虫草素高产菌株的筛选及不同添加物对虫草素产量的影响研究

通过对14株蛹拟青霉菌株进行摇瓶液体发酵培养试验,筛选虫草素产量最高的蛹虫草菌株,并确定了虫草素的最佳收获期;比较8种营养添加物对虫草发酵过程中虫草素积累的影响,筛选出最佳的营养添加物,以提高液体发酵生产虫草素的产量。结果表明：蛹虫草CM001号菌株的虫草素产量最高,蛹虫草菌在第10天细胞量达到最大值20.44mg/mL,虫草素含量在第13天达到最大值73.81mg/L,70%以上的虫草素分布在发酵液中。其中分别添加腺苷、腺嘌呤、丙氨酸、L-天冬氨酸、甘氨酸5种物质,对虫草素合成的促进作用均较明显,均能有效提高蛹虫草液体发酵虫草素的产量,特别是添加1g/L的腺嘌呤能使10号菌株的虫草素产量提高7.09倍。     

产虫草素酿酒酵母工程菌株的构建与发酵优化

虫草素作为药用真菌蛹虫草的主要活性成分,具有抗肿瘤、抗病毒等多种生理功能。现阶段虫草素主要通过蛹虫草液体发酵生产,但发酵周期长、生产强度低,制约了其大规模开发利用。文中在酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae S288C中异源表达虫草素合成关键基因ScCNS1和ScCNS2,成功构建了产虫草素的酵母工程菌SHC16,发酵240 h虫草素产量可达67.32 mg/L;基因表达分析显示,发酵后期磷酸戊糖途径、嘌呤代谢及虫草素合成途径关键酶编码基因ZWF1、PRS4、ADE4、ScCNS1及ScCNS2表达水平显著上调。进一步地,通过优化发酵培养基组成,确定以50 g/L葡萄糖为初始底物结合一次补料、添加5 mmol/L Cu2+和1.0 g/L腺嘌呤为最适培养基组成。基于此在5 L搅拌发酵罐中开展补料分批发酵,144 h虫草素产量达到137.27 mg/L,生产强度达0.95 mg/(L·h),较未优化发酵体系提高240%。     

不同培养条件和前体对蛹虫草液体发酵产虫草素的影响

蛹虫草能产生虫草素等多种活性物质。为考察不同液体发酵方式及添加前体物质对虫草素积累的影响,选用蛹虫草08Y1菌株,通过光照振荡、光照静置、黑暗振荡、黑暗静置四种培养条件和添加前体物质（腺嘌呤1g/L+甘氨酸16g/L）,发酵16d后检测虫草素和腺嘌呤含量。结果表明：08Y1菌株在黑暗振荡培养条件下,虫草素积累达1,015.0mg/L,腺嘌呤利用率达98.5%,说明黑暗振荡培养并添加前体物质是提高虫草素产量的有效方法。     

蛹虫草液体培养条件优化及有效成分含量分析

为优化蛹虫草菌的液体培养条件,对蛹虫草菌丝体进行液体摇瓶培养。以干菌丝体得率为指标,对影响发酵产量的重要因子设计正交试验,得出最佳培养条件。在最优条件下扩大培养,检测此时菌丝体中虫草素及虫草多糖含量。结果表明:蛹虫草菌丝体液体发酵的最适条件为:接种量10 % (v/v) ,发酵初始pH7 0 ,发酵温度2 7℃,发酵时间96h。扩大培养后,测得菌丝体中虫草素的含量为5 1 785mg/10 0g ,虫草精多糖含量为1 92g/10 0g。     

蛹虫草饲料添加剂的研究现状及展望

蛹虫草饲料添加剂包括蛹虫草子实体、蛹虫草培养残基、蛹虫草及其培养残基提取物、蛹虫草菌固液发酵产物、 微生物发酵蛹虫草残基等产品。蛹虫草饲料添加剂含有粗蛋白、粗脂肪、氨基酸等营养成分,以及虫草素、腺苷、多糖等活性成分,在畜禽、反刍动物、水产品等动物养殖中的应用均获得较好的 效果。对蛹虫草子实体、蛹虫草培养残基、蛹虫草及其培养残基提取物、利用蛹虫草菌及培养残基制作发酵饲料等蛹虫草饲料添加剂在动物养殖中的研究应用进行了总结,对存在的问题及发展前景进行了探讨及展望。     

发酵虫草菌质与天然虫草主要活性成分含量比较研究

用大米作为固体发酵基质,通过蛹虫草菌种发酵后制成虫草菌质,测定菌质中腺苷、虫草素、多糖等成分含量.比较人工发酵虫草菌质与天然虫草腺苷、虫草素、多糖等主要活性成分的含量.结果表明,虫草菌质中虫草素、多糖含量分别超过天然虫草的40倍和3倍.因此.人工发酵虫草菌质可以替代天然虫草应用.     

利用扁桃斑鸠菊叶发酵生产蛹虫草胞外多糖的条件及其抗氧化活性

蛹虫草胞外多糖具有增强免疫力、抗疲劳等药理活性,有极高的保健价值。为高效地获取蛹虫草胞外多糖,本研究通过向发酵培养基中添加适量的扁桃斑鸠菊叶粉末,来提高蛹虫草发酵液中胞外多糖的产量,并对优化得到的胞外多糖红外吸收光谱和化学抗氧化活性进行了研究。实验结果表明,液体发酵最优条件为:扁桃斑鸠菊叶粉末添加量8 g/L、发酵时间9 d、pH 6.5、接种量5.0 mL,在此条件下,蛹虫草胞外多糖的产量可达(5.24±0.28) mg/mL,与未添加扁桃斑鸠菊叶的空白组相比,胞外多糖产量提高了约205.20%;红外分析与抗氧化活性实验结果显示,扁桃斑鸠菊叶对蛹虫草生产的胞外多糖结构和活性影响较小。该研究结果表明扁桃斑鸠菊叶能够有效地提高蛹虫草胞外多糖的产量,为蛹虫草胞外多糖的高效生产提供了新思路。     

蛹虫草多糖发酵工程研究

报道了蛹虫草(Gordyceps militaris)多糖发酵工程中的关键因子对菌丝体生物量和多糖产量影响的研究结果.对蛹虫草液体发酵培养基中的碳源、氮源和温度进行了正交试验,考察了三因子对蛹虫草生物量以及多糖的综合效应.实验结果表明:各因素不同水平间的组合对蛹虫草生物量、胞外多糖、胞内多糖以及总多糖的影响不同.其中.在6%的碳源和1%的氮源以及25℃的条件下.能获得蛹虫草的最大生物量以及总多糖和胞外多糖的最大产量;碳源为6%、氮源为1%、温度为22℃时.胞内多糖的产量达到最高.     

虫草素产量不同的蛹虫草菌株代谢组差异

为探究虫草素高产和低产的两株蛹虫草菌代谢差异及其与虫草素代谢的关联性,本研究采用UPLC-QTOF-MS广泛靶向代谢组学技术和多元统计分析方法,结合相同蛹虫草菌不同发酵时间的菌丝体差异代谢物相对含量的变化情况,比较了两株蛹虫草菌相同发酵时间的菌丝体代谢差异。结果表明：蛹虫草CICC 14014菌株发酵第20和10天的菌粉（H20和H10）及其发酵液的虫草素含量都显著高于蛹虫草CGMCC 3.4655菌株（其菌粉为L20和L10）（P<0.01）。主成分模型显示H10、L10、H20和L20间分散明显;通过正交偏最小二乘法分析,以t检验P<0.05并且VIP>1为标准,从H10 vs L10和H20 vs L20分别识别出190和158种差异代谢物,其中具有生物活性的亚精胺为首次在蛹虫草菌中被检出;以P<0.01为标准,从H10 vs L10、H20 vs L20中筛选出2条显著富集的通路,分别为烟酸-烟酰胺和精氨酸-脯氨酸代谢通路。对H10 vs L10和H20 vs L20进行代谢调控网络分析,获得7条显著互作的通路,相同的互作通路为碱基切除修复。代谢网络分析结果表明抑制三羧酸循环、核黄素代谢、赖氨酸降解、鞘脂类代谢通路以及促进碱基切除修复、β-丙氨酸代谢、精氨酸-脯氨酸代谢、脂质代谢、嘌呤代谢通路有利于虫草素的生成;虫草素高产蛹虫草菌甘油三酯代谢和合成腺苷的能力高于虫草素低产蛹虫草菌;在嘌呤代谢途径中,腺嘌呤通过黄嘌呤代谢反馈促进虫草素的生物合成。本研究为蛹虫草菌生物活性成分的挖掘提供理论基础,为深入解析蛹虫草菌虫草素的代谢机制提供参考。     

维生素B_1、B_6和生长激素2,4‐D对蛹虫草液体发酵虫草素产量的影响

分别研究了不同添加浓度的维生素B1、B6和2,4‐D(2,4‐二氯苯氧乙酸)3种微量物质对蛹虫草Cordyceps militaris液体发酵中虫草素产量的影响。结果表明在设置的几个添加浓度梯度中维生素B1、B6和2,4‐D均能提高虫草的产量,其中维生素B1和B6的最佳添加浓度均为0.83g/L,2,4‐D的最佳添加浓度为0.015mg/mL。此外,高温灭菌对维生素B1、B6和2,4‐D对蛹虫草发酵液中虫草素产量有影响:高温灭菌可使部分维生素B1分解,高温灭菌前添加维生素B1比灭菌后添加更有利于虫草素产量的增加,虫草素的产量提高了19.9%,表明维生素B1的分解产物具有更好的促进虫草素合成的作用。     

优良性状蚕蛹虫草的筛选及高产虫草素液态发酵条件优化

蛹虫草是重要的食药用真菌,虫草素为其主要活性成分,在抗肿瘤、抗菌、降血糖等方面具有较为突出的功效。蛹虫草菌株间的形态及环境条件差异,对菌株次级代谢产物虫草素产生影响显著。本研究对不同来源的6株蛹虫草菌株（YCC-B、YCC-C、YCC-H、YCC-W、YCC-Y、CGMCC 3.4655）,从蚕蛹体培养子实体性状,液体发酵条件（培养天数、培养方式、外源金属离子等）和传代稳定性等方面筛选优良性状菌株,提高其发酵合成虫草素的能力及稳定性。结果表明,蛹虫草菌株YCC-W在蚕蛹子实体出草及菌体液体发酵产虫草素上综合表现优良,传代稳定;液体发酵培养基中添加外源金属离子Mn²⁺作为酶的辅基,可以促进虫草素合成;采用振荡-静置相结合的混合发酵培养方式,可以避免单纯振荡培养溶氧量大、菌丝体生长旺盛,而虫草素产生不佳的问题。先振荡培养3d后静置培养至25d时,菌株YCC-W合成虫草素含量最高,可达(874.13±24.25)μg/mL,且稳定性良好。为进一步开发菌种及扩大规模生产提供参考。     

Hyperproduction of cordycepin by two-stage dissolved oxygen control in submerged cultivation of medicinal mushroom Cordyceps militaris in bioreactors

Effect of oxygen supply on cordycepin production was investigated in submerged cultivation of Cordyceps militaris, a famous traditional Chinese medicinal mushroom, in a 5-L turbine-agitated bioreactor (TAB). Initial volumetric oxygen transfer coefficient (kLa) within the range of 11.5-113.8 h(-1) had significant influence on cordycepin production. The highest cordycepin concentration of 167.5 mg/L was obtained at an initial kLa value of 54.5 h(-1), where a moderate dissolved oxygen (DO) pattern was observed throughout cultivation. The possible correlation between cordycepin production and DO level was explored by DO control experiments, and the results showed that DO within the range of 10-80% of air saturation greatly affected the cultivation process. To obtain a high specific cordycepin formation rate (rho) throughout cultivation, a two-stage DO control strategy was developed based on the analysis of the relationship of rho and DO. That is, DO was controlled at 60% from the beginning of cultivation and then shifted to a lower control level of 30% when rho started to decrease. As a result, a high cordycepin production of 201.1 mg/L and a high productivity of 15.5 mg/(L.d) were achieved, which was enhanced by about 15% and 30% compared to the highest titers obtained in conventional DO control experiments, respectively. The proposed DO control strategy was also applied to a recently developed 5-L centrifugal impeller bioreactor (CIB) with cordycepin production and productivity titers of 188.3 mg/L and 14.5 mg/(L.d). Furthermore, the scale-up of the two-stage DO control process from 5-L CIB to 30-L CIB was successfully demonstrated. The work is useful for the efficient large-scale production of bioactive metabolites by mushroom cultures.     

培养基成分对提高虫草菌素含量的影响(英文)

以蛹虫草 (Cordycepsmilitaris)的无性形Peacilomycesmilitaris 97- 0 70 6为材料 (以下简称 0 70 6菌株 ) ,研究提高其主要活性成分———虫草菌素 (cordycepin)含量的培养基成分。结果表明 ,最好的一个培养基配比可将 0 70 6菌株的虫草菌素含量提高到 1 2 1% ,比用Czapek培养基 (CK)发酵得到的 0 15 %提高 8 1倍。为进一步提高虫草菌素含量奠定了基础。 0 70 6菌株接种于PDA斜面 ,2 7℃ ,7d ,活化 3次 ,然后接种于蛋白胨 2 0 0 %、蔗糖 2 0 0 %、MgSO4·7H2 O 0 0 5 %、KH2 PO40 10 %的液体母种培养基中 ,14 0r/min ,2 7℃ ,摇瓶培养 84h ,再将液体母种以 5 0 0 %的种子量接入蛋白胨 2 0 0 %、酵母膏 3 0 0 %、麦芽糖 3 0 0 %、蔗糖4 0 0 %、KH2 PO40 10 %、NH4Cl0 2 0 %、MgSO40 0 5 %的培养基中 ,14 0r/min ,2 7℃摇瓶培养 192h ,得 0 70 6菌株的虫草菌素含量为 1 2 1%。     

A comparative study on the production of exopolysaccharides between two entomopathogenic fungi Cordyceps militaris and Cordyceps sinensis in submerged mycelial cultures

AIMS: The present study comparatively investigates the optimal culture conditions for the production of exopolysaccharides (EPS) and cordycepin during submerged mycelial culture of two entomopathogenic fungi Cordyceps militaris and Cordyceps sinensis. METHODS AND RESULTS: Fermentations were performed in flasks and in 5-l stirred-tank fermenters. In the case of C. militaris, the highest mycelial biomass (22.9 g l(-1)) and EPS production (5 g l(-1)) were achieved in a medium of 40 g l(-1) sucrose, 5 g l(-1) corn steep powder at 30 degrees C, and an initial pH 8.0. The optimum culture conditions for C. sinensis was shown to be (in g l(-1)) 20 sucrose, 25 corn steep powder, 0.78 CaCl2, 1.73 MgSO4.7H2O at 20 degrees C, and an initial pH 4.0, where the maximum mycelial biomass and EPS were 20.9 and 4.1 g l(-1) respectively. Cordycepin, another bioactive metabolite, was excreted at low levels during the early fermentation period (maximum 38.8 mg l(-1) in C. militaris; 18.2 mg l(-1) in C. sinensis). CONCLUSIONS: The two fungi showed different nutritional and environmental requirements in their submerged cultures. Overall, the concentrations of mycelial biomass, EPS and cordycepin achieved in submerged culture of C. militaris were higher than those of C. sinensis. SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: C. militaris and C. sinensis are representative insect-born fungi which have been longstanding and widely used as traditional medicines in eastern Asia. Comparative studies between two fungi are currently not available and this is the first report on the optimum medium composition for submerged culture of C. sinensis.     

低能离子束修饰蛹虫草菌株高产虫草素

虫草素具有抗肿瘤、免疫调节、抗炎等多种功效。为了更好地开发蛹虫草资源,选择合适剂量的低能离子束注入蛹虫草,优化虫草素的提取工艺条件,采用紫外分光光度法检测注入前后菌株中虫草素的含量。结果表明:最佳注入剂量为2.60×1015ions/cm2,虫草素最佳的微波-超声波提取工艺为:乙醇浓度70%,提取功率200W,提取时间110s,料液比1:240。选育出虫草素含量较高的15株菌株,最高含量达(11.924±0.063)mg/g,比原始菌株增长了近30%。     

大孔树脂分离纯化虫草素及其抗纤维化作用

利用大孔树脂分离富集北冬虫夏草发酵液中的虫草素。通过筛选可知NKA-Ⅱ型大孔树脂对虫草素的吸附与解吸效果最好。发酵液经树脂吸附6 h后,再以4倍树脂体积的50%乙醇解吸3 h,所得样品虫草素含量达31.5%,经反复结晶后得到纯度>98%的虫草素。结果表明:虫草素可明显抑制TGF-β1引起的人胚肺成纤维细胞α-SMA蛋白表达量的增加,并表现出一定的浓度依赖性,提示虫草素可能具有抑制肺纤维化活性。