市场上面包酵母产品琳琅满目，质量却参差不齐，尚缺乏一种能够快速、精准且经济效益显著的面包酵母质量评估方法。近日，青岛能源所单细胞中心联合天津农学院，开发了一种基于单细胞拉曼光谱的面包酵母质检新技术，能够快速、低成本、一体化地评估面包酵母细胞的代谢活性和抗冻性能，提高酵母菌株筛选的效率和准确性，为基于单细胞水平的高活性、高耐冻性酵母菌株的高通量筛选和培养奠定坚实的技术基础。相关研究成果发表于化学传感领域权威期刊《合成和系统生物技术》（Synthetic and Systems Biotechnology）。

为了提升发酵产品的品质，酵母企业通常寻求代谢活性强的面包酵母，同时基于对生产和储存过程中条件限制的考虑，面包酵母的抗冻能力也变得越来越重要，因此迫切需要开发一种既高效、精确又经济的方法，用以评估面包酵母的代谢活性和抗冻性能。目前，酵母生产企业对面包酵母的生理性能评估仍依赖于传统的平板分离培养和化学检测，这些方法操作繁琐、成本高昂且耗时漫长，评估结果的敏感性和准确性有限，其局限性严重阻碍了面包酵母产品的快速、准确、经济效益型的性能评估，限制了面包酵母产业的进一步发展。

面对这一挑战，青岛能源所和天津农学院组成的联合研究团队依托单细胞拉曼光谱（single-cell Raman spectrum,SCRS）技术，建立了一种具有单细胞精度的面包酵母快速、精准评估方法。该技术通过重水孵育面包酵母细胞，根据SCRS的重水峰强度，实现了对单个酵母细胞代谢活性和细胞活力的量化分析，与传统方法相比具有更高的敏感性和准确性；根据SCRS中指纹区特征峰的分析，实现了对酵母细胞中海藻糖含量的定量检测，这一指标是衡量酵母细胞抗冻性能的关键，为耐寒酵母菌株的高效分辨及筛选提供了强有力的支撑。利用这一特点，研究人员可以进一步筛选出具有目标代谢水平和海藻糖含量的单细胞，并对其进行基因组测序或进一步培养，从而更有效地筛选培养出更有利于酵母产业发展的菌株。

单细胞拉曼光谱技术服务面包酵母快速质检与抗冻性能评估

这项新方法的应用，不仅加快了面包酵母产品的质量评估速度，还显著降低了评估成本。它能在短短几个小时内完成对产品中所有细胞的抗冷冻性能和代谢活性检测，与现有方法相比，速度提升了10倍以上，成本却仅为原来的十分之一。这一方法不仅为面包酵母生产商提供了高效的质检工具，也为消费者带来了更高质量的产品保障。

该研究成果由青岛能源所单细胞中心的张佳副研究员和天津农学院的孙溪教授领衔完成，得到了国家重点研发计划青年科学家项目、国家自然科学基金、山东省自然科学基金等多项资金的大力支持。（文/张佳 图/刘阳）

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.synbio.2024.09.004

Xi Sun #*,Xin Zhou #,Ran Yu,Xiaofang Zhou,Jun Zhang,Teng Xu,Jianmei Wang,Mengqi Li,Xiaoting Li,Min Zhang,Jian Xu,Jia Zhang*. Assessing the physiological properties of baker’s yeast based on single-cell Raman spectrum technology. Synthetic and Systems Biotechnology,2024.