亚马逊地区红酵母(Rhodotorula)类胡萝卜素生产潜力探索及其可持续生物技术应用

本研究针对化学合成和植物源类胡萝卜素(Carotenoids)的高成本与毒性问题，从亚马逊地区分离13株红酵母(Rhodotorula)，鉴定出高产菌株R. mucilaginosa RGM42（601 μg/g），优化碳氮源（葡萄糖/蛋白胨）显著提升产量，为天然色素可持续生产提供新策略。

　　

在食品、化妆品和医药行业，类胡萝卜素(Carotenoids)作为天然色素和抗氧化剂需求激增，预计2027年市场规模达27亿美元。然而，当前主要依赖化学合成（潜在毒性）和植物提取（成本高、产量低），亟需开发微生物发酵替代方案。热带雨林作为生物多样性热点，其微生物资源尚未充分挖掘。来自亚马逊研究所的研究团队在《Current Research in Microbial Sciences》发表论文，首次系统评估了亚马逊红酵母(Rhodotorula)的类胡萝卜素生产能力。

研究采用环境样本（水果、树皮、土壤等）分离酵母，通过形态学、生化实验和ITS1-5.8S-ITS4 rDNA测序鉴定菌株，优化碳氮源组合，结合薄层色谱(TLC)和分光光度法分析色素成分。

3.1 微生物分离
从亚马逊四种植物样本中分离到13株色素酵母，其中可可(Theobroma cacao)果实和藤黄(Garcinia macrophylla)落叶层含量最高（4×10³ CFU/g），揭示特定生态位富集规律。

3.2 类胡萝卜素产量
菌株RGM42以601±52 μg/g的产量显著优于其他菌株（p<0.05），比文献报道的R. gracilis ATCC 10788（150 μg/g）高4倍，展现亚马逊菌株的工业潜力。

3.3 分子鉴定
ITS测序证实高产菌株RGM42/RTC42/RTC45均为胶红酵母(R. mucilaginosa)，与GenBank序列KR264902.1相似度达99%，建立首个亚马逊红酵母资源库。

3.4 碳氮源优化
葡萄糖使RGM42生物量达9.5±0.475 g/L，类胡萝卜素产量提升至600±60 μg/g；蛋白胨作为氮源时产量达370±18.5 μg/g，揭示氨基酸供给促进甲羟戊酸途径代谢流。

3.5 TLC分析
RGM42提取物显示两条色带，其一与β-胡萝卜素标准品Rf值一致，另一未知色素提示该菌可能合成新型衍生物，需进一步通过HPLC鉴定。

这项研究首次证实亚马逊红酵母的类胡萝卜素工业价值，菌株RGM42的产量（601 μg/g）接近部分工业菌株水平。通过碳氮源优化，证明简单培养基即可实现高产，为低成本生产奠定基础。分子鉴定确认胶红酵母为优势产色素菌种，其特有的色素谱可能蕴含新活性物质。尽管目前产量仍低于三孢布拉霉(Blakeslea trispora)的30-40 mg/g，但通过基因工程（如crtYB过表达）有望进一步提升。研究开创性地将亚马逊微生物资源与可持续生物制造结合，不仅缓解合成色素的安全隐患，还为热带生物多样性保护与利用提供范式。未来需开发农业废弃物培养基，并开展工业化发酵验证，推动"亚马逊微生物经济"发展。