但是，目前用于工业化生产类胡萝卜素的微生物菌种还十分有限，从自然界中筛选高产类胡萝卜素的优良菌种仍具有较高的研究和开发价值。西北师范大学生命科学学院的孔维宝、杨洋、陈冬等人结合传统和现代微生物分类学方法，对1 株从土壤中分离获得的具有类胡萝卜素生产潜力的菌株进行鉴定，测定其生长特性和类胡萝卜素的稳定性，并优化其发酵培养基组成，旨在为采用发酵法生产类胡萝卜素提供菌种资源和工艺参考。
1、菌株K-1的鉴定结果
生理生化鉴定
碳源同化实验结果显示，该菌株能利用葡萄糖、果糖等12 种糖，不能利用乳糖和可溶性淀粉，能利用甘油、甘露醇、柠檬酸、苹果酸、氨基乙酸，不能利用对氨基苯甲酸、乙醇、肌醇、山梨醇和山梨酸；氮源同化实验结果显示，该菌不能利用尿素，能利用硫酸铵、蛋白胨和酵母膏，能利用VB1和VB6；生理生化检测结果显示，该菌不能在无维生素的环境中生长，不能利用硝酸钾，5 g/L的亚硝酸钠对菌体有强的致死作用，可使牛奶发生胨化，不产芳香物质，不能使明胶液化，可在50%高渗培养基上生长。
分子生物学鉴定
结果显示，菌株K1与胶红酵母（Rhodotorula mucilaginosa）的相似性为99%，并结合菌株形态学、生理生化特性初步鉴定为胶红酵母。
2、菌株K-1产类胡萝卜素的定性及稳定性结果
色素定性
菌株K-1的丙酮提取液在486 nm波长处存在最大吸收峰，将此结果与在486 nm波长下不同类胡萝卜素特征吸收峰进行比对，初步确定该菌体K-1色素含有多种类胡萝卜素混合物。
色素胞外稳定性结果
在20～100 ℃温度范围内将色素提取物处理30 min后，其A486 nm随处理温度的升高而不断增大，在60、100 ℃下处理30 min后A486 nm的下降率分别为13.62%和22.85%，说明低温处理有利于保护其稳定性，而高温具有破坏作用，由此也反映出该色素提取物具有较好的热稳定性。色素提取物在室温下放置24 h，光照强度为6 400 lx处理组的A486 nm下降率最快，为56.42%，而2 600 lx光照强度处理组的下降率为34.19%，而0 lx对照组的下降率为12.75%，这一结果说明光照强度对K-1菌株产类胡萝卜素的胞外稳定性有显着影响，因此在保存时要尽量采取避光措施。
3、碳源和氮源种类及质量浓度对K-1菌株产类胡萝卜素的影响碳源种类的影响
以葡萄糖为碳源时，菌体质量浓度（以干质量计，下同）、类胡萝卜素产量均较其他受试碳源高。蔗糖在菌体质量浓度和类胡萝卜素产量上略低于葡萄糖。麦芽糖和甘油的影响相当，菌体质量浓度和类胡萝卜素产量相对较低。因此，在后续实验中选用葡萄糖作为碳源。
葡萄糖质量浓度的影响
葡萄糖质量浓度30 g/L时类胡萝卜素产量最高，达到（155.36±4.91）μg/g；葡萄糖质量浓度60 g/L下菌体质量浓度最高；葡萄糖质量浓度在高于30 g/L时，随着质量浓度的增加类胡萝卜素产量呈现下降的趋势。
氮源种类的影响
随着(NH4)2SO4质量浓度的增加，菌体质量浓度也呈现增长趋势。40～50 g/L时菌体质量浓度最大；质量浓度25 g/L时菌体类胡萝卜素产量最大，达到（167.62±2.84）μg/g。
4、无机盐种类和质量浓度对K-1菌株产类胡萝卜素的影响K2HPO4·3H2O质量浓度的影响
在0.25～1.25 g/L的范围内，K2HPO4·3H2O对提高胶红酵母菌体质量浓度有着显着作用，当K2HPO4·3H2O质量浓度为0.25 g/L时，类胡萝卜素产量达到最大值（161.89±3.86）μg/g，且随着质量浓度的增加而降低。
无水CaCl2质量浓度的影响
当培养基中无水CaCl2质量浓度为3 g/L时，类胡萝卜素产量达到最大值（139.95±0.46）μg/g，在质量浓度2 g/L时，其菌体质量浓度达11.22 g/L。
柠檬酸三钠质量浓度的影响
柠檬酸三钠质量浓度为2.5 g/L时，菌体质量浓度达到最大值，柠檬酸三钠质量浓度为7.5 g/L时，菌体类胡萝卜素产量最高可达（167.40±4.12）μg/g，但与5 g/L和10 g/L相比没有显着差异。本研究结果也显示柠檬酸盐对胶红酵母产类胡萝卜素具有促进作用。
5、正交试验优化菌株K-1产类胡萝卜素结果
结果表明：葡萄糖对类胡萝卜素产量的影响显着（P＜0.05）；而(NH4)2SO4、无水CaCl2和柠檬酸三钠对类胡萝卜素产量影响不显着（P＞0.05）。对最优水平进行验证实验，类胡萝卜素产量为（180.14±2.45）μg/g。发酵培养基经优化后，类胡萝卜素产量比未优化前提高了43.13%。
结 论
在玉米粉琼脂、麦芽汁等培养基上对菌株K-1进行形态学鉴定；生理生化检测结果显示，该菌株能利用葡萄糖、果糖等12 种糖以及甘油、甘露醇、柠檬酸、苹果酸、氨基乙酸等物质可作为碳源，还能以(NH4)2SO4、蛋白胨和酵母膏等作为氮源，但不能利用KNO3，不产芳香物质，不能在无维生素的环境中生长，5 g/L的NaNO2对菌体有致死作用；将菌株K-1测序所得的ITS序列在NCBI数据库中进行比对，最终鉴定该菌株为R. mucilaginosa，即胶红酵母。
对菌体的丙酮提取液进行波长扫描，在486 nm波长处存在最大吸收峰，与已报道的红酵母烯的最大吸收峰相近，表明提取物中的主要成分可能为红酵母烯。将胶红酵母K-1丙酮浸提液在不同温度、光照、氧化剂和还原剂条件下处理，考察其胞外稳定性，结果显示低温、避光处理有利于维持其稳定性，高温、强光照对其稳定性有破坏作用，H2O2处理对其胞外稳定性影响较小，BHT能够保护和维持其胞外稳定性。
选取碳源、氮源、无机盐种类及其质量浓度作为试验因素，类胡萝卜素产量作为衡量指标，结合单因素和正交试验优化了菌株K-1产类胡萝卜素的培养基组成，最终确定其优化的培养基组成为20 g/L葡萄糖、20 g/L(NH4)2SO4、2 g/L无水CaCl2、5 g/L柠檬酸三钠（培养温度30 ℃、接种量10%、摇床转速150 r/min、装瓶量50 mL/250 mL、初始pH 5.5、培养5 d），该优化条件下类胡萝卜素产量（干质量计）可达（180.14±2.45）μg/g，比未优化前的提高了43.13%。
研究表明，胶红酵母K-1生长性能良好、色素稳定性高，具有发酵高产类胡萝卜素的潜能。
