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类胡萝卜素是一种天然色素,具有广泛应用价值,能预防癌症和心血管疾病,可广泛应用于医药、食品和化妆品领域。作为食品添加剂,具有着色和营养增补双重功能,已被发达国家广泛应用于食品中。由于合成色素毒性问题,有许多国家禁止使用任何合成色素。而利用红酵母生产类胡萝卜素具有营养要求低,培养周期短,易于产业化等优点,因此国内外都对红酵母有浓厚的研究兴趣。通过YPD液体培养基富集培养和稀释涂YPD琼脂平板从苹果皮上分离一株产类胡萝卜素的酵母WP3。基于形态学,生理生化和18S rDNA,ITS区和26S r DNA D1/D2区序列分析确定这株酵母为粘性红酵母(Rhodotorula mucilaginosa)。通过研究使用葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、甘油作为不同碳源培养菌株WP3,结果表明粘性红酵母WP3能在MS3液体培养基pH值4-8的范围内(最优pH7.5)生长和合成类胡萝卜素。在测试的各种碳源中,果糖为最佳碳源,在果糖浓度为40g/L时获得了最大类胡萝卜素浓度。测试碳源中,葡萄糖最利于细胞生长,果糖最利于类胡萝卜素合成。当混合葡萄糖和果糖,类胡萝卜素产量达到最大(556.841μg/L)。通过研究使用氯化铵、硝酸钾、硝酸铵作为不同氮源培养菌株WP3,结果表明测试氮源对酵母细胞的生长和总类胡萝卜素积累有积极促进作用。测试氮源中,硝酸钾最利于细胞生长,氯化铵最利于类胡萝卜素合成,仅在氯化铵氮源浓度0.9g/L获得了最大类胡萝卜素浓度。氮浓度维持在0.9g/L,氮组成改变,仅在铵态氮,硝态氮比例为3:1时时获得了最高色素浓度(645.897μg/L)。本实验固定硝酸铵含量为1g/L,设置了三个不同的碳氮比(20:1,70:1,120:1),葡萄糖含量分别为17.5,61.25,105g/L;又固定葡萄糖含量为57g/L,设置三个不同碳氮比(20:1,70:1,120:1),硝酸铵含量分别为3.257,0.931,0.542g/L,研究其对类胡萝卜素浓度、生物量、葡萄糖利用的影响。结果表明当碳氮比为70:1(硝酸铵为常量)时类胡萝卜素浓度最高(399.466μg/L),但是此碳氮比当发酵结束时残糖量高,碳氮比为120:1(葡萄糖为常量)细胞生长最好,而当碳氮比为20:1(硝酸铵为常量)时,类胡萝卜素得率(对初总糖)最大(1.8271×10-5)。通过单因素实验对粘性红酵母发酵工艺进行初步优化,结果表明初始pH、果糖浓度和酵母粉浓度对类胡萝卜素浓度均有显著影响。在此基础上,进行响应面优化,构建类胡萝卜素浓度的二次多项式回归方程。通过分析得到回归拟合方程的决定性系数(R2Adj)为0.9992,表明响应面模型能够代替试验真实点对红酵母的类胡萝卜素浓度进行预测。响应面优化结果表明,粘性红酵母WP3合成类胡萝卜素最优条件为:初始pH7.61,果糖浓度41.70g/L,酵母粉浓度7.13g/L。在此最优条件下,经验证,类胡萝卜素浓度为678.048μg/L,与预测值非常接近,说明采用响应面优化得到的参数可靠。