全 文 ：吉林农业科技学院学报
Journal of Jilin Agricultural Science and Technology University
第 24卷 第 2期
2015年 06月
Vol.24,No.2
June,2015
草发酵工艺优化研究
吕红英，李凤林，尉 杰
（吉林农业科技学院生物工程学院，吉林 132101）
摘要：以草为试验材料进行黑曲霉发酵优化试验，以草发酵液的黄酮含量为主要试验指标研究碳源、氮源、pH、温
度对发酵的影响。通过正交试验确定发酵最佳工艺条件，试验结果表明：以玉米粉为碳源，以酵母膏为氮源，pH 为 7.0，温度
为 33℃时发酵效果为最优。
关键词：草；发酵；黄酮含量；抑菌性
中图分类号：R284.1 文献标识码：A
Study on the Fermentation Process Optimization of Humulus scandens
LU Hongying, LI Fenglin, WEI Jie
(Jilin Agricultural Science and Technology University School of Bioengineering,JiLin 132101)
Abstract：Took Humulus scandens as test materials to research the effects of Carbon source, Nitrogen
source, pH and temperatures on the fermentation of Aspergillus nige by flavone content in Humulus scanden
fermentation, and determined the optimum fermentation conditions by orthogonal test. The results showed that
the fermentation effect of taking corn flour as Carbon source, taking yeast extracts as Nitrogen source, pH of
7, temperature of 33 ℃ was the best.
Key words： Humulus scandens；fermentation；flavone content；bacteriostasis
草 （Humulus scandens （Lour.）Merr.），又称
勒草、拉拉秧、五爪龙、蛇割藤、割人藤降龙草等，
始载于 《唐本草》[1]。 一年生或多年生茎蔓草本植
物，株长 1～5m，雌雄异株，通常群生，茎和叶柄上
有细倒钩，叶片呈掌状，茎喜缠绕其它植物生长。
草生命力强，资源丰富，极易采收，广泛分布于
我国青海、新疆、西藏以外的地区，朝鲜、日本、北
美洲也有分布[2]。味甘、苦、性寒，具有清热解毒，利
尿通淋的功效，主治肺热咳嗽、肺痈、虚热烦渴、热
淋、水肿、小便不利、湿热泻痢、热毒疮疡、皮肤瘙
痒等，是一种有经济价值的杂草 [3-4]，可药用、作蔬
菜、 饲料。 草的完整叶片展平后为近肾形五角
状，茎、叶的乙醇浸提液对革兰氏阳性菌有明显的
抑制作用。草酮有抗菌作用，对革兰氏阳性及阴
性细菌、某些真菌、酵母菌的生长有抑制作用。 
草酮对革兰氏阴性细菌的作用为蛇麻酮的 1/20，
对结核杆菌的作用为蛇麻酮的 1/10[5]。草酮对猫
静脉注射 3mg/kg 后， 能使氧耗量立即增加 1 倍，
会出现呼吸急促，体温升高，并可因体温过度升高
而致死[6]，死亡迅速发生严重“尸僵”。 大量注射尚
可产生糖尿、血尿。
据文献报道, 草的整株全草含有胆碱、挥发
油、木犀草素、葡萄糖甙、鞣质、树脂、天门冬酰胺,
但对其发酵后黄酮类化合物的研究报道几乎没
有。本试验以草地上部分为原料进行发酵, 黄酮
类化合物是草的主要药效成分， 本试验测定了
影响野生草黄酮发酵提取的主要因素， 以黄酮
含量为主要评价指标同时测试其抗菌性, 通过对
结果进行分析, 从而优化草总黄酮的提取条件,
为草资源的合理开发利用提供科学依据。
1 材料与仪器
1.1 主要材料与试剂
草（吉林农业科技学院校内采集无虫斑、无
病变的健康草），芦丁标准液（天津四方生物制
品有限公司生产），黑曲霉菌种（吉林农业科技学
院微生物实验室），牛肉膏、蛋白胨、葡萄糖、磷酸
收稿日期：2015-02-13
基金项目：吉林省教育厅“十二五”科学技术研究项目（吉教科合字[2012]第 315 号）
作者简介：吕红英（1976-），女，吉林省桦甸市人，讲师，从事食品生物技术及微生物发酵的研究。
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Vol.24,No.2
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2015年 06月
二氢钾、硫酸铵、硫酸镁等均为分析纯药品。
1.2 主要仪器与设备
HZQ-F160A 型高低温恒温振荡培养箱（上海
一恒科学食品有限公司），DHG-9240A 型电热鼓
风干燥箱 （上海一恒科学食品有限公司），LDZX-
50KB 灭菌罐（上海申安医疗机械厂），722 可见光
分光光度计（上海佑科仪器仪表有限公司），MLS-
3750 高压蒸汽灭菌锅（三洋电机株式会社日本制
造），电炉等。
2 试验方法
2.1 标准曲线的制备
2.1.1 对照品溶液的制备 将准确称取的芦丁对
照品 5mg 放入 50mL 容量瓶中，加入甲醇 5mL 使
其溶解，加蒸馏水定容摇匀。
2.1.2 标准曲线的制备 精确量取芦丁标准液
0.0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mL，分别加入到 10mL
容量瓶中，每瓶分别加入 5%亚硝酸钠(NaNO2)溶
液 0.4mL 摇匀， 放置 6min， 加入 10%的氯化铝
(AlCl3)溶液 0.4mL 摇匀，再放置 6min，再加入 4%
NaOH 溶液 4mL， 并加入蒸馏水稀释到刻度摇匀
放置 15min[7]。 用 0.0mL 的标准溶液为空白，于波
长 510nm 处测定吸光度， 进行标准曲线的绘制，
具体见图 1。
2.2 草水提液制备
准确称取 200g草全草，将梗切成 2~4cm长
短的段，同叶一起捣碎，加入 500mL 水，在电炉上
煮沸 40min 后采用六层纱布将残渣挤压过滤后，
获得草的粗提液。
2.3 菌种的扩大培养
为了获得更多的黑曲霉， 需要进行黑曲霉扩
大培养。 配制 250mL 黑曲霉的种子培养基，在无
菌操作台上，将菌种接入种子培养基中，注意操作
规范防止染菌， 接种后温度控制在 36℃下进行扩
大培养 3d。
2.4 单因素试验确定碳源、氮源的最佳使用量
分别以蔗糖、玉米粉、正丁醇为碳源，以牛肉
膏、酵母膏、尿素为氮源配制培养基进行发酵，通
过测定黄酮含量确定不同碳源、 氮源的最佳使用
量，当确定某一因素用量时其它因素保持不变。
2．5 正交试验设计
综合对草发酵影响较大的碳源、氮源、pH、
温度四种因素设计正交试验来确定草发酵的最
佳工艺。 正交因素水平如表 1。
表 1 正交因素水平表
2.6 草发酵液的黑曲霉发酵
取 250mL锥形瓶，加入黑曲霉发酵培养基 25
mL和草提取液 5 mL，进行高压蒸汽灭菌。每瓶
加入 2mL 菌悬液，进行标记。 温度控制在 36℃的
条件下，转速 180r/min下进行发酵培养 3d。
2.7 发酵液黄酮含量的测定
发酵液中黄酮含量测定在本试验中采用硝酸
铝络合分光光度法 [8]，以芦丁作标准，通过测定吸
光度计算出黄酮的含量。
3 试验结果分析
3.1 碳源最佳使用量
在对碳源的试验中，分别采用 2%、2.5%、3%、
3.5%、4%、4.5%、5%的蔗糖、玉米粉和正丁醇进行
最佳碳源使用量的确定，结果见表 2。
表 2 不同碳源的黄酮生成量
由表 2 可得出，在对碳源的试验中，玉米粉和
正丁醇的使用量均以 3%为最佳， 蔗糖则以 3.5%
为最佳， 但是蔗糖在使用量为 3%和 3.5%时黄酮
的生成量相差甚小， 为了减少不同碳源使用量之
间的差别， 决定在正交试验中碳源使用量均采用
3%。
3.2 氮源最佳使用量
在对氮源的试验中，分别采用 1%、1.5%、2%、
2.5%、3%的牛肉膏、 酵母膏和尿素进行最佳氮源
使用量的确定，结果见表 3。
碳源使用量% 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
黄 酮
生成量
（mg/L）
蔗 糖
玉米粉
正丁醇
93.11
94.01
93.84
93.24
93.86
94.12
94.11
95.78
95.54
94.14
94.54
94.44
91.24
93.13
93.32
92.43
92.14
92.10
93.26
92.01
92.13
水平
1
2
3
蔗糖
玉米粉
正丁醇
7.0
7.5
8.0
牛肉膏
酵母膏
尿素
25
29
33
A
碳源/%
B
pH
C
氮源/%
D
温度/℃
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06
图 1 标准品黄酮类物质芦丁的标准曲线
芦丁质量浓度/mg×mL-1
吸
光
度
A
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（上接第 5页）
几种油料作物中含有许多对人体有益的物
质。 特别是大豆中的各种功能成分尤其被人们所
重视。 如葵花籽中 VE含量最高，芝麻中富含胡萝
卜素，花生中烟酸的含量较高，大豆更值得人们重
视的是异黄酮等功能成分， 而松子中虽然脂肪含
量很高， 松子油也具有较高品质和一定的保健功
效，但是由于松子产量和价格的限制，目前松子油
的产量还不是很高， 但是其功能逐渐被人们所重
视。
参考文献：
[1] 慕鸿雁， 裘爱泳. 华山松子油理化性质及脂肪酸组成分析[J].
粮食与油脂，2004（11）：22-23.
[2] 于殿宇，陈晓慧，宋云花. 转基因和非转基因大豆油理化性质
比较研究[J]. 东北农业大学学报，2012,43（11）：1-6.
[3] 刘国琴，陈 洁，韩丽华，等.物理场处理对葵花油脂肪酸组成
影响的研究[J]. 河南工业大学学报（自然科学版），2005，26（04）：
9-12.
[4] 唐晓丹，杨 冉，陈晓岚，等.不同香型芝麻油中脂肪酸组成的
研究[J].河南工业大学学报（自然科学版），2012，33（06）：61-67.
[5] 刘玉兰，刘瑞花，钟雪玲，等. 不同制油工艺所得花生油品质指
标差异的研究[J]. 中国油脂，2012，37（9）：6-10.
[6] 许艳萍，沙宪政.维生素 E 功能浅析[J].中国医学工程，2014，22
（5）：186-187.
[7] 赵贵兴，陈 霞，刘昊飞，等.花生的功能成分、营养价值及其
开发利用研究[J]. 安徽农学通报，2011，17（12）：39-42.
[8] 吴晓红，王振宇，郑洪亮，等.红松仁蛋白氨基酸组成分析及营
养评价[J].食品工业科技，2011，32（01）：267-270.
[9] 刘炳志，王 涛. 大豆成分的功能及其应用研究进展[J]. 食品
研究与开发，2001，22（4）：25-28.
[10] 唐传核，彭志英. 大豆功能性成分的开发现状[J]. 中国油脂，
2000，25（04）：44-48.
责任编辑：吴艳玲
表 3 不同氮源的黄酮生成量
由表 3 可知， 在对氮源的试验中， 酵母膏在
2.5%为最佳, 不同酵母膏使用量之间黄酮生成量
相差很少,牛肉膏在 1.5%为最佳使用量,和 2%酵
母膏使用量之间黄酮生成量相差较小, 但尿素为
氮源的试验中以 2%为最佳,且不同尿素使用量之
间黄酮生成量相差显著,不宜选用其它量,综合以
上情况决定在正交试验中氮源使用量采用 2%。
3.3 正交试验结果 见表 4。
表 4 正交试验结果
由表 4 的正交试验结果可得出， 对草发酵
后黄酮含量的影响大小为温度>碳源 3%>pH>氮
源 2%,最佳组合为 A2B1C2D3，即最佳发酵条件：
碳源为 3%玉米粉，pH为 7.0， 氮源为 2%酵母膏，
温度为 33℃。
4 结论
综上所述， 草发酵的最佳工艺为温度为
33℃的条件下以 2%酵母膏为氮源，以 3%玉米粉为
碳源，pH为 7.0，进行发酵可以获得较高的黄酮量，
但这是以黑曲霉作为菌种进行发酵所得数据，草
的发酵工艺还有待于进一步全面的研究优化。
参考文献：
[1] 李俊婕，王晓静 .草的研究进展 [J].齐鲁药事 ,2007 (6):353-
355.
[2] 丁 勇，王新风，杨 芳.草的黄酮含量测定及抗氧化性研
究[J].江苏中医药,2009 (2):55-57.
[3] 宗 凯，刘国庆，张黎利，等.蒲公英发酵及对其粗提物中黄酮
类物质含量的影响[J]. 农产品加工,2010,12(2):38-39.
[4] 陈伟光，盛 静，林 霞.正交设计研究草中总黄酮提取工
艺[J].时珍国医国药， 2007,9(6):66-68.
[5] 倪少云，宋学华 .草的鉴定研究 [J].药学与临床研究 ,2010,9
(2):90-91.
[6] 严静寒.草的生药学研究[J].中医药学刊,2004,8(5):22-24.
[7] 李天磊，殷献华，潘卫东，等 ．草化学成分研究 [J].中药材 ，
2010,12(1): 55-57.
[8] 董江涛，李 燕，徐慧强，等.响应曲面法优化微波辅助提取
草总黄酮的工艺研究[J].湖南农业科学，2010(13):110-113.
责任编辑：建德锋
氮源使用量% 1 1.5 2 2.5 3
黄酮
生成量
（mg/L）
牛肉膏
酵母膏
尿 素
97.12
98.07
94.15
98.47
98.12
98.25
98.12
98.32
102.43
96.78
98.43
94.38
96.42
98.14
93.12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
K1
K2
K3
k1
k2
k3
R
1
1
1
2
2
2
3
3
3
306.75
384.42
290.97
105.25
128.14
96.99
31.15
1
2
3
1
2
3
1
2
3
290.97
368.79
331.38
96.99
122.93
110.46
25.94
1
2
3
2
3
1
3
1
2
310.08
368.79
342.27
103.36
112.93
114.09
10.73
1
2
3
3
1
2
2
3
2
310.08
278.79
401.4
103.66
92.93
133.8
40.87
78.87
103.65
133.22
141.48
138.43
104.52
70.61
126.70
93.66
试验号
A
碳源 3%
B
pH
C
氮源 2%
D
温度（％）
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
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