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假蜜环菌液体发酵培养基优化研究



全 文 :中国农村小康科技 2007年第8期地 址:100026北京市朝阳区麦子店街 20号农业部北办公区中国农学会 E-mail:chinaxiaokang@126.com
摘 要:通过单因素试验确定了假蜜环菌液体发酵培养基的较好碳源为淀粉和玉米粉、氮源为豆粕和麸
皮,正交设计试验确定了获得胞内多糖的最佳培养基配方为:土豆汁20%,淀粉1.50%,玉米粉1.50%,豆粕
10%,麸皮 6%,NH4Cl0.25%,MgSO40.01%,KH2PO40.09%。获得胞外多糖的最佳培养基配方为土豆汁
15%,淀粉1.50%,玉米粉2.00%,豆粕10%,麸皮6%,NH4Cl0.20%,MgSO40.015,KH2PO40.06%。
关键词:假蜜环菌;液体发酵;正交试验;多糖
中国分类号:Q93-335 文献标识码:A
StudyonoptimizingtheculturemediumofliquidfermentationofArmilarielatabescens
RaoShenghong,Wuping,LiZhengpeng
(Collegeoflifesciences,Anhuiscienceandtechnologyuniversity,AnhuiFengyang 233100)
Abstract:ReachingthecomponentofliquidfermentationmediumofArmilarielatabescensbymon-agent
experimentationsandorthogonaltest,theresultrevealsthattheoptimalcarbonresourceisstarchandmaize,
theoptimalnitrogenresourceisbranandsoybeancake.Togettheinnerpolysaccharidestheoptimumliquid
fermentationmediumislistedasfolow:20%potatoextrace,1.50%starch,1.50%maize,10%soybeancake,
6%bran,0.25%ammoniumchloride,0.01%,magnesiumsulfate,0.09%monopotassiumphosphate.Togetthe
outerpolysaccharidestheoptimumliquidfermentationmediumislistedasfolow:15%potatoextrace,1.50%
starch,2.00%maize,10%soybeancake,6%bran,0.20%ammoniumchloride,0.015%,magnesiumsulfate,
0.06%monopotassiumphosphate.
Keywords:Armilarielatabescens,Liquidfermentation,Orthogonaltest,Polysaccharides
农业生物技术
假蜜环菌液体发酵培养基优化研究
饶圣宏,吴 萍,李正鹏
(安徽科技学院生命科学学院,安徽凤阳 233100)
基金项目:安徽科技学院青年基金“假蜜环菌液体深层发酵及其药用有效成分活性的研究”(2006YZ003)。
第一作者简介:饶圣宏,女,1980年出生,安徽安庆人,助教,本科学历,理学学士。研究方向:发酵工程。通信地址:233100 安徽科技学院 生命科学院,Tel:
13956312430,0550-6733129,E-mail:raoshenghong@sina.com。
假蜜环菌 [Armilarielatabescens(Scop.exFr.
Sing)]又称亮菌,是层菌纲口蘑科假蜜环菌属真菌。亮菌
是我国首次发现并拥有自主知识产权的一种真菌,在民
间流传作为治疗急慢性肝炎以及胆道疾患的中草药[1]。
现代研究表明亮菌多糖是亮菌的主要活性成分之一,相
关研究表明亮菌多糖具有增强免疫力、抗肿瘤的作用
[2,3]。由于液体发酵具有周期短,成本低、产量大、适于工
厂化生产等显著优点,采用假蜜环菌液体发酵技术可以
在短时间内获得大量亮菌多糖,对于开发亮菌药品具有
重要意义。本文对假蜜环菌的液体发酵培养基进行优化
研究,探讨获取亮菌多糖的最佳培养基配方,为亮菌多糖
保健品和药品的开发生产提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 供试菌种
发光假蜜环菌[Armilarielatabescens(Scop.exFr.
Sing)]中国微生物菌种保藏中心提供,菌种编号CGMCCC
5.0092.
1.2 培养基
1.2.1 种子培养基 马铃薯综合培养基
1.2.2 优选碳源培养基 加 0.3%酵母膏的综合马铃
薯培养基为基础培养基,分别以2%的量加入葡萄糖、蔗
糖、可溶性淀粉、玉米粉、麦芽糖、乳糖作为供试碳源。
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中国农村小康科技 2007年第8期 E-mail:chinaxiaokang@126.com地 址:100026北京市朝阳区麦子店街 20号农业部北办公区中国农学会
1.2.3优选氮源培养基 加2%葡萄糖的综合马铃薯培
养基为基础培养基,分别以0.2%的量加入蛋白胨、酵母
膏、尿素、麸皮、NH4SO4、NH4Cl、豆粕作为供试氮源。
1.3培养方法
1.3.1液体种子培养 活化的斜面菌种用无菌水洗下,
接入液体培养基中,25℃,160r/min振荡培养5d,用分散
器将菌丝球打碎作为液体种子。
1.3.2振荡培养 以5%接种量取液体种子分别接种到
各优选碳源、优选氮源培养基中25℃ 160r/min摇瓶发
酵,5d后测定多糖含量。
1.4测定方法
1.4.1多糖含量测定采用苯酚—硫酸法 [4]使用紫外
可见分光光度计测定标准葡萄糖的吸光值得出回归方
程,然后根据所测发酵液的吸光值计算发酵液的糖含量。
回归方程为y=0.063x+0.1502,R2=0.9903 (式中:x为葡
萄糖浓度μg/ml,式中:y为吸光值).
1. 4. 2菌丝生物量测定 发酵液抽滤后所得菌丝用蒸
馏水洗涤2~3次,冷冻干燥后称量。
1. 4. 3胞外多糖的测定 将抽滤后的发酵液置于
10000 r/min的离心机中离心,取上清液测定其糖含量,
再加入95%乙醇至乙醇终浓度为80%,醇沉24h 后的发
酵液离心取上清液测其糖含量,二者之差即为胞外多糖
含量。
1. 4. 4胞内多糖的测定 经过滤洗涤的菌丝冷冻干燥
后破碎,加蒸馏水90℃水浴24h,同胞外多糖的测定。
1.5数据处理
用DPS数据处理系统软件对实验数据进行处理,通
过多重比较分析处理间差异。
2 结果与分析
2.1最适碳源筛选
不同碳源对菌丝生物量、胞内多糖以及胞外多糖的
影响如图1。由实验可知该菌对供试碳源均能较好利用,
其中以淀粉、玉米粉为最佳。
2.2最适氮源筛选
不同氮源对菌丝生物量、胞内多糖以及胞外多糖的
影响如图2。由实验可知该菌对供试氮源均能较好利用,
其中以麸皮、豆粕为最佳。
2.3 正交试验优化发酵培养基:选用2水平1因素+3
水平7因素正交表格,考察指标为胞内多糖与胞外多糖,
试验因素以及水平安排见表1,试验结果见表2、表3。
以上试验结果表明,玉米粉和豆粕两因素的极差较
大,对假蜜环菌胞内多糖产量的影响较大,且得出产胞内
多糖的最佳培养基配方为:土豆汁20%,淀粉1.50%,玉米
粉1.50%,豆粕10%,麸皮6%,NH4Cl 0.25%,MgSO40.01%,
KH2PO40.09%。
以上试验结果表明,淀粉和麸皮两因素的极差最大,
对假蜜环菌胞外多糖产量的影响最大,且得出产胞外多
糖的最佳培养基配方为:土豆汁15%,淀粉1.50%,玉米粉
2.00%,豆粕 10%,麸皮 6%,NH4Cl 0.20%,MgSO40.015,
KH2PO40.06%。
3 讨论
实验证明运用单因子试验方法结合正交试验设计对
假蜜环菌液体发酵培养基进行优化是非常有效的。通过
极差分析,可以直接看出各因素中影响结果最大的因素,
表1 正交试验因子与水平安排
水平
试验因子
土豆汁 淀粉 玉米粉 豆粕 麸皮 NH4Cl MgSO4 KH2PO4
1 15% 1.0% 1.0% 6% 6% 0.2% 0.01% 0.03%
2 20% 1.5% 1.5% 8% 8% 0.25% 0.015 0.06%
3 2.0% 2.0% 10% 10% 0.3% 0.02% 0.09%
农业生物技术
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表2 关于胞内多糖产量的正交试验结果与极差分析
处理号 土豆汁 淀粉 玉米粉 豆粕 麸皮 NH4Cl MgSO4 KH2PO4 胞内多糖(mg/100ml)
1 1 1 1 1 1 1 1 1 2.078
2 1 1 2 2 2 2 2 2 2.223
3 1 1 3 3 3 3 3 3 2.783
4 1 2 1 1 2 2 3 3 1.842
5 1 2 2 2 3 3 1 1 2.709
6 1 2 3 3 1 1 2 2 3.010
7 1 3 1 2 1 3 2 3 1.899
8 1 3 2 3 2 1 3 1 2.676
9 1 3 3 1 3 2 1 2 1.980
10 2 1 1 3 3 2 2 1 2.440
11 2 1 2 1 1 3 3 2 2.103
12 2 1 3 2 2 1 1 3 2.114
13 2 2 1 2 3 1 3 2 1.890
14 2 2 2 3 1 2 1 3 3.211
15 2 2 3 1 2 3 2 1 2.259
16 2 3 1 3 2 3 1 2 2.579
17 2 3 2 1 3 1 2 3 2.789
18 2 3 3 2 1 2 3 1 2.314
k1 21.200 13.741 12.728 13.051 14.615 14.557 14.671 14.476
k2 21.699 14.921 15.711 13.149 13.693 14.010 14.620 13.785
k3 14.237 14.460 16.699 14.591 14.332 13.608 14.638
k1 2.356 2.290 2.121 2.175 2.436 2.426 2.445 2.412
k2 2.411 2.487 2.619 2.192 2.282 2.335 2.437 2.298
k3 2.373 2.410 2.783 2.432 2.389 2.268 2.440
R 0.055 0.197 0.497 0.608 0.154 0.091 0.177 0.142
表3 关于胞外多糖产量的正交试验结果与极差分析
处理号 土豆汁 淀粉 玉米粉 豆粕 麸皮 NH4Cl MgSO4 KH2PO4 胞外多糖(mg/100ml)
1 1 1 1 1 1 1 1 1 10.834
2 1 1 2 2 2 2 2 2 12.210
3 1 1 3 3 3 3 3 3 10.342
4 1 2 1 1 2 2 3 3 11.232
5 1 2 2 2 3 3 1 1 11.783
6 1 2 3 3 1 1 2 2 13.563
7 1 3 1 2 1 3 2 3 11.137
8 1 3 2 3 2 1 3 1 10.390
9 1 3 3 1 3 2 1 2 10.984
10 2 1 1 3 3 2 2 1 11.238
11 2 1 2 1 1 3 3 2 12.768
12 2 1 3 2 2 1 1 3 10.008
13 2 2 1 2 3 1 3 2 12.209
14 2 2 2 3 1 2 1 3 13.341
15 2 2 3 1 2 3 2 1 12.288
16 2 3 1 3 2 3 1 2 11.098
17 2 3 2 1 3 1 2 3 12.562
18 2 3 3 2 1 2 3 1 12.324
k1 102.475 67.4 67.748 70.668 73.967 69.566 68.048 68.857
农业生物技术
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合理施肥,加强田间管理,使水稻生长健壮,防止前期
猛发旺长,后期恋青迟熟,结合稻田管理,在幼虫孵化
期间烤田,或在化蛹盛期灌水,均可减轻受害程度。
3.2 物理防治
利用稻纵卷叶螟趋嫩绿、趋光和群集习性,点灯诱
杀成虫。
3.3 生物防治
一是在幼虫盛发为害时,喷射杀螟杆菌(或青虫菌、苏
云金杆菌)液。用每毫升含0.8~1亿孢子浓度(即100亿
孢子/g)的菌粉0.5kg,加水50~75kg,于晴天傍晚喷雾,
阴天整天都可喷,防治效果可达80%以上。二是在成虫产卵
始盛期到高峰期分批释放赤眼蜂。每次亩放3~4万头,每
2~3天放一次,连续3次,卵寄生率一般可达70%以上。
3.4 化学药剂防治
科学合理用药,首先要做好预测预报,掌握稻纵卷
叶螟发生动态:一是查蛾量预测发生期,兼判断发生量
趋势。当成虫有少量出现时,根据当地可能受害的田块
类型进行调查。调查方法是用一根长约1.5米的竹竿,
拨动5行禾苗,每行200丛,拨动禾苗时仔细数清飞动
的总蛾数,并推算出667m2蛾量和平均类型田蛾量。最
多时为发蛾高峰期,蛾量下降时为发蛾盛末期。据此,
加上产卵前期和卵的平均历期可推算出下一代的盛孵始
期、盛孵高峰期。二是查卵量和孵化进度,核实发生
量,预测幼虫发生期。方法是每类型田选1~2块,每
块田用五点取样,每点2丛水稻,共查10丛,逐叶检
查卵粒数、孵化卵数、未孵卵数、被寄生卵数,然后计
算被寄生率和卵的孵化率。当孵化率达16%~20%时已
达卵盛孵始期,达45%~50%时则达高峰期,此时是施
药的重要时期,这个时期施药效果最好。主要原因是盛
孵期大量幼虫于心叶基部取食,在这一部位受药量最
大,且容易接触虫体。其次,初孵幼虫的抗药力最低。
同时,由于寄生蜂羽化常比稻纵卷叶螟孵化迟3~7d,
这样就有利于保护寄生性天敌。
药剂及防治方法:防治稻纵卷叶螟药剂要选择高效、
低毒、低残留农药。(1)低龄幼虫667m2用51%毒·吡乳油
75~100ml;(2)667m2用 5%锐劲特悬浮剂30~50ml;(3)
667m2用5%锐劲特悬浮剂20ml+20%三唑磷乳油100ml;
(4)667m2用 18%杀虫双水剂 200-300克加 Bt粉剂;(5)
667m2用20%三唑磷乳油125g。以上五种药剂任选一种兑
水60kg喷雾。
注意事项:施药时要相对集中,减少害虫辗转,提
高防治效果。同时田间要保持浅水层,喷药时要用低容
量喷雾,做到均匀周到,避免药害。施药后5~7d应复
查,若田间虫口仍多,则应及时再施一次药防治。水稻
收割前7~10d禁止使用农药。
进而对培养基进行有针对性的调整,提高了工作效率。结
合两种方法,直接确定培养基配方为对假蜜环菌胞内多
糖产量的影响较大,且得出产胞内多糖的最佳培养基配
方为:土豆汁20%,淀粉1.50%,玉米粉1.50%,豆粕10%,
麸皮6%,NH4Cl0.25%,MgSO40.01%,KH2PO40.09%;结果胞
内粗多糖产量提高到3.211mg/100ml。产胞外多糖的最佳
培养基配方为:土豆汁15%,淀粉1.50%,玉米粉2.00%,豆
粕10%,麸皮6%,NH4Cl0.20%,MgSO40.015,KH2PO40.06%,
结果胞外粗多糖产量提高到13.563mg/100ml。
虽然苯酚-硫酸法可以测定胞内、胞外多糖含量,但
是无法证明多糖组分及其生物活性,因此拟进一步对多
糖各组分进行分离,并可用动物实验证明各组分是否有
生物活性和相关的免疫调节能力,从而为假蜜环菌发酵
获得高产量具有高生物活性的多糖组分奠定基础。
参考文献
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理学报,1984,16(3):222-227.
[2] 高婷,白家峰,罗霞,等.亮菌粗多糖对小鼠免疫功能的影响[J].四川
大学学报:自然科学版,2005,42(2):395-398.
[3] 赵戈清,罗霞,刘高阳,等.亮菌多糖对S180菏瘤小鼠免疫功能的研
究.免疫学杂志[J],2006,22(3):146-148.
[4] 宁慧青.酚硫酸法测定灵芝多糖的研究[J].太原师范学院学报(自然
科学版),2002,5(1):105-107.
k2 107.836 74.416 73.054 69.671 67.226 71.329 72.998 72.832
k3 68.495 69.509 69.972 69.118 69.416 69.265 68.622
k1 11.386 11.233 11.291 11.778 12.328 11.594 11.341 11.476
k2 11.982 12.403 12.176 11.611 11.204 11.888 12.166 12.139
k3 11.416 11.585 11.662 11.520 11.569 11.544 11.437
R 0.596 1.169 0.884 0.166 1.124 0.319 0.825 0.702
(续表)
农业生物技术
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