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木蹄层孔菌菌丝体发酵动态研究



全 文 :EDIBLE FUNGI食用菌 2009(2)
收稿日期:2008-10-23 一稿;2008-12-12 二稿。
* 通讯作者。
e-mail: hexinsheng@swust.edu.cn。
木蹄层孔菌菌丝体发酵动态研究
苏艳秋 王 茂 竹文坤 贺新生 *
(西南科技大学生命科学与工程学院,四川绵阳 621002)
摘 要 采用液体深层发酵法, 研究木蹄层孔菌菌丝体发酵过
程中各动态参数的变化情况。 结果表明随着发酵时间的延长,
发酵液总糖浓度及氨基态氮浓度逐渐降低;菌丝体产量及菌丝
球密度在前期逐渐增加,后期稍有减少;生长曲线符合 logistic
方程:Y3=0.779/(1+3.304e-0.197x)。 发酵液 pH 值随时间变化呈逐
渐降低趋势,发酵终点 pH 值达到 1.50。 目前为止木蹄层孔菌是
蕈菌中产酸能力较强的新菌株。
关键词 木蹄层孔菌 深层发酵 动力学
文章编号 1000-8357(2009)02-0011-02
木蹄层孔菌 [Fomes fomentarius (L.) J.J. Kickx],简写为木
蹄菌,是一种重要的药用多孔菌,具有良好开发应用前景。 但
目前对木蹄菌的研究报道很少, 只有个别学者研究了该菌的
药理活性。木蹄菌的人工栽培还未见报道,而它的野生子实体
产量很低,采集供应无法满足工业开发需要。液体深层发酵具
有周期短,产量高等优点,借助液体深层发酵可以获得大量菌
丝体, 满足生产及研究开发需要, 同时还可获得相关代谢产
物,继续进行下一步的研究。 因此,试验采用液体深层发酵法
对木蹄菌进行发酵, 研究整个发酵过程各动态参数的变化情
况,同时得出相关动力学曲线,以期为后续木蹄菌的研究提供
参考。
1 材料与方法
1.1 供试材料
1.1.1 供试菌株 木蹄层孔菌 ,Fomes fomentarius (L.) J.J.
Kickx; 采集地点 : 卧龙邓生 , 腐朽木桥上 ; 采集时间 :
2006.8.24;组织分离得到纯菌种,菌株编号:Ff.0824。
1.1.2 培养基 PDA 斜面培养基:马铃薯 20%,葡萄糖 2%,
琼脂 2%,水 1 000 mL,pH 7.0。
发酵培养基: 马铃薯 20%, 葡萄糖 2%, 蛋白胨 0.5%,
K2HPO4 0.1%, KH2PO4 0.05%,水 1 000 mL,pH 7.0。
1.2 培养方法 用制备好的发酵培养基等量接种液体菌
种,180 r/min,25℃振荡培养,每天取 3 瓶测定各参数。 尼龙
网过滤菌丝球 ,60℃烘 24 h,1/10 000 分析天平测取菌丝球
质量。
1.3 测定方法 ①发酵液总糖含量用蒽酮比色法进行测
定 [6]。其中涉及的葡萄糖标准曲线如图 1 所示。②发酵液氨基
态氮含量用凯氏定氮法测定 [6]。③发酵液 pH 值用 pH 计测定。
④发酵液酸度用 1 mL 滤液,稀释 100 倍,0.01 mol/L NaOH 溶
液和 0.0148 mol/L 氨水进行滴定。
2 结果与分析
2.1 菌丝体形态特征 菌丝体形态如图 2 所示,细长、透明、
壁薄、分支较少,有明显的锁状联合结构,菌丝直径 2.0~4.0μm。
2.2 各动态参数的测定结果
2.2.1 总糖浓度和氨基态氮浓度随时间的变化情况 发酵液
总糖浓度和氨基态氮浓度随时间变化情况如图 3、4 所示。 从
图中可以看出这两个参数都呈逐渐下降趋势, 说明菌丝体不
断消耗发酵液中的营养物质用于自身生长和繁殖。 后期氨基
态氮浓度稍有回升,分析原因可能是由于菌丝体自溶,导致胞
内含氮物质溶出造成。 对发酵液总糖浓度进行方差分析,F=
4.31>F0.005(14,30) =3.18,表明发酵液总糖浓度每天变化极显
著。 另外,以发酵时间(d)为横坐标,发酵液总糖浓度(mg/mL)
为纵坐标, 发酵液总糖含量的变化规律符合对数方程 Y1=-
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EDIBLE FUNGI食用菌 2009(2)
8.4109 ln(x)+40.232。以发酵时间(d)为横坐标,发酵液氨基态
氮浓度(mg/mL)的变化规律符合指数方程 Y2=0.0849e-0.0677x。
2.2.2 pH 值随时间的变化情况 发酵液酸度随时间变化情
况结果如图 5 所示, 从图 5 可以看出发酵液的 pH 值随时间
延长一直在减少,16 d 后发酵液 pH 值为 2.67,46 d 后 pH 值
减小到 1.50,这表明该菌具有很强的产酸能力。为了进一步确
定该菌产酸性质,分别用氨水及 NaOH 进行中和,结果发现用
氨水中和时,发酵液吸收氨水量逐渐增加,后期由于菌丝体自
溶,吸收量显著增加;而用 NaOH 进行中和时,用量也在不断
增加,但没有氨水用量大。 氨水可与所有能结合 NH4+的物质
反应,这些物质包括显现酸度的强酸和不显现酸度的弱酸,而
NaOH 是一种强碱,它主要用于中和强酸。 因此该菌所产生的
酸主要是有机酸,即弱酸。
2.2.3 菌丝生长曲线的测定 该菌的生长曲线如图 6 所示。
从图6中可以看出 0~3 d菌丝生长处于延滞期,3~8 d生长开始
加速,菌丝球密度明显增加,到第 7天时最多达到 27个/100mL。
此时,菌丝球直径也达到最大 12.8 mm。之后 8~15 d 菌丝进入
稳定期,菌丝球密度及直径都没有变化,15 d 后进入衰亡期菌
丝体出现自溶现象,几乎看不见菌丝球。因此可选择培养 3~8 d
菌丝球作为接种出发菌株。 以培养时间(x,d)为横坐标,菌丝
体产量 (Y3,g)为纵坐标 ,菌丝体生长变化符合 logistic 方程 :
Y3=0.779/(1+3.304 e-0.197x)。 此方程与生长曲线拟合度较高,
相关系数达到 97% 。 对菌丝体干重数据进行方差分析 ,
F=12.0222>>F0.005 (14,30=3.18),表明菌丝体产量每天变化极显著。
3 小结与讨论
采用液体深层发酵法培养木蹄层孔菌, 于不同时间取样
测定各动态参数, 结果表明发酵液中总糖浓度及氨基态氮浓
度都随发酵时间增加而显著减少;pH 值呈逐渐降低趋势,用
氨水和 NaOH 进行中和,用量都逐渐增加,但相比而言,氨水
用量高于 NaOH,因此判定发酵液中有机酸占绝大部分;菌丝
体产量、 菌丝球密度和直径都先增加后减少, 菌丝生长符合
logistic 方程 Y3=0.779/(1+3.304e-0.197x)。
微生物产生的有机酸种类很多, 主要分为挥发性酸和非
挥发性酸两大类。其中细菌产生的有机酸较多,并已用于工业
发酵生产,如双岐乳杆菌、乳酸链球菌等已在食品工业用于乳
酸的生产;酵母菌主要用于生产柠檬酸;毛霉和根霉一般则用
于生产乳酸、琥珀酸、延胡索酸。 对于蕈菌产生有机酸研究报
道很少。 试验中木蹄菌发酵液 pH 值最终低至 1.50,该酸度非
常罕见,即使细菌发酵也少有这种情况,说明木蹄菌是目前为
止产酸能力最强的微生物, 具有良好的开发生产有机酸应用
前景。 但木蹄菌产生的有机酸种类和各组分含量还需进一步
测定, 同时关于木蹄菌产生及分泌有机酸的机理也需要进一
步研究。
参考文献
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2004.
[7] 张德培,罗蕴玲.应用概率统计[M].北京:高等教育出版社,2002.
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预防食用菌杂菌四方面
预防杂菌发生是食用菌生产的重要环节, 具体应做好以下几方
面工作:
1 选择优良菌种 生产中要选择纯度高、菌龄适当、生命力旺盛、无
杂菌污染的菌种。 除此之外,在食用菌栽培过程中,还要定期进行提
纯复壮,以保持菌种原有的优良性状。
2 配制适宜的培养料 由于大多数食用菌喜欢偏酸性环境,所以将
培养料的 pH 值适当调低,可抑制杂菌繁殖。 在麸皮、米糠等含有淀
粉及可溶性糖的培养基之中,杂菌很容易生存。 但在木屑培养料中,
杂菌则会因缺少可利用的酶系而受到抑制,无法生存。 例如,用稻草
栽培平菇、凤尾菇、草菇等,杂菌就较少发生;而用甘蔗渣、玉米芯等
作培养料,杂菌发生就较为严重。
3 改进接种方法 用生料栽培食用菌时,增加 5%至 10%的接种量,
并将菌种的 2/3接种于覆盖料面及四周,有利于菌丝尽快占领培养基
表层,提高抗杂菌能力。 椴木接种时,适当缩小穴距,并在椴木两端断
面各接种一穴,既可避免杂菌侵入,又能加速菌丝在椴木中的生长。
4 创造适宜的环境条件 食用菌栽培过程中, 可根据大多数菌种
(除草菇)都要求较低温度,而杂菌多数喜高温的特性,采用适当的降
温培养方法。 从湿度来看,食用菌菌丝生长阶段要求较低的空气湿度,
杂菌则要求高湿环境,故菌丝生长期间应控制空气湿度在 60%以下。
吉林省大安市龙沼镇农科站,131300 冯国明
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