市場上面包酵母產(chǎn)品琳瑯滿目，質(zhì)量卻參差不齊，尚缺乏一種能夠快速、精準且經(jīng)濟效益顯著的面包酵母質(zhì)量評估方法。近日，青島能源所單細胞中心聯(lián)合天津農(nóng)學院，開發(fā)了一種基于單細胞拉曼光譜的面包酵母質(zhì)檢新技術，能夠快速、低成本、一體化地評估面包酵母細胞的代謝活性和抗凍性能，提高酵母菌株篩選的效率和準確性，為基于單細胞水平的高活性、高耐凍性酵母菌株的高通量篩選和培養(yǎng)奠定堅實的技術基礎。相關研究成果發(fā)表于化學傳感領域權(quán)威期刊《合成和系統(tǒng)生物技術》（Synthetic and Systems Biotechnology）。
為了提升發(fā)酵產(chǎn)品的品質(zhì)，酵母企業(yè)通常尋求代謝活性強的面包酵母，同時基于對生產(chǎn)和儲存過程中條件限制的考慮，面包酵母的抗凍能力也變得越來越重要，因此迫切需要開發(fā)一種既高效、精確又經(jīng)濟的方法，用以評估面包酵母的代謝活性和抗凍性能。目前，酵母生產(chǎn)企業(yè)對面包酵母的生理性能評估仍依賴于傳統(tǒng)的平板分離培養(yǎng)和化學檢測，這些方法操作繁瑣、成本高昂且耗時漫長，評估結(jié)果的敏感性和準確性有限，其局限性嚴重阻礙了面包酵母產(chǎn)品的快速、準確、經(jīng)濟效益型的性能評估，限制了面包酵母產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展。
面對這一挑戰(zhàn)，青島能源所和天津農(nóng)學院組成的聯(lián)合研究團隊依托單細胞拉曼光譜（single-cell Raman spectrum,SCRS）技術，建立了一種具有單細胞精度的面包酵母快速、精準評估方法。該技術通過重水孵育面包酵母細胞，根據(jù)SCRS的重水峰強度，實現(xiàn)了對單個酵母細胞代謝活性和細胞活力的量化分析，與傳統(tǒng)方法相比具有更高的敏感性和準確性；根據(jù)SCRS中指紋區(qū)特征峰的分析，實現(xiàn)了對酵母細胞中海藻糖含量的定量檢測，這一指標是衡量酵母細胞抗凍性能的關鍵，為耐寒酵母菌株的高效分辨及篩選提供了強有力的支撐。利用這一特點，研究人員可以進一步篩選出具有目標代謝水平和海藻糖含量的單細胞，并對其進行基因組測序或進一步培養(yǎng)，從而更有效地篩選培養(yǎng)出更有利于酵母產(chǎn)業(yè)發(fā)展的菌株。
單細胞拉曼光譜技術服務面包酵母快速質(zhì)檢與抗凍性能評估
這項新方法的應用，不僅加快了面包酵母產(chǎn)品的質(zhì)量評估速度，還顯著降低了評估成本。它能在短短幾個小時內(nèi)完成對產(chǎn)品中所有細胞的抗冷凍性能和代謝活性檢測，與現(xiàn)有方法相比，速度提升了10倍以上，成本卻僅為原來的十分之一。這一方法不僅為面包酵母生產(chǎn)商提供了高效的質(zhì)檢工具，也為消費者帶來了更高質(zhì)量的產(chǎn)品保障。
該研究成果由青島能源所單細胞中心的張佳副研究員和天津農(nóng)學院的孫溪教授領銜完成，得到了國家重點研發(fā)計劃青年科學家項目、國家自然科學基金、山東省自然科學基金等多項資金的大力支持。
