全 文 ：研究与探讨 食品工业科技Vol.29 , No.07 , 2008
2008年第 07期　　　　　105　
裂褶菌半合成发酵培养基优化研究
郝利民1 ,贾士儒 2 ,黄　皓 2 ,余坚勇1 ,乔长晟 2 ,郑文科 2
(1.总后勤部军需装备研究所 ,北京 100010;
2.天津科技大学天津市工业微生物重点实验室 ,天津 300222)
摘　要:通过碳源和氮源的单因素实验 ,以及采用葡萄糖 、黄豆粉、KH2 PO4和 MgSO4 · 7H2O为实验因素的 L16(45 )正
交实验 ,确定了裂褶菌半合成发酵培养基的最优配方为:葡萄糖 50.0g/L、黄豆粉 6.0g/L、KH2PO4 3.0g/L、MgSO4· 7H2O
0.5g/L;在 5L发酵罐的培养研究中发现 ,裂褶菌在半合成培养基中培养时 ,菌体量和胞外多糖量比在谷物汁天然培养
基中培养时分别高出 17.2%和 30.0%,说明半合成培养基更利于裂褶菌生长和胞外多糖的分泌 。半合成培养基成分
简单 、易于配制 、成本较低 ,对裂褶菌的工业化培养具有实际应用价值 。
关键词:裂褶菌 ,裂褶多糖 ,发酵 ,正交实验 ,培养基优化
Studyonthesemisyntheticmediumoptimization
forSchizophylumcommune
HAOLi-min1 , JIAShi-ru2 , HUANGHao2 , YUJian-Yong1 , QIAOChang-sheng2 , ZHENGWen-ke2
(1.TheQuartermasterEquipmentInstituteofGLDofPLA, Beijing100010 , China;
2.TianjinUniversityofScience＆Technology, TianjinKeyLaboratoryofIndustryMicrobiology, Tianjin300222 , China)
Abstract:Theoptimizationofsemisyntheticmedium forSchizophylum communewasstudied.Themedium
componentswereoptimizedbybothsinglefactorexperimentandorthogonalexperiments, andtheoptimal
mediumcontained:glucose50.0g/L, soybeanpowder6.0g/L, KH2PO4 3.0g/L, MgSO4 · 7H2O 0.5g/L.Inthe
studyofSchizophylumcommunecultivatedina5Lfermentor, whensemisyntheticmediumwasused, theyieldof
myceliumandproductionofexopolysaccharidewere17.2% and30.0%, whichwashigherthanthatinthewort
medium, respectively.Thislowcostsemisyntheticmediumwaseasiertomake, soitismoreapplicablethanthe
wortmediumintheindustrialcultureofSchizophylumcommune.
Keywords:Schizophylumcommune;schizophylan;fermentation;orthogonalexperiments;mediumoptimization
中图分类号:TS201.3　　　　文献标识码:A　　　　文 章 编 号:1002-0306(2008)07-0105-04
收稿日期:2008-04-21
作者简介:郝利民(1969-),男 ,高级工程师 ,博士 ,研究方向:军用功
能食品。
　　裂褶菌(SchizophylumcommuneFr.)又名白参 、
树花 ,是一种食药兼用大型真菌 [1 ] 。其子实体可供药
用 ,在云南民间常用裂褶菌子实体来治疗妇科病 [ 2 ] 。
裂褶菌分泌的同型葡聚糖———裂褶多糖是一种具有
β-(1, 6)分支的 β-(1, 3)-D葡聚糖 [ 3] ,它是裂褶菌
最重要的代谢产物之一 ,具有多种用途:既可作为高
聚物添加剂应用到油田用以提高石油产量 ,也可制
成防止食品氧化的食品包装膜 [ 4] ,还在调节免疫 、抗
肿瘤 、抗辐射等方面具有显著的疗效 [5 ] 。本文主要研
究了用于裂褶菌深层培养的半合成培养基的优化 ,
通过碳源和氮源单因素筛选实验和以裂褶胞外多糖
为目标产物的 L16(45)正交实验 ,筛选确定了裂褶菌
半合成发酵培养基配方 ,并进行了裂褶菌在半合成
培养基和谷物汁天然培养基中的 5L发酵培养 ,分析
比较了发酵过程参数的变化 ,对半合成发酵培养基
的实际应用效果进行了研究。
1　材料与方法
1.1　材料与设备
裂褶菌(SchizophylumcommuneFr)　总后勤部
军需装备研究所与天津市工业微生物重点实验室联
合保藏;斜面种子培养基 　PDA培养基 , 配方为
(g/L):土豆 200.0(制成 20%土豆汁)、葡萄糖 20.0、
MgSO4 · 7H2O1.5、KH2PO4 3.0、琼脂 20.0;液体种子
培养基(g/L)　葡萄糖 30.0、豆饼粉 10.0(制成 1%豆
饼粉汁)、酵母膏 1.0、MgSO4· 7H2O0.5、KH2PO4 1.0,
pH6.0;基础发酵培养基(g/L)[ 6] 　葡萄糖 30.0、酵母
粉 3.0、MgSO4· 7H2O0.5、KH2PO4 1.0、pH自然;天然
发酵培养基(A)　12°Brix谷物汁 , pH自然;优化后
发酵培养基(B)　配方为(g/L):葡萄糖 50.0、黄豆
粉 4.0、MgSO4· 7H2O1.0、KH2PO4 3.0, pH自然 。
5L自动发酵罐　上海高机实业总公司;回转式
恒温调速摇瓶柜 　上海欣蕊自动化设备有限公司;
722光栅分光光度计　北京光学仪器厂;高速冷冻离
心机　日本日立公司;DGG型电热鼓风干燥箱　天
DOI :10.13386/j.issn1002-0306.2008.07.008
食品工业科技
ScienceandTechnologyofFoodIndustry 研究与探讨
　　　2008年第 07期106　
津天宇机电有限公司;pH-SJ-4A型数字 pH计　上
海雷磁仪器厂;分析天平 　上海精科公司天平仪
器厂 。
1.2　培养方法
1.2.1　摇瓶种子培养　斜面种子 28℃培养 5～ 6d,用
接种铲切取约 1cm2斜面菌丝并切成小块 ,转入装有
150mL液体种子培养基的 500mL三角瓶中 ,于 26℃、
180r/min的条件下培养 72h。
1.2.2　摇瓶(500mL)发酵培养　装液量 150mL,接种
量 10% (v/v),摇床转速 150r/min,温度 26℃, 培
养 6d。
1.2.3　5L发酵罐培养 　装液量 3.5L, 接种量 10%
(v/v),搅拌转速 200r/min,通风量 200L/h,培养温度
26℃, pH自然。
1.3　检测方法
1.3.1　生物量测定　取适量发酵液 , 8000r/min离心
10min,弃上清液 ,菌体用蒸馏水洗涤 2次 , 80℃烘 6h
后 ,置于干燥器中冷却至室温 ,分析天平称量。
1.3.2　粗多糖测定　发酵液 8000r/min离心 10min,
取上清液 ,加 4倍 95%乙醇 , 4℃沉淀 24h,得白色纤
维状多糖 ,将多糖再用 95%乙醇洗涤 2次 , 80℃烘 3h
后 ,置于干燥器中冷却至室温 ,分析天平称量。
1.3.3　还原糖测定 　采用 3, 5-二硝基水杨酸比
色法 [ 7] 。
1.3.4　pH测定　pH计测量 。
1.4　裂褶菌半合成发酵培养基优化研究正交实验
选取 L16 (45 )正交表 , 以葡萄糖 、黄豆粉 、
KH2PO4、MgSO4 · 7H2O作为考察因素 ,具体实验设
计见表 1。
表 1　L16(45)正交实验设计
水平
因素
A葡萄糖
(g/L)
B黄豆粉
(g/L)
CKH2PO4(g/L)
DMgSO4· 7H2O(g/L)
1 30.0 3.0 0 0
2 40.0 4.0 1.0 0.5
3 50.0 5.0 2.0 1.0
4 60.0 6.0 3.0 1.5
2　结果与讨论
2.1　碳源种类对裂褶菌菌丝体和胞外多糖产量的
影响
碳源是微生物培养基的主要成分之一 ,可为菌
体生长繁殖和合成目的产物提供能源和必需的碳成
分。常见的碳源有糖类 、油脂 、有机酸和低碳醇等 ,
其中糖类是主要的碳源 [ 8 ] 。多种糖类可用作裂褶菌
生长及其多糖合成的培养基碳源 [ 4] 。本实验中分别
选取 3.0%(W/V)的葡萄糖 、乳糖 、蔗糖 、麦芽糖和玉
米淀粉 5种碳源 ,取代基础发酵培养基中的碳源 ,进
行摇瓶实验 ,实验结果如图 1所示 。
由图 1可知 ,采用不同种类碳源进行裂褶菌培
养 ,其菌体产量无显著差异;以玉米淀粉作为碳源时
的多糖产量最高 ,然而在胞外多糖提取过程中 ,部分
未被利用的淀粉酶解片断可能会随多糖一起沉淀出
来 ,不利于胞外多糖的分离与提取;以葡萄糖和麦芽
图 1　碳源种类对裂褶菌菌丝体和多糖产量的影响
糖作为碳源时 ,均有较高的多糖产量 ,但由于麦芽糖
的成本高于葡萄糖 ,因此选择葡萄糖作为裂褶菌发
酵培养基的碳源 。
2.2　氮源种类对裂褶菌菌丝体和胞外多糖产量的
影响
氮源也是微生物培养基的重要成分之一 ,主要
作用是用于构建菌体细胞物质 ,如氨基酸 、蛋白质 、
核酸及其他含氮类代谢物 。常用的氮源分为有机氮
源和无机氮源两大类。本实验分别选取 0.3%
(W/V)的豆饼粉 、黄豆粉 、酵母粉 、蛋白胨 、麸皮和
(NH4)2SO4 6种氮源 ,取代基础发酵培养基中的氮
源 ,进行摇瓶实验 ,实验结果如图 2所示 。
图 2　氮源种类对裂褶菌菌丝体和多糖产量的影响
由图 2可知 ,以豆饼粉为氮源时 ,菌体产量最
高;以黄豆粉为氮源时 ,胞外多糖产量最高;而采用
无机氮源(NH4)2SO4 时 ,菌体量和多糖产量均为最
低。这说明含有机氮源的培养基更利于裂褶菌菌体
生长和多糖生成 。有机氮源提供的是蛋白质和氨基
酸 ,多数真菌会产生蛋白酶将蛋白质分解为氨基酸 ,
菌体可以直接吸收利用 ,往往更利于菌体生长和产
物合成;有机氮源还可以提供一些其他营养物质和
多种微量元素 。因为以黄豆粉为氮源时 ,胞外多糖
产量最高 ,因此本文选择黄豆粉作为裂褶菌半合成
发酵培养基的氮源。
2.3　裂褶菌半合成发酵培养基优化的 L16(45)正交
实验
在碳源和氮源的单因素实验中 ,确定了裂褶菌
发酵培养基的碳源和氮源分别为葡萄糖和黄豆粉。
由于微生物在其生长过程中 ,还需要某些无机元素
作为其生理活性物质的组成或生理活性的调节物 [ 8] ,
如磷既是核酸和蛋白质的重要成分 ,又是三磷酸腺
苷的组成成分 ,而且还有利于糖代谢的进行 ,进而促
进微生物的生长;镁虽然不参与细胞物质的组成 ,但
它是许多重要酶的激活剂 ,影响基质氧化和蛋白质
合成;钾离子与细胞渗透压和透性有关 ,还是多种酶
的激活剂 ,能促进糖代谢。在培养基中 ,大多无机元
研究与探讨 食品工业科技Vol.29 , No.07 , 2008
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素多以盐的形式存在 ,其中 KH2PO4和 MgSO4 · 7H2O
是常见的用于培养裂褶菌的两种无机盐 [ 6 , 9] 。
选取葡萄糖 、黄豆粉 、KH2PO4 和 MgSO4 · 7H2O
4个因素 ,进行了以裂褶菌胞外多糖为目标产物的
L16(45)正交实验 ,因素水平见表 1,结果表略 。
由极差分析可知 , 4个因素对胞外多糖产量影响
的顺序是:葡萄糖 >MgSO4 · 7H2O>黄豆粉 >
KH2PO4 ,最优水平组合为 A3B4C4D2 ,即优选发酵培
养基配方为:葡萄糖 50.0g/L、黄豆粉 6.0g/L、KH2PO4
3.0g/L、MgSO4· 7H2O0.5g/L。
由方差分析可知 , 4因素中只有葡萄糖对胞外多
糖的产量有显著性影响。这是因为在细胞生长过程
中 ,葡萄糖一方面作为能量物质 ,维持菌体的代谢和
生长;另一方面又作为合成菌体所必需的碳成分;同
时 ,由于裂褶多糖是一种具有 β -(1, 6)分支的
β-(1, 3)-D葡聚糖 ,因此葡萄糖也是合成裂褶多糖
的前体物质。
葡萄糖是通过促进扩散进入细胞内的。在促进
扩散中 ,被运输物质在胞内外浓度差越大 ,促进扩散的
速率越快;但当被运输物质浓度过高而使载体蛋白饱
和时 ,运输速率就不再增加 [10] 。在培养基中 ,随着胞
外葡萄糖浓度的增加 ,胞外葡萄糖的渗透压增加 ,这有
利于葡萄糖分子向胞内转移 ,从而促进葡萄糖从胞外
向胞内代谢流的增加 ,进一步促进代谢流量的增加 ,最
终促进多糖产量的增加;但当葡萄糖浓度增加到一定
程度时 ,可能由于载体蛋白处于饱以及后步代谢流的
反馈抑制作用 ,导致多糖产量不再显著增加。
2.4　谷物汁天然培养基和优化半合成培养基的对比
采用谷物汁天然培养基和优化半合成培养基进
行裂褶菌 5L发酵罐培养 ,通过对培养情况的对比研
究 ,观察优化的培养基是否对裂褶菌菌体生长和胞
外多糖生成有显著影响 ,结果如图 3所示 ,其中 A为
谷物汁天然培养基 , B为优化半合成培养基 。
图 3　裂褶菌在谷物汁天然培养基和
半合成培养基中的 5L发酵培养
由图 3可看出 ,采用半合成培养基进行裂褶菌
培养时 ,菌体量达到最大值的时间比用谷物汁天然
培养基培养时延迟 20h,但最大菌体量高出 17.2%。
在用两种不同培养基培养时 ,胞外多糖量的变化趋
势相似 ,都是在菌体进入快速生长期后开始大量生
成 ,当使用半合成培养基培养时 ,胞外多糖量在 108h
达到最大值 ,虽比用谷物汁天然培养基培养时延迟
8h,但所得胞外多糖量要高出 30.0%。从培养过程
中还原糖的变化趋势看 ,在培养至 84h后 ,半合成培
养基中的主要碳源 -葡萄糖的消耗速度明显加快 ,
在发酵到 120h时 ,还原糖基本耗尽 ,而此时谷物汁
天然培养基中的还原糖还存在剩余 ,接近发酵终点
时还原糖仍有 35%的剩余。谷物汁天然培养基中还
原糖种类较多 ,含有大量的葡萄糖 、麦芽糖和麦芽三
糖等糖类 ,本实验采用的初始糖度为 12°Brix,即还原
糖浓度约为 60g/L,这表明裂褶菌对谷物汁天然培养
基中碳源的实际利用率低于半合成培养基中的葡萄
糖。在培养过程中 , 0～ 40h之间 ,谷物汁天然培养基
的溶氧值略高于半合成培养基;在 40～ 80h之间 ,半
合成培养基的溶氧值高于谷物汁天然培养基 ,但溶
氧值的总体差别不明显 。这说明 ,两种培养基在裂
褶菌培养过程中对溶氧的影响无明显差别。此外 ,
裂褶菌在上述两种培养基的培养过程中 , pH变化无
明显差别 , pH均由初始的 5.5下降至终点的 4.5。
3　结论
通过碳源和氮源的单因素实验及采用葡萄糖 、
黄豆粉 、KH2PO4和 MgSO4 · 7H2O为 4个实验因素的
L16(45)正交实验 ,确定了裂褶菌半合成发酵培养基
配方为:葡萄糖 50.0g/L, 黄豆粉 6.0g/L, KH2PO4
3.0g/L, MgSO4 · 7H2O0.5g/L;通过裂褶菌在天然谷
物汁培养基和半合成培养基中的 5L发酵培养研究
发现 ,采用半合成培养基进行裂褶菌培养时 ,其菌丝
体和胞外多糖产量均高于采用谷物汁天然培养基培
养时的水平;另外 ,半合成培养基构成简单 、易于配
制 、成本较低 ,因此在裂褶菌工业化培养中具有实际
应用价值。
参考文献:
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食品工业科技
ScienceandTechnologyofFoodIndustry 研究与探讨
　　　2008年第 07期108　
预处理技术
对真空油炸脆蚕豆品质的影响
范柳萍 1 ,王维琴 2 ,孙金才 2 ,李进伟 1 ,董　轲1
(1.江南大学食品学院 ,江苏无锡 214122;
2.海通食品集团股份有限公司 ,浙江慈溪 315300)
摘　要:以慈溪所产大白蚕豆为原料 ,研究了不同预处理技术 ,包括浸渍 、冷冻以及热风干燥 ,对真空油炸脆蚕豆品质
的影响 。结果表明:预处理显著地影响脆蚕豆的水分含量和含油率 ,且蚕豆初始水分含量与其含油率之间存在显著的
相关性 。浸渍和热风干燥预处理技术既可以显著地降低产品的含油率 ,同时 ,又不影响其脆度和主要色泽值 。
关键词:预处理 ,蚕豆 ,真空油炸
Efectsofpretreatmentonthequalityofvacuumfriedhorsebean
FANLiu-ping1 , WANGWei-qin2 , SUNJin-cai2 , LIJin-wei1 , DONGKe1
(1.SchoolofFoodScienceandTechnology, JiangnanUniversity, Wuxi214122 , China;
2.HaitongFoodGroupCo., Ltd., Cixi315300, China)
Abstract:Efectsofthediferentpretreatment, suchasosmotic, freezingandhot-airdryingonthequalityof
vacuumfriedhorsebeanwerestudied, usingtheBigWhite-Horsebeanasthematerial, harvestedinCixi.The
resultsshowedthatpretreatmentssignificantlyafectedthemoisturecontentandthefatcontent.Therewere
significantcorrelationbetweentheinitialmoisturecontentandthefatcontent.Osmoticorhot-airdryingcould
significantlyreducethefatcontentofthevacuumfriedhorsebean, meanwhile, keepingitsbreakingforceand
colorvalue.
Keywords:pretreatment;horsebean;vacuumfrying
中图分类号:TS214.9　　　　文献标识码:A　　　　文 章 编 号:1002-0306(2008)07-0108-03
出版社 , 2005, 6.
[ 8] 俞俊棠 , 唐孝宣 , 邬行彦 , 等 .新编生物工艺学(上册)
[ M] .北京:化学工业出版社 , 2003, 6.
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Schizophyllumcommuneusingapelletsizecontrollingbioreactor
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(12):1383～ 1388.
[ 10] 沈萍 ,陈向东 .微生物学(第二版)[ M] .北京:高等教
育出版社 , 2006, 5.
　　蚕豆(ViciafabaLinn),系豆科 ,蝶形花亚科 ,属
越年生或一年生草本植物。慈溪所产大白蚕豆 ,是
宁波慈溪传统特产 ,也是浙江省五大名豆之一 [ 1 ] 。大
白蚕豆粒宽大 、豆肉脂厚 、皮色青白 、品质优良 ,鲜豆
中含有蛋白质 、淀粉 、脂肪和大量维生素 。真空油炸
是将油炸和脱水作用有机地结合在一起的高新技
术。真空油炸产品的品质不仅取决于油炸工艺本
身 ,而且极大程度上受到各种预处理技术的影响 [ 2 ] 。
因此 ,为了保证或改善油炸产品的品质 ,提高干燥速
度 ,满足其形状和大小方面的特殊要求 ,在果蔬真空
油炸前 ,原料进行预处理是非常必要的 。本文以蚕
收稿日期:2007-10-31
作者简介:范柳萍(1972-),女 ,副教授 ,研究方向:食品科学与工程。
豆为原料 ,研究不同预处理技术对真空油炸脆蚕豆
品质的影响 ,并对其机理进行分析探讨。
1　材料与方法
1.1　材料与仪器
大白蚕豆　浙江海通食品股份有限公司提供;
大豆色拉油　市售;碳酸氢钠 、氯化钠 、硫酸锌 　均
为分析纯。
真空油炸设备　无锡南丰轻化设备有限公司;
干燥箱　上海跃进医疗器械厂;SZC-B脂肪测定仪
　上海纤检仪器有限公司;WSC-S色差仪　上海精
密科学仪器有限公司;TA-XT2i物性测定仪 　英国
StableMicroSystem公司;Ms1型 Novasina水分活度
仪　瑞士。
1.2　实验方法