二氧化钛胁迫诱导红法夫酵母虾青素高效积累的代谢调控机制

doi:10.7506/spkx1002-6630-20250721-167

食品科学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (2): 30-39.doi: 10.7506/spkx1002-6630-20250721-167

二氧化钛胁迫诱导红法夫酵母虾青素高效积累的代谢调控机制

韩田田，董柯妤，罗路，袁高峰，黄菊，陈小娥，张晶，王玉华

（1.浙江海洋大学食品与药学学院，浙江舟山 316022；2.浙江海洋大学船舶与海运学院，浙江舟山 316022；3.吉林农业大学食品科学与工程学院，吉林长春 130118）

出版日期:2026-01-25 发布日期:2026-02-05
基金资助:
国家自然科学基金青年科学基金项目（32502156）；浙江海洋大学引进人才科研专项（JX6311131023）

Metabolic Regulation Mechanism Underlying Efficient Astaxanthin Accumulation in Phaffia rhodozyma Induced by Titanium Dioxide Stress

HAN Tiantian, DONG Keyu, LUO Lu, YUAN Gaofeng, HUANG Ju, CHEN Xiao’e, ZHANG Jing, WANG Yuhua

(1. College of Food and Pharmacy, Zhejiang Ocean University, Zhoushan 316022, China; 2. School of Naval Architecture and Maritime, Zhejiang Ocean University, Zhoushan 316022, China; 3. College of Food Science and Engineering, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China)

Online:2026-01-25 Published:2026-02-05

摘要/Abstract

摘要： 本实验利用二氧化钛（TiO2）胁迫诱导红法夫酵母PR106，结合非靶向代谢组学和显微镜观察技术，研究TiO2处理后PR106高效积累虾青素的代谢机制。代谢组学分析显示，TiO2胁迫使PR106细胞内与虾青素合成密切相关的代谢物，如蔗糖、5-脱氢表甾醇和(6Z)-十八烯酸等发生显著变化（在16 h时下调，32 h时上调），并通过调控ABC转运蛋白、磷酸转移酶系统、类固醇生物合成及氨基酸生物合成等关键代谢通路促进虾青素的合成，这与PR106虾青素积累过程中观察到的主要代谢通路变化规律高度一致。此外，TiO2胁迫降低了细胞壁通透性，增强了细胞膜流动性，并增加了脂滴和线粒体的数量。本研究可为后续基于代谢机制理性改造红法夫酵母以促进虾青素积累提供理论依据，有助于实现红法夫酵母虾青素的高效生产。

关键词: 天然虾青素；代谢组学；二氧化钛；红法夫酵母

Abstract: In this study, the metabolic mechanism underlying the efficient accumulation of astaxanthin in Phaffia rhodozyma PR106 induced by titanium dioxide (TiO2) stress was investigated by the combined use of untargeted metabolomics and microscopic observation. Metabolomic analysis revealed that TiO2 stress significantly changed intracellular metabolites closely linked to astaxanthin biosynthesis in PR106 cells, such as sucrose, 5-dehydroepisterol, and (6Z)-octadecenoic acid, which were downregulated after 16 h and upregulated after 32 h. Furthermore, TiO2 stress promoted astaxanthin synthesis by regulating key metabolic pathways, including ABC transporters, the phosphotransferase system, steroid biosynthesis, and amino acid biosynthesis, which were highly consistent with the major metabolic pathway changes observed during astaxanthin accumulation in PR106. In addition, TiO2 stress reduced cell wall permeability, enhanced membrane fluidity, and increased the number of lipid droplets and mitochondria. This study provides a theoretical basis for rational redesign of P. rhodozyma based on the metabolic mechanism to enhance astaxanthin accumulation, thus helping to achieve efficient astaxanthin production by P. rhodozyma.

Key words: natural astaxanthin; metabolomics; titanium dioxide; Phaffia rhodozyma

中图分类号:

TS201.2

韩田田，董柯妤，罗路，袁高峰，黄菊，陈小娥，张晶，王玉华. 二氧化钛胁迫诱导红法夫酵母虾青素高效积累的代谢调控机制[J]. 食品科学, 2026, 47(2): 30-39.

HAN Tiantian, DONG Keyu, LUO Lu, YUAN Gaofeng, HUANG Ju, CHEN Xiao’e, ZHANG Jing, WANG Yuhua. Metabolic Regulation Mechanism Underlying Efficient Astaxanthin Accumulation in Phaffia rhodozyma Induced by Titanium Dioxide Stress[J]. FOOD SCIENCE, 2026, 47(2): 30-39.

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二氧化钛胁迫诱导红法夫酵母虾青素高效积累的代谢调控机制

Metabolic Regulation Mechanism Underlying Efficient Astaxanthin Accumulation in Phaffia rhodozyma Induced by Titanium Dioxide Stress

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