市場(chǎng)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(zhǔn)且經(jīng)濟(jì)效益顯著的面包酵母質(zhì)量評(píng)估方法。近日，青島能源所單細(xì)胞中心聯(lián)合天津農(nóng)學(xué)院，開發(fā)了一種基于單細(xì)胞拉曼光譜的面包酵母質(zhì)檢新技術(shù)，能夠快速、低成本、一體化地評(píng)估面包酵母細(xì)胞的代謝活性和抗凍性能，提高酵母菌株篩選的效率和準(zhǔn)確性，為基于單細(xì)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(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果發(fā)表于化學(xué)傳感領(lǐng)域權(quán)威期刊《合成和系統(tǒng)生物技術(shù)》（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(qiáng)的面包酵母，同時(shí)基于對(duì)生產(chǎn)和儲(chǔ)存過(guò)程中條件限制的考慮，面包酵母的抗凍能力也變得越來(lái)越重要，因此迫切需要開發(fā)一種既高效、精確又經(jīng)濟(jì)的方法，用以評(píng)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(duì)面包酵母的生理性能評(píng)估仍依賴于傳統(tǒng)的平板分離培養(yǎng)和化學(xué)檢測(cè)，這些方法操作繁瑣、成本高昂且耗時(shí)漫長(zhǎng)，評(píng)估結(jié)果的敏感性和準(zhǔn)確性有限，其局限性嚴(yán)重阻礙了面包酵母產(chǎn)品的快速、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)效益型的性能評(píng)估，限制了面包酵母產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
面對(duì)這一挑戰(zhàn)，青島能源所和天津農(nóng)學(xué)院組成的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)依托單細(xì)胞拉曼光譜（single-cell Raman spectrum,SCRS）技術(shù)，建立了一種具有單細(xì)胞精度的面包酵母快速、精準(zhǔn)評(píng)估方法。該技術(shù)通過(guò)重水孵育面包酵母細(xì)胞，根據(jù)SCRS的重水峰強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)單個(gè)酵母細(xì)胞代謝活性和細(xì)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(zhǔn)確性；根據(jù)SCRS中指紋區(qū)特征峰的分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)酵母細(xì)胞中海藻糖含量的定量檢測(cè)，這一指標(biāo)是衡量酵母細(xì)胞抗凍性能的關(guān)鍵，為耐寒酵母菌株的高效分辨及篩選提供了強(qiáng)有力的支撐。利用這一特點(diǎn)，研究人員可以進(jìn)一步篩選出具有目標(biāo)代謝水平和海藻糖含量的單細(xì)胞，并對(duì)其進(jìn)行基因組測(cè)序或進(jìn)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(xì)胞拉曼光譜技術(shù)服務(wù)面包酵母快速質(zhì)檢與抗凍性能評(píng)估
這項(xiàng)新方法的應(yīng)用，不僅加快了面包酵母產(chǎn)品的質(zhì)量評(píng)估速度，還顯著降低了評(píng)估成本。它能在短短幾個(gè)小時(shí)內(nèi)完成對(duì)產(chǎn)品中所有細(xì)胞的抗冷凍性能和代謝活性檢測(cè)，與現(xiàn)有方法相比，速度提升了10倍以上，成本卻僅為原來(lái)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(fèi)者帶來(lái)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(xì)胞中心的張佳副研究員和天津農(nóng)學(xué)院的孫溪教授領(lǐng)銜完成，得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年科學(xué)家項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金等多項(xiàng)資金的大力支持。
