白靈菇深層發(fā)酵條件的優(yōu)化

孟俊龍,閆輝,楊杰,鐘華,郭亮,充娜,常明昌

(1.山西農(nóng)業(yè)大學 食品科學與工程學院,山西 太谷030801;2.山西省食用菌工程技術研究中心,山西 太谷030801;3.山西農(nóng)業(yè)大學園藝學院,山西 太谷030801)

白靈菇(Pleurotus nebrodensis(Inzengae)Quél.)又名白靈側耳、白阿魏蘑,屬擔子菌亞門,層菌綱,傘菌目,側耳科,側耳屬[1,2]。白靈菇色澤潔白,脆嫩可口,香味濃郁,在國外有“蠔菇王”的美譽,在我國新疆民間有“天山神菇”的美稱,是一種營養(yǎng)和保健價值均較高的珍稀菇類[3～5]。

白靈菇的栽培雖然已經(jīng)得到了廣泛的推廣,但是白靈菇后熟期較長,子實體的分化需要低溫刺激,這一要求較為苛刻,使得白靈菇的生產(chǎn)對季節(jié)具有較強的依賴性,盡管夏季可通過制冷機人工降溫,但是能源消耗大大增加,生產(chǎn)成本也相應增加,且較長的生產(chǎn)周期導致勞動強度大,受氣候、環(huán)境的影響大,易污染[6]。利用液體深層發(fā)酵生產(chǎn)菌絲體在某些方面作為子實體的替代品,具有明顯的優(yōu)越性。深層發(fā)酵生產(chǎn)菌絲體具有生產(chǎn)周期短,產(chǎn)量高,勞動強度低,易控制,菌絲體易分離,便于工業(yè)化生產(chǎn)等特點,僅從能源消耗上就大大降低了生產(chǎn)成本,且對發(fā)酵液的開發(fā)利用具有較高的附加效益。本試驗對影響白靈菇深層發(fā)酵的條件進行了研究,以期得到白靈菇深層發(fā)酵的最優(yōu)配方。

1 材料與方法

1.1 供試菌株

供試菌株白靈菇1號為山西省食用菌工程技術研究中心引進并經(jīng)過馴化的優(yōu)良菌株。

1.2 培養(yǎng)基[7]

PDA綜合培養(yǎng)基:馬鈴薯200 g,葡萄糖20 g,蛋白胨1.6 g,KH2PO43 g,MgSO41.5 g,VB110 mg,瓊脂20 g,水1000 mL,pH自然液體培養(yǎng)基:不加瓊脂的PDA綜合培養(yǎng)基。

1.3 菌種活化[8]

將供試菌株白靈菇1號從保藏試管中接到PDA斜面培養(yǎng)基上于25℃黑暗培養(yǎng)至長滿試管。

1.4 液體菌種制備

250 mL三角瓶,裝液量80 mL,接入大小為0.5 cm2活化后的斜面種3塊,25℃靜置24 h,160 r·min-125℃下培養(yǎng)6 d。

1.5 培養(yǎng)條件的單因素選擇[9,10]

1.5.1 碳源的選擇

液體培養(yǎng)基氮源為米糠5%,KH2 PO4 0.3%,MgSO40.1%,VB110 mg·L-1,初始 pH 7.0,分別取碳源為玉米粉4% 、玉米淀粉4% 、玉米粉2%+玉米淀粉2%、玉米粉2%+蔗糖2%、玉米淀粉2%+蔗糖2%,考察不同碳源對菌絲生物量的影響。將制備好的液體菌種接入裝有70 mL液體培養(yǎng)基的250 mL三角瓶中,接種量15%,接種后25℃靜置24 h,160 r·min-125℃下培養(yǎng)6 d,取整瓶發(fā)酵液在3500 r·min-1下離心15 min,收集濕菌絲體在60℃下烘干至恒重,電子天平稱重,計算生物量(g·L-1),設3次重復。

1.5.2 氮源的選擇

液體培養(yǎng)基碳源為玉米淀粉4%,分別取氮源為黃豆粉0.5% 、豆餅0.5% 、麩皮5% 、米糠5%、酵母膏0.3%,考察不同氮源對菌絲生物量的影響,其余同1.5.1。

1.5.3 培養(yǎng)基初始p H的選擇

用1 mol·L-1的鹽酸和 1 mol·L-1氫氧化鈉將液體培養(yǎng)基的初始pH分別調(diào)為4.0、5.0、6.0、7.0、8.0,碳源為玉米淀粉 4%,氮源為米糠 5%,其余同1.5.1,考察不同初始pH對菌絲生物量的影響。

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1.5.4 接種量的選擇

接種量設 1% 、5% 、10% 、15% 、20%五個處理,碳源為玉米淀粉4%,氮源為米糠5%,其余同1.5.1,考察不同接種量對菌絲生物量的影響。

1.5.5 裝液量的選擇

碳源為玉米淀粉4%,氮源為米糠5%,其余同1.5.1,分別取裝液量為 30 mL、40 mL、50 mL、60 mL、70 mL、80 mL,考察不同裝液量對菌絲生物量的影響。

1.6 正交試驗設計

在單因素試驗的基礎上,分別對碳源、氮源、初始p H、裝液量、接種量進行5因素5水平的正交試驗,重復三次,試驗因素及其水平設定見表1。

表 1 正交試驗設計Table 1 Orthogonal test factors and levels

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 碳源

圖1表明以玉米淀粉(2)作為碳源時菌絲生物量最高;含有玉米淀粉的(2、3、5)比不含玉米淀粉的(1、4)生物量要高;不添加蔗糖的(1、2)比對應的添加蔗糖的(4、5)生物量要高。這就說明,在所選用碳源中,白靈菇菌絲體利用玉米淀粉的能力是最強的,其次為玉米粉,利用蔗糖的能力低于玉米淀粉和玉米粉。因此,在我國北方地區(qū)的生產(chǎn)中,碳源應以廉價易得的玉米淀粉為主,價格較高的蔗糖應不予考慮。

圖1 不同碳源對菌絲生物量的影響Fig.1 Effect of different carbon source on

2.1.2 氮源

不同氮源對菌絲生物量的影響如圖2所示,以米糠作氮源具有明顯的優(yōu)越性,其次為麩皮、酵母膏,以豆餅效果最差。因米糠效果較好,加之廉價易得,所以在生產(chǎn)中優(yōu)先考慮,在小麥產(chǎn)區(qū)則可以考慮使用麩皮。

圖2 不同氮源對菌絲生物量的影響Fig.2 Effect of different nitrogen source on mycelial biomass

2.1.3 培養(yǎng)基初始p H

如圖3所示,在選取的p H的5個水平上,隨著堿性的增強,生物量呈增大趨勢,其中p H為7時達到最大。p H為7～8時生物量相差并不明顯。因此在液體培養(yǎng)中,白靈菇初始pH為7～8,在實際生產(chǎn)時只需控制在此范圍即可。

2.1.4 裝液量

圖4表明,裝液量在40～70 mL范圍內(nèi),菌絲生物量是隨裝液量的增加而增加的,在70 mL水平上,生物量達到最大。裝液量在70～80 mL時生物量相差并不明顯,但裝液量超過70 mL時在振蕩過程中容易打濕棉塞,造成污染。在實際大規(guī)模生產(chǎn)中,發(fā)酵罐不存在這方面的問題,裝液量可以適當加大。

圖3 不同初始pH對菌絲生物量的影響Fig.3 Effect of different initial p H on mycelial biomass

圖4 不同裝液量對菌絲生物量的影響Fig.4 Effect of different broth content on mycelial biomass

2.1.5 接種量

從圖5可以看出,隨著接種量的增加,菌絲生物量不斷增加,其中從5%提高到15%時菌絲生物量增加不大,但是接種量從15%提高到20%時生物量迅速提高。這是因為接種量加大的同時引入了更多的菌種培養(yǎng)基中的物質(zhì),如菌絲體生長過程中分泌的某些胞外酶等利于菌絲體生長的物質(zhì),使得菌種能夠更快地適應新的培養(yǎng)基而較早地進入迅速生長階段。這一現(xiàn)象對于實際生產(chǎn)中縮短生產(chǎn)周期是很重要的,但是成本也隨之增加了。生產(chǎn)試驗時可根據(jù)實際情況在15%～20%之間調(diào)整接種量。

圖5 不同接種量對菌絲生物量的影響Fig.5 Effect of different inoculated size on mycelial biomass

2.2 正交試驗結果

正交試驗結果(表2)表明,所選取的5個因素的極差R均大于用于檢測的空列F的極差R(2.1962),這表明此正交試驗的結果是可信的。D因素(接種量)對菌絲生物量的影響最大,其次是A因素(碳源)、B因素(氮源)、C因素(初始p H)和 E因素(裝液量)。裝液量的影響程度最小進一步證明了白靈菇菌絲體生長階段對氧氣的需求是較少的。白靈菇深層發(fā)酵的最佳條件為A2B4C4D5E5,即液體培養(yǎng)基配方為玉米淀粉4%、米糠 5%、KH2PO40.3%、MgSO40.1%、VB110 mg·L-1,最佳裝液量為70 mL(250 mL三角瓶),最佳接種量為20%,初始 pH 為7～8。

表 2 正交試驗結果Table 2 Orthogonal test date

3 結論

本試驗優(yōu)化了白靈菇深層發(fā)酵的條件,通過L25(56)正交試驗,確定了25 ℃,160 r·min-1條件下白靈菇深層發(fā)酵的最佳培養(yǎng)基配方為玉米淀粉4%、米糠 5%、KH2PO40.3%、MgSO40.1%、VB110 mg·L-1,最佳裝液量為70 mL(250 mL三角瓶),最佳接種量15%～20%,初始p H為 7～8。

4 討論

本試驗確定的碳源、氮源都是效果最好且廉價易得的,這在實際生產(chǎn)中可以降低生產(chǎn)成本。由于本試驗采用250 mL三角瓶搖床培養(yǎng),結合三角瓶搖床培養(yǎng)的特點,故選取裝液量的最高水平為80 mL(即最高不超過三角瓶容量的1/3),在實際生產(chǎn)中可以根據(jù)條件進行調(diào)整。在接種量的水平確定上,接種量的多少直接影響到生物量的增長速度,進而影響到生產(chǎn)周期,理論上接種量越大(如100%)生長速度越快,但那是毫無實際意義的,在生產(chǎn)中還要涉及成本問題,接種量越大成本越高,所以生產(chǎn)中可根據(jù)實際情況在15%～20%之間調(diào)整接種量。

[1]常明昌.食用菌栽培[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2009(2):211-216.

[2]黃年來.中國大型真菌原色圖鑒[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1998:48-50.

[3]甘勇,呂作舟.阿魏蘑多糖理化性質(zhì)及免疫活性研究[J].菌物系統(tǒng),2001,20(2):228-232.

[4]黃毅.食用菌栽培[M].北京:高等教育出版社,2008(3):195-206.

[5]陳文良.白靈菇的營養(yǎng)價值和開發(fā)前景[J].食用菌,1999(4):40.

[6]冀宏.白靈菇生產(chǎn)關鍵控制點管理技術[J].中國食用菌,2007,26(6):34-35.

[7]常明昌.食用菌栽培學[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2003:98-102.

[8]徐全飛,郭亮,充娜,等.杏鮑菇工廠化栽培優(yōu)良菌株的篩選及親緣關系評價[J].食用菌學報,2010,17(2):19-21.

[9]宋越冬.蛹蟲草魯山株C0511菌絲液體培養(yǎng)條件[J].食用菌學報,2010,17(1):48-50.

[10]姜寧,劉曉鵬,鐘霞,等.杏鮑菇深層發(fā)酵培養(yǎng)基的優(yōu)化[J].中國釀造,2008(17):36-38.