科学通报 | 中国科学院天津工业生物技术研究所吴信团队综述甲基营养型毕赤酵母单细胞蛋白研究进展

在全球粮食需求持续增长与气候变化压力日益凸显的背景下，传统农业蛋白生产模式面临资源消耗高、环境代价大的可持续性挑战。我国长期依赖进口蛋白原料，进口比例高达80%以上，这不仅增加了供应链风险，更对国家粮食安全构成重大威胁。如何开拓新型蛋白资源，构建自主可控的蛋白供给体系，成为农业科技攻关的核心问题。

近日，中国科学院天津工业生物技术研究所吴信研究员团队在《科学通报》发表了题为“甲基营养型毕赤酵母单细胞蛋白研究进展”的综述论文，系统总结了甲基营养型毕赤酵母作为单细胞蛋白（single cell protein , SCP）生产菌种的最新研究进展。文章从代谢机制解析、工程菌株构建、发酵工艺优化到产业化应用等多个维度，全面梳理了该领域的关键技术突破与发展路径。

甲基营养型毕赤酵母因其能够利用甲醇作为碳源、生长迅速、可实现高密度发酵，且被认定为GRAS（generally recognized as safe, 一般认为安全）微生物，被认为是理想的SCP工业化生产平台。然而，野生型菌株存在蛋白质含量偏低（40%–50%）、必需氨基酸组成不平衡、对甲醇及其毒性中间产物耐受性差等问题，限制了其产业化应用。

文章系统阐述了通过理性代谢工程与适应性实验室进化（adaptive laboratory evolution, ALE）相结合的策略，对毕赤酵母进行多层次的精准调控。在代谢层面，研究团队通过改造醇氧化酶（alcohol oxidase, AOX）强化甲醇氧化、过表达二羟基丙酮合酶提升碳同化效率、构建蛋白质支架优化中间体传递，实现了碳代谢通量的精细平衡。同时，通过强化氮代谢途径和细胞壁重构，显著提高了氮源利用效率和蛋白质积累能力。值得一提的是，通过长期在高甲醇浓度和高温压力下的适应性进化，团队成功选育出工程菌株HTX-33。该菌株在中试规模发酵中表现出卓越性能：生物量达到63.37 g DCW/L，甲醇转化率为0.46 g DCW/g，粗蛋白含量高达50.6%，相关指标均达到国际先进水平。

在推进基础研究的同时，也应注重技术创新与产业应用的紧密结合。通过优化发酵工艺参数，包括碳氮源比例、溶氧调控及动态补料策略，进一步提升SCP生产效率，显著增强工业放大适应性。目前，毕赤酵母SCP已在食品和饲料领域展现出广泛应用前景。在食品领域，SCP被用于高蛋白食品、肉替代品和膳食补充剂；在饲料领域，SCP正逐步替代鱼粉、豆粕等传统蛋白源，在水产、禽类及反刍动物饲料中发挥重要作用。

本综述不仅是对毕赤酵母SCP生产菌株改造策略的系统总结，更是对未来非粮型蛋白制造方向的科学展望。未来，随着人工智能、高通量筛选等前沿技术与合成生物学的深度融合，将进一步加速高产、优质、营养均衡的SCP菌株的迭代升级，为我国构建自主可控的蛋白供给体系、保障国家粮食安全贡献“微生物智造”的中国方案。

中国科学院天津工业生物技术研究所吴信研究员为论文通讯作者，天津工业生物技术研究所研究生袁洁为论文第一作者。相关研究受到中国科学院战略性先导科技专项（XDC0110304）和天津市科技计划项目(23YFYSHZ00140) 资助。

文章信息

袁洁，董灿灿，戎友燕，等.甲基营养型毕赤酵母单细胞蛋白研究进展. 科学通报, 2026.

https://doi.org/10.1360/CSB-2025-5384

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