麥芽糖、乳糖、蜜二糖；能同化尿素、銨鹽和硝酸鹽，不分解蛋白質(zhì)和脂肪。其兼性厭氧，有氧條件下，進行有氧呼吸；無氧條件下，進行酒精發(fā)酵。最適生長溫度為25，最適生長pH為4.5~6.5。
2）在工業(yè)生產(chǎn)中的特點
產(chǎn)朊假絲酵母菌在工業(yè)生產(chǎn)中也有廣泛應用，其在工業(yè)生產(chǎn)中的特點包括：發(fā)酵密度高，在高密度發(fā)酵中細胞干重可達到92g·L-1，其蛋白質(zhì)和維生素B的含量都比啤酒酵母高；其能以尿素和硝酸作為氮源，在培養(yǎng)基中不需要加入任何生長因子即可生長；其能利用五碳糖和六碳糖，既能利用造紙工業(yè)的亞硫酸廢液，還能利用廉價的糖蜜、木材水解液等生產(chǎn)出可食用的蛋白質(zhì)；不具有酵解抑制有氧氧化效應，因而在嚴格好氣的條件下不會產(chǎn)生乙醇。另外，產(chǎn)朊假絲酵母在工業(yè)中是一種極為重要的微生物，常被用于生產(chǎn)多種具有功能性的生物物質(zhì)，例如谷胱甘肽及一些氨基酸和酶類。
2、自然生長和誘變生長的條件
1）生長條件
溫度、搖床轉(zhuǎn)速、碳氮比等因素對產(chǎn)朊假絲酵母的生長都會產(chǎn)生影響。通過統(tǒng)計學分析，各因素對母菌生長影響不顯著（P>0.05）。試驗得到的生長條件為：發(fā)酵培養(yǎng)基（40mL·500mL-1）中按10％（v/v）的接種量接入種子后進行搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)，溫度27，搖床轉(zhuǎn)速200r·min-1，培養(yǎng)時間30h，碳氮比（葡萄糖和蛋白胨質(zhì)量比）為31時，菌體密度最大，生長效果最好。以產(chǎn)朊假絲酵母1807為試驗菌，培養(yǎng)條件為：250mL三角瓶裝液100mL，接種量10％，搖床轉(zhuǎn)速160r·min-1，溫度30，時間18h，結(jié)果得出葡萄糖利用率為91.09％，產(chǎn)得干酵母16.29g·L-1。
2）菌種選育條件及誘變后發(fā)酵條件
誘變條件多種多樣，其中紫外照射誘變菌的方式相對簡便、易行。在15W紫外燈下照射120s，致死率為89％，得到蛋白質(zhì)31.4％的誘變菌株，比誘變前的22.9％提高37.12％。對紫外誘變后的菌株進行發(fā)酵條件的優(yōu)化，得到的最優(yōu)發(fā)酵條件為：以葡萄糖為碳源、以硫酸銨和酵母浸粉為混合氮源，在32條件下，培養(yǎng)箱轉(zhuǎn)速為160r·min-1進行培養(yǎng)，可以得到蛋白質(zhì)含量為37％的酵母菌株。
五、在生產(chǎn)中的應用
產(chǎn)朊假絲酵母菌屬于酵母菌，酵母菌的基本特性在一定程度上體現(xiàn)了產(chǎn)朊假絲酵母的特性，隨著對酵母菌的廣泛利用，一些較常用的酵母菌，例如釀酒酵母菌、熱帶假絲酵母菌、產(chǎn)朊假絲酵母菌等，其優(yōu)良特性在實際生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。
1、在處理馬鈴薯淀粉廢水中的應用
通過pH、接種量、無機鹽（通過加入磷酸二氫鉀進行無機鹽補充）等對產(chǎn)朊假絲酵母處理馬鈴薯淀粉廢水的影響研究表明，在pH為5.0、產(chǎn)朊假絲酵母接種量為10％（體積分數(shù)）、磷酸二氫鉀（質(zhì)量分數(shù)為0.1％）加入量為0.5g·L-1、廢水不滅菌的條件下，廢水處理效果和產(chǎn)朊假絲酵母生長最佳，且當廢水化學需要量（COD）為5074mg·L-1時，COD去除率達到74.86％，同可獲得2.23g·L-1的單細胞蛋白。
2、對奶牛體外瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響
大量研究表明，酵母菌的添加有利于瘤胃pH的穩(wěn)定。試驗中較高水平（3.3×107cfu·mL-1）的產(chǎn)朊假絲酵母能顯著提高瘤胃氨態(tài)氮濃度，表明假絲酵母促進了日糧蛋白質(zhì)的降解。添加產(chǎn)朊假絲酵母能顯著提高瘤胃總揮發(fā)性脂肪酸量，降低乙酸濃度，表明產(chǎn)朊假絲酵母有促進瘤胃發(fā)酵類型向丙酸型發(fā)酵的趨勢。
3、對奶牛體外瘤胃營養(yǎng)物質(zhì)消化率的影響
試驗表明，隨著酵母菌量增加，產(chǎn)氣量逐漸增加，這可能是因為產(chǎn)朊假絲酵母刺激了瘤胃微生物的合成，從而促進了瘤胃發(fā)酵所致，產(chǎn)氣量與體內(nèi)干物質(zhì)消化率存在正相關(guān)，體外干物質(zhì)消化率也有所增加。研究也表明，日糧中添加酵母菌制劑能刺激瘤胃微生物的合成，酵母培養(yǎng)物能促進蛋白分解菌生長，這可能與粗蛋白質(zhì)消化率提高有關(guān)。
4、對有機酸利用的影響
試驗表明，產(chǎn)朊假絲酵母能夠降解細胞外的L-蘋果酸、乳酸、琥珀酸和檸檬酸，不能降解乙酸、草酸和富馬酸；當培養(yǎng)基中含有葡萄糖和L-蘋果酸、琥珀酸或檸檬酸時，葡萄糖優(yōu)先被產(chǎn)朊假絲酵母利用，其他有機酸的利用受到葡萄糖的阻遏；當培養(yǎng)基中有葡萄糖和乳酸時，產(chǎn)朊假絲酵母在利用葡萄糖的同時，也可以利用乳酸，但乳酸被利用的速度非常緩慢；當培養(yǎng)基中只存在L-蘋果酸、琥珀酸、檸檬酸和乳酸作為碳源時，乳酸比較容易被菌體利用，而L-蘋果酸、琥珀酸和檸檬酸在被菌體利用的先后順序上并沒有明顯的區(qū)別。
5、在風味酵母抽提物工藝中的應用
以產(chǎn)朊假絲酵母為原料制備了酵母抽提物，并以氨基態(tài)氮含量和抽提物得率為主要指標考察了對酵母自溶影響的關(guān)鍵因素，并在此單因素實驗基礎(chǔ)上對酵母自溶進行正交實驗，最后確定了酵母抽提物的最佳工藝條件。最佳工藝條件為：在15％酵母懸浮液中、75MPa壓力下循環(huán)均質(zhì)2次后，調(diào)初始pH6.5，并添加1.5％（w/w）的復合風味酶，50溫度下水浴自溶48h。
6、生產(chǎn)單細胞蛋白
通過利用經(jīng)航天誘變篩選的高產(chǎn)纖維素酶活菌株黑曲霉ZM-8和產(chǎn)朊假絲酵母SJ2，采用混菌固態(tài)發(fā)酵方式，來研究產(chǎn)朊假絲酵母SJ2接種量、接種時間和聯(lián)合發(fā)酵時間等因素在玉米秸稈為主要原料的培養(yǎng)基中對發(fā)酵產(chǎn)物中單細胞蛋白（SCP）含量的影響，結(jié)果表明，最優(yōu)發(fā)酵條件為先接黑曲霉，24h后接種5％的產(chǎn)朊假絲酵母，黑曲霉和產(chǎn)朊假絲酵母聯(lián)合發(fā)酵36h，在最優(yōu)發(fā)酵工藝條件下，發(fā)酵產(chǎn)物中SCP含量達到25.44％。
7、生產(chǎn)菌體蛋白
利用產(chǎn)朊假絲酵母處理燒酒廢水生產(chǎn)飼料酵母，培育出1個可以累積大量氮的產(chǎn)朊假絲酵母突變體，用其處理高濃度的燒酒廢水，可去除未稀釋的大麥燒酒廢水中有機物62.9％、總氮38.4％、總磷44.5％，處理后的大麥燒酒廢水經(jīng)冷凍干燥得到酵母生物量約16.7g·L-1，其中含有粗蛋白質(zhì)約60％，用H2SO4調(diào)控pH，不僅可提高廢水硫含量，而且還可增加酵母沉淀物中蛋氨酸的含量。研究表明，產(chǎn)朊假絲酵母在含糖18.81g·L-1、硫酸銨8.71g·L-1和硫酸鎂0.69g·L-1的條件下，可以獲得生物質(zhì)6.69g·L-1，蛋白質(zhì)含量可達50％。試驗結(jié)果表明，產(chǎn)朊假絲酵母能夠降解細胞外的L-蘋果酸、乳酸、琥珀酸和檸檬酸，不能降解乙酸、草酸和延胡索酸。
