全 文 ：武 汉
3期 Ju onla r
工 业
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学 院 学
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报
Un iv es rit y
美味牛肝菌在气升式反应器中的特性试验
张华山 李世杰
(湖北工学院 )
摘 要 以 1. L 5外循环 气升式反应器 ( (〕 A LR )进行美味牛肝菌 (B . del u i S)的深层培
养试验 , 其最适通风量为 O一 2 4 h , 0 . 3二m ; 2 4 一 7 2 h , 0 . 4~
; 7 2一 2 0 h , 0 . 5二m 。 培
养时间较摇瓶培养大约可提前 12 h , 菌丝干重可达 26 . 3 9 / oL
关键词 美味牛肝菌 深层培养 气升式反应器 菌丝
中图分类号 R 151 . 3
0 月lJ 舀
美味牛肝菌 ( B . e d iul S )属于担子菌纲伞菌 目 、 牛肝菌科牛肝菌属 , 该菌菇体大 、 菇肉厚 、 菌
盖直径 0 . 05 一 0 . 巧 m , 菌柄粗 0 . 02 一 0 . 04 m , 长 0 . 06 一 0 . 12 m , 菇体颜色变化较多 , 由土黄色至
红褐色不等 , 以黄褐色居多 。 据报道 [`· 2 〕, 美味牛肝菌含有 20 多种氨基酸 、多种维生素和矿物
质 、 多糖 , 具有协调内分泌 、神经系统 , 提高人体免疫力 , 以及显著的抗癌作用 。 由于其优良的
食疗保健作用 , 国际市场对该菌的需求不断增加 。 但美味牛肝菌的传统生产方法是固体栽培 ,
这种方法周期长 、 占地面积大 , 又受季节和原料限制 , 从而使其不能得到充分的利用 。
深层培养是近代大规模生产微生物产品的基本方法 。 它能在短期 内获得大量的产品 。 且
又可从发酵醒中得到多糖 、 氨基酸等有用的代谢产物 〔3〕。 采用深层发酵法生产的食用菌菌丝
体一方面其营养成分无论蛋 白质 、氨基酸还是维生素含量均类似于子实体 , 有的甚至超过 了农
业栽培 的子实体〔4〕 , 而且也不需要怀疑其安全性 。 另一方面 , 食用菌生产菌丝体蛋 白所用 的
原料广而粗 , 这一类群真菌对纤维素 、 半纤维素 、木质素 、 淀粉 、果胶等都有很强的利用能力 , 在
农副业废弃物转化中具有重要的意义 5[] 。
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.
L
.
M alf at 等人的实践证明困 , 丝状真菌的培养气升式发酵罐优于机械搅拌发酵罐 , 为
此我们利用 自制的 1 . 5 L 气升式反应器对美味牛肝菌进行 了深层培养研究 , 旨在 为美味牛肝
菌 的开发利用提供科学依据。
1 材料与方法
1
.
1 材料 菌种 : A c c 505 59 (B . e d iul S B ul . e x F r . ) , 从中国农科院微生物菌种保藏中心 (A c -
c C
)获得 ;培养基 : 培养基的主要成份见表 1 ( P l ) A 培养基用于斜面母种的培养 、分离和保藏 ) 。
收稿 日期 : 19 9 9 一 0 3 一 20
张华山 : 男 , 19 6 3 年生 , 讲师 , 湖北工学院生物工程系 , 43 0 068
2 2武 汉 工 业 学 院 学 报 1 99 9 年
表 1 培养基主要成分 单位 : (g )
名 称 马铃薯
葡萄
糖 K l」 z P(再
硫胺
素
M g 3 )月
·
7践 0琼脂
水
(m L)
州值 玉米粉 黄豆粉 蛋白陈 酵母粉 糖蜜 花生油
P T)A
培养基
种 子
培养基
发 酵
培养基
3
.
0微量 1 .5
2
.
0一 1 .5
2
.
0一 1 .5
21 0 0006
1 6 0 004 0
.
01 0
.
2 0
.
0
1 0 0065 0
.
2 0 0
.
0
2
.
0
2
.
0
2方法 实验装置流程如图 1 所示 。
接种 「 l
} }
i 1
取样口 排气杀菌瓶
图 1 气升式反应 器培养流程图
1
.
2
.
1 灭菌 先用铬酸洗液清洗两遍 , 然后依次用 75 % 酒精和 40 % 甲醛浸泡 h1 , 最后用无
菌水清洗两次 。
1
.
2
.
2 棉 炭过滤器灭菌 将整个过滤器放于干燥箱中 , 于 1 10℃ 下灭菌 6() m in , 冷却后取 出 ,
在无菌条件下迅速连接好管道 。
1
.
2
.
3 菌丝生物量的培养 摇瓶培养 : 用 2 50 m L 三角摇瓶装 80 m L 种子培养基 , 灭菌后接人
1 / 3 斜面 ( 18 m m 义 2 0Om m 试管 )的美味牛肝菌菌种 , 于 24 一 2 8℃ , 150 r/ 而 n 的速度下摇荡培养
5 天 , 观察菌丝生长的形态和特征 , 检查杂菌污染情况 , 测定菌丝干重得率和 p H 值变化情况 ;
气升式发酵反应器的培养 : 设计和安装 了一套 1 . 5 L 的高温玻璃气升式发酵反应器培养系统 ,
装液量 70 % , 接种量 10 % , 通风培养 , 每隔 12 h 取样 , 测定 p H 值及菌丝体干重的变化 。
1
.
2
.
4 分析方法 培养液中菌丝含量的测定为取待测发酵液 10 m L , 过滤 , 用水冲洗至洗液
不再带有发酵液颜色为止 , 在 60 ℃恒温箱中烘干至恒重 , 在干燥器 中冷却到常温 , 称重 , 菌丝
得率 = 菌丝干重 G ( g )/ 发酵液体积 v ( nrL ;) 发酵液的镜检 v[] 采用 吕氏碱性美蓝染色法 ; p H
值的测定采用 国产雷磁 25 型酸度计法 ;溶氧的测定〔“ 〕采用亚硫酸盐法 ;氨基态氮的测定 I” 〕采
用甲醛滴定法 。
3期 张华山 李世杰 :美味牛肝菌在气升式反应器中的特性试验
(u t -
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2结果与讨论
2
.
1气升式反应器特性试验 对水系统
通空气 , 观察在不同通气量下反应器内气
体的易分散性及气泡大小 , 结果发现 , 当空
气流量为 0 . 3 L / m in , 气液 比为 1 : 0 . 3 , 气
体从小孔喷出 , 小气泡分散在整个反应器
中 , 并在缓慢上升 , 气泡大 小均匀 , 直径 为
0
.
8~
飞 , 液体循环 良好 , 随着通气量增大 ,
小气泡撞 合增多 。 当通气 量达 到 0 . 5 1了
im
n 时 , 仍以小气泡 占多数 , 撞合形成的大
气泡 直径也小 于 2 . 0~
, 液体循环量增
/ / 尸一广/
/
/
/
通气量 ( v v n l )
图 2 通风量与溶氧的关系
大 ;但当通气量大 于 0 . 5工丫im n 时 , 大气泡开始 占多数 , 但气泡分散性仍较好 ; 通气量大于
0
.
7 L / m in 时 , 因气泡聚合 , 几乎都是大气泡 , 气泡直径约 4 . 0
从上述流型观察可看 出 , 使用多孔分布器可 以
11 1 11 1 0
表 2
产生分散性好的小气泡 , 反应器混合性能良好 , 在较
低 的通风量下可获得较高的溶氧 。 为 了能确切 了解
反应器这一性能 , 本实验测定 了不 同通风量下 的溶
氧 ( K d) 值 , 反应器 的溶氧 曲线如 图 2 。 从图 2 可看
出 , 随着通风量增 大 , K d 值也增大 , 当通风量较小
( < 0
.
s v v m )
,
K d 值随风量约成直线增加 , 当通风量
> 0
.
s v v m
, 因气泡的聚合 , K d 值的增加变得缓慢 。
通风量控制试验
单位 : (~ )
试验 时 间 (
h )
0一 24 24一 4 8 4 8一 7 2 7 2一 9 6 9 6一 12 0
1 0
.
4 0
.
4 0
,
4 0 4 0
.
4
2 0
,
3 0 3 0
.
4 0
.
4 0
.
4
3 0 3 0
.
4 0
.
4 0
.
5 0
.
5
4 0 4 0
.
5 0
,
5 0 6 0
.
7
2
.
2
2
.
2
气升式反应器深层培养试验
通风量 的确 定 在 O A L R 特性试验的基础上 , 设计 了4 组通风量进行试验 , 结果如表
. 尸曰 . 山 . . 口气
3 组
/ 逗毛主
1 , 习梦派竹一渗绍伙 细
_洲尸犷 佃
/ / 一
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ǎ闷谕à十刘侧佃
2 所示 。
接种 10 % 培养三天 的种子 , 装发酵
培养基 1 . 1 1、 , 加 10 m l 花 生油 , 0 . 5 义
10
一 “三十烷醇 , 在 26 ℃ 下 , 分别以上述 4
组通风量在气升式反应器上进行通风培
养 , 结果见图 3 。 从表 2 及 图 3 可看出 ,
采用第三组通风控制 , 效果最佳 , 菌丝干
重达到 2 6 . 2 9 / L 。 这一结 果表明 , 在培
养初期 , 由于菌球数量较少 , 风量控制在
0
.
3 一 0 . 4 v v m 就能满足菌体对溶氧的需
24 4 8 7 2 9 6
培养时间 ( h)
图 3 通风量对菌丝得率的影响
要 , 但培养到中后期 , 由于菌丝体浓度的增加 , 培养液表观粘度增大 , 0 . 4一 的通风量 已经不能满足菌体对溶氧的需要 , 因此 , 在中后期 , 适当提高通风量 , 既能使粘度逐渐增大的发酵液循
环 良好 , 又能满足菌丝体浓度增大后对深氧需求量的增加 , 菌丝体生长好 , 产量高 。 但过大的
通风量 (第 4 组 )则对菌丝体的生长也不利 , 这是由于在培养过程中 , 如通风量过大 , 对菌丝体
2 4 武 汉 工 业 学 院 学 报 19 9年
形成球状不利 , 在第四组的培养就可以看到丝状菌较多 , 而这种形状对美味牛肝菌的深层培养
ǎ曰、à侧十刘佃ǎ曰日01劫à喊喇知城
不利 。
2
.
2
.
2 培养过程变化 测定美味牛
肝菌在气升式反应器培养过程中氨基
氮总量 、 p H 值及菌丝干重 的关系如图
4 所示 。 从图 4 可以看 出 , 在以菌丝
体为目的的发酵生产 中 , 以氨基氮总
量作为其监测指标是可行的 , 另外 , 以
(认 L R 进行美味牛肝菌的深层培养 ,
其培养时间较摇瓶培养大约 可缩短
12 h
, 当培养进行到 10 8 h 后 , 哪 值基
3
.
5
3
.
0
~ ~ ~ ~ ~ 菌丝于重 一
/ ~ 、 \ \ / 户一一耐值 夕久俨 / /
/ 乙/ 代 \一岁二 / 火氨基态氮乡/
坦工d
培养时间 ( d)
图 4 美味牛肝菌在 ( ) A L R 中培养曲线图
本稳定在 3 . 8 。 通过镜检可以看出 , 在深层 培养的早期和中期 (84 h 以前 ) , 菌丝粗壮 , 分枝较
少 , 原生质体的嗜碱性强 , 着色深 , 菌丝疏松成网状 , 肉眼观察即为菌球 , 表面有毛刺 , 说明生长
旺盛 ;当培养进行到后期 (% h) , 菌丝变细 , 并有大量分枝产生 , 原生质体嗜碱性弱 , 色浅 , 出现
较多空泡 , 此时菌丝通常不再出现横隔和销状联合 , 或仅少量存在 , 菌球毛刺消失 , 变得光滑 ,
表明开始老化 。
参 考 文 献
林杰 , 中国杭癌食用 菌名 录 . 微生物学杂志 , 198 7 : 54 一 56
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