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牛樟樹提取物促進樟芝深層發(fā)酵無性產(chǎn)孢及其應(yīng)用

2022-09-07 10:38李華祥石瑀羅志珊高亞軍王娟娟肖玉娟袁磊饒勝其楊振泉
食品與發(fā)酵工業(yè) 2022年16期
關(guān)鍵詞:水提物樟樹深層

李華祥,石瑀,羅志珊,高亞軍,王娟娟,肖玉娟,袁磊,饒勝其,楊振泉*

1(揚州大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇 揚州,225127)2(江南大學(xué) 生物工程學(xué)院,江蘇 無錫,214122)3(廈門華廈學(xué)院 環(huán)境與公共健康學(xué)院,福建 廈門,361024)

牛樟樹(CinnamomumkanehiraeHay)屬于樟目、樟科、樟屬(Cinnamomum),是一種常綠闊葉喬木,也是我國臺灣地區(qū)特有的樹種,同時也是樟芝的唯一天然宿主[1-2]。樟芝(Antrodiacamphorata,Antrodiacinnamomea或Taiwanofunguscamphoratus),又名牛樟芝或牛樟菇,是一種食藥兩用真菌,屬于擔(dān)子菌門(Basidiomycota)、多孔菌科(Polyporaceae)、薄孔菌屬(Antrodia),具有解酒、保肝、抗炎、抗癌、抗氧化、抗病毒、抗腫瘤、緩解疲勞、調(diào)節(jié)免疫等多種生物活性[3-6],已成為目前食藥用菌研究領(lǐng)域的熱點之一。出眾的生物活性使樟芝有著極大的市場需求,但野生樟芝子實體數(shù)量稀少、價格昂貴[7]。因此,大規(guī)模人工培養(yǎng)牛樟芝顯得尤為必要。其中,深層發(fā)酵技術(shù)由于具有周期短、效率高、成本低、易于規(guī)模化生產(chǎn)等優(yōu)點,已成為目前樟芝最主要的人工培養(yǎng)方式[8-10]。本文作者攻讀博士學(xué)位期間所在課題組首次報道了樟芝在深層發(fā)酵過程中會產(chǎn)生無性節(jié)孢子的現(xiàn)象,并優(yōu)化了其產(chǎn)孢條件[11]。隨后,又發(fā)現(xiàn)以樟芝無性節(jié)孢子作為接種物進行深層發(fā)酵,可有效縮短樟芝發(fā)酵周期,提高發(fā)酵過程可控性及活性物質(zhì)生產(chǎn)效率,并依此建立了基于無性孢子接種的樟芝快速發(fā)酵工藝[12-13]。

但是,樟芝深層發(fā)酵工藝在生產(chǎn)過程中仍然存在一些問題,如作為種子的樟芝無性孢子產(chǎn)量較低,導(dǎo)致種子制備時間長、成本高,限制了樟芝深層發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)效率[7,14]。此外,樟芝活性物質(zhì)產(chǎn)量低也是樟芝深層發(fā)酵生產(chǎn)效益的主要限制因素[14]。因此,提高樟芝深層發(fā)酵產(chǎn)孢量及活性物質(zhì)產(chǎn)量,是進一步提高樟芝深層發(fā)酵工業(yè)化生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本的關(guān)鍵所在。目前,提高樟芝深層發(fā)酵產(chǎn)孢量及活性物質(zhì)產(chǎn)量的方法主要是優(yōu)化發(fā)酵條件(包括培養(yǎng)基組成及發(fā)酵工藝)及添加外源物質(zhì)[7]。如GENG等[11]以產(chǎn)孢量為檢測指標(biāo),通過優(yōu)化培養(yǎng)基中的碳源、氮源及碳氮比,明確了樟芝只有在營養(yǎng)匱乏的高碳氮比培養(yǎng)基中才能大量產(chǎn)孢,而在營養(yǎng)豐富的低碳氮比培養(yǎng)基中幾乎不產(chǎn)孢;LU等[12]以總?cè)飘a(chǎn)量為檢測指標(biāo),通過優(yōu)化培養(yǎng)基中碳源和氮源的種類及含量,發(fā)現(xiàn)樟芝在營養(yǎng)匱乏的培養(yǎng)基中不適于積累活性物質(zhì)。隨后,LI等[14]在綜合考慮產(chǎn)孢及產(chǎn)活性物質(zhì)的前體下,通過進一步優(yōu)化培養(yǎng)基配方及發(fā)酵工藝,建立了一種基于無性孢子接種的樟芝深層循環(huán)發(fā)酵工藝,顯著縮短了生產(chǎn)周期,提高了樟芝深層發(fā)酵活性物質(zhì)的生產(chǎn)效率。

此外SHEN等[15]研究了在培養(yǎng)基中添加牛樟、沉水樟及香樟等不同樟樹水提物對樟芝胞內(nèi)多糖抗炎活性的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加沉水樟(Cinnamomummicranthum)、土肉桂(Cinnamomumosmophloeum)及蘭嶼肉桂(Cinnamomumkotoense)水提物可增加樟芝胞內(nèi)多糖的抗炎活性;CHANG等[16]研究了在培養(yǎng)基中添加牛樟樹精油、香樟樹精油、香杉精油及紅檜精油對牛樟芝菌絲體生長及子實體形成的影響,發(fā)現(xiàn)牛樟樹精油能夠有效地促進牛樟芝菌絲體生長;LU等[17]研究了在培養(yǎng)基中添加香樟樹的水提取物、甲醇提取物、石油醚提取物及乙酸乙酯提取物對樟芝產(chǎn)三萜的影響,結(jié)果表明香樟樹水提物可促進樟芝菌絲生長,而香樟樹石油醚提取物可顯著增加樟芝總?cè)飘a(chǎn)量;李一凡等[18]研究了平皿培養(yǎng)時在瓊脂培養(yǎng)基中添加生長素、細胞分裂素等植物激素及木質(zhì)素對樟芝菌絲體生長的影響,發(fā)現(xiàn)牛樟樹粉末對樟芝菌絲體的生長有一定的促進作用,但直接添加牛樟樹粉末不利于樟芝菌絲體的分離,故此法不適用于深層發(fā)酵。

上述研究結(jié)果表明樟樹中確實含有對樟芝生長及產(chǎn)活性物質(zhì)有利的化合物,但前人多以對樟芝菌絲生長及活性物質(zhì)的影響為研究目標(biāo),所添加的物質(zhì)也多為樟屬(Cinnamomum)中其他樹種的提取物。關(guān)于在深層發(fā)酵培養(yǎng)基中添加牛樟樹提取物對樟芝無性產(chǎn)孢影響的研究,目前鮮見相關(guān)報道。因此,本文首先比較了在深層發(fā)酵培養(yǎng)基中添加牛樟樹不同溶劑(甲醇、乙酸乙酯、石油醚及水)提取物對樟芝無性產(chǎn)孢的影響,明確能顯著促進樟芝無性產(chǎn)孢的牛樟樹提取物組分,再考察該提取物對樟芝生長及產(chǎn)活性物質(zhì)的影響,最終獲得既能顯著促進樟芝產(chǎn)孢,又能促進樟芝活性物質(zhì)積累的牛樟樹提取物,為提高樟芝深層發(fā)酵種子制備效率及工業(yè)化生產(chǎn)效益提供理論依據(jù)并奠定實踐基礎(chǔ),具有較大的開發(fā)價值及良好的應(yīng)用前景。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

樟芝(Antrodiacamphorate)菌株購自“美國菌種保藏中心”(American Type Culture Collection,ATCC),編號為ATCC 200183,由江南大學(xué)生物工程學(xué)院許正宏教授惠贈,現(xiàn)保存于揚州大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院食品微生物應(yīng)用與控制實驗室;牛樟樹木屑(50年以上樹齡),福建皓天生物科技有限公司;PDA培養(yǎng)基,生工生物工程(上海)股份有限公司;葡萄糖、酵母粉、硫酸鎂、磷酸二氫鉀、鹽酸等常規(guī)試劑,國藥集團化學(xué)試劑有限公司,純度均為分析純。

R404A高速冷凍離心機、移液槍/槍頭,Eppendorf(德國);DHZ-DA 型恒溫搖床,太倉市實驗設(shè)備廠;MS-100恒溫金屬浴,杭州奧盛有限公司;pH計,廈門開普瑞生物科技有限公司;真空冷凍干燥機(2.5 L),LABCONACO(美國);SW-CJ-2F超凈工作臺,蘇州華宇;LV150 N光學(xué)顯微鏡,日本尼康;MDF-U5386S超低溫冰箱/普通冰箱,SANYO(日本)。

1.2 培養(yǎng)基

1.2.1 斜面培養(yǎng)基

本文所用斜面培養(yǎng)基為商用PDA培養(yǎng)基。

1.2.2 種子培養(yǎng)基[19]

葡萄糖20 g/L,酵母粉1 g/L,KH2PO43 g/L,MgSO41.5 g/L,pH 4.5,121 ℃滅菌20 min后,冷卻備用。

1.2.3 發(fā)酵培養(yǎng)基[19]

葡萄糖20 g/L,酵母粉10 g/L,KH2PO43 g/L,MgSO41.5 g/L,pH 4.5,121 ℃滅菌20 min后,冷卻備用。

1.3 牛樟樹提取物的制備

1.3.1 有機溶劑提取物

參照文獻[20]的方法并稍作修改。稱取20 g樣品,按料液比1∶20(g∶mL)分別加入甲醇、乙酸乙酯或石油醚,超聲30 min后,振蕩提取3 h,用4層紗布過濾并收集濾液。重復(fù)上述提取操作3次,將濾液合并后蒸干并稱重。所得干物質(zhì)用適量體積的去離子水復(fù)溶,使得提取物最終質(zhì)量濃度為50 mg/mL(母液),保存于-20 ℃冰箱中備用。

1.3.2 水提取物

參照文獻[20]的方法并稍作修改。稱取20 g樣品,按料液比1∶20(g∶mL)加入去離子水,90 ℃水浴提取3 h,用4層紗布過濾并收集濾液。重復(fù)上述提取操作3次,將濾液合并后濃縮烘干并稱重。所得干物質(zhì)用適量體積的去離子水復(fù)溶,使得提取物最終質(zhì)量濃度為50 mg/mL(母液),保存于-20 ℃冰箱中備用。

1.4 樟芝種子制備

1.4.1 原代種子制備

用接種鏟將培養(yǎng)好的樟芝斜面菌絲體接種到發(fā)酵培養(yǎng)基中并用轉(zhuǎn)子通過磁力攪拌打碎,26 ℃、150 r/min振蕩培養(yǎng)12~14 d后,發(fā)酵液用4層無菌紗布過濾,濾液即為孢子懸浮液,即樟芝原代種子。

1.4.2 發(fā)酵種子制備

將原代種子按1.0×106個/mL的接種量接入種子培養(yǎng)基中,26 ℃、150 r/min振蕩培養(yǎng)10 d后,發(fā)酵液用4層無菌紗布過濾,所得濾液即為樟芝發(fā)酵種子,可用于樟芝發(fā)酵生產(chǎn)接種或種子制備發(fā)酵接種。

1.5 樟芝搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)

將樟芝發(fā)酵種子按1.0×106個/mL的接種量接入發(fā)酵培養(yǎng)基中,26 ℃、150 r/min振蕩培養(yǎng)10~12 d。

1.6 牛樟樹提取物的添加

將1.3中配制好的牛樟樹提取物母液用直徑0.45 μm的微孔濾膜過濾除菌后,根據(jù)所需添加濃度吸取相應(yīng)體積的牛樟樹提取物加入滅菌冷卻后的種子培養(yǎng)基中,搖勻,再按1.4.2中的方法進行接種及發(fā)酵培養(yǎng)即可。以添加相同體積去離子水為對照組。

1.7 檢測方法

1.7.1 生物量的檢測

將發(fā)酵培養(yǎng)物用4層紗布過濾,收集濾渣,75 ℃烘干至恒重,稱重并計算生物量。

1.7.2 孢子數(shù)的檢測

將發(fā)酵培養(yǎng)物用4層紗布過濾,收集濾液,吸取50 μm濾液并用血球計數(shù)板在顯微鏡下計數(shù),并計算產(chǎn)孢量。

1.7.3 胞內(nèi)多糖的檢測

按照文獻[19]的方法采用稱重法測定樟芝胞內(nèi)多糖含量。即準(zhǔn)確稱取干燥并粉碎后的菌粉2 g于10 mL比色管中,加10 mL去離子水,95 ℃水浴提取1 h,重復(fù)提取3次,將上清液轉(zhuǎn)移至50 mL離心管中,濃縮至10 mL后加30 mL無水乙醇4 ℃靜置過夜,8 000 r/min,離心10 min,將沉淀75 ℃烘干后稱重,即為粗多糖的質(zhì)量。

1.7.4 總?cè)坪康臋z測

按照文獻[19]的方法采用香草醛-高氯酸法測定樟芝菌絲體中總?cè)坪?。即先以齊墩果酸為標(biāo)準(zhǔn)品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。再精確稱取干燥并粉碎后的菌粉100 mg于2 mL EP管中,加入1 mL甲醇,50 Hz超聲30 min后振蕩提取1 h,8 000 r/min離心10 min后,吸取上清液100 μL于10 mL具塞試管中,水浴蒸干,加0.3 mL現(xiàn)配制的質(zhì)量濃度為50 g/L的香草醛-冰醋酸溶液和1 mL的高氯酸,60 ℃反應(yīng)20 min,冰水冷卻,加10 mL冰醋酸,搖勻,在550 nm下測定吸光度,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算總?cè)频暮俊?/p>

1.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析

本文所有實驗組均設(shè)置至少3個生物重復(fù),所有數(shù)據(jù)均采用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”的形式展示,用Origin Pro 8.0軟件進行繪圖,用SPSS PASW Statistics 18.0軟件進行差異顯著性分析,差異顯著水平為P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同牛樟樹提取物對樟芝深層發(fā)酵無性產(chǎn)孢的影響

為了考察不同牛樟樹提物對樟芝深層發(fā)酵無性產(chǎn)孢的影響,我們按1.6中的方法在發(fā)酵培養(yǎng)基中分別添加終質(zhì)量濃度為50 μg/mL的牛樟樹甲醇提取物、乙酸乙酯提取物、石油醚提取物及水提物,并從發(fā)酵第6天開始每天取樣測定產(chǎn)孢量,以不添加任何牛樟樹提取物組為空白對照,結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同牛樟樹提取物對樟芝深層發(fā)酵無性產(chǎn)孢的影響Fig.1 Effects of different extracts of Cinnamomum kanehirae Hay on sporulation in Antrodia cinnamomea注:“CK”表示空白對照,即不添加任何牛樟樹提取物(下同);所有牛樟樹提取物的添加質(zhì)量濃度均為50 μg/mL

由圖1可知,4種牛樟樹提取物中,只有牛樟樹水提物對樟芝無性產(chǎn)孢有顯著促進作用,并使樟芝深層發(fā)酵最大產(chǎn)孢量較對照提高了41.2%;而牛樟樹有機溶劑(甲醇、乙酸乙酯、石油醚)提取物對樟芝無性產(chǎn)孢則表現(xiàn)為明顯抑制作用,其中尤以牛樟樹石油醚提取物的抑制作用最為突出。因此,我們選擇牛樟樹水提物作進一步研究。

2.2 不同濃度牛樟樹水提物對樟芝深層發(fā)酵無性產(chǎn)孢的影響

接下來,我們以產(chǎn)孢量為檢測指標(biāo),對牛樟樹水提物添加質(zhì)量濃度在20~100 μg/mL進行了優(yōu)化,結(jié)果如圖2和圖3所示。

由圖2可知,牛樟樹水提物對樟芝深層發(fā)酵產(chǎn)孢的影響呈濃度依賴性,且最佳添加質(zhì)量濃度為60 μg/mL;當(dāng)添加質(zhì)量濃度低于60 μg/mL時,牛樟樹水提物對樟芝產(chǎn)孢的促進效果隨濃度的增加而增加;當(dāng)添加質(zhì)量濃度高于60 μg/mL時,牛樟樹水提物對樟芝產(chǎn)孢的促進效果隨濃度的增加而減少;在發(fā)酵培養(yǎng)基中添加終質(zhì)量濃度為60 μg/mL的牛樟樹水提物時,樟芝最大產(chǎn)孢量可達76.26×106個/mL,較不添加牛樟樹水提物的對照組提高了58%,效果非常顯著。由圖3可知,在培養(yǎng)基中添加最終質(zhì)量濃度為60 μg/mL的牛樟樹水提物發(fā)酵所產(chǎn)生樟芝孢子與不添加牛樟樹水提物的對照組相比,在形態(tài)上并無顯著差異,但產(chǎn)孢量(孢子濃度)明顯增加。

圖2 不同濃度的牛樟樹水提物對樟芝深層發(fā)酵無性產(chǎn)孢的影響Fig.2 Effects of different concentrations of water extract of Cinnamomum kanehirae Hay on sporulation for Antrodia cinnamomea in submerged fermentatioin

a-CK;b-60 μg/mL圖3 樟芝深層發(fā)酵所產(chǎn)無性孢子Fig.3 The asexual spore of Antrodia cinnamomea from submerged fermentatioin注:圖中均為發(fā)酵原液稀釋4倍后,放大640倍(16×40)的光學(xué)顯微鏡照片

此外,從圖2的結(jié)果還可以看出,在此發(fā)酵條件下,所有實驗組產(chǎn)孢量均在發(fā)酵10 d時達到最大值。由于本研究的主要目的是提高樟芝深層發(fā)酵的種子制備效率,即為了獲取樟芝無性孢子。因此,選擇在產(chǎn)孢量達到最大值時結(jié)束發(fā)酵并收集孢子最為合理,故后續(xù)相關(guān)的生物量、胞內(nèi)多糖產(chǎn)量及總?cè)飘a(chǎn)量等指標(biāo),我們均采用發(fā)酵10 d的樟芝菌絲體樣品進行測定。

2.3 添加牛樟樹水提物對樟芝深層發(fā)酵產(chǎn)活性物質(zhì)的影響

為了明確牛樟樹水提物除了促進樟芝無性產(chǎn)孢以外,對樟芝的生長及活性物質(zhì)積累是否也有影響,我們對在培養(yǎng)基中添加了終質(zhì)量濃度為60 μg/mL牛樟樹水提物且發(fā)酵10 d的樟芝菌絲體樣品的生物量、胞內(nèi)多糖產(chǎn)量及總?cè)飘a(chǎn)量進行了檢測,結(jié)果如表1所示。

表1 牛樟樹水提物對樟芝深層發(fā)酵產(chǎn)活性物質(zhì)的影響Table 1 Effect of water extract of Cinnamomum kanehirae Hay on producing bioactive substances in Antrodia cinnamomea

由表1可知,添加牛樟樹水提物能顯著促進樟芝生長及產(chǎn)活性物質(zhì)。其中,生物量由4.89 g/L增加到6.18 g/L,提高了26%左右;總?cè)飘a(chǎn)量由25.18 mg/L增加至34.65 mg/L,提高了35%左右。但促進效果最為顯著的胞內(nèi)多糖。添加牛樟樹水提物后,樟芝菌絲體中的胞內(nèi)多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)由11.17%增加至33.51%,提高了200%以上;胞內(nèi)多糖產(chǎn)量則由546.22 mg/L增加至2 070.92 mg/L,提高了270%左右,產(chǎn)量是原來的3.7倍??梢?,牛樟樹水提物除了能顯著促進樟芝無性產(chǎn)孢以外,還能顯著促進樟芝菌絲體生長及活性物質(zhì)的積累,可謂一舉多得。

2.4 牛樟樹水提物促產(chǎn)孢子的發(fā)酵性能研究

為了進一步確定牛樟樹水提物促進樟芝無性產(chǎn)孢的應(yīng)用價值,我們將添加牛樟樹水提物(60 μg/mL)促進產(chǎn)生的樟芝無性孢子(以下簡稱“促產(chǎn)孢子”)與相同條件下不添加牛樟樹水提物發(fā)酵產(chǎn)生的樟芝無性孢子(以下簡稱“對照孢子”)的發(fā)酵性能(包括產(chǎn)孢性能和產(chǎn)活性物質(zhì)性能)進行比較,以明確牛樟樹水是否會對樟芝孢子的種子活力產(chǎn)生負面影響。

首先,我們將“促產(chǎn)孢子”與“對照孢子”按1.0×106個/mL的接種量接入種子培養(yǎng)基中,26 ℃、150 r/min振蕩培養(yǎng)12 d。期間,從第6天開始,每天取樣進行孢子計數(shù),以考察“促產(chǎn)孢子”與“對照孢子”的產(chǎn)孢性能,結(jié)果如圖4所示。

圖4 牛樟樹水提物促進產(chǎn)生的樟芝無性孢子深層發(fā)酵的產(chǎn)孢性能Fig.4 Sporulation performance of Antrodia cinnamomea spores induced by water extract of Cinnamomum kanehirae Hay注:“促產(chǎn)孢子”表示在種子培養(yǎng)基中添加最終質(zhì)量濃度為60 μg/mL的牛樟樹水提物,按1.0×106 個/mL的接種量接入樟芝原代孢子,26 ℃、150 r/min培養(yǎng)10 d后,所產(chǎn)生收集的樟芝無性孢子;“對照孢子”表示將樟芝原代種子按1.0×106 個/mL的接種量接入種子培養(yǎng)基中,26 ℃、150 r/min培養(yǎng)10 d后,所產(chǎn)生收集的樟芝無性孢子

由圖4可知,“促產(chǎn)孢子”的產(chǎn)孢速度及最大產(chǎn)孢量均顯著高于“對照孢子”,其最大產(chǎn)孢量65.63×106個/mL較“對照孢子”的50.88×106個/mL提高了28%左右。此結(jié)果說明樟芝“促產(chǎn)孢子”在深層發(fā)酵中的產(chǎn)孢性能顯著優(yōu)于“對照孢子”。

此外,我們還將“促產(chǎn)孢子”與“對照孢子”按1.0×106個/mL的接種量接入發(fā)酵培養(yǎng)基中,26 ℃、150 r/min 培養(yǎng)。由之前的研究結(jié)果[19]可知,本文所用樟芝菌株在該條件下發(fā)酵時,樟芝胞內(nèi)多糖及總?cè)频然钚晕镔|(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在發(fā)酵10 d時達到最大值,因此,選擇在第10天時結(jié)束發(fā)酵,并對樣品的生物量、胞內(nèi)多糖產(chǎn)量及總?cè)飘a(chǎn)量進行測定,結(jié)果如表2所示。

表2 牛樟樹水提物促進產(chǎn)生的樟芝無性孢子深層發(fā)酵的產(chǎn)活性物質(zhì)性能Table 2 Bioactive substances production performance of Antrodia cinnamomea spores induced by water extract of Cinnamomum kanehirae Hay in submerged fermentatioin

由表2可知,樟芝“促產(chǎn)孢子”發(fā)酵產(chǎn)生的生物量及總?cè)飘a(chǎn)量與“對照孢子”相比無顯著差異;但“促產(chǎn)孢子”發(fā)酵的樟芝菌絲體中的胞內(nèi)多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)及胞內(nèi)多糖產(chǎn)量較“對照孢子”提高了39%和46%左右,分別為20.51%和1 432.84 mg/L。上述結(jié)果表明樟芝“促產(chǎn)孢子”在深層發(fā)酵中的生長及產(chǎn)三萜性能與“對照孢子”無顯著差異,但“促產(chǎn)孢子”在深層發(fā)酵中產(chǎn)胞內(nèi)多糖的性能顯著優(yōu)于“對照孢子”。

綜上所述,樟芝“促產(chǎn)孢子”在深層發(fā)酵過程中的發(fā)酵性能要顯著優(yōu)于“對照孢子”,優(yōu)勢主要體現(xiàn)在產(chǎn)孢性能及產(chǎn)胞內(nèi)多糖性能上,究其原因及機理,尚有待于進一步研究。

本研究結(jié)果較具實際意義及應(yīng)用價值。因為通常情況下,樟芝產(chǎn)孢和產(chǎn)多糖的最適條件是不一致的:營養(yǎng)匱乏的培養(yǎng)基更適合樟芝產(chǎn)孢,營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基更適合樟芝產(chǎn)多糖[11-12]。因此,人們通常根據(jù)發(fā)酵目的不同而采用不同的培養(yǎng)基配方。即,制備種子(樟芝無性孢子)時采用營養(yǎng)較為匱乏的培養(yǎng)基,如本文所使用的“種子培養(yǎng)基”,碳氮比約為20∶1;發(fā)酵生產(chǎn)時通常采用營養(yǎng)較為豐富的培養(yǎng)基,如本文所使用的“發(fā)酵培養(yǎng)基”,碳氮比約為2∶1。但樟芝在營養(yǎng)匱乏的種子培養(yǎng)基中,生物量及三萜、多糖等活性物質(zhì)含量通常較低[19]。因此,在制備樟芝種子的發(fā)酵過程中,收集完孢子后剩下的樟芝菌絲體通常顯得很“雞肋”,直接丟棄比較可惜,但用來提取活性物質(zhì)又因為產(chǎn)量太低、提取成本太高而受到限制。本研究結(jié)果很好地解決了這個“雞肋”問題,只需在種子培養(yǎng)基中添加微量(60 μg/mL)的牛樟樹水提物,便可在顯著提高樟芝孢子產(chǎn)量的同時,使得樟芝胞內(nèi)多糖產(chǎn)量也提高至原來的3.7倍,效果極其顯著。

3 結(jié)論

本文首先比較了牛樟樹4種溶劑(甲醇、石油醚、乙酸乙酯、水)提取物對樟芝深層發(fā)酵無性產(chǎn)孢的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有牛樟樹水提物對樟芝產(chǎn)孢呈現(xiàn)出顯著促進作用;隨后,我們對牛樟樹水提物的添加濃度進行了優(yōu)化,發(fā)現(xiàn)其最佳添加質(zhì)量濃度為60 μg/mL;在最佳添加濃度下,牛樟樹水提物可使樟芝深層發(fā)酵產(chǎn)孢量較對照提高58%左右,同時生物量提高26%左右,三萜產(chǎn)量提高35%左右,多糖產(chǎn)量則提高270%左右;最后,本文對添加牛樟樹水提物促進產(chǎn)生的樟芝孢子(簡稱“促產(chǎn)孢子”)的發(fā)酵性能進行了研究,發(fā)現(xiàn)“促產(chǎn)孢子”在產(chǎn)孢性能及產(chǎn)胞內(nèi)多糖性能方面均顯著優(yōu)于不添加牛樟樹水提物發(fā)酵產(chǎn)生的樟芝孢子,其中最大產(chǎn)孢量及胞內(nèi)多糖產(chǎn)量較對照分別提高了28%及46%左右。本研究結(jié)果解決了制備樟芝孢子時所產(chǎn)生樟芝菌絲體的“雞肋”問題,同時也顯著提高了樟芝深層發(fā)酵生產(chǎn)的效益,可謂變廢為寶,一舉多得。此外,本研究成果操作方便、成本低廉、材料來源廣泛,容易推廣及規(guī)模化,具有較大開發(fā)價值及良好的應(yīng)用前景。

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