全 文 ：第 1 4卷第 3期
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1 4 No
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3
湖 能 工 学 院 学 报
J ou ra n l oH fub eP i o ly t e ch n ieU h iv es r ity
1 9 9 9年 9月
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1 9, 9
[文章编号〕 1 0 0 3一 4 68 4 ( 1 9 9 9 ) 0 9一 0 0 6 7一 0 5
美味牛肝菌在气升式反应器中的培养
张华山 , 李世杰
( 湖北 工学院生物工程 系 , 湖北 武汉 4 3 0 0 6 8)
〔摘 要〕 以 1 . S L 外循环气升式反应器进行美味牛肝菌的深层培养试验 , 其最适通 风 肚为 : 0 ~ 引
h o
.
3 v v n l ; 2 4一 7 2 h o . 4 v v m . ; 7 2一 1 2 o h ( ) . s v v m . 培养时间较摇瓶 培养 可提前大约 1 2 h , 菌丝
干重可达 2 6 . 3 9 / .L
〔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〕 Q S巧 [文献标识码〕 : A
美味牛肝 菌 ( B . e d ul is) 属于担子菌纲伞菌 目 、 牛肝菌科牛肝菌属 . 据报道 .l[ 幻 , 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 . 传统
的美味牛肝菌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 3j[ . 采用深层发酵法生产 的食用菌菌丝
体的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4j[ . 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 中具有重要的意义困 .
J
.
I
J .
M al fa t 等人的实验证明囚 , 丝状真菌的培养气升式发酵罐优于机械搅拌发酵罐 . 为
此笔者利用 自制的 1 . 5 I J 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 实验材料与方法
1
.
1 实验材料
1
.
1
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1 菌种 A e e 。 5 0 5 5 9 ( B . e d u l i s B u l l . 。 x F r . ) , 中国农科院微生物菌种保藏中心提供 ·
1
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1
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2 培养基
i ) p D A 培养基 . 马铃薯 2 0 0 9 , 葡萄糖 2 0 9 , K H : p ( ) 4 3 9 , M g S ( ) 、 · 7 H : ( ) 1 . 5 9 , 硫胺
[收稿 日期 〕一9 9 9一 0 4一 1 2
【作者简介 1张华山 ( 1 9 6 3一 ) , 男 , 湖北天 门人 , 湖北工学院讲师 . 工学硕 士 , 从事发酵工程研究
湖 北 工 学 院 学 报 1 9 9 9 年第 3 期
素 ( V it BI )微量 , 琼脂 2 0 9 , 水 10 0 m I J , p H 值为 6 . 此培养基用于斜面母种的培养 、 分离和
保藏 .
z ) 种子培养基 . 玉米粉 4 0 . 0 9 ,葡萄糖 1 5 9 , 黄豆粉 10 9 ,蛋 白陈 2 . 0 9 , K H , P O ; 2 . 0 9 ,
M g s ( )
; · 7H
2
( ) 1
.
5 9
, 水 1 0 0 0 m I J , p H 值为 6 · 此培养基用于种子培养 ·
3) 发酵培养基 . 玉 米粉 50 . 0 9 , 糖蜜 1 . 5 9 , 黄豆粉 20 . 0 9 , 花生油 10 9 ,酵母粉 2 . 0 9 ,
K H
, P ( )
; 2
.
0 9
,
M g S O
; · 7 H
Z
O 1
.
5 9
, 水 10 0 0 m I J , p H 值为 6 . 此培养基用于发酵反应器的培
养试验 .
1
.
2 试验方法
1
.
2
.
1 实验装置 ` 毛了卜弋反 巾 器 培养流程 如图 1 .
. l
奚
l
形
i
剑
邻书
釜, l 、 ! 式 反
l 除尘器 ; 2
7 排气杀菌瓶 ; 8
空气压缩机 ; 3 转 子流量计 ; 4
摇丸. 流 4 ` .
棉 炭过 滤器 ; 5
进气 口 ; 9 棉花层 ; 1 0 活性炭层 , 11 1% KM n o -
14 培养基人 口
缓冲瓶 ;
溶液 ; 1 2
6 气升式反应器 ;
取样 口 ; 1 3 排气 口 ;
1
.
2
.
2 反应器灭菌 先用铬酸洗液清洗 2 遍 , 然后依次用 75 写酒精和 40 %甲醛浸泡 1 坛最
后用无菌水清洗 2 次 .
1
.
2
.
3 棉炭过滤器灭菌 将过滤器放于干燥箱 中 , 于 l Q ℃下灭菌 60 而 n ,冷却后取出 , 在
无菌条件下迅速连接好管道 . ’ , 、 -
1
.
2
.
4 菌丝生物里的培养
1) 摇瓶种子培养 . 用 25 0 m I J 三角摇瓶装 80 m l 碑 种子培养基 ,灭`菌后接人 1/ 3 斜面一 (” 又
20 0 m m 试管 ) 的美味牛肝菌菌种 , 于 (2 4 ~ 2 8 ) ` C , 1 50 r /m in 的速度下摇荡培养 s d, 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 pH 变化情况 .
2) 气升式发酵反应器的培养 . 设计和安装了一套 王. S L 的高温玻璃气升式发酵反应器
培养 系统 ,装液量 7 0 % , 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
.
5 分析方法
1 ) 培养液中菌丝含量的测定 . 取待测发酵液 1 0 m l 碑 , 过滤 , 用水冲洗至洗液不再带有发
酵液颜色为止 , 在 60 C恒温箱中烘干至恒重 ,在干燥器中冷却到常温 , 称重 ,计算菌丝得率 ,菌
丝得率一菌丝干重 ( g )/ 发酵液体积 ( m I J ) .
2) 发酵液的镜检采用 吕氏碱性美蓝染色法 7j[ .
3) p H 值的测定采用国产雷磁 25 型酸度计测定 .
第 4 1卷第 3 期 张华 山等 美味牛肝菌在气升式反应 器中的培养
4) 溶氧的测定采用亚硫酸盐法 [8 J.
) 5氨基态氮的测定采用 甲醛滴定法图 .
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 , 发现当空
气流量为 0 . 3 I J / m in , 气液比为 l : 0 . 3 时 , 气体从小孔喷出 , 小气泡分散在整个反应器中 ,
并缓慢上升 . 气泡大小均匀 , 直径为 0 . 8 m m , 液体循环良好 , 随着通气增大 , 小气泡撞合增
多 · 当通气量达到 。 . S I J /m in 时 .’ 仍以小气泡 占多数 , 撞合形成 的大气泡直径也小 于 2 . 0
m m
, 液体循环量增大 . 当通气量大于 0 . 5 I J /m in 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 , 由于气泡聚合 , .几乎都是大气泡 , 气泡直径在 4 . 0 m m 左右 .
从上述流型观察可知 、使用多孔分布器 ,可以 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 . 为了能确切地 了解反应器这一性能 , 本实验测定
了不同通风量下的溶氧值 ,反应器的溶氧曲线如图 2 .
2 飞
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通风带 / v m 培养时间h/
图 2 通风量与溶氧值 的关系 图 3 通风 量对菌丝得率 的影响
K d 的单位 为 9 . 8 6 x 10 一 ’ 3 ( m o IO : / m L . m in . P a )
从图 2 可以看出 , 随着通风量增大 ,溶氧值也增大 , 当通风量小于 。 . 5 v v m 时 , 溶氧值与通
风量约成直线增加 ; 当通风量大于 0 . 5 v v m , 由于气泡的聚合 , 溶氧值的增加变得缓慢 .
2
.
2 气升式反应器深层培养试验
2
.
2
.
1 通风 t 的确定 在 O A L R 特性试验的墓础上 ,设计 了 4 组通风量进行试验 , 如表 1 ,
表 1 通风 , 控制试脸
沃数 通风蛋 /
v v m
0~ 2 4 h 2 4~ 2 8 h 4 8~ 7 2 h 7 2~ 9 6 h 9 6~ 1 2 0 h
0
.
4 0
.
4 0
。
4
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.
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3 0
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4
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4
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5 0
.
5
4 0
.
4 0
.
5 0
.
5 0
.
6 0
.
7
接种 10 %培养 3 d 的种子 , 装发酵培养基 1 . 1 I J , 加 10 m l 砂 花生油 , 0 . 5 x lo “ 的三十烷
湖 北 工 学 院 学 报 9 9 9 1年第 3期
醇 , 在 2 6 C 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 以看出 ,采用第 3 组通风控 制 , 效果最佳 , 菌丝干重达到 26 . 3 9 I/ j . 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~ 。 . 4) v v m 就能满足菌体对溶氧
的需要 ;培养到 中后期时 , 由于菌丝体浓度的增加 ,培养液表观粘度增大 , 0 . 4 、 v v m 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盘飞既能使枯度逐渐增大的发酵
液循环良好 , 又能满足菌丝体浓度增大后对溶氧需求 t 的增加 , :菌丝体生长好 , 产量高 . 但过
大的通风量 (如第 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
菌丝体形成球状不利 ,在第 4 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
层培养不利 .
由此可知 ,进行美味牛肝菌 O A L R 深层培养的最佳通风量控制为 : 0~ 24 h : 0 . 3 v m ; 24
一 4 8 h : 0 . 4 v v m ; 4 8一 7 2 h : 0 . 4 v v m ; 7 2 ~ 9 6 h : 0 . 5 v v m .
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
丝体干重如图 4 . 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 . 气培养进行到 10 8 h 后 , p H 俏华本稳定在 3 . 8 .
曰.的曰\城徽塔琢曰.\拟斗刘栩
零舌 止少李
培养时间d/
图 4 美味牛肝菌在 O A L R 中培养曲线图
培养时间对 pH 值曲线 ; 2 培养时间对菌丝 干重曲线 ;
3 培养时间对氨基态氮曲线
通过镜检可 以看出 , 在深层培养的早期和中期 (即 8 4 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 , 肉眼观察为菌球 ,表面有毛刺 , 说明生长旺盛 . 当
培养进行到后期 (即 96 h ) , 菌丝变细 , 并有大量分枝产牛源生质体嗜碱性弱 , 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 , 或仅少盘存在 , 菌球毛刺消失 , 变得光滑 ,表明
开始老化 .
2
.
3 讨论
笔者 曾经利用机械搅拌发酵罐进行过美味牛肝菌 的探层培养试验 . 菌丝干重得率达到
24
·
6 9 I/
J , 而采用气升式反应器进行培养菌丝干重可达 26 . 3 9 I/ 碑 , 比机械搅拌罐得率高 , 而且
操作简单 . 如果使气升式反应器的设计上更合理 ,还可以进一步提高菌丝干重得率 .
〔 参 考 文 献 〕
l[ 〕 林 杰 · 微生物学杂 志 . 中国抗癌食用菌名录 〔M 〕 , 19 8 7 , 5 4 ~ 56 .
〔幻 张正 富 . 食用菌 . 滇产美味牛肝菌调查 [J] . 19 92 , 1 4 ( 3) : .3
第 1 4 卷第 3 期 张华山 等 美味牛肝菌在气升式反应 器中的培养
[ 3〕
[ 4 〕
张雪 岳编 . 食用 菌学〔M 〕. 重庆 : 重庆大学 出版社 , 1 9 8 .8
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洪 震编 . 食用药用菌实验技术及发酵生产【M 〕. 北京 : 中国农业科技 出版社 . 1 9 9 .2
天津轻工业学院编 . 工业发酵分析〔M 〕. 北 京 :轻工业 出版杜 , 1 9 8 .3
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[责任编辑 : 徐雄立〕