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        真姬菇液體菌種培養(yǎng)基篩選和搖瓶發(fā)酵條件的研究

        2010-10-19 05:26:40王麗娟劉林德卜慶梅王愛云王淑芳
        食品科學(xué) 2010年17期
        關(guān)鍵詞:質(zhì)量

        王麗娟,劉林德,卜慶梅,王愛云,王淑芳

        (魯東大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,山東 煙臺 264025)

        真姬菇液體菌種培養(yǎng)基篩選和搖瓶發(fā)酵條件的研究

        王麗娟,劉林德,卜慶梅,王愛云,王淑芳

        (魯東大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,山東 煙臺 264025)

        采用搖瓶培養(yǎng)法對真姬菇液體菌種培養(yǎng)基篩選和發(fā)酵條件進行研究。研究表明,真姬菇液體菌種最佳組合培養(yǎng)基為:葡萄糖3g/100mL、玉米淀粉1g/100mL、黃豆粉1.5g/100mL、(NH4)2SO40.3g/100mL、KH2PO40.2g/100mL、MgSO4·7H2O 0.1g/100mL和VB110mg/L。真姬菇搖瓶發(fā)酵最佳條件為:起始pH值為6.0,500mL錐形瓶裝液量140~150mL,搖床轉(zhuǎn)速180r/min,溫度26℃,二級搖瓶發(fā)酵時間72h,接種量10%~12%。

        真姬菇;培養(yǎng)基篩選;發(fā)酵條件

        Abstract:In this study, medium composition and process conditions for the liquid-state incubation ofHypsizigus marmoreusin a shake flask were explored. The optimal medium composition was found to consist of 3 g/100 mL glucose, 1 g/100 mL corn starch, 1.5 g/100 mL soybean cake, 0.3 g/100 mL (NH4)2SO4, 0.2 g/100 mL KH2PO4, 0.1 g/100 mL MgSO4·7H2O and 10 mg/L Vitamin B1. Initial pH of 6.0, medium volume contained in a 500 mL flask of 140-150 mL, shaking speed of 180 r/min, incubation temperature of 26 ℃, incubation time of 72 h and inoculum size of 10%-12% were found optimal.

        Key words:Hypsizigus marmoreus;medium selection;incubation conditions

        真姬菇(Hypsizigus marmoreus)又名玉蕈、蟹味菇,隸屬擔子菌亞門層菌綱傘菌目白蘑科玉蕈屬[1]。真姬菇是一種珍稀名貴食用菌,它含有豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸和維生素,具有高蛋白、低脂肪、低熱量的特點。真姬菇子實體蛋白質(zhì)具有較高的營養(yǎng)價值,氨基酸評分(AAS)、化學(xué)評分(CS)、營養(yǎng)指數(shù)(NI)和氨基酸比值系數(shù)分(SRCAA)4項指標均比參比食用菌高[2]。同時,真姬菇是一種深受消費者青睞的保健食品。真姬菇多糖等提取物具有較好的清除超氧自由基和羥自由基活性,經(jīng)常食用具有提高人體免疫力、預(yù)防衰老、延長壽命的功效[3-6]。

        中國從20世紀80年代起對真姬菇開展生物學(xué)特性和栽培條件研究[7-10]。但目前的栽培大多沿用傳統(tǒng)的固體菌種接種方法,萌發(fā)速度慢,易污染,生產(chǎn)周期長,經(jīng)濟效益低。用液體菌種接種,菌絲球數(shù)量多,萌發(fā)點多,生長速度快,不宜污染,周期短,成本低,適宜工廠化栽培,有著廣闊的前景。近年來有關(guān)真姬菇等液體培養(yǎng)基的篩選已有研究[11-15],但以發(fā)酵菌絲為目的用于真姬菇液體菌種生產(chǎn)的有關(guān)研究只見少量報道[16]。本實驗以菌絲體干質(zhì)量濃度為指標,篩選適宜真姬菇液體菌種生長的液體培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件,旨在為大規(guī)模栽培真姬菇提供基礎(chǔ)資料。

        1 材料與方法

        1.1 供試菌種

        真姬菇(Hypsizigus marmoreus)由山東省食用菌工作站提供。

        1.2 基礎(chǔ)培養(yǎng)基

        葡萄糖3g/100mL、蛋白胨1g/100mL、KH2PO40.2g/100mL、MgSO4·7H2O 0.1g/100mL、VB110mg/L。

        1.3 一級搖瓶培養(yǎng)基

        葡萄糖3g/100mL、麩皮4g/100mL、土豆20g/100mL、KH2PO40.2g/100mL、MgSO4·7H2O 0.1g/100mL、VB110mg/L。

        1.4 測定方法

        菌絲體干質(zhì)量的測定:發(fā)酵液經(jīng)雙層紗布過濾后,菌絲體用水沖洗干凈,60℃烘箱中烘干至質(zhì)量恒定,稱其質(zhì)量,重復(fù)3次。菌球密度的測定:取1mL培養(yǎng)液于培養(yǎng)皿中,在培養(yǎng)皿下面放一張黑白相間的格子紙,然后進行計數(shù),重復(fù)3次。菌球直徑的測定:隨機取15個菌球,在培養(yǎng)皿中排成一列,測其總長度,求平均值。

        1.5 搖瓶發(fā)酵條件的設(shè)定

        設(shè)定不同的裝液量、起始pH值和接種量。裝液量選用500mL三角瓶,裝液量分別為100、120、140、160、180、200mL;起始pH值分別為4.5、5.5、6.5、7.5、8.5;接種量(V/V)分別為3%、6%、9%、12%、15%、18%。

        設(shè)定不同的培養(yǎng)溫度、搖床轉(zhuǎn)速和培養(yǎng)時間。培養(yǎng)溫度分別為15、18、21、24、27、30℃;搖床轉(zhuǎn)速分別為100、120、140、160、180、200r/min;培養(yǎng)時間分別為48、72、96、120、144、168h。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 培養(yǎng)基成分對菌絲體干質(zhì)量的影響

        2.1.1 碳源篩選試驗

        基礎(chǔ)培養(yǎng)基中的碳源分別是3g/100mL的葡萄糖、蔗糖、紅糖、白糖、玉米淀粉、小麥粉、玉米粉,以及20g/100mL的土豆、麩皮。以無碳源基礎(chǔ)培養(yǎng)基為對照,測定菌絲體干質(zhì)量,結(jié)果見表1[17-18]。

        表1 不同碳源對菌絲體干質(zhì)量的影響Table 1 Effect of carbon source type onHypsizigus marmoreusmycelial biomass

        從表1可以看出,在供試的10種培養(yǎng)基中,真姬菇以葡萄糖為碳源時,菌絲體干質(zhì)量最大;在含淀粉較多的碳源培養(yǎng)基中,以玉米淀粉為碳源時,菌絲體干質(zhì)量最大。因此,選用葡萄糖和玉米淀粉作為碳源比較適宜。

        2.1.2 氮源篩選試驗

        將基礎(chǔ)培養(yǎng)基中的氮源分別換成2g/100mL的蛋白胨、麩皮、黃豆粉、花生餅、干酪素、玉米糠及0.2g/100mL的尿素、硫酸銨、硝酸鐵。以無氮源基礎(chǔ)培養(yǎng)基為對照,測定菌絲體干質(zhì)量。結(jié)果見表2。

        表2 不同氮源對菌絲體干質(zhì)量的影響Table 2 Effect of nitrogen source type onHypsizigus marmoreusmycelial biomass

        從表2可以看出,有機氮中真姬菇以黃豆粉為氮源時,菌絲體干質(zhì)量最大;在無機氮中以硫酸銨為氮源時菌絲體干質(zhì)量最大。因此,選擇黃豆粉和硫酸銨為氮源較適宜。

        2.1.3 培養(yǎng)基成分綜合試驗

        根據(jù)菌絲生長對碳氮利用的特點,將有機氮源、無機氮源、易利用碳源和相對較難利用碳源相互組合,選用黃豆粉、硫酸銨、葡萄糖和玉米淀粉,在去碳源和氮源基礎(chǔ)培養(yǎng)基中按試驗設(shè)計分別加入碳源和氮源,進行L9(34)正交試驗,測定菌絲體干質(zhì)量,其結(jié)果見表3、4。

        表3 正交試驗因素水平設(shè)計表Table 3 Factors and levels in the orthogonal array design

        從表4可以看出,以菌絲體干質(zhì)量濃度為指標,4個因素對菌絲體干質(zhì)量的影響主次順序為A>C>B>D。葡萄糖質(zhì)量濃度越大,菌絲體干質(zhì)量濃度越高,以葡萄糖3g/100mL的菌絲體干質(zhì)量濃度為最高;玉米淀粉1g/100mL時菌絲體干質(zhì)量濃度最高;黃豆粉1.5g/100mL時菌絲體干質(zhì)量濃度最高,硫酸銨0.3g/100mL時菌絲體干質(zhì)量濃度最高。所以最佳組合為A3B1C3D3,即葡萄糖3g/100mL、玉米淀粉1g/100mL、黃豆粉1.5g/100mL和(NH4)2SO40.3g/100mL。但此正交試驗設(shè)計中未出現(xiàn)此最佳組合,因此進行驗證實驗。在此組合條件下,菌絲體干質(zhì)量為1.950g/100mL,在正交試驗其他組合的結(jié)果中為最高,因此最佳組合為A3B1C3D3。用最佳組合及微量成分KH2PO40.2g/100mL、MgSO4·7H2O 0.1g/100mL和10mg/L VB1配合即為真姬菇最佳液體培養(yǎng)基。

        表4 L9(34)正交試驗結(jié)果Table 4 Orthogonal array layout and experimental results

        2.2 不同發(fā)酵條件對菌絲體干質(zhì)量的影響

        2.2.1 培養(yǎng)基起始pH值對菌絲體干質(zhì)量的影響

        絕大多數(shù)食用菌適宜在微酸性環(huán)境中生長。本研究在確定培養(yǎng)基成分的基礎(chǔ)上,在裝液量150mL、接種量12%、溫度24℃、搖床轉(zhuǎn)速150r/min的條件下培養(yǎng)4d,設(shè)定6個不同的pH值。結(jié)果表明:菌絲在pH3.0~8.0范圍內(nèi)均能生長;當pH4.0~6.0時,菌絲體干質(zhì)量一直呈上升趨勢;當pH值為5.5時,菌絲體干質(zhì)量最大;繼續(xù)提高pH值,菌絲體干質(zhì)量逐漸減少(圖1)。因此確定真姬菇的最適起始pH值在6.0左右。

        圖1 培養(yǎng)基起始pH值對菌絲體干質(zhì)量的影響Fig.1 Effect of medium initial pH onHypsizigusmarmoreusmycelial biomass

        2.2.2 裝液量對菌絲體干質(zhì)量的影響

        在pH6.0、接種量12%、溫度24℃、搖床轉(zhuǎn)速150r/min的條件下培養(yǎng)4d,選擇500mL三角瓶,裝液量分別為100、120、140、160、180、200mL。圖2顯示160mL裝液量菌絲體干質(zhì)量最高,因此選擇150mL進行發(fā)酵較適宜。

        圖2 裝液量對菌絲體干質(zhì)量的影響Fig.2 Effect of medium volume contained in a 500 mL flask onHypsizigus marmoreusmycelial biomass

        2.2.3 接種量對菌絲體干質(zhì)量的影響

        在pH6.0、裝液量150mL、溫度24℃、搖床轉(zhuǎn)速150r/min的條件下,選擇接種量分別為3%、6%、9%、12%、15%、18%。發(fā)酵4d后,測定菌絲體干質(zhì)量。由圖3可知,接種量以9%~12%為宜,因此最佳接種量選擇10%為宜。

        圖3 接種量對菌絲體干質(zhì)量的影響Fig.3 Effect of inoculum size onHypsizigus marmoreusmycelial biomass

        2.2.4 溫度對菌絲體干質(zhì)量的影響

        圖4 溫度對菌絲體干質(zhì)量的影響Fig.4 Effect of incubation temperature onHypsizigus marmoreusmycelial biomass

        在pH6.0、裝液量150mL、接種量10%、搖床轉(zhuǎn)速150r/min的反應(yīng)條件下發(fā)酵4d,設(shè)定6個不同的溫度進行篩選試驗。溫度分別設(shè)定15、18、21、24、27、30℃。圖4顯示,隨溫度的升高菌絲量不斷增加,24℃時菌絲量最高,24~27℃菌絲量差異不明顯,27℃時菌絲體干質(zhì)量逐漸下降,因而確定24~26℃為最適溫度。

        2.2.5 搖床轉(zhuǎn)速對菌絲體干質(zhì)量和菌球直徑的影響

        在pH6.0、裝液量150mL、接種量10%、溫度26℃的條件下,設(shè)定轉(zhuǎn)速分別為100、120、140、160、180、200r/min發(fā)酵4d,其結(jié)果見圖5。

        圖5 轉(zhuǎn)速對菌絲體干質(zhì)量的影響Fig.5 Effect of shaking speed onHypsizigus marmoreusmycelial biomass

        如圖5所示,轉(zhuǎn)速加快,通氣量增大,菌絲體干質(zhì)量增加;轉(zhuǎn)速達180r/min時,菌絲球直徑變小,均勻一致,菌絲體干質(zhì)量最大;當轉(zhuǎn)速超過180r/min,片狀增多,大小不一,菌絲體干質(zhì)量下降。因此在搖床轉(zhuǎn)速180r/min下培養(yǎng)較合適。

        2.2.6 培養(yǎng)時間對菌絲體干質(zhì)量的影響

        在pH6.0、裝液量150mL、接種量10%、溫度26℃、轉(zhuǎn)速180r/min的條件下,分別培養(yǎng)48、72、96、120、144、168h。從圖6可以看出,培養(yǎng)至96h時菌絲體干質(zhì)量最高。

        圖6 培養(yǎng)時間對菌絲體干質(zhì)量的影響Fig.6 Effect of incubation time onHypsizigus marmoreusmycelial biomass

        3 結(jié) 論

        3.1 真姬菇對碳源的利用較為廣泛,對單糖、寡聚糖、多糖都能利用;但對單糖的利用最好。有機氮比無機氮更利于菌絲生長。本研究篩選的最佳配方可使菌絲體干質(zhì)量達1.950g/100mL,高于有關(guān)資料的報道,并且菌球數(shù)量多,體積小,比較適合用作菌種。

        3.2 適宜真姬菇液體培養(yǎng)的條件是:起始pH值為6.0,500mL錐形瓶裝液量為140~150mL,搖床轉(zhuǎn)速為180r/min,溫度為26℃,二級搖瓶發(fā)酵時間為96h。但二級搖瓶選擇發(fā)酵時間選擇為72h的菌齡。雖然72h菌齡的菌絲體干質(zhì)量比96h菌齡的低,但菌絲正處于生命力極為旺盛的對數(shù)生長期,接種后,有利于菌絲生長。

        3.3 接種量對菌絲生長有重要影響,接種量大可縮短發(fā)酵延遲期。但接種量過大,往往使菌絲生長過快,培養(yǎng)液黏度增加,造成溶氧不足而影響菌絲生長。因此真姬菇液體發(fā)酵一般以10%~12%的接種量為宜。

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        Screening of Optimal Liquid Medium forHypsizigus marmoreusand Optimization of Its Shake Flask Incubation Conditions

        WANG Li-juan,LIU Lin-de,BU Qing-mei,WANG Ai-yun,WANG Shu-fang
        (School of Life Sciences, Ludong University, Yantai 264025, China)

        Q93.335;S646

        A

        1002-6630(2010)17-0323-04

        2010-06-27

        王麗娟(1972—),女,講師,碩士,研究方向為生物教育學(xué)、微生物學(xué)。E-mail:wanglijuan53@126.com

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