香栓菌發(fā)酵工藝優(yōu)化研究

劉彥杉+李佳芮+李節(jié)成+朱純宇+宮敬利

摘要：本文通過香栓菌在不同氮源、碳源的培養(yǎng)基，不同配比濃度的碳氮源培養(yǎng)基，以及在不同的培養(yǎng)條件下菌絲的生長量，來研究其最適氮源、碳源、碳氮源濃度和最佳發(fā)酵條件，從而為大規(guī)模的生產(chǎn)提供技術(shù)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：香栓菌;液體發(fā)酵;最適培養(yǎng)條件

基金項目：吉林農(nóng)業(yè)科技學院大學生科技創(chuàng)新科研項目（2016005）

中圖分類號： O657 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： ?A ? ? ? ? ? ?DOI編號： ? 10.14025/j.cnki.jlny.2016.24.047

香栓菌（Trametes suaveloens （L.） Fr.）屬于多孔目科栓菌屬。香栓菌子實體中等或較大，木栓質(zhì)，無柄。菌蓋半圓形，墊狀，新鮮時軟木栓質(zhì)，干時堅硬，3～9毫米×4.5～16毫米，厚1～3.5厘米，白色至淺灰色或淺黃白色，淺黃色，無或有明顯的同心環(huán)帶和輪紋，被細絨毛，后變近光滑，邊緣鈍或稍薄。生于楊、柳及殼斗科等樹木上。香栓菌屬木腐菌，分解木質(zhì)素的能力較強，傳播蔓延很快。常侵害食用菌段木。本文對香栓菌液體深層發(fā)酵工藝進行初步研究，旨在為香栓菌進一步開發(fā)提供科學依據(jù)。

1 材料

1.1 供試菌種

香栓菌由吉林農(nóng)業(yè)科技學院食藥用菌實驗室保存。

1.2 試劑

氮源：酵母浸膏，蛋白胨，KNO3，NH4Cl。

碳源：甘油，葡萄糖，蔗糖，乳糖，果糖，可溶性淀粉，微晶纖維素。

其他試劑：K2HPO4，MgSO4，HCl，NaOH。

2 試驗方法

2.1 培養(yǎng)基組分優(yōu)化的單因素實驗

2.1.1 氮源及其濃度對香栓菌液體發(fā)酵的影響 以葡萄糖為固定碳源，即1升含有25克葡萄糖。向搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)基中，分別單獨加入不同氮源，濃度均為0.10%。通過液體搖瓶培養(yǎng)，比較其生成菌絲的干重來確定最佳氮源。確定最佳氮源后加入該不同濃度的氮源通過菌絲干重確定最佳氮源濃度。

2.1.2 碳源及其濃度對香栓菌液體發(fā)酵的影響 以酵母浸膏：蛋白胨（1∶1）作為氮源，當?shù)礉舛裙潭ㄔ?.10%時，分別加入7種不同種類碳源，進行液體搖瓶培養(yǎng)，通過比較生成的香栓菌菌絲干重來確定最佳碳源。確定最佳碳源后加入不同濃度的碳源通過菌絲干重確定最佳氮源濃度。

2.2 培養(yǎng)條件優(yōu)化的單因素實驗

2.2.1 ?搖瓶裝量對香栓菌液體發(fā)酵影響 向250毫升三角瓶分別裝入70毫升、80毫升、90毫升、100毫升、110毫升、120毫升、130毫升的液體搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)基，將其置于28℃下進行搖瓶振蕩培養(yǎng)。

2.2.2 ?搖瓶轉(zhuǎn)速對香栓菌液體發(fā)酵影響 向250毫升三角瓶裝入100毫升液體搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)基，培養(yǎng)溫度為28℃，將其分別置于不同轉(zhuǎn)速下進行搖瓶振蕩培養(yǎng)。

2.2.3 ?培養(yǎng)基初始pH值對香栓菌液體發(fā)酵影響 向250毫升三角瓶裝入100毫升液體搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)基，調(diào)成8個不同的pH值，滅菌后接種，28℃搖瓶振蕩培養(yǎng)。

2.2.4 發(fā)酵溫度對香栓菌液體發(fā)酵影響 向250毫升三角瓶裝入100毫升液體搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)基，分別控制不同的溫度，進行搖瓶振蕩培養(yǎng)。

2.2.5 ?發(fā)酵時間對香栓菌液體法酵影響 為了減少試驗時間，在上述的液體發(fā)酵培養(yǎng)試驗中，發(fā)酵時間均為10天。在確定培養(yǎng)基及發(fā)酵的最適培養(yǎng)條件的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)的第8天、9天、11天、12天、13天、14天，分別測定菌絲干重。

3 結(jié)果與分析

3.1 培養(yǎng)基組分優(yōu)化的單因素實驗

3.1.1 氮源及氮源濃度對香栓菌液體發(fā)酵的影響

表1 ?不同氮源對香栓菌液體發(fā)酵的影響

表2 氮源濃度對香栓菌液體發(fā)酵的影響

由表1可得出，有機氮酵母浸膏和蛋白胨為菌絲體的生長最佳氮源，無機氮則稍差。如果混用2種氮源，則以等量酵母浸膏和蛋白胨為最佳。因此，選用酵母浸膏和蛋白胨混合1∶1的比例為最佳氮源。

由表2得出，氮源濃度對菌絲生長具有明顯的影響，濃度為0.025%的菌絲體重量最低，濃度為0.025%～0.10%之間的菌絲體的重量逐漸增加;而濃度從0.10%開始往后到0.20%，菌絲體重量逐步降低。因此選擇氮源濃度為0.10%為最佳氮源濃度。

3.1.2 碳源及碳源濃度對香栓菌液態(tài)發(fā)酵的影響

表3 不同碳源對香栓菌液體發(fā)酵的影響

表4葡萄糖濃度對香栓菌液體發(fā)酵的影響

由表3得出，確定碳源濃度為1%時，菌絲體在蔗糖上生長最差，葡萄糖上生長最佳。通過對比選取葡萄糖為最佳碳源。

由表4得出，菌絲體重量在葡萄糖濃度為1.5%～3.0%逐步增加，在3.0%～5.0%逐步減少。1.5%～2.0%菌絲體增加18.6%增重顯著;2.0%～2.5%菌絲體增重12.32%，與前一段相差不大;2.5%～3.0%菌絲體增重6.83%，增重顯著降低;3.0%～5.0%菌絲體降低19.74%，菌絲體重量明顯降低。當葡萄糖濃度為3.0%時，菌絲體產(chǎn)量最高。

3.2 培養(yǎng)條件優(yōu)化的單因素實驗

3.2.1 搖瓶裝量及其轉(zhuǎn)速對香栓菌液體發(fā)酵影響

表5 搖瓶裝量及其轉(zhuǎn)速對香栓菌液體發(fā)酵的影響

由表5得出，70～100毫升的液體裝量的菌絲干重逐步增加，從100毫升開始往后菌絲體重量逐漸降低。當液體裝量為100毫升時，菌絲體產(chǎn)量最高，因此100毫升液體裝量為其最適搖瓶裝量。當轉(zhuǎn)速增加一定限度，通氣量和溶解氧也會相應(yīng)的增大，同樣菌絲體產(chǎn)量也會適當增大。

3.2.2 ?搖瓶轉(zhuǎn)速對香栓菌液體發(fā)酵影響

表6搖瓶轉(zhuǎn)速對香栓菌液體發(fā)酵的影響

由表6得出，轉(zhuǎn)速為60～100轉(zhuǎn)/分時，菌絲體產(chǎn)量逐步增大，之后開始逐步減少。轉(zhuǎn)速過高會抑制菌絲體的生長。最終確定140轉(zhuǎn)/分為其最適搖瓶轉(zhuǎn)速。

3.2.3 培養(yǎng)基初始值對香栓菌液體發(fā)酵影響

表7培養(yǎng)基初始pH值對香栓菌液體發(fā)酵的影響

由表7可得結(jié)論，培養(yǎng)基初始PH值在5.7～6.3之間菌絲體產(chǎn)量呈上升趨勢，pH值為6.3～7.1菌絲體產(chǎn)量呈下降趨勢。培養(yǎng)基初始pH值達6.3時，菌絲體產(chǎn)量達到10.88克/升，因此確定pH值6.3為其最適培養(yǎng)基初始pH值。

3.2.4 發(fā)酵溫度對香栓菌液體發(fā)酵影響

表8 培養(yǎng)溫度對香栓菌液體發(fā)酵的影響

隨著溫度的上升，菌絲體的產(chǎn)量逐漸增大，到28℃為產(chǎn)量的峰值，隨后因溫度過高反而抑制菌絲體的生長，菌絲體產(chǎn)量逐漸下降。據(jù)表8可得，28℃為香栓菌液體發(fā)酵的最佳培養(yǎng)溫度。

3.2.5 發(fā)酵時間對香栓菌液體發(fā)酵影響

表9 培養(yǎng)時間對香栓菌液體發(fā)酵的影響

從第8天開始菌絲體產(chǎn)量明顯增大，培養(yǎng)到第10天時菌絲體產(chǎn)量達到峰值，隨后第11天菌絲體產(chǎn)量有些許降低，再繼續(xù)培養(yǎng)菌絲有自溶現(xiàn)象，培養(yǎng)液逐漸渾濁，產(chǎn)量明顯下降。據(jù)表9得知，培養(yǎng)10天為其最適培養(yǎng)時間，產(chǎn)量達到13.67克/升。

4 結(jié)論與討論

通過香栓菌液體發(fā)酵實驗，確定了當C/N為15左右時，最適合香栓菌菌絲的生長。綜合考慮，液體發(fā)酵的最適發(fā)酵培養(yǎng)基為：葡萄糖30克，酵母浸膏2.9克，蛋白胨2.9克， K2HPO42克，MgSO4·7H2O 1克，水1毫升。培養(yǎng)條件是搖瓶發(fā)酵產(chǎn)量的重要因素之一，經(jīng)過實驗探究最終確定最適培養(yǎng)條件為培養(yǎng)溫度28℃，搖瓶裝量100毫升（250毫升三角瓶），轉(zhuǎn)速140轉(zhuǎn)/分，培養(yǎng)基初始pH值6.3，搖瓶培養(yǎng)時間10天。

作者簡介：劉彥杉，吉林農(nóng)業(yè)科技學院，在讀本科生，研究方向：藥用菌發(fā)酵。

通訊作者：宮敬利，吉林農(nóng)業(yè)科技學院，實驗師，研究方向：食藥用菌培養(yǎng)與栽培。