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        白靈菇多糖液體發(fā)酵工藝的優(yōu)化*

        2010-08-08 02:17:30陳亞菲
        中國食用菌 2010年2期
        關鍵詞:白靈菇胞外氮源

        蘭 蓉,張 震,吳 迪,陳亞菲,馬 辰

        (北京電子科技職業(yè)學院,北京 100029)

        白靈菇又名阿魏蘑、阿魏菇,是一種野生名貴食(藥)用菌。白靈菇營養(yǎng)豐富,據科學測定,白靈菇含蛋白質14.7%、碳水化合物43.2%、脂肪4.3%、粗纖維15.4%、灰分4.8%、多糖19%[1]。由于白靈菇生長在藥用植物阿魏上,因此白靈菇具有防癌、抗癌、防治老年人心血管病、婦科腫痛、兒童佝僂病等藥用功效[2]。白靈菇中的真菌多糖還有增強人體免疫力、調節(jié)人體生理平衡的作用[3]。目前白靈菇的生產多采用傳統(tǒng)的固體栽培方式,栽培周期長、生物轉化率低,難以滿足市場需求。采用液體培養(yǎng)方式發(fā)酵生產白靈菇,在短時間內能產生大量的菌絲體和代謝產物,但白靈菇液體發(fā)酵方面的研究報道不多[4]。通過對白靈菇液體發(fā)酵培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件進行篩選及優(yōu)化,旨在為白靈菇的進一步開發(fā)提供科學依據。

        1 材料與設備

        1.1 材料

        白靈菇菌種:由北京薛瑞菌業(yè)公司提供;斜面培養(yǎng)基:馬鈴薯20%、葡萄糖2.0%、瓊脂2.0%;液體種子培養(yǎng)基:馬鈴薯20%、葡萄糖2.0%;發(fā)酵基礎培養(yǎng)基:馬鈴薯20%、葡萄糖2.5%、(NH4)2SO40.5%,起始pH為6.5。

        試劑:葡萄糖、木糖、果糖、乳糖、蔗糖、NH4NO3、(NH4)2SO4、 NaNO3、 NH4Cl、酵母粉、蛋白胨、HCl、NaOH、蒸餾水、乙醇。

        1.2 設備

        超凈工作臺,北京市昌平長城空氣凈化工程公司,HZQ-Q;生化培養(yǎng)箱,廣東省醫(yī)療器械廠,LRH-250-A;高壓滅菌鍋,北京市永光明醫(yī)療器械廠,GMSX-280;恒溫搖床,武漢瑞華儀器設備有限責任公司,HZ200L;離心機,北京市金儀儀器制造有限公司,TDL-5;恒溫干燥箱,北京市東聯哈爾儀器制造有限公司,HPG-9145。

        2 實驗方法

        2.1 培養(yǎng)方法

        2.1.1 斜面培養(yǎng)

        將大小約0.5 cm2的已活化斜面菌種接種到斜面培養(yǎng)基中,27℃培養(yǎng),直至長滿斜面培養(yǎng)基表面。

        2.1.2 液體種子制備

        250 mL三角燒瓶中裝入液體種子培養(yǎng)基100 mL,接種2塊~3塊約0.5 cm2大小的斜面菌種,置于恒溫搖床,140 r·min-1、25℃培養(yǎng)6 d,無菌條件下用無菌長柄剪刀將搖瓶中菌球剪碎,得液體種子。

        2.1.3 搖瓶培養(yǎng)

        將液體種子按10%(體積比)接種量,接種于裝有100 mL發(fā)酵培養(yǎng)基的250 mL錐形瓶中,并于25℃、140 r·min-1培 養(yǎng) 7 d[20]。

        2.2 測定方法

        胞外多糖含量的測定:發(fā)酵液3500 r·min-1離心15 min,留上清液備用。在上清液中加入95%乙醇至乙醇終濃度為70%,4℃下醇析過夜,離心后將得到的沉淀50℃真空干燥至恒重,稱重,即為多糖含量。

        2.3 培養(yǎng)基的單因素試驗

        通過上述搖瓶培養(yǎng)的方式,利用發(fā)酵基礎培養(yǎng)基,進行單一碳源和氮源篩選實驗。

        2.3.1 碳源篩選實驗

        分別用乳糖、蔗糖、果糖和木糖取代發(fā)酵基礎培養(yǎng)基中的葡萄糖,在其中篩選出最適碳源。

        2.3.2 氮源篩選實驗

        分別用NH4NO3、NaNO3、NH4Cl、酵母粉和蛋白胨取代發(fā)酵基礎培養(yǎng)基中的 (NH4)2SO4,在其中篩選出最適的氮源。

        2.4 培養(yǎng)條件的單因素試驗

        2.4.1 接種量篩選試驗

        在發(fā)酵基礎培養(yǎng)基中分別接種2.5%、5%、10%、15%和20%的液體種子,25℃、140 r·min-1搖床培養(yǎng) 7 d,篩選出最適接種量。

        2.4.2 裝液量篩選試驗

        在250 mL的錐形瓶中,分別裝入 60 mL、90 mL、120 mL、150 mL、180 mL的發(fā)酵基礎培養(yǎng)基,均接種10%的液體種子,25℃、140 r·min-1搖床培養(yǎng)7 d,篩選出最適裝液量。

        2.4.3 培養(yǎng)時間篩選試驗

        100 mL發(fā)酵基礎培養(yǎng)基中接種10%的液體種子,25℃、 140 r·min-1搖床培養(yǎng) 7 d,分別培養(yǎng) 5 d、 6 d、 7 d、8 d、9 d,篩選出最適培養(yǎng)時間。

        2.4.4 pH篩選試驗

        分別將發(fā)酵基礎培養(yǎng)基的起始pH調為4.5、5.0、5.5、6.0、 6.5、 7.0、 8.0,接種 10%,25℃、 140 r·min-1搖床培養(yǎng)7 d,篩選出最適pH。

        2.5 正交試驗

        根據上述單因素實驗結果,以白靈菇胞外多糖為指標,安排正交試驗,以進一步優(yōu)化白靈菇液體發(fā)酵培養(yǎng)基配方和培養(yǎng)條件,具體的因素和水平見表1和表2。

        3 結果與討論

        3.1 培養(yǎng)基的單因素實驗結果

        3.1.1 碳源篩選實驗

        表1 液體發(fā)酵培養(yǎng)基的正交試驗因素水平表

        表2 液體發(fā)酵培養(yǎng)條件的正交試驗因素水平表

        碳源對胞外多糖產量的影響結果見表3。

        表3 碳源單因素實驗結果

        從表3可看出,5種碳源中葡萄糖的效果最好,胞外多糖產量達到最高值,果糖次之,木糖最差。

        3.1.2 氮源篩選試驗

        氮源對胞外多糖產量的影響結果見表4。

        表4 氮源單因素實驗結果

        從表4可看出,6種氮源中蛋白胨的效果最好,胞外多糖產量達到最高值,酵母粉次之。

        3.2 培養(yǎng)條件的單因素實驗結果

        3.2.1 接種量篩選試驗

        5種接種量對胞外多糖產量的影響結果見表5。

        表5 接種量單因素實驗結果

        從表5可看出,隨著接種量的增加,多糖產量也隨之增加,說明在2.5%~20%范圍內,接種量越多越好。

        3.2.2 裝液量篩選試驗

        裝液量對胞外多糖產量的影響結果具體見表6。

        表6 裝液量單因素實驗結果

        從表6可看出,裝液量為120 mL時,胞外多糖產量最高。

        3.2.3 培養(yǎng)時間篩選試驗

        培養(yǎng)時間對胞外多糖產量的影響具體見表7。

        表7 培養(yǎng)時間單因素實驗結果

        從表7可看出,胞外多糖含量在第7天時達到最大值,超過第7天多糖含量開始下降。

        3.2.4 pH篩選試驗

        pH值對胞外多糖產量的影響結果見表8。

        表8 pH單因素試驗結果

        從表8可看出,pH值為6.5時效果最好,多糖產量達到最高值,pH7.0次之,4.0最差。

        3.3 培養(yǎng)基正交試驗結果

        白靈菇發(fā)酵最適培養(yǎng)基正交試驗結果與極差分析結果見表 9。

        表9 白靈菇搖瓶發(fā)酵最適培養(yǎng)基正交試驗結果與極差分析

        由表9極差值R可看出,各因素對白靈菇發(fā)酵產胞外多糖的影響先后順序是A>C>B,即碳源對胞外多糖產量的影響最大,無機鹽其次,氮源的影響相對最弱。從優(yōu)水平來看,白靈菇發(fā)酵產胞外多糖的最佳培養(yǎng)基組合為A3B3C1,而胞外多糖產量最多的培養(yǎng)基組合為A2B3C1,經3次重復實驗驗證,得白靈菇發(fā)酵產胞外多糖的最佳培養(yǎng)基組合為A2B3C1,即葡萄糖2%、蛋白胨0.75%、CaCl20.2%。

        3.4 培養(yǎng)條件正交試驗結果

        白靈菇發(fā)酵最適培養(yǎng)條件正交試驗結果與極差分析結果見表10。

        表10 白靈菇發(fā)酵最適培養(yǎng)條件正交試驗結果與極差分析

        由表10極差值R可看出,各因素對白靈菇發(fā)酵產胞外多糖的影響先后順序是A=D>B>C,即起始pH值和培養(yǎng)天數對胞外多糖產量影響最大,接種量其次,裝液量的影響相對最弱。從優(yōu)水平來看,白靈菇發(fā)酵產胞外多糖的最佳培養(yǎng)條件組合為A3B2C2D2,而胞外多糖產量最多的培養(yǎng)條件組合為A3B3C2D1,經3次重復實驗驗證,得白靈菇發(fā)酵產胞外多糖的最佳培養(yǎng)條件組合為A3B3C2D1,即起始pH值7.0,接種量20%,裝液量120 mL,培養(yǎng)天數6 d。

        4 結論

        根據上述實驗結果,得出白靈菇液體發(fā)酵產胞外多糖最佳培養(yǎng)基組合:葡萄糖2%、蛋白胨0.75%、CaCl20.2%;白靈菇液體發(fā)酵產胞外多糖最佳培養(yǎng)條件為:起始pH值7.0,接種量20%,裝液量120 mL,培養(yǎng)天數6 d。

        [1]申進文,閆永先.白阿魏蘑菌種培養(yǎng)基篩選試驗[J].食用菌,2000(20):28.

        [2]林杰.白靈菇栽培技術要點[J].中國食用菌,2000,19(5):28-29.

        [3]陳忠純.阿魏側耳的栽培技術[J].干旱區(qū)研究,1994,11(2):65-68.

        [4]趙永勛.食藥用菌液體發(fā)酵的現狀和展望[J].農業(yè)與技術, 2004,24(3):111-114.

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