王 陶，李 文，董玉瑋，李同祥，賀 羽

(徐州工程學(xué)院 江蘇省食品資源開發(fā)與質(zhì)量安全重點建設(shè)實驗室，江蘇 徐州 221018)

近年來，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，廢水廢渣隨意排放，導(dǎo)致土壤重金屬、有機(jī)物污染日益嚴(yán)重,重金屬污染引起的食品安全、環(huán)境問題已引起人們關(guān)注[1-2].全國土壤總的點位超標(biāo)率為 16.1%，其中重金屬鎘是最主要的污染物，鎘的點位超標(biāo)率達(dá)到 7.0%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他污染物[3].由于鎘移動性大、毒性高、蓄積性強(qiáng)、污染面積廣被稱為“五毒之首”[4]，可造成細(xì)胞氧化損傷，引起DNA斷裂，破壞細(xì)胞內(nèi)含物，降低酶的活性，同時鎘對人體還有一定的“三致”作用，對人類的健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅[5-6].

傳統(tǒng)處理重金屬污染的方法有很多，主要是膜分離法、離子交換法、化學(xué)沉淀法、活性炭吸附法、氧化還原法等物理和化學(xué)方法[7]，這些方法雖各具特點，但也存在一定局限性，比如投資成本高、技術(shù)要求高、能耗高、選擇性低、釋放副產(chǎn)物、產(chǎn)生二次污染等，所以逐漸被高效、廉價的生物吸附法所取代.由于微生物繁殖快、細(xì)胞數(shù)量多、比表面積大、成本低，具有能夠處理低濃度污染或大面積污染等的獨特優(yōu)勢，有良好的生態(tài)效益和應(yīng)用前景[8].鎘污染的微生物修復(fù)已成為當(dāng)今食品科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等的熱點研究領(lǐng)域，也是最具有挑戰(zhàn)性的研究方向之一[9].現(xiàn)有研究表明，酵母菌對重金屬具有良好的吸附性，可以應(yīng)用于食品發(fā)酵工業(yè)及環(huán)境污染治理領(lǐng)域.釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae)[10-11]、熱帶假絲酵母(Candidatropicalis)PS33[12]、異常威客漢姆酵母(Wickerhamomycesanomalus)[13]、庫德畢赤酵母(Pichiakudriavzevii)[14]、紅酵母(Rhodotorulamucilaginosa)[15]等對 Cd2+、Pb2+等離子具備一定的吸附性能和清除能力.由于不同微生物菌株和重金屬相互作用的復(fù)雜性及其細(xì)胞本身結(jié)構(gòu)的差異性[16]，菌株在耐鎘和吸附鎘的能力等方面還需提高.同時，不同菌株對重金屬的耐受及基本特性存在差異.因此，有必要開展高耐鎘酵母菌種質(zhì)資源的挖掘工作，進(jìn)一步篩選對重金屬具有良好吸附特性的酵母菌株，建立優(yōu)勢菌種庫[17].

前期選育得到一株高耐鎘酵母菌株QN-3，經(jīng)鑒定為Cystobasidiumoligophagum，因此，本研究進(jìn)一步觀察其細(xì)胞形態(tài)，研究其生理生化特征，對其進(jìn)行高鎘固體培養(yǎng)基耐鎘特性研究，并優(yōu)化液體耐鎘培養(yǎng)條件，通過透射電鏡觀察鎘在菌體表面的沉積作用，以期為工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用提供重要的菌種.

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

菌株：酵母菌CystobasidiumoligophagumQN-3；CdCl2·2.5H2O，分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司.

1.2 培養(yǎng)基

高鎘PDA固體培養(yǎng)基：蔗糖20 g，馬鈴薯200 g，加2.5水合氯化鎘母液，使Cd2+質(zhì)量濃度為250、300、400、600、700、800、900、1 000、10 000、11 000、20 000、22 000、24 000 mg/L，瓊脂粉20 g，加蒸餾水至1 000 mL，121 ℃滅菌20 min.

PDA液體培養(yǎng)基：蔗糖20 g，馬鈴薯200 g，加蒸餾水至1 000 mL，121 ℃滅菌 20 min.

PDA固體培養(yǎng)基：蔗糖20 g，瓊脂粉20 g，馬鈴薯200 g，加蒸餾水至1 000 mL，121 ℃滅菌20 min.

高鎘PDA液體培養(yǎng)基：在相應(yīng)Cd2+質(zhì)量濃度高鎘PDA固體培養(yǎng)基基礎(chǔ)上，去除瓊脂粉即可.

1.3 儀器與設(shè)備

TU-1810紫外可見分光光度計，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；A3AFG-13原子吸收分光光度計,北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；Hitachi7650透射電子顯微鏡,日立(中國)有限公司；酸度計,上海力晶科學(xué)儀器有限公司；生物顯微鏡,南京江南永新光學(xué)有限公司；64RL高速冷凍離心機(jī),美國Beckeman公司; XT-9800型多用預(yù)處理加熱儀,上海新拓微波溶樣測試技術(shù)有限公司.

1.4 方法

1.4.1 酵母菌株QN-3對鎘的耐受性

將實驗室保藏的高耐鎘酵母菌株QN-3進(jìn)行活化，取50 mL液體PDA培養(yǎng)基裝在150 mL搖瓶中，接入菌液，體積分?jǐn)?shù)6%，于恒溫?fù)u床中28 ℃培養(yǎng)72 h.分別轉(zhuǎn)移接種到不同含量高鎘固體PDA培養(yǎng)基中，28 ℃培養(yǎng)3 d，觀察其生長情況和對鎘的耐受情況.

1.4.2 酵母菌株QN-3細(xì)胞形態(tài)及生理生化特性

按照1.4.1將活化后的高耐鎘菌株接種到固體PDA培養(yǎng)基上，28 ℃培養(yǎng)3 d后，挑取單菌落制作臨時涂布片，觀察其細(xì)胞形態(tài)，生理生化的鑒定參考標(biāo)準(zhǔn)方法[18]進(jìn)行.

1.4.3 耐鎘酵母菌QN-3的生長曲線[19]

在150 mL的錐形瓶中加入50 mL已滅菌的PDA液體培養(yǎng)基，在無菌操作條件下將活化好的菌按6%接種量分別接種于無鎘液體PDA培養(yǎng)基，100 mg/L和500 mg/L 2種鎘質(zhì)量濃度的PDA液體培養(yǎng)基中，設(shè)置3個平行，空白對照組不接菌，然后放入28 ℃，120 r/min的恒溫?fù)u床進(jìn)行振蕩培養(yǎng)，接著每隔2 h取樣，用可見分光光度計測OD600值，直至OD600不再增加，實驗重復(fù)3次，取平均值.以培養(yǎng)時間為橫坐標(biāo)，培養(yǎng)液OD600值為縱坐標(biāo)，根據(jù)實驗測定結(jié)果繪制生長曲線圖.

1.4.4 耐鎘菌株QN-3培養(yǎng)條件優(yōu)化

1)NaCl對QN-3生長的影響

按6%接種量分別接種于NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)別為 0、1%、2%、3%、4%、5%的100 mg/L和500 mg/L 2種鎘質(zhì)量濃度PDA液體培養(yǎng)基中，考察NaCl對QN-3生長的影響.

2)pH對QN-3生長的影響

按6%接種量分別接種于pH值別為3、4、5、6、7、8、9、10、11、12的100 mg/L和500 mg/L 2種鎘質(zhì)量濃度PDA液體培養(yǎng)基中，考察pH對QN-3生長的影響.

3)接種量對QN-3生長的影響

按1%、2%、4%、6%、8%、10%接種量分別接種于100 mg/L和500 mg/L 2種鎘質(zhì)量濃度PDA液體培養(yǎng)基中，考察接種量對QN-3生長的影響.

4)裝液量對QN-3生長的影響

在150 mL的錐形瓶中裝入 10、30、50、70、90 mL滅好菌的PDA液體培養(yǎng)基，按6%接種量分別接種于100 mg/L和500 mg/L 2種鎘質(zhì)量濃度的PDA液體培養(yǎng)基中，考察裝液量對QN-3生長的影響.

5)溫度對QN-3生長的影響

按6%接種量分別接種于100 mg/L和500 mg/L 2種鎘質(zhì)量濃度PDA液體培養(yǎng)基中，放入溫度分別為 4、20、25、28、30、32、37 ℃恒溫?fù)u床培養(yǎng)，考察溫度對QN-3生長的影響.

1.4.5 耐鎘酵母菌QN-3對鎘的吸附特性

1)QN-3在不同鎘離子質(zhì)量濃度培養(yǎng)基中吸附率的測定

配制鎘質(zhì)量濃度分別為50、100、300、500、800、1 000、2 000、4 000 mg/L的PDA液體培養(yǎng)基，在最佳生長條件下培養(yǎng)4 d后，8 000 r/min離心15 min，取上清液2 mL，加8 mL濃硝酸、1 mL 30%的雙氧水在加熱儀中消解，消解液用0.5%稀硝酸定容到10 mL，用火焰原子吸收分光光度計測吸光度，根據(jù)吸光度計算吸附率[20]，火焰原子吸收分光光度計的工作參數(shù)為：波長228.8 nm, 空氣流量1.8 L/min, 燈電流2 mA，狹縫0.4 nm，背景校正為無.同時測定不同質(zhì)量濃度鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，繪制鎘標(biāo)準(zhǔn)曲線.

鎘的生物吸附率計算方法為

式中：Qr為表示吸附率，%；Co為表示鎘離子初始質(zhì)量濃度，mg/L；Ce為表示吸附后鎘離子最終質(zhì)量濃度，mg/L.

2)透射電鏡(TEM)法分析QN-3吸附特性

將培養(yǎng)好的酵母菌分別轉(zhuǎn)接到0 mg/L、1 500 mg/L鎘質(zhì)量濃度的 PDA 培養(yǎng)基中培養(yǎng)，離心取菌體，用無菌水洗滌3次，收集干凈的菌體，不同鎘質(zhì)量濃度的菌體各收集約1 g濕菌體.每個質(zhì)量濃度菌體取 0.5 g 至10 mL 離心管中，加入戊二醛溶液，輕輕吹打菌體至完全溶解.用戊二醛定容至10 mL體積，放在4 ℃冰箱中24 h，保證戊二醛充分固定酵母菌細(xì)胞.將固定好的菌體進(jìn)行離心，5 000 r/min 10 min；用0.1 mol/L，pH 7.2的PBS 對菌體反復(fù)清洗3次，每次10 min；用體積分?jǐn)?shù)50%、70%、80%、90%的乙醇梯度脫水各15 min后，再用無水乙醇脫水2 次，每次30 min；用叔丁醇溶液進(jìn)行3次置換，每次置換30 min；樣品置換后取出，冷凍干燥機(jī)進(jìn)行干燥；利用雙面膠將樣品粘到樣品臺上，觀察面向上，準(zhǔn)備觀察；使用離子濺射儀為樣品進(jìn)行鍍膜，該實驗的樣品需要鍍10 nm金膜.

1.4.6 數(shù)據(jù)處理

所有實驗數(shù)據(jù)均是3次重復(fù)結(jié)果的平均值，數(shù)據(jù)表示為x±s形式，利用SPSS 16.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，采用Duncan’s ANOVA進(jìn)行多重比較，P<0.05，P<0.01，均具有統(tǒng)計學(xué)意義.

2 結(jié)果與討論

2.1 酵母菌QN-3對鎘的耐受性

QN-3在不同質(zhì)量濃度鎘平板上的生長狀況見圖1.

圖1 QN-3在不同濃度鎘平板上的生長情況

由圖1可以看出菌株QN-3對鎘的耐受性較好，可在鎘質(zhì)量濃度最高為22 000 mg/L的平板上生長，QN-3菌落，表面光滑，質(zhì)地黏稠，圓形突出，邊緣規(guī)則，直徑為1～2 mm，該菌有特殊味道.

2.2 QN-3細(xì)胞形態(tài)

顯微鏡觀察結(jié)果如圖2所示，QN-3細(xì)胞呈橢圓近圓形，呈典型酵母菌形態(tài).

圖2 QN-3細(xì)胞形態(tài)(400×)

2.3 生理生化特征

QN-3生理生化特征見表1.麥芽糖、葡萄糖、山梨醇、蔗糖和乳糖是酵母菌QN-3利用較好的碳源，可溶性淀粉和檸檬酸是利用較差的碳源.硫酸銨與硝酸鉀是QN-3能利用的氮源，QN-3生長可不利用維生素，不能利用尿素，不產(chǎn)淀粉類似物，最高耐葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%，有一定的耐鹽性，最高可在鹽質(zhì)量濃度0.015 g/mL的培養(yǎng)基中生長.

表1 QN-3的生理生化特征

2.4 耐鎘酵母菌QN-3的生長曲線

鎘是酵母菌生長的非必需元素，沒有報道對酵母菌生長有利；鎘離子進(jìn)入酵母細(xì)胞以后，可以與細(xì)胞中蛋白質(zhì)的巰基相結(jié)合，導(dǎo)致與呼吸和其他生理生化活動有關(guān)的一些關(guān)鍵酶失去活性，由此來阻礙細(xì)胞的正常生理活性，最終抑制菌株的生長[21].為了探索耐鎘酵母菌QN-3對于鎘的耐受性，研究了不含鎘、100 mg/L和500 mg/L含鎘液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)的生長情況，結(jié)果見圖3.

由圖3可知，在鎘質(zhì)量濃度500 mg/L的液體培養(yǎng)基中，由于鎘質(zhì)量濃度的升高，QN-3進(jìn)入對數(shù)期比在鎘質(zhì)量濃度100 mg/L的培養(yǎng)基中延遲約8 h，菌株QN-3在不含鎘和含100 mg/L鎘培養(yǎng)基中培養(yǎng)10 h后進(jìn)入生長對數(shù)期，并分別于70 h、84 h后進(jìn)入穩(wěn)定期；在含500 mg/L鎘培養(yǎng)基中培養(yǎng)18 h后進(jìn)入生長對數(shù)期，72 h后進(jìn)入穩(wěn)定期，綜合考慮，菌株的培養(yǎng)時間在72 h左右時最好.從同一時間的吸光值來看，菌株QN-3生物量隨鎘質(zhì)量濃度增加而有所降低.這可能是因為菌株QN-3對鎘有一定的耐受性，在前期生長過程中低質(zhì)量濃度鎘培養(yǎng)基中生長更好，最終相差不大，說明該菌株的耐鎘性能較好.

圖3 QN-3在不同質(zhì)量濃度鎘培養(yǎng)基中的生長曲線

2.5 耐鎘酵母菌QN-3培養(yǎng)條件優(yōu)化

2.5.1 NaCl質(zhì)量濃度對QN-3生長的影響

鈉離子是微生物發(fā)酵培養(yǎng)基的基本成分，有維持細(xì)胞的滲透壓的作用，所以在培養(yǎng)基中經(jīng)常會加入一些鈉鹽給菌種細(xì)胞提供一個適宜的生存環(huán)境.耐鎘酵母菌QN-3在不同 NaCl質(zhì)量濃度下培養(yǎng)的生長情況見圖4.

圖4 NaCl質(zhì)量濃度對QN-3生長的影響

由圖4可知：QN-3在鎘質(zhì)量濃度100 mg/L液體培養(yǎng)基中NaCl質(zhì)量濃度為0時生長最好，隨 NaCl質(zhì)量濃度增高，吸光值不斷下降，但是菌株整體依舊處于生長良好狀態(tài)；QN-3在鎘質(zhì)量濃度500 mg/L液體培養(yǎng)基中NaCl質(zhì)量濃度為0.01 g/mL時生長最好，無NaCl時的生長情況好于NaCl質(zhì)量濃度大于0.01 g/mL時的，說明NaCl的加入有利于菌株更好的適應(yīng)鎘環(huán)境.隨 NaCl質(zhì)量濃度增高，吸光值不斷下降，同樣生長良好，可能是因為鈉離子的加入，占據(jù)了部分金屬結(jié)合位點，從而導(dǎo)致鎘離子的有效結(jié)合位點減少，有利于菌株生長.由實驗可得，NaCl質(zhì)量濃度對菌株生長影響不大，菌株同時具有一定的耐鹽性，最終確定吸光值都很大的NaCl質(zhì)量濃度為0.01 g/mL為后續(xù)實驗使用.

2.5.2 溫度對QN-3生長的影響

在酵母菌的生長過程中，酵母菌中酶的活性以及物質(zhì)的溶解性等都與溫度有關(guān)，溫度的變化會導(dǎo)致菌株的生長速率變化.耐鎘酵母菌QN-3在不同溫度下培養(yǎng)的生長情況見圖5.

由圖5可知，QN-3在100 mg/L和500 mg/L質(zhì)量濃度液體培養(yǎng)基中在20～32 ℃生長比較好，在2種質(zhì)量濃度中吸光值都很高，幾乎沒有差別，由實驗結(jié)果可知，在28 ℃達(dá)到了最高值.在20 ℃以下，生長較緩慢，可能是低溫影響了細(xì)胞中蛋白質(zhì)的功能與調(diào)控方式，導(dǎo)致生長受到抑制；在32 ℃以后，吸光值直線下降，生長受到抑制，可能是溫度過高導(dǎo)致細(xì)胞停止生長的同時發(fā)生死亡并出現(xiàn)破裂，這會影響菌體正常生理代謝，導(dǎo)致吸光度減少.由此可得QN-3是中溫菌，在28 ℃條件下培養(yǎng)生長情況最好，可以應(yīng)用于后續(xù)實驗中.

圖5 溫度對QN-3生長的影響

2.5.3 pH對QN-3生長的影響

耐鎘酵母菌QN-3在不同pH下培養(yǎng)的生長情況見圖6.由圖6可知，在100 mg/L培養(yǎng)基中QN-3在pH為3～9時生長較好，在pH為6時生長的最好，從pH大于9時吸光值開始驟降；在500 mg/L培養(yǎng)基中QN-3在pH為3～7時生長較好，在pH為5時生長的最好，從pH大于7時吸光值開始驟降.在高質(zhì)量濃度的鎘環(huán)境中，生長pH范圍變窄.這可能是由于高鎘本身對菌生長有一定的抑制作用，使得菌適應(yīng)pH的能力變差.結(jié)果表明在偏堿性的環(huán)境中不利于該菌株生長，中性或偏酸性條件下更適合其生長，并最終確定最適生長的培養(yǎng)基pH為5～6.

圖6 pH對QN-3生長的影響

2.5.4 接種量對QN-3生長的影響

生產(chǎn)菌種在發(fā)酵過程中生長繁殖的速度由接種量的大小決定，為了縮短發(fā)酵時間，可以增大接種量，使產(chǎn)物的形成提前到來.耐鎘酵母菌QN-3在不同接種量培養(yǎng)下的生長情況見圖7.

由圖7可知，菌體QN-3在100 mg/L鎘質(zhì)量濃度培養(yǎng)基中，接種量為6%時生長最好；在500 mg/L鎘質(zhì)量濃度培養(yǎng)基中，接種量為8%時生長最好.從整體來看，接種量對菌體生長影響不大，都生長地很好，為防止后續(xù)實驗中由于接種量過多導(dǎo)致溶氧量不足，影響產(chǎn)物，故選擇中間的接種量6%為后續(xù)實驗使用.

圖7 接種量對QN-3生長的影響

2.5.5 裝液量對QN-3生長的影響

菌株培養(yǎng)基中溶解氧的含量與裝液量有關(guān)，會影響微生物的呼吸作用和某些代謝產(chǎn)物的合成.耐鎘酵母菌QN-3在不同裝液量下培養(yǎng)的生長情況見圖8.

由圖8可知，菌體QN-3在鎘質(zhì)量濃度100 mg/L和500 mg/L培養(yǎng)基中都是在裝液量為10 mL時生長最好，隨著裝液量的增加，吸光值在逐漸下降，但是對菌體的生長影響不大.裝液量較小，溶氧量高，菌株生長良好，但是發(fā)酵空間就浪費(fèi)了，工業(yè)成本也相對增加；裝液量過大，溶氧量低，會抑制菌株生長.因此，綜合考慮選擇了50 mL裝液量在后續(xù)實驗中使用.

2.6 耐鎘酵母菌QN-3對鎘的吸附特性

2.6.1 QN-3在不同鎘質(zhì)量濃度培養(yǎng)基中的吸附特性

在最佳耐鎘生長條件下，測定耐鎘酵母菌QN-3在不同鎘質(zhì)量濃度的培養(yǎng)基中的吸附情況，其結(jié)果見圖9.

由圖9可以看出，菌體在鎘質(zhì)量濃度50、100、300、500、800、1 000、2 000、4 000 mg/L的培養(yǎng)基中的吸附率分別為49.42%、36.16%、31.31%、23.01%、19.45%、10.29%、8.39%、5.91%.菌體QN-3在50 mg/L中吸附率最高，在4 000 mg/L中吸附率最低，隨著鎘質(zhì)量濃度的升高，吸附率逐漸降低.這可能是由于一定數(shù)量的菌體細(xì)胞結(jié)合重金屬位點的數(shù)量是有限的，當(dāng)鎘質(zhì)量濃度升高時，結(jié)合位點趨近于飽和狀態(tài)，不能再吸附更多的鎘離子，出現(xiàn)吸附率下降的現(xiàn)象.

圖9 不同鎘質(zhì)量濃度的培養(yǎng)基對QN-3吸附率影響

2.6.2 透射電鏡(TEM)分析

耐鎘酵母菌QN-3培養(yǎng)好后，分別轉(zhuǎn)接到鎘質(zhì)量濃度為0 mg/L和1 500 mg/L的PDA培養(yǎng)基中，28 ℃、120 r/min下培養(yǎng)72 h.其透射電鏡結(jié)果見圖10.

圖10 鎘處理QN-3菌體前后透射電鏡圖

圖10中a為健康生長的細(xì)胞，其形狀規(guī)則，細(xì)胞壁、細(xì)胞膜與細(xì)胞質(zhì)貼合正常.菌體內(nèi)部的物質(zhì)分布均勻，沒有聚集的現(xiàn)象.圖b、圖c可以明顯看出在高鎘條件下，酵母菌QN-3的形狀發(fā)生明顯變化.有明顯的顆粒附著在細(xì)胞表面，菌體形狀整體上出現(xiàn)不同程度的凹陷.可以看到細(xì)胞內(nèi)部細(xì)胞質(zhì)分布不均勻，出現(xiàn)多個小聚集的部分，同時出現(xiàn)明顯的空泡.其次，酵母菌QN-3在高鎘環(huán)境下的生長也受到了抑制，明顯比無鎘環(huán)境下的生長緩慢.從微生物角度看，酵母吸附金屬鎘可以由任何一種或不同過程的組合發(fā)生，如絡(luò)合、配位、螯合、離子交換，真菌生物量可以通過金屬吸附到生物的細(xì)胞壁、細(xì)胞內(nèi)固存，金屬積累和沉淀而成為金屬聚集物聚集在細(xì)胞周圍.可以推測菌體表面的小顆粒為被吸附的Cd2+積聚形成的聚集物.同時有部分金屬鎘進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，直接或間接參與了細(xì)胞內(nèi)部的生長代謝活動，對酵母菌QN-3產(chǎn)生了毒副作用，體現(xiàn)在細(xì)胞質(zhì)出現(xiàn)聚集，細(xì)胞內(nèi)部出現(xiàn)氣泡，酵母細(xì)胞的生長周期變長.Cd2+對酵母細(xì)胞存在毒副作用，使細(xì)胞內(nèi)部發(fā)生聚集，產(chǎn)生空泡，細(xì)胞外部出現(xiàn)不同程度變形.大多數(shù)的Cd2+聚集在細(xì)胞表面，少數(shù)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，直接或者間接參與代謝過程.高Cd2+質(zhì)量濃度引起的氧化損傷和膜通透性改變可能是導(dǎo)致細(xì)胞形態(tài)改變的原因[22]，推測活體酵母菌QN-3對金屬鎘的吸附機(jī)制是胞外吸附為主，少量胞內(nèi)吸附.

3 結(jié)語

本課題篩選出的高耐鎘酵母菌株QN-3固體最高耐鎘為22 000 mg/L，對鎘的耐受性較好.QN-3菌落光滑，呈橘粉色，細(xì)胞為橢圓近圓形，具有一定的耐鹽性，呈典型的酵母菌形態(tài)特征.馬克思克魯維酵母YS-K1在鎘質(zhì)量濃度140 mg/L的培養(yǎng)基中也能生長.與文獻(xiàn)報道相比，QN-3在對鎘的耐受方面具有明顯優(yōu)勢.

經(jīng)過培養(yǎng)條件優(yōu)化，耐鎘酵母菌QN-3最佳培養(yǎng)條件為NaCl 0.01 g/mL、pH 6.0、溫度28 ℃、接種量6%，裝液量50 mL.該菌株對鎘有良好的吸附性，在低質(zhì)量濃度中吸附性高于高質(zhì)量濃度，在鎘質(zhì)量濃度為50 mg/L時，吸附率最高，在培養(yǎng)基中達(dá)到49.42%.通過透射電鏡分析，酵母菌QN-3吸附過程主要是表面吸附，很少的一部分是吸附在細(xì)胞內(nèi)部.這些被吸附在內(nèi)部的金屬鎘對酵母菌的正常生理活動產(chǎn)生了明顯的負(fù)面作用，主要表現(xiàn)為酵母菌的生長周期延長，細(xì)胞形態(tài)發(fā)生變形，細(xì)胞內(nèi)部出現(xiàn)空泡和細(xì)胞器堆積.目前，國內(nèi)外有很多學(xué)者都致力于酵母吸附重金屬鎘的研究，但大多都集中在釀酒酵母和粘紅酵母上，對于其他種屬的酵母菌株在該領(lǐng)域的研究極為少見.有些種屬酵母菌對鎘的吸附性好但耐受性較弱，有些種屬酵母菌耐受性雖強(qiáng)但吸附性又較低.酵母菌株QN-3 對于鎘具有較強(qiáng)的耐受性，同時，又具有較高的吸附性能，可作為食品、環(huán)境、水體中重金屬鎘修復(fù)的良好材料.