蛹虫草菌丝体液体培养条件的优化蛹虫草菌丝体液体培养条件的优化学学 院：化学与生命科学学院院：化学与生命科学学院专专 业：食品科学与工程业：食品科学与工程姓姓 名：名：指导教师：指导教师： 目目 录录u研究意义研究意义u研究内容研究内容u实验内容实验内容u实验结论实验结论u致致 谢谢一、研究意义一、研究意义u蛹虫草，又称北冬虫夏草，是蛹虫草，又称北冬虫夏草，是一种名贵的药用真菌，主要产一种名贵的药用真菌，主要产自吉林、云南等地带的针阔叶自吉林、云南等地带的针阔叶林的鳞翅目昆虫蛹体上。林的鳞翅目昆虫蛹体上。u蛹虫草菌丝体内含有多种活性蛹虫草菌丝体内含有多种活性成分，包括虫草酸、虫草素、成分，包括虫草酸、虫草素、虫草多糖等，对心脏病、癌症、虫草多糖等，对心脏病、癌症、抗衰老、美容等有重要作用。抗衰老、美容等有重要作用。 图图1-1 1-1 蛹虫草蛹虫草u由于野生冬虫夏草资源稀缺，不能满足人们需求，由于野生冬虫夏草资源稀缺，不能满足人们需求，因此通过液体深层发酵培养人工蛹虫草，并在此因此通过液体深层发酵培养人工蛹虫草，并在此基础上优化其培养基成分及培养条件，以保证人基础上优化其培养基成分及培养条件，以保证人工蛹虫草在药理、药化、临床试验等方面均可代工蛹虫草在药理、药化、临床试验等方面均可代替野生冬虫夏草，在食品及医药领域为人们带来替野生冬虫夏草，在食品及医药领域为人们带来益处。益处。二、研究内容二、研究内容培养基的优化培养基的优化（1）单因素试验单因素试验（2）正交试验正交试验碳源碳源氮源氮源无机盐无机盐 确定最优培养方案确定最优培养方案培养条件的优化培养条件的优化（1 1）初始）初始pHpH值值（2 2）温度）温度（3 3）转速）转速生长曲线的绘制生长曲线的绘制三、试验部分三、试验部分1.1.单因素试验单因素试验u 碳源种类的选择碳源种类的选择u 氮源种类的选择氮源种类的选择u 无机盐种类的选择无机盐种类的选择u 碳源浓度的选择碳源浓度的选择u 氮源浓度的选择氮源浓度的选择u 无机盐浓度的选择无机盐浓度的选择图图3-1 不同碳源对菌丝体生长的影响不同碳源对菌丝体生长的影响 由图由图3-13-1可知，在碳源相同浓度条件下，葡萄糖对可知，在碳源相同浓度条件下，葡萄糖对菌丝体的生长有较大促进作用，高于蔗糖和麦芽糖，菌丝体的生长有较大促进作用，高于蔗糖和麦芽糖，故选择葡萄糖为最佳碳源。故选择葡萄糖为最佳碳源。（1 1）碳源种类的选择）碳源种类的选择（2 2）氮源种类的选择）氮源种类的选择图图3-2 3-2 不同氮源对菌丝体生长的影响不同氮源对菌丝体生长的影响 由图由图3-23-2可知，在基础培养基相同条件下，以蛋可知，在基础培养基相同条件下，以蛋白胨为氮源所得菌丝体大于以牛肉膏和酵母膏作为白胨为氮源所得菌丝体大于以牛肉膏和酵母膏作为氮源所得菌丝体，故选蛋白胨为最佳氮源。氮源所得菌丝体，故选蛋白胨为最佳氮源。（3 3）无机盐种类的选择）无机盐种类的选择 图图3-3 3-3 不同种类无机盐对菌丝体生长的影响不同种类无机盐对菌丝体生长的影响 由图由图3-33-3可知，在固定碳氮源条件下，可知，在固定碳氮源条件下，KHKH2 2POPO4 4和和MgSOMgSO4 4对菌丝体生长起到相近的促进效果，为考虑菌对菌丝体生长起到相近的促进效果，为考虑菌丝体生长需要多种矿质元素，以丝体生长需要多种矿质元素，以KHKH2 2POPO4 4和和MgSOMgSO4 4作最佳作最佳无机盐。无机盐。（4 4）碳源浓度的选择）碳源浓度的选择图图3-4 3-4 不同浓度葡萄糖对菌丝体生长的影响不同浓度葡萄糖对菌丝体生长的影响 由图由图3-43-4可知，葡萄糖浓度从可知，葡萄糖浓度从5g/L5g/L增加到增加到20g/L20g/L时，时，菌丝体重量随之上升，当葡萄糖浓度大于菌丝体重量随之上升，当葡萄糖浓度大于20g/L20g/L时，菌时，菌丝体重量随之下降。当葡萄糖浓度为丝体重量随之下降。当葡萄糖浓度为20g/L20g/L时，对菌丝时，对菌丝体生长最有利。体生长最有利。（5 5）氮源浓度的选择）氮源浓度的选择 图图3-5 3-5 不同浓度蛋白胨对菌丝体生长的影响不同浓度蛋白胨对菌丝体生长的影响 由图由图3-53-5可知，当蛋白胨浓度从可知，当蛋白胨浓度从2.5g/L2.5g/L增加到增加到10g/L10g/L时，菌丝体产量随之不断增加，当蛋白胨浓度大于时，菌丝体产量随之不断增加，当蛋白胨浓度大于10g/L10g/L时，菌丝体产量随之下降。故当蛋白胨浓度为时，菌丝体产量随之下降。故当蛋白胨浓度为10g/L10g/L时，对菌丝体生长最有利。时，对菌丝体生长最有利。（6 6）无机盐浓度的选择）无机盐浓度的选择图图3-6 3-6 不同浓度无机盐对菌丝体生长的影响不同浓度无机盐对菌丝体生长的影响 由图由图3-63-6可知，当可知，当KHKH2 2POPO4 4与与MgSOMgSO4 4的浓度比例分别为的浓度比例分别为1:11:1、1:21:2、2:12:1的时候，的时候，C C组的菌丝体生长最好，故选择组的菌丝体生长最好，故选择C C组作组作为最佳无机盐。为最佳无机盐。2. 2. 正交试验正交试验 采用采用L L9 9（3 34 4）正交表，以菌丝体重量为指标，考察）正交表，以菌丝体重量为指标，考察了葡萄糖浓度了葡萄糖浓度(A)(A)、蛋白胨浓度、蛋白胨浓度(B)(B)、KHKH2 2POPO4 4浓度浓度(C)(C)以以及及MgSOMgSO4 4浓度浓度(D)4(D)4个因素，每个因素设个因素，每个因素设3 3个水平。其因个水平。其因素水平见表素水平见表3-13-1。表表3-1 3-1 蛹虫草培养基正交试验水平表蛹虫草培养基正交试验水平表水平水平因素因素A/(g/L)A/(g/L)B/(g/L)B/(g/L)C/(g/L)C/(g/L)D/(g/L)D/(g/L)1 115157.57.50.50.50.50.52 2202010101.01.01.01.03 3252512.512.51.51.51.51.5表表3-2 L3-2 L9 9（3 34 4）正交实验结果）正交实验结果试验号试验号因素因素重量重量/g/gA AB BC CD D1 11 11 11 11 111.2711.272 21 12 22 22 211.9211.923 31 13 33 33 311.7311.734 42 21 12 23 313.2113.215 52 22 23 31 114.2214.226 62 23 31 12 211.4411.447 73 31 13 32 29.389.388 83 32 21 13 39.749.749 93 33 32 21 111.8111.81K1K134.9234.9233.8633.8634.4534.4537.2937.29K2K238.8638.8635.8735.8736.9436.9432.7432.74K3K330.9330.9334.9834.9835.3235.3234.6834.68k1k111.6411.6411.2911.2911.4811.4812.4312.43k2k212.6212.6211.9611.9612.3112.3110.9110.91k3k310.3110.3111.6611.6611.7711.7711.5611.56R R2.312.310.670.670.830.831.521.52 由表由表3-2可得正交试验结论可得正交试验结论 （1）影响菌丝体生长的主次因素顺序为：）影响菌丝体生长的主次因素顺序为： 葡萄糖葡萄糖MgSO4KH2PO4蛋白胨蛋白胨（2）菌丝体生长的最佳培养基为：）菌丝体生长的最佳培养基为： 葡萄糖葡萄糖20g/L；蛋白胨；蛋白胨10g/L；KH2PO4 1.0g/L；Mg SO4 0.5g/L；VB1 50mg/L 3. 3. 蛹虫草菌丝体培养条件的优化蛹虫草菌丝体培养条件的优化（1 1）初始）初始pHpH值的选择值的选择 图图3-7 3-7 不同初始不同初始pHpH值对菌丝体生长的影响值对菌丝体生长的影响 由图由图3-73-7可知，当可知，当pHpH值小于值小于6.06.0，菌丝体产量随，菌丝体产量随pHpH值的增加而增值的增加而增加，当加，当pHpH值大于值大于6.0 6.0 时，菌丝体产量随其增加而减少，故表明菌时，菌丝体产量随其增加而减少，故表明菌丝体在中性偏酸条件下更适宜生长，初始丝体在中性偏酸条件下更适宜生长，初始pHpH值为值为6.06.0时产量最高。时产量最高。（2 2）培养温度的选择）培养温度的选择图图3-8 3-8 不同温度对菌丝体生长的影响不同温度对菌丝体生长的影响 由图由图3-83-8可知，随温度从可知，随温度从1818升高到升高到2828，菌丝体，菌丝体生长量先增加再减少，当温度达到生长量先增加再减少，当温度达到2424时，菌丝体产时，菌丝体产量最高，生长最好。量最高，生长最好。（3 3）培养箱转速的选择）培养箱转速的选择图图3-9 3-9 不同转速对菌丝体生长的影响不同转速对菌丝体生长的影响 由图由图3-93-9可知，当转速从可知，当转速从90r/min90r/min升高到升高到210r/min210r/min，菌，菌丝体产量随之先增加后减少，当转速为丝体产量随之先增加后减少，当转速为150r/min150r/min时，菌时，菌丝体产量最高。丝体产量最高。4.4.蛹虫草菌丝体生长曲线的绘制蛹虫草菌丝体生长曲线的绘制图图3-10 3-10 蛹虫草菌丝体生长曲线蛹虫草菌丝体生长曲线 由图由图3-103-10可知，菌丝体生长分为四个时期，可知，菌丝体生长分为四个时期，5d5d之前之前菌丝体属于调整期，主要用于适应培养基中环境并汲菌丝体属于调整期，主要用于适应培养基中环境并汲取营养，第取营养，第5 5天到第天到第7.57.5天，为对数期，在此期间菌丝天，为对数期，在此期间菌丝体快速生长繁殖，而后在第体快速生长繁殖，而后在第8 8天进入相对稳定期，达天进入相对稳定期，达到最高产量。从第到最高产量。从第9 9天以后，菌丝体逐渐进入衰亡期。天以后，菌丝体逐渐进入衰亡期。因此，培养时间设为因此，培养时间设为8d8d为保证菌丝体产量最高，质量为保证菌丝体产量最高，质量最好。最好。四、结论四、结论(1) (1) 本论文通过单因素试验确定最佳碳源为葡本论文通过单因素试验确定最佳碳源为葡萄糖，氮源为蛋白胨，无机盐为萄糖，氮源为蛋白胨，无机盐为KHKH2 2POPO4 4和和MgSOMgSO4 4，再通过正交试验确定最佳培养基配方是葡萄，再通过正交试验确定最佳培养基配方是葡萄糖糖20g/L20g/L，蛋白胨，蛋白胨10g/L10g/L，KHKH2 2POPO4 4 1.0g/L 1.0g/L，MgSOMgSO4 4 0.5g/L 0.5g/L，V VB1B150mg/L50mg/L。 （2 2）通过单因素试验确定蛹虫草菌丝体液）通过单因素试验确定蛹虫草菌丝体液体发酵的最佳培养条件是：最佳培养温度体发酵的最佳培养条件是：最佳培养温度是是2424，最佳初始，最佳初始pHpH值是值是6.06.0，最佳培养箱，最佳培养箱转速时转速时150r/min150r/min；（3 3）绘制生长曲线得出第）绘制生长曲线得出第8 8天时菌丝体产天时菌丝体产量最高，质量最好。量最高，质量最好。五、致谢五、致谢感谢本论文的指导老师王志兵老师，在整个完成感谢本论文的指导老师王志兵老师，在整个完成实验和论文的过程中，不断地指导和关心，帮助实验和论文的过程中，不断地指导和关心，帮助我开拓研究思路，精心点拨。感谢王老师的一直我开拓研究思路，精心点拨。感谢王老师的一直鼓励帮助我顺利完成论文。鼓励帮助我顺利完成论文。感谢在实验过程中提供实验场地及实验仪器的邱感谢在实验过程中提供实验场地及实验仪器的邱芳萍教授。芳萍教授。感谢在实验过程中师兄师姐们的帮助与指导，感感谢在实验过程中师兄师姐们的帮助与指导，感谢大学同学们的帮助与鼓励，大家的帮助使我顺谢大学同学们的帮助与鼓励，大家的帮助使我顺利完成论文，对此感谢所有的老师同学们。利完成论文，对此感谢所有的老师同学们。谢谢各位老师！谢谢各位老师！