4種二價(jià)礦物離子對(duì)紅平菇液體發(fā)酵粗多糖的影響

紀(jì)彩虹+趙瑞華+羅玲玲+趙贊延+馬豪杰

摘 要：為了探究二價(jià)礦物離子對(duì)紅平菇液體發(fā)酵的影響，開展鈣、鎂、銅、鋅4種二價(jià)礦物離子不同濃度梯度對(duì)紅平菇液體發(fā)酵影響的單因素試驗(yàn)，得到4種二價(jià)礦物離子的最優(yōu)濃度區(qū)間；通過(guò)L9（34）正交試驗(yàn)測(cè)定紅平菇液體發(fā)酵菌絲粗多糖含量來(lái)確定最佳的離子濃度配比。結(jié)果表明：4種二價(jià)礦物離子的濃度組合為鈣離子0.10 mg·mL-1、鎂離子0.30 mg·mL-1、鋅離子0.12 mg·mL-1、銅離子0.06 mg·mL-1時(shí)，紅平菇液體發(fā)酵培養(yǎng)基具有最大菌絲多糖含量，且4種二價(jià)礦物離子對(duì)紅平菇液體發(fā)酵影響的排序?yàn)椋烘V離子>銅離子>鋅離子>鈣離子。該研究結(jié)果可以為紅平菇液體發(fā)酵過(guò)程中礦物元素的使用提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：礦物離子；紅平菇；液體發(fā)酵

中圖分類號(hào)：S646.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.12.003

Abstract： This paper studied the effects of four kinds of two price mineral ions （calcium， magnesium， zinc， copper） on Pleurotus djamor liquid fermentation， and different concentration gradients of four mineral ions were set for single factor experiments. And best concentration ratio of four ions was determined by orthogonal experimental design through measuring the rough polysaccharide content of Pleurotus djamor liquid fermentation medium. The results showed that Pleurotus djamor liquid fermentation medium contained maximum crude polysaccharide components under the conditions of calcium 0.10 mg·mL-1， magnesium 0.30 mg·mL-1， zinc 0.12 mg·mL-1 and copper 0.06 mg·mL-1. And the order of effects of four divalent mineral ions on Pleurotus djamor liquid fermentation was the following： magnesium ion > copper ion > zinc ion > calcium ion. The results of this research could provide a theoretical basis for exploring the effects of mineral ions on Pleurotus djamor liquid fermentation.

Key words： mineral ion； Pleurotus djamor； liquid fermentation

紅平菇（Pleurotus djamor）是擔(dān)子菌亞門層菌綱傘菌目口蘑科側(cè)耳屬的一種木材腐朽真菌，在世界上大多數(shù)熱帶和亞熱帶地區(qū)均有分布[1-5]。紅平菇屬于珍稀蕈菌，具有很高的食藥用價(jià)值和觀賞價(jià)值，子實(shí)體營(yíng)養(yǎng)豐富，高蛋白、低脂肪，纖維素含量達(dá)到25%以上，且含多種人體必需的氨基酸、維生素和礦物質(zhì)等，具有抗腫瘤、提高機(jī)體免疫力等功能，產(chǎn)量與生物學(xué)效率均高[6-7]。

目前，國(guó)內(nèi)外在紅平菇液體發(fā)酵培養(yǎng)方面的研究較為廣泛，但關(guān)于礦物元素對(duì)紅平菇液體發(fā)酵影響的研究還相對(duì)較少[8-13]。但已有研究證明：平菇液體菌種發(fā)酵培養(yǎng)基中添加適量的無(wú)機(jī)鹽能有效地控制菌體性狀，同時(shí)提高液體發(fā)酵的菌絲生物量[14]；無(wú)機(jī)鹽離子對(duì)于平菇的發(fā)酵具有影響，不同濃度的無(wú)機(jī)鹽離子對(duì)于平菇液體發(fā)酵的影響不同[15]。因此，本試驗(yàn)在前人有關(guān)研究的基礎(chǔ)上，分別測(cè)定了鈣、鎂、鋅、銅4種二價(jià)礦物離子對(duì)紅平菇液體發(fā)酵的影響，以及紅平菇液體發(fā)酵培養(yǎng)基中4種二價(jià)礦物離子的最佳濃度配比。本研究旨在填補(bǔ)礦物元素對(duì)紅平菇液體發(fā)酵培養(yǎng)基發(fā)酵影響方面的空白，為后續(xù)試驗(yàn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試菌種：紅平菇斜面培養(yǎng)基菌種（由延安大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院食用菌試驗(yàn)室提供）。

主要儀器：超凈工作臺(tái)、高壓滅菌鍋、恒溫培養(yǎng)箱、回旋動(dòng)搖床、真空抽濾器、粉碎機(jī)、離心機(jī)干燥箱、電子天平、pH計(jì)等。

試劑及藥品：馬鈴薯、葡萄糖、瓊脂、玉米粉、蛋白胨、磷酸二氫鉀、硫酸鎂、硫酸銅、硫酸鋅、硫酸鈣、石油醚、乙醇、丙酮、乙醚、Sevage試劑等。

PDA斜面培養(yǎng)基：馬鈴薯（去皮）200 g、葡萄糖20 g、瓊脂20 g、水1 000 mL。

液體發(fā)酵培養(yǎng)基：玉米粉5%、葡萄糖2%、蛋白胨0.5%、磷酸二氫鉀0.15%。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 紅平菇液體發(fā)酵生長(zhǎng)曲線的測(cè)定 （1）菌種活化。取出保存在實(shí)驗(yàn)室超低溫冰箱中的紅平菇斜面培養(yǎng)基菌種，放置在室溫條件下，經(jīng)過(guò)24 h的室溫處理，使菌種活化，以備試驗(yàn)使用。

（2）菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)。在試管中裝入10 mL配制好的PDA培養(yǎng)基，然后塞上棉塞滅菌，滅菌完成后冷卻制成斜面培養(yǎng)基，將活化的保藏菌種用菌種鏟切取菌塊接種到新制作的PDA培養(yǎng)基上，放置在27 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)1周，挑選菌絲粗壯、潔白、菌絲較多且沒(méi)有污染的PDA斜面培養(yǎng)基作為后續(xù)試驗(yàn)的供試菌種。endprint

（3）菌絲體液體培養(yǎng)。取150 mL的三角瓶，加入已配制好的紅平菇液體培養(yǎng)基滅菌，在紅平菇液體培養(yǎng)基中接入新培養(yǎng)的斜面菌種。將接好種的液體培養(yǎng)基在室溫條件下靜置24 h，然后置于27 ℃，210 r·min-1的恒溫?fù)u床中連續(xù)培養(yǎng)12 d。

（4）曲線測(cè)定。從接種好的液體培養(yǎng)基放入恒溫?fù)u床開始計(jì)時(shí)，從第4天開始每隔24 h取樣1次，用抽濾設(shè)備將紅平菇液體發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行抽濾，將得到的菌絲體連同濾紙一起放入鼓風(fēng)干燥箱，60 ℃恒溫烘干，將菌絲體和濾紙干燥至衡重進(jìn)行稱重，為確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性每次取樣3瓶求取平均數(shù)，記錄數(shù)據(jù)并繪制紅平菇液體菌種發(fā)酵曲線。

1.2.2 紅平菇液體發(fā)酵培養(yǎng)基粗多糖含量測(cè)定方法 取紅平菇液體發(fā)酵培養(yǎng)基液體50 mL，加入到搗碎機(jī)中搗碎制成漿液；加熱煮沸，100 ℃恒溫水浴3 h；用四層紗布過(guò)濾，濾渣再提取1次，合并提取液，然后減壓濃縮；再加95%的乙醇使醇含量達(dá)60%，靜止過(guò)夜，次日抽濾；將沉淀溶于50 mL水中，用Savage法除去蛋白；再加95%乙醇使乙醇含量達(dá)到80%，靜置過(guò)夜，抽濾；將沉淀依次用無(wú)水乙醇、丙酮、乙醚洗滌，低溫真空干燥，最后得到紅平菇粗多糖。

1.2.3 單因素試驗(yàn) （1）鎂離子單因素試驗(yàn)。分別設(shè)置濃度為0.00，0.15，0.30，0.45，0.60 mg·mL-1 的二價(jià)鎂離子濃度梯度，設(shè)計(jì)4組重復(fù)，測(cè)定紅平菇液體培養(yǎng)基第7天的菌絲粗多糖含量，將測(cè)得的各個(gè)濃度的多糖含量繪制成曲線圖。

（2） 鈣離子單因素試驗(yàn)。分別設(shè)置濃度為0.00，0.05，0.10，0.15，0.20 mg·mL-1的二價(jià)鈣離子濃度梯度，設(shè)計(jì)4組重復(fù)，測(cè)定紅平菇液體培養(yǎng)基第7天的菌絲粗多糖含量，將測(cè)得的各個(gè)濃度的多糖含量繪制成曲線圖。

（3）鋅離子單因素試驗(yàn)。分別設(shè)置濃度為0.00，0.05，0.10，0.15，0.20 mg·mL-1的二價(jià)鋅離子濃度梯度，設(shè)計(jì)4組重復(fù)，測(cè)定液體培養(yǎng)基第7 天的菌絲粗多糖含量，將測(cè)得的各個(gè)濃度的多糖含量繪制成曲線圖。

（4）銅離子單因素試驗(yàn)。分別設(shè)置濃度為0.00，0.03，0.06，0.09，0.12 mg·mL-1的二價(jià)銅離子濃度梯度，設(shè)計(jì)4組重復(fù)，測(cè)定紅平菇液體培養(yǎng)基第7天的菌絲粗多糖含量，將測(cè)得的各個(gè)濃度的多糖含量繪制成曲線圖。

1.2.4 正交試驗(yàn) 根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果得到的4種二價(jià)離子的最優(yōu)濃度區(qū)間，每個(gè)區(qū)間選取3個(gè)水平，設(shè)計(jì)4因素3水平的正交試驗(yàn)表L9（34），一共有9個(gè)試驗(yàn)組合（表1）。為確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，每個(gè)組合進(jìn)行3組紅平菇液體發(fā)酵培養(yǎng)基粗多糖含量測(cè)定，求取3次測(cè)定結(jié)果的平均值，計(jì)算4個(gè)因素每個(gè)水平的粗多糖含量之和k值和各因素的k值的極差R值。根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果分析4種二價(jià)礦物離子對(duì)紅平菇液體發(fā)酵有無(wú)影響、以及大小，確定4種二價(jià)礦物離子的最佳濃度配比。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅平菇液體發(fā)酵生長(zhǎng)曲線

由圖1可知：紅平菇液體發(fā)酵培養(yǎng)基在第7天時(shí)具有最大菌絲干質(zhì)量，且在第7天后菌絲干質(zhì)量逐漸降低，生長(zhǎng)速率逐漸放緩，所以后續(xù)試驗(yàn)選取第7天的紅平菇液體發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行粗多糖含量的測(cè)定。

2.2 4種金屬離子對(duì)紅平菇液體發(fā)酵粗多糖含量影響的單因素試驗(yàn)

2.2.1 鎂離子對(duì)紅平菇粗多糖含量的影響 由圖2可知：在鎂離子單因素試驗(yàn)中，隨著二價(jià)鎂離子濃度的變化，紅平菇液體發(fā)酵培養(yǎng)基粗多糖含量總體呈先上升后下降的趨勢(shì)，曲線波動(dòng)幅度較大，說(shuō)明二價(jià)鎂離子濃度的改變對(duì)紅平菇液體發(fā)酵有影響，且當(dāng)鎂離子濃度在0.30～0.45 mg·mL-1之間時(shí)，紅平菇液體發(fā)酵菌絲體具有最大粗多糖含量。

2.2.2 鈣離子對(duì)紅平菇粗多糖含量的影響 由圖3可知：鈣離子單因素試驗(yàn)中，隨著二價(jià)鈣離子濃度的變化，粗多糖含量總體呈先上升后下降的趨勢(shì)，曲線波動(dòng)幅度較小，說(shuō)明二價(jià)鈣離子濃度的改變對(duì)紅平菇液體發(fā)酵有一定的影響，當(dāng)鈣離子濃度在0.05～0.10 mg·mL-1之間時(shí)，紅平菇液體發(fā)酵菌絲體具有最大粗多糖含量。

2.2.3 鋅離子對(duì)紅平菇粗多糖含量的影響 由圖4可知：鋅離子單因素試驗(yàn)中，隨著二價(jià)鋅離子濃度的變化，粗多糖含量總體呈先上升后下降的趨勢(shì)，曲線波動(dòng)幅度較大，說(shuō)明二價(jià)鋅離子濃度的改變對(duì)紅平菇液體發(fā)酵有影響，當(dāng)鋅離子濃度在0.10～0.15 mg·mL-1之間時(shí)，紅平菇液體發(fā)酵菌絲體具有最大粗多糖含量。

2.2.4 銅離子對(duì)紅平菇粗多糖含量的影響 由圖5可知：離子單因素試驗(yàn)中，隨著二價(jià)銅離子濃度的變化，粗多糖含量總體呈先上升后下降的趨勢(shì)，曲線波動(dòng)幅度較大，說(shuō)明二價(jià)銅離子濃度的改變對(duì)紅平菇液體發(fā)酵有影響，當(dāng)銅離子濃度在0.03～0.06 mg·mL-1之間時(shí)，紅平菇液體發(fā)酵菌絲體具有最大粗多糖含量。

2.3 4種離子不同組合對(duì)紅平菇粗多糖含量影響的L9（34）正交試驗(yàn)

由表2可知：離子濃度組合為第3組時(shí)，紅平菇液體發(fā)酵培養(yǎng)基粗多糖含量最大為0.285 g，說(shuō)明此時(shí)的離子濃度搭配能很好地促進(jìn)紅平菇菌絲體的生長(zhǎng)，并提高紅平菇粗多糖含量。所以，促進(jìn)紅平菇液體發(fā)酵培養(yǎng)基發(fā)酵的最佳離子濃度配比為：鈣離子0.10 mg·mL-1、鎂離子0.30 mg·mL-1、鋅離子0.12 mg·mL-1、銅離子0.06 mg·mL-1。由各因素的R值可知：鈣離子的R值最小為0.009，鎂離子的R值最大為0.020，所以鈣、鎂、鋅、鐵4種二價(jià)礦物離子對(duì)紅平菇液體發(fā)酵影響最大的是鎂離子，影響最小的是鈣離子，且4種二價(jià)礦物離子對(duì)紅平菇液體發(fā)酵的影響由大到小的排序?yàn)椋烘V離子>銅離子>鋅離子>鈣離子。

3 結(jié) 論

鈣、鎂、鋅、鐵4種二價(jià)礦物離子對(duì)紅平菇液體發(fā)酵具有一定的影響，并且影響力大小不同，最佳濃度配比能提高紅平菇粗多糖含量。本研究可為紅平菇液體發(fā)酵培養(yǎng)時(shí)各種二價(jià)礦物離子濃度的配比提供理論依據(jù)，有利于進(jìn)一步提高紅平菇的產(chǎn)量與生物學(xué)效率，同時(shí)也能降低紅平菇工廠化生產(chǎn)的成本，促進(jìn)紅平菇產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。但本文只從紅平菇液體發(fā)酵培養(yǎng)基粗多糖含量的變化方面分析了鈣、鎂、鋅、鐵4種二價(jià)礦物離子對(duì)紅平菇液體發(fā)酵的影響，試驗(yàn)結(jié)果有一定的局限性，因此，還應(yīng)從其它方面來(lái)分析4種礦物離子的影響，并且其他礦物離子對(duì)紅平菇液體發(fā)酵的影響也有待進(jìn)一步研究。endprint

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