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双孢蘑菇液体菌种发酵工艺研究



全 文 :EDIBLE FUNGI食用菌 2009(5)
双孢蘑菇液体菌种发酵工艺研究
黄爱荣 1 缪礼鸿 1* 边银丙 2
(1 武汉工业学院 生物与制药工程学院, 湖北武汉 430023;2 华中农业大学 植物科技学院,湖北 武汉 430070)
摘 要 通过摇瓶培养及发酵罐发酵试验, 对双孢蘑菇 2796
液体菌种发酵工艺条件进行的优化结果为: 液体发酵培养基的
最佳初始 pH 值 6.5,最适培养温度 25℃,接种量 5%,培养时间
5~6 d。 发酵液的 pH 值与菌丝球生物量等指标可作为液体菌种
发酵终点判断的依据。 双孢蘑菇液体菌种传代和扩增试验结果
表明,斜面母种经 5 级传代扩增 1 万倍后菌丝仍具有较高活力。
一级~五级液体菌种活力相近,作为原种按 1%接种量制备固体
栽培菌种菌丝平均满瓶时间为 27 d, 比传统的固体原种制备栽
培菌种时间缩短 25%。
关键词 双孢蘑菇 液体菌种 发酵工艺 扩大培养
文章编号 1000-8357(2009)05-0012-02
双孢蘑菇是近年来我国许多地方大力发展的一种优质草
腐型食用菌。液体菌种能够克服传统的固体菌种生产周期长、
菌龄不一致等缺点,但对生产工艺及技术条件要求高,目前多
数试验仍停留在摇瓶培养阶段。 为此,笔者利用 10 L 全自动
发酵罐对双孢蘑菇液体菌种的发酵工艺进行了研究, 并对不
同扩增倍数的液体菌种的活力进行了比较。
1 材料与方法
1.1 供试菌株 双孢蘑菇(Agaricus bisporus)2796,由华中农
业大学菌种中心提供。
1.2 培养基 ①马铃薯完全培养基 [ 1 ]:马铃薯 200 g,蔗
糖20 g,KH2PO42 g,MgSO4·7H2O 0.1 g,琼脂 20 g,水 1 000mL,pH
自然。用作食用菌斜面培养。②摇瓶菌种培养基:12Be 麦芽汁
30 mL, 玉米粉 10 g,KH2PO4 1 g,MgSO4 0.5 g,VB1 10 mg,水
1 000 mL,pH 6.5。用于一级液体菌种的培养。③液体菌种发酵
培养基:麸皮 30 g,玉米粉 10 g,蛋白胨 1 g,磷酸二氢钾 0.8 g,
硫酸镁 0.5 g,VB110 mg/L,水 1 000 mL,pH 值 6.5。 用于二级~
五级液体菌种及发酵罐液体菌种培养。④固体原种培养基:小
麦 97%,粪草 1%,石灰 1%,石膏 1%,含水量 63%。 ⑤固体栽
培种培养基:小麦 89%,麸皮 9%,石灰 1%,石膏 1%,含水量
60%,装瓶后在瓶口盖少许稻草粉。
1.3 试验方法
1.3.1 摇瓶液体菌种制备及其活力测定 将活化的斜面母种
分割成大小约 0.5 cm2 的小块, 取一小块接种到液体培养基
中,于 25℃先静置 24 h,然后恒温振荡培养得一级摇瓶菌种,
再将培养好的一级摇瓶液体菌种按 10%接种量转接到二级
液体菌种摇瓶中, 依次扩大培养至五级菌种。 摇瓶培养条件
为:250 mL 三角瓶装液量 100 mL 培养基 , 转速 150 r/min,
25℃振荡培养 5~7 d。 将各级液体菌种分别按 1%接种量接种
固体栽培种培养基,25℃恒温培养,记录每瓶菌种菌丝满瓶天
数,并计算各级菌种满瓶的平均天数,每个处理 10 瓶重复。
1.3.2 发酵罐液体菌种培养 采用 10 L 全自动气升式搅拌玻
璃发酵罐,装液量为 6 L,按照 5%接种量接种已经活化好的三
角瓶液体菌种,25℃发酵 8d。每间隔 24 h取样测定菌丝球生物
量、菌丝球密度、菌丝球直径、还原糖含量,并记录 pH的变化。
1.3.3 菌丝球生物量测定 发酵液经 4 层纱布过滤, 置滤纸
上吸干水分后用电子天平称菌丝球湿重。
1.3.4 不同初始 pH 值试验 从 pH 4~8.5 分设 10 个处理,采
用一级液体菌种培养基摇床培养 144 h,培养结束后测菌丝球
生物量。
1.3.5 不同发酵温度试验 从 20~29℃分设 5 个温度处理,
采用一级液体菌种培养基摇床培养 144 h,培养结束后测菌丝
球生物量。
1.3.6 不同接种量试验 采用液体菌种发酵培养基, 分别按
2.5%~12.5%的接种量接入一级液体菌种,25℃摇床培养 5 d,
分别测量菌丝球生物量、菌丝球密度及菌丝球直径。
1.3.7 发酵指标测定 pH 值测定以 pHS-3C 型酸度计测定
pH 值。 还原糖测定取发酵液上清液按 3,5-二硝基水杨酸比
色法测定还原糖含量。
2 结果与分析
2.1 发酵初始 pH 值对双孢蘑菇菌丝球生物量的影响 试
验结果表明:当 pH 值小于 4 或者大于 pH 8.5 的时候,双孢蘑
菇菌丝不能生长;pH 6.5 时菌丝球生物量达到最大值。当发酵
初始 pH 值超过 6.5 时,随着 pH 值的上升,菌丝球生物量逐
步降低(图 1)。
2.2 培养温度对菌丝球生物量影响 温度试验结果表明:
25℃时,双孢蘑菇菌丝球生物量达 9.32 g/100 mL,菌丝球密度
达 437 个/mL,均为最大值(表 1)。因此,25℃为双孢蘑菇 2796
液体菌种发酵的最适温度。 在 21~27℃内,双孢蘑菇液体菌种
的生物量均较稳定,但培养温度超过 27℃后,菌丝球的生物
量显著下降。
2.3 接种量对菌丝球生物量的影响 不同接种量试验结果
收稿日期:2009-08-04
基金项目:武汉市重大科技产业化专项(200720112027)资助。
* 通讯作者。
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EDIBLE FUNGI食用菌 2009(5)
表 1 培养温度对双孢蘑菇菌丝生物量的影响
表明: 液体菌种接种量为 5%时菌丝球生物量接种量 2.5%时
有明显的提高, 但是接种量超过 5%后的各处理之间菌丝球
的生物量、直径及数量差异不大(表 2)。 因此,双孢蘑菇液体
菌种扩大培养时接种量选择 5%较为合适。 与其他一些食用
菌液体菌种相比 [2],这一接种量相对较低,有利于降低液体菌
种生产成本。
2.4 双孢蘑菇液体菌种发酵试验结果 采用 10 L 气升式发
酵罐进行的液体菌种发酵试验结果表明:发酵至第 5 天(96 h)
时,双孢蘑菇菌丝球的生物量达到最大值的 88.9%,至第 6 天
(120 h)时,发酵罐中菌丝球生物量达到最大值,随后菌丝球
的生物量保持相对稳定并开始逐步下降(图 2)。 发酵过程中
还原糖含量相对较稳定,pH 值在前 3 天变化不大, 但随后则
明显下降,这与金针菇的液体发酵结果相似 [3]。 通过对发酵过
程中 pH 值与菌丝球生物量等指标分析, 可以将第 6 天确定
为发酵终点,而在生产应用中,可选择发酵第 5 天~第 6 天作
为液体菌种发酵终点,此时的菌丝球生物量及活性最高。
2.5 液体菌种转接固体栽培种生长速度比较 将不同扩增
倍数的液体菌种作为原种转接固体栽培种的试验结果表明:
采用一级~四级液体菌种接种的菌种瓶菌丝的满瓶时间相
近,除 5 级种之外,基本都处在一个上下 5%波动区间之内,
因此,液体菌种一级~四级种之间传代很稳定。 接种各级液体
菌种的满瓶时间皆比接种固体菌种的满瓶时间短, 其平均满
瓶时间为 27 d,而按传统方法制备的栽培种满瓶时间为 36 d,
在满瓶时间上缩短了 25%(图 3), 表明各级液体菌种均具有
较好的活力。 五级液体菌种的放大系数达 1万倍,可满足工厂
生产的需要。双孢蘑菇麦粒原种的满瓶时间一般需 30 d左右[4],
而采用二级液体菌种作为原种只需 10~12 d,因此,液体菌种
可大大缩短双孢蘑菇原种和栽培种的制种时间。
按照传统的双孢蘑菇制种方法,1 支试管斜面母种可转
接 6 瓶 750 mL 原种,每瓶原种再转接 40 瓶左右 750 mL 的栽
培种,故 1 支斜面母种可生产 180 L 固体栽培种。同样 1 支试
管母种可转接 20 瓶一级液体菌种,每瓶装量 100 mL,共 2 L,
按 10%接种量经逐级扩大培养,每级液体菌种放大 10 倍,则
二级~四级液体菌种扩增倍数依次为 10~1 000 倍,1 支斜面母
种生产的液体菌种量分别为 20 L~2 000 L, 若按 1%接种量分
别接种固体栽培种,则分别可生产 2 000 L~200 000 L 固体栽
培种,是传统制种方法生产量的 1 000 多倍。 因此,采用液体
菌种作为原种制种可以保证菌种质量的均一性和稳定性。
3 小 结
3.1 液体菌种具有制种周期短、菌龄一致、有利于机械化操作
等优点,是食用菌工厂化生产发展的重要方向之一。研究通过
摇瓶培养和发酵罐液体发酵试验, 获得了适合于双孢蘑菇液
体菌种发酵工艺条件为最佳初始发酵培养基 pH 值为 6.5,最
适培养温度为 25℃,接种量为 5%,培养时间 5~6 d。 pH 值与
菌丝球生物量可作为判断发酵终点的指标。
3.2 双孢蘑菇摇瓶液体菌种扩增试验结果表明,斜面母种经
传代扩增 1 万倍后菌丝仍具有较高活力, 可以满足液体菌种
规模化生产的需要。不同扩增倍数的液体菌种传代稳定,菌丝
活力相近。 采用液体菌种作为原种制备双孢蘑菇固体栽培栽
培菌种菌丝平均满瓶时间为 27 d, 比传统的固体原种制备栽
培菌种时间缩短 25%,1 只斜面母种可生产的固体栽培种数
量是传统制种方法的 1 000 多倍。
参考文献
[1] 吕作舟.食用菌栽培学[M].北京:高等教育出版社,2006:5.
[2] 贾 薇,张劲松,周昌艳,等.巴西蘑菇菌丝深层发酵培养条件的
优化及成份分析[J].菌物系统,2002,21(4):573-579.
[3] 王桂金.金针菇工厂化生产液体菌种[J].食用菌,2007(2):16-17.
[4] 曲娟娟,许修宏,张小海,等.双孢蘑菇原种培养基的筛选[J].东北
农业大学学报,2007,38(2):187-188.
培养
温度/℃
菌丝球生物量
/(g·100 mL-1)
菌丝球密度
/(个·mL-1)
菌丝球
直径/mm
21 9.10 396 1.10
23 9.13 389 1.19
25 9.32 437 1.11
27 8.49 401 1.15
29 4.72 252 1.24
表 2 不同接种量对液体菌种生物量的影响
接种量/% 2.5 5 7.5 10 12.5
菌丝球生物量/(g·100 mL-1) 6.46 11.93 11.42 10.86 10.44
菌丝球直径/mm 2.1 1.8 1.8 1.7 1.9
菌丝球数量/(个·mL-1) 341 426 404 423 417
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