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红酵母是一类真核细胞型微生物,在动植物体内、江河、湖泊和海洋中都有发现。其中,胶红酵母是南海近岸海域的优势种群。红酵母富含类胡萝卜素,而类胡萝卜素具有抗氧化性、提高免疫力、抗肿瘤、促进动物生长等作用。胶红酵母ZTHY2是从南海近岸海域分离筛选的一株益生菌,具有繁殖速度快、易培养、代谢产物丰富、无毒副作用、无致病性等特性。通过对胶红酵母ZTHY2类胡萝卜素的产量提升、动态模型的建立及其对小鼠免疫功能和肠道菌群影响等方面的研究,以期为该菌株作为微生态制剂和类胡萝卜素生产菌种提供试验数据和依据。用红酵母发酵培养基为基础对胶红酵母ZTHY2进行碳源、无机盐种类的选择以及葡萄糖、大豆蛋白胨、酵母膏浓度优化的单因素试验和正交试验;以菌体生物量和类胡萝卜素产量为评价指标。结果表明,胶红酵母类胡萝卜素产量提升的最佳碳源是葡萄糖,最佳无机盐是Mg SO4;在发酵培养基成分为1.5%葡萄糖、0.5%大豆蛋白胨、1.5%酵母膏、1%Na Cl和0.05%Mg SO4时,胶红酵母生物量为7.5702 g/L,比优化前提高了45.9%;在发酵培养基成分为1.5%葡萄糖、1%大豆蛋白胨、1%酵母膏、1%Na Cl和0.05%Mg SO4时,胶红酵母类胡萝卜素产量为1.3142 mg/L,比优化前提高了78.8%。将胶红酵母ZTHY2第2代培养物接种优化的胶红酵母发酵培养基中,设置不同的培养温度、培养时间、培养基p H值、培养基接种量、振荡培养速度和培养基装液量;以菌体生物量和类胡萝卜素产量为评价指标。结果表明,在培养温度30℃、培养时间60 h、培养基酸碱度p H6、培养基接种量6%、振荡培养速度180 r/min和培养基装液量60 m L/250 m L条件下,类胡萝卜素产量为1.3658 mg/L,生物量为8.6530 g/L,分别比优化前提高了85.8%和66.8%。在优化的发酵培养基和培养条件下培养胶红酵母ZTHY2,间隔3 h测定其发酵过程中菌体细胞数、底物消耗量和类胡萝卜素含量,采用Origin 2019b软件对试验所得的数据进行拟合,建立胶红酵母菌体数、底物消耗及类胡萝卜素产量间的动态模型,确定其动态方程的参数,拟合出动态曲线。结果表明,通过实验值与拟合值的比较,证明建立的胶红酵母生长动态模型、底物消耗动态模型及类胡萝卜素合成动态模型均能与实验值拟合,能很好地反映出胶红酵母ZTHY2产生类胡萝卜素的动态过程。选用200只KM小鼠,随机分成5组;试验1组、试验2组、试验3组和试验4组小鼠灌胃胶红酵母菌悬液,菌数分别为2×106CFU/m L、2×107CFU/m L、2×108CFU/m L和2×109CFU/m L,对照组小鼠灌胃灭菌生理盐水;每天灌胃一次,每只0.5 m L,连续灌胃30 d;每项测定指标取小鼠3只,分别在第15 d和30 d采集样品进行检测。小鼠称重并分离脾脏、胸腺、肝脏和肾脏,计算器官指数;用二硝基氟苯涂抹和耳片称重法测定小鼠迟发型变态反应（DTH）;用碳廓清实验测定小鼠巨噬细胞的吞噬功能;用酶联免疫检测试剂盒测定小鼠血清Ig G、Ig A、IL-2、TNF-α、IFN-γ、CD4和CD8分子的含量;用高通量测序技术测定小鼠肠道内容物中的菌群结构。结果表明,胶红酵母ZTHY2可以提高小鼠的胸腺和脾脏指数,长时间灌胃时对胸腺指数影响更显著（P<0.05）;短时间（15 d）灌胃胶红酵母菌悬液,可增强小鼠的DTH,可使小鼠血清Ig G和Ig A含量分别提高65.64%和64.93%,明显增加小鼠血清CD4和CD8分子的含量,显著增加血清IL-2的含量（P<0.05）;长时间（30 d）灌胃时,可显著增强巨噬细胞的吞噬功能（P<0.05）,显著增加小鼠血清TNF-α和INF-γ的含量（P<0.05）。胶红酵母ZTHY2在门水平和属水平上对小鼠肠道菌群结构进行了调整,使厚壁菌门和乳杆菌属的相对丰度增加,拟杆菌门的相对丰度减少;使小鼠肠道有益菌增加,有害菌减少。本文优化出了胶红酵母ZTHY2发酵培养基成分和培养条件,明显提升了类胡萝卜素产量;建立的3个动态模型能很好地反映出该菌株产生类胡萝卜素的动态过程。胶红酵母ZTHY2对小鼠免疫功能有增强作用,并丰富和改善了小鼠肠道菌群结构。