免费文献传递   相关文献

裂褶菌液体培养条件的初步研究



全 文 :0 引言
裂褶菌(Schizophyllum commune)又称白参、树花,
隶 属 于 真 菌 门 (Eumycota),担 子 菌 亚 门
(Basidiomycotina),层菌纲(Hymenomycetes),非褶菌目
(Aphyllophorales),裂褶菌科(Schizophyllaceae),裂褶菌
属(Schizophyllum)[1]。其食用价值高,质嫩味美,具有
特殊浓郁香味,性平,具有滋补强壮、镇静作用[2]。李
兆兰[3]对裂褶菌的子实体及发酵液进行成分分析,发
现子实体与发酵液中均含有丰富的多糖、蛋白质、生物
活性L-型氨基酸以及人体所必需的8种氨基酸和多种
微量元素等。这些物质对心血管和肝、肾等多种器官
疾病有防治作用,并具有抗癌、抗衰老、抗炎症等功
效[4]。液体培养技术因其生产周期短、产量大、质量高
等优势而被广泛研究和应用[5]。进行裂褶菌液体深层
培养技术研究,有利于实现其规模化生产。目前,关于
裂褶菌液体培养报道较少,孙金旭等[6]报道添加VB1有
利于菌丝体得率的提高,陈文强等[7]通过正交试验研
究发现裂褶菌对碳源中葡萄糖利用率最高,对氮源中
酵母膏和黄豆粉的利用率较高,优化后生物量为
29 g/L。Maushmi Kumari等[8]利用响应面法优化了裂
褶菌培养方法,提高了裂褶菌多糖的产量。裂褶菌还
含有丰富的食品添加剂苹果酸,Mikio Kawagoe等[9]以
苹果酸产量为标准,优化了裂褶菌发酵条件。在前期
研究中,笔者发现裂褶菌中具有抗植物病毒活性物质,
为进一步提高菌丝体产量,从培养基筛选以及培养参
数优化等出发,对裂褶菌的液体深层培养进行了研究,
基金项目:北京市科技新星计划资助项目“裂褶菌抗植物病毒蛋白的基因克隆”(2009B28)。
第一作者简介:周莹,女,1982年出生,甘肃礼县人,助理研究员,硕士,主要从事抗植物病毒天然活性物质的研究。通信地址:100097北京市农林科
学院植物保护环境保护研究所,Tel:010-51503434,E-mail:zhouying2009@yahoo.cn。
收稿日期:2011-06-23,修回日期:2011-10-12。
裂褶菌液体培养条件的初步研究
周 莹,李兴红,严 红,林秀敏
(北京市农林科学院植物保护环境保护研究所,北京 100097)
摘 要:裂褶菌是一种药食兼用的珍贵食用菌资源,具有广泛的应用前景。为了提高裂褶菌液体培养效
率,通过摇瓶培养对裂褶菌(Schizophyllum commune)液体培养的培养基和培养参数进行了筛选和优
化。结果表明:适合裂褶菌菌丝生长的培养基配方为可溶性淀粉6%,葡萄糖5.5%,玉米粉4%,小麦粉
3%,黄豆粉1%,酵母膏0.6%,蛋白胨0.6%,KH2PO4 0.1%,MgSO4 0.05%,VB1 0.001%;优化培养参数为温
度 24℃,接种量 10%,一级菌种种龄为 120 h,培养周期为 120 h。优化后菌丝生物量由起初的
2.04 g/100 mL提高到7.04 g/100 mL。
关键词:裂褶菌;培养基;发酵条件
中图分类号:S646 文献标志码:A 论文编号:2011-1837
Research on the Culture Condition of Schizophyllum commune
Zhou Ying, Li Xinghong, Yan Hong, Lin Xiumin
(Institute of Plant & Environment Protection, Beijing Academy of Agriculture & Forestry Science, Beijing 100097)
Abstract: Schizophyllum commune was a kind of food and medicine of the most precious edible fungus
resources. Liquid medium and culture condition of Schizophyllum commune were improved. The best liquid
medium formulations included 6% soluble starch, 5.5% glucose, 4% corn meal, 3% wheat meal, 1% bean
flour, 0.6% yeast extract, 0.6% peptone, 0.1% KH2PO4, 0.05% MgSO4 and 0.001% VB1. The optimal growth
temperature was 24℃ . The optimal age of liquid strain was 120 h. The optimal cultural time was 120 h. The
yield increased from 2.04 g/100 mL to 7.04 g/100 mL after improving culture condition.
Key words: Schizophyllum commune; liquid medium; culture condition
中国农学通报 2012,28(01):187-190
Chinese Agricultural Science Bulletin
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
%
为这一珍贵的真菌资源的利用开发提供参考。
1 材料与方法
1.1 供试菌种
裂褶菌(S. commune)Sc-1由云南云覃科技开发有
限公司馈赠。
1.2 培养基
1.2.1 活化培养基 马铃薯 200 g,葡萄糖 20 g,琼脂
20 g,水1000 mL,pH 7左右。
1.2.2 液体基础培养基 葡萄糖4%,小麦粉1.5%,黄豆
粉 2%,酵母膏 0.3%,KH2PO4 0.1%,MgSO4 0.05%,
VB1 0.001%。
1.3 方法
1.3.1 一级菌种的制备 将 20块左右活化菌丝块
(<1 mm)转接于装有 100 mL 液体基础培养基的
500 mL摇瓶中,于 28℃、240 r/min条件下培养 120 h,
获得一级菌种。
1.3.2 液体培养生长曲线的测定 按照体积百分比为
10%的接种量将一级菌种接到装有 100 mL液体基础
培养基的 500 mL摇瓶中,培养条件同 1.3.1。自接种
48 h开始取样,每24 h取一次,直至216 h,测菌丝体生
物量,每次 3个重复。结合对烟草花叶病毒的抑制活
性,确定后续试验的培养时间。
1.3.3 菌丝体生物量测定 将摇瓶培养的裂褶菌菌液抽
滤到定性滤纸上(提前记录每张滤纸的质量),将抽滤
好的菌饼连同滤纸一起40℃烘干至恒重,称重后,减去
滤纸的质量即为菌丝体生物量。
1.3.4 培养基碳、氮源优化试验 碳源选择可溶性淀粉、
葡萄糖、小麦粉、玉米粉4个因素,氮源选择酵母膏、黄
豆粉、蛋白胨 3个因素,利用正交设计助手 3.1版设计
L18(37)正交实验,各因素水平见表 1,每个处理 3次重
复。其他无机盐及维生素比例同1.2中液体基础培养
基。培养和菌丝体生物量测定同1.3.2。
水平
1
2
3
因素
A可溶性淀粉
6
4
2
B葡萄糖
2.5
4
5.5
C小麦粉
3
2
1
D玉米粉
1
2
4
E酵母膏
0.2
0.4
0.6
F黄豆粉
1
0.8
0.5
G蛋白胨
0.6
0.4
0.2
表1 碳氮源正交试验因素水平
1.3.5 培养温度对菌丝体生物量的影响 培养温度设为
20、22、24、26和28℃,每个处理3次重复。培养基使用
1.3.4优化配方,接种、培养和菌丝体生物量测定同
1.3.2。
1.3.6 接种量对菌丝体生物量的影响 接种量设为3%、
5%、10%、15%和 20%,每个处理 3次重复。培养温度
为24℃,其他同1.3.5。
1.3.7 菌种种龄对菌丝体生物量的影响 液体种子的种
龄分别为 48、72、96、120、144 h,每个处理 3次重复。
培养温度为24℃,其他同1.3.5。
1.4 数据统计分析
对正交试验所得数据用正交设计助手软件分析;
其他数据进行方差分析(0.05水平)。
2 结果与分析
2.1 裂褶菌液体培养生长曲线
通过对不同培养时间的生物量进行测定,得到裂
褶菌液体培养生长曲线图(图1)。从图1中可以看出,
该菌在液体培养 48~144 h期间,生物量逐步上升,处
于 生 长 期 ,144 h 菌 丝 体 生 物 量 达 到 最 高 值
2.04 g/100 mL,之后开始下降。培养 120 h和培养
144 h的菌丝体生物量间无显著差异,前者抗植物病毒
活性高于后者(未发表),所以后续试验的培养时间选
用120 h。
2.2 培养基碳、氮源优化
极差分析可知,7种碳、氮源对菌丝生长影响大小
依次为A>D>C>E>F>G>B,即可溶性淀粉>玉米粉>小
麦粉>酵母膏>黄豆粉>蛋白胨>葡萄糖(表2)。最佳组
培养时间/h
e d cd
ab a bc cd d
0
0.5
1
1.5
2
2.5
48 72 96 120 144 168 192 216






/(g/1
00 m
L)
图1 裂褶菌液体培养生长曲线
·· 188
周 莹等:裂褶菌液体培养条件的初步研究
合配方是 A1B3C1D3E3F1G1:可溶性淀粉 6%,葡萄糖
5.5%,小麦粉 3%,玉米粉 4%,酵母膏 0.6%,黄豆粉
1%,蛋白胨0.6%。
2.3 培养温度对菌丝体生物量的影响
由图 2可知,裂褶菌菌丝在 20~28℃均可生长,但
低于24℃时生长较缓慢,最适生长温度为24℃,此温度
下菌丝体生物量可达6.32 g/100 mL。
2.4 接种量对菌丝体生物量的影响
本试验4个接种量中,以10%接种量的菌丝生物量
最高,可达7.04 g/100 mL,故最佳接种量为10%(图3)。
表2 培养基成分优化正交试验结果
试验编号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
k1
k2
k3
R
因素
A
1
1
1
2
2
2
3
3
3
1
1
1
2
2
2
3
3
3
4.85
4.227
3.568
1.282
B
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
4.145
4.195
4.305
0.16
C
1
2
3
1
2
3
2
3
1
3
1
2
2
3
1
3
1
2
4.392
4.235
4.018
0.374
D
1
2
3
2
3
1
1
2
3
3
1
2
3
1
2
2
3
1
3.913
4.203
4.528
0.615
E
1
2
3
2
3
1
3
1
2
2
3
1
1
2
3
3
1
2
4.043
4.22
4.382
0.339
F
1
2
3
3
1
2
2
3
1
2
3
1
2
1
2
1
2
3
4.387
4.125
4.133
0.262
G
1
2
3
3
1
2
3
1
2
1
2
3
2
3
1
2
3
1
4.317
4.218
4.11
0.207
菌丝体生物量/(g/100 mL)
4.61
4.61
4.89
4.20
5.04
3.62
3.23
3.23
4.37
5.06
4.94
4.99
4.18
3.72
4.60
3.59
3.63
3.36
c c
a ab b
0
2
4
6
8
20 22 24 26 28
培养温度/℃






/(g/10
0 mL
)
b b
a ab
0
1
2
3
4
5
6
7
8
3 5 10 15
接种量/%






/ (g/1
00 m
L)
图2 培养温度对菌丝体生物量的影响 图3 接种量对菌丝体生物量的影响
·· 189
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
2.5 菌种种龄对菌丝体生物量的影响
5个供试液体菌种种龄的菌丝体生物量间差异不
显著,其中种龄120 h的生物量略高于其他4个供试种
龄(图4)。
3 结论与讨论
笔者参照前人报道裂褶菌对碳源中葡萄糖利用率
最高,对氮源中酵母膏和黄豆粉的利用率较高[7]的结
论,在碳氮源选择上进行了侧重和丰富。通过正交试
验极差分析,4种碳源中可溶性淀粉对菌丝生长影响
最大,随后依次是玉米粉、小麦粉、葡萄糖,该结果与前
人报道裂褶菌对碳源中葡萄糖利用率最高有所区别,
可能与静置和转速培养两种培养方式有关;3种氮源
中酵母膏对菌丝生长影响最大,黄豆粉和蛋白胨次之;
最后得出了适合裂褶菌生长的液体培养基配方为:可
溶性淀粉6%,葡萄糖5.5%,玉米粉4%,小麦粉3%,黄
豆粉 1%,酵母膏 0.6%,蛋白胨 0.6%,KH2PO4 0.1%,
MgSO4 0.05%,VB1 0.001%。对培养周期、培养温度、
接种量以及一级菌种种龄几个重要培养参数进行了单
因素筛选,培养温度低于 24℃生长较缓慢,24~28℃适
合菌丝生长;一级菌种接种量并非越大越好,10%为最
适接种量;120 h种龄的一级菌种达到了生物量最大
值,但与其他4个种龄的结果无显著差异;因此确定最
适发酵条件:培养周期为120 h,培养温度24℃,一级菌
种种龄为 120 h,接种量 10%,以上条件及培养基优化
后,生物量最终可达到 7.04 g/100 mL,实现了短期内
获得大量菌丝体,与前人研究相比大大提高。试验过
程中还发现在一级菌种制备过程中,如将活化菌丝进
行切割,增加菌丝生长点,促使菌丝更好生长,菌球小
且密,非常适合定量接种用。液体培养与固体培养相
比,有诸多优点,但操作不当也更容易染菌,因此操作
和培养环境这两方面应多加注意。笔者的研究未涉及
溶氧条件的优化,这点也是今后可以研究的一个方面。
参考文献
[1] 卯晓岚.中国大型真菌[M].郑州:河南科学技术出版社,2000.
[2] 洪震.食用药用真菌技术及发酵生产[M].北京:中国农业科技出版
社,1992.
[3] 李兆兰.裂褶菌的发酵产物[J].食品与发酵工业,1989,15(6):1-8.
[4] 戴芳澜.中国真菌总汇[M].北京:科学出版社,1979.
[5] 陈磊,张庆芬.食用菌液体培养技术的发展现状及应用前景[J].现
代农业科技,2010(7):157-158.
[6] 孙金旭,朱会霞.生长因子对裂褶菌菌丝生长及胞外多糖的影响
[J].衡水师专学报,2004,2(6):41-43.
[7] 陈文强,邓百万,陈永刚,等.用L9(34)正交试验筛选裂褶菌液体培养
基[J].食品与生物技术学报,2005,24(7):38-41.
[8] Maushmi K, Shrikant A S, Rekha S S. Production of schizophyllan
using Schizophyllum commune NRCM [J]. Bioresource Technology,
2008, 99:1036-1043.
[9] Mikio K, Keiichi H, Shin-jchiro S K M, et al. Application of
Bubble Column Fermentors to Submerged Culture of Schizophyllum
commune for Production of L-Malic Acid [J]. Journal of
fermentation and bioengineering,1997, 84(4):333-336.
a a a
a
a
0
1
2
3
4
5
6
7
8
48 72 96 120 144
种龄/h






/(g/1
00 m
L)
图4 菌种种龄对菌丝体生物量的影响
·· 190