對蝦養殖環境中紅酵母的篩選及其發酵工藝研究

王金才　于鴿　劉喚明　鄧楚津　洪鵬志　湯寶貴

摘要 [目的]對對蝦養殖環境中紅酵母進行篩選，并對其發酵工藝進行研究。[方法]首先利用PDA固體培養基從對蝦養殖環境中篩選出紅酵母菌株HL-6;然后，根據26S rDNA 基因序列的系統發育樹分析，對菌株HL-6 進行鑒定;最后，在單因素試驗的基礎上，通過正交試驗對發酵工藝進行優化。[結果]經初步鑒定確定菌株HL-6為膠紅酵母，該菌株的最佳發酵工藝如下：糖蜜濃度為8%，酵母膏濃度為1.5%，硫酸銨濃度0.6%，磷酸二氫鉀濃度為0.3%，發酵溫度為30 ℃，發酵時間為48 h。在此工藝條件下，發酵液中紅酵母的活菌數高達11.2×108 CFU/mL。[結論]該研究對對蝦養殖所用紅酵母的發酵生產具有一定的參考價值。

關鍵詞 對蝦養殖環境;紅酵母;篩選;發酵工藝

中圖分類號 S917.1文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2020）11-0104-03

Abstract [Objective]To ?screen out Rhodotorula ?sp. ?in ?culture environment of shrimp， and study its fermentation technology. [Method] Firstly， Rhodotorula ?sp. strain HL6 was screened out from culture environment of shrimp by using PDA solid medium. Secondly， the strain HL6 was identified based on phylogenetic tree analysis of 26S rDNA gene sequence. Finally， the fermentation technology was optimized by orthogonal experiment on the basis of single factor experiment. [Result] The strain HL6 was preliminarily identified as Rhodotorula mucilaginosa. The optimum fermentation conditions of the strain were as follow： molasses 8%， yeast extract 1.5%， ammonium sulfate 0.6%， potassium dihydrogen phosphate concentration 0.3%， fermentation temperature 30 ℃ and fermentation time 48 h. Under the above conditions， the ?number ?of Rhodotorula ?sp. in the fermentation broth was as high as 11.2×108 CFU/mL. [Conclusion] The study had certain reference values for the fermentation production of ?Rhodotorula sp. used in shrimp culture.

Key words Shrimp culture environment;Rhodotorula sp.;Screening;Fermentation technology

紅酵母是一類抗逆性較強的腐生菌，廣泛分布于海洋、淡水等環境中。紅酵母具有優良的脂肪酸組成、豐富的必需氨基酸[1]，且還富含以蝦青素為主的類胡蘿卜素[2]，顯示其在飼料和養殖領域具有很好的潛在營養價值。陳昌福等[3]研究表明在餌料中添加海洋1號紅酵母可以提高日本對蝦幼蝦的成活率，促進生長，增加對環境因子的耐受力。薛德林等[4]研究表明往養殖水體中添加海洋膠紅酵母能降低海參的發病率，提高海參的產量。另有研究表明，在水產飼料中添加紅酵母可以提高水產動物消化酶的活性，改善腸道微生物的群落結構[5-6]。由此可見，紅酵母在水產養殖中具有良好的應用前景。

雖然紅酵母在水產養殖中具有良好的應用前景，但目前市場上還缺乏對蝦養殖用的紅酵母菌劑。目前國內已有人從斑馬魚腸道[7]、海參腸道[8]和紅色淤泥[9]等環境篩選出紅酵母，但從對蝦養殖環境中篩選出紅酵母卻鮮有報道，且從對蝦養殖環境中篩選的土著紅酵母應用于對蝦養殖有更好的適應性。筆者從對蝦養殖環境篩選出紅酵母，對其發酵工藝進行了優化，旨在為紅酵母應用于對蝦養殖提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗材料。菌株篩選樣品為對蝦養殖環境中的海水和底泥。

1.1.2 培養基。PDA固體培養基：馬鈴薯 200 g、 葡萄糖20 g、瓊脂20 g、氯霉素0.2 g、 蒸餾水1 000 mL，115 ℃下滅菌20 min，備用。

1.1.3 試驗儀器。LS-B50L 型立式壓力蒸汽滅菌鍋，由上海華線醫用核子儀器有限公司生產;SW-CJ-2F 型潔凈工作臺，由上海博訊實業有限公司醫療設備廠生產;SPX-150B-Z 型生化培養箱，由上海博訊實業有限公司醫療設備廠生產;HZQ-F160型恒溫搖床，為金壇市萬華實驗儀器廠產品;L1100A型生物顯微鏡，為廣州粵顯光學儀器有限公司產品;722s型可見分光光度計，為上海第三分析儀器廠產品。

1.2 試驗方法

1.2.1 紅酵母的篩選。取樣品10 g 加入到90 mL 無菌水中，梯度稀釋，選取其中3個梯度的稀釋液涂布到PDA固體培養基上，30 ℃培養48 h;挑選顏色為紅色的菌落在PDA固體平板上劃線培養，然后選取紅色的單菌落轉接到試管斜面PDA培養基中培養，30 ℃下培養48 h。然后，利用顯微鏡觀察斜面中培養的微生物，選取個體形態較大、形狀為圓形或橢圓形的菌株作為疑似紅酵母的菌株進行下一步鑒定。

1.2.2

紅酵母的鑒定。采用孫建男等[10]的方法，對疑似菌株的26S rDNA D1/D2區域的序列進行擴增，將擴增成功后的PCR產物送至上海生工公司測序，測序后得到的結果提交GenBank 數據庫中進行Blast 比對，再進行同源性分析，最后使用MEGA5.0 軟件進行聚類分析和系統發育樹構建。

1.2.3 酵母菌生長情況的測定方法。①比濁法。用滅菌后未接種前的培養基調零，使用分光光度計在600 nm波長處測定培養好的酵母菌發酵液的吸光值。②平板計數法。酵母菌的計數使用PDA固體培養基，將需要計數的樣品進行梯度稀釋后，涂布于PDA培養基，30 ℃下培養48 h，選取菌落數30～300的平板計數，1個稀釋度選擇2個平板。

1.2.4 單因素試驗優化發酵工藝。 ?①糖蜜濃度的優化。分別選取5%、6%、7%、8%和9%的糖蜜濃度作為碳源，置于30 ℃恒溫搖床中，120 r/min培養48 h，測定發酵液的吸光值。②酵母膏濃度的優化。糖蜜濃度為7%，酵母膏的濃度分別為0.3%、0.6%、0.9%、1.2%和1.5%，置于30 ℃恒溫搖床中，120 r/min培養48 h，測定發酵液的吸光值。③硫酸銨濃度的優化。糖蜜濃度為7%，酵母膏濃度為0.9%，硫酸銨的濃度分別為0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%和1.0%，于30 ℃恒溫搖床中，120 r/min培養48 h，測定發酵液的吸光值。④磷酸二氫鉀濃度的優化。糖蜜濃度為7%，酵母膏濃度為0.9%，硫酸銨濃度為0.6%，磷酸二氫鉀的濃度分別為0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%，置于30 ℃恒溫搖床中，120 r/min培養48 h，測定發酵液的吸光值。⑤發酵時間的優化。糖蜜濃度為7%，酵母膏濃度為0.9%，硫酸銨0.6%，磷酸二氫鉀的濃度為0.3%，置于30 ℃恒溫搖床中，120 r/min下分別培養36、42、48、54和60 h，測定發酵液的吸光值。

1.2.5 正交試驗優化發酵工藝。在單因素試驗的基礎上，選取糖蜜濃度、酵母膏濃度、硫酸銨濃度和磷酸二氫鉀濃度進行正交試驗。正交試驗因素和水平設計如表1所示。

2 結果與分析

2.1 紅酵母的篩選

從對蝦養殖環境中的海水和底泥中篩選出1株紅酵母菌株HL-6，對篩選出的酵母菌株進行平板

菌落形態和顯微形態觀察，結果如圖1所示。菌株HL-6的

菌落形態特征如下：菌落呈橘紅色，邊緣整齊，圓形，隆起，表面濕潤，易挑起。菌株菌株M5的菌體形態特征如下：菌體呈橢圓形，可進行出芽生殖。

2.2 紅酵母的鑒定

將菌株HL-6的測序結果，通過GenBank 數據庫中已收錄的酵母26S rDNA D1/D2 區序列比對，HL-6與Rhodotorula mucilaginosa CBS 316的相似性最高，高達100%。選取序列相似度高 的部分菌種，采用軟件MEGA5.0 軟件繪制系統發育樹，結果見圖2。由圖2可知，HL-6與Rhodotorula mucilaginosa CBS 316處于同一分支上，親緣關系最近。綜合以上分析，可初步鑒定HL-6為膠紅酵母（Rhodotorula mucilaginosa）。

2.3 紅酵母發酵工藝的優化

2.3.1 糖蜜濃度對紅酵母生長的影響。

由圖3可知，隨著糖蜜濃度的增加，紅酵母發酵液的吸光值先增加后減少。當糖蜜濃度為7%時，發酵液吸光值最高。

2.3.2 酵母膏濃度對紅酵母生長的影響。

由圖4可知，隨著酵母膏濃度的增加，發酵液的吸光值先增加后減少。當酵母膏濃度為0.9%時，發酵液吸光值最高。

2.3.3 硫酸銨濃度對紅酵母生長的影響。

由圖5可知，添加無機氮源硫酸銨可使發酵液的吸光值增加，隨著硫酸銨濃度的增加，發酵液的吸光值先增加后減少。當硫酸銨濃度為0.6%時，發酵液吸光值最高。

2.3.4 磷酸二氫鉀濃度對紅酵母生長的影響。

由圖6可知，添加磷酸二氫鉀可使發酵液的吸光值增加，隨著磷酸二氫鉀濃度的增加，發酵液的吸光值先增加后減少。當磷酸二氫鉀濃度為0.3%時，發酵液吸光值最高。

2.3.5 發酵時間對紅酵母生長的影響。

由圖7可知，當發酵時間大于48 h時，發酵液吸光值不斷下降，因此最佳發酵時間為48 h。

2.3.6 正交試驗優化。

在單因素試驗的基礎上，利用正交試驗對發酵工藝進行了優化，結果見表2。由表2 可知，各因素的最優水平為A3B3C2D1，即糖蜜濃度為8%，酵母膏濃度為1.5%，硫酸銨濃度為0.6%，磷酸二氫鉀濃度為0.3%。在以上條件下，發酵液的吸光值為1.889，經平板計數法測定該發酵液的活菌數為11.2×108 CFU/mL。 從R值的大小可以看出，酵母膏濃度的影響最大，其次為糖蜜濃度，而磷酸二氫鉀濃度的影響最小。

3 結論

該試驗采用PDA培養基從對蝦養殖環境中的海水和底泥篩選出的紅酵母HL-6作為菌種，利用26S rDNA D1/D2區域序列分析的方法初步鑒定紅酵母HL-6為膠紅酵母，通過單因素試驗及正交試驗確定了膠紅酵母HL-6 的最佳發酵工藝：糖蜜濃度為8%，酵母膏濃度為1.5%，硫酸銨濃度為0.6%，磷酸二氫鉀濃度為0.3%，發酵溫度為30 ℃，發酵時間為48 h。在以上工藝條件下，發酵液的活菌數達11.2×108 CFU/mL。該研究對對蝦養殖用的紅酵母的發酵生產具有一定的參考價值。

參考文獻

[1] 吳康，盛哲良，丁立建，等.3 株海洋紅酵母的分離及營養成分分析[J].熱帶作物學報，2017，38（12）：2238-2242.

[2] 羅秀針，林燕燕，陳雅靜，等.粘紅酵母RG-31產蝦青素發酵條件優化[J].福建農林科技，2019（9）：16-21.

[3] 陳昌福，姚鵑，肖雪生，等.海洋1號紅酵母飼養日本對蝦幼蝦的效果[J].淡水漁業，2004，34（6）：55-57.

[4] 薛德林，胡江春，王國安，等.海洋膠紅酵母、光合細菌、生化黃腐酸在海參育苗和養成中的應用效果[J].腐植酸，2009，22（4）：19-24.

[5] 楊世平，吳灶和，簡紀常.飼料中添加沼澤生紅冬孢酵母對凡納濱對蝦消化酶及腸道微生物的影響[J].水產科學，2011，30（7）：391-394.

[6] 包鵬云，李璐瑤，徐哲，等.海洋紅酵母H26對刺參幼參生長、免疫指標和腸道菌群的影響[J].大連海洋大學學報，2019，34（5）：615-622.

[7] 胡秀彩，戚冰潔，顧丹，等.斑馬魚腸道中一株紅酵母（Rhodotorula）的分離與鑒定[J].生物技術，2011，21（4）：55-58.

[8] 孫蕾，李成，馬樹瑞，等.一株紅酵母的篩選、鑒定及硝化作用[J].大連工業大學學報，2016，35（2）：88-91.

[9] 趙紫華，韓雪，王玉營，等.一株高產β-胡蘿卜素紅酵母菌株的篩選及發酵工藝研究[J].飼料研究，2015（5）：10-14，18.

[10] 孫建男，劉影，謝為天，等.雷州半島近岸海域海洋紅酵母的分離鑒定[J].熱帶海洋學報，2017，36（4）：87-92.