复合有机氮源对灵芝三萜液态深层发酵的影响

以灵芝为材料,在前期研究基础上,以不同酵母粉作为氮源,研究复合有机氮源对灵芝三萜液态深层发酵的影响。首先,由单因素实验考察3种不同的酵母粉对灵芝菌丝体合成灵芝三萜的影响,确定酵母粉的最适宜浓度范围。在此基础上,根据中心组合实验设计,对3种酵母粉分别采用2种复合和3种复合的方式,优化复合有机氮源的最佳组合配比。结果表明：当基础培养基中添加6.6g/L的酵母粉N-1与6.6g/L的酵母粉N-2时,灵芝三萜产量可达0.478g/L（理论产量为0.485g/L）,比添加单一酵母粉N-1、N-2、N-3分别提高了21%、139%、103%,其氮源用量为两种组合时最低。当基础培养基中酵母粉N-1、N-2与N-3添加量分别为5.07g/L、3.78g/L、7.63g/L时,灵芝三萜产量达0.514g/L（理论产量为0.510g/L）,比单因素对照组分别提高了30%、157%和74%。本研究优化的复合氮源添加方式可明显提高灵芝菌丝体液态深层发酵生产灵芝三萜的产量,为其规模化液态深层发酵的生产提供科学数据。     

油酸促进灵芝三萜液态深层发酵的工艺研究及规模化验证

灵芝三萜是灵芝中主要的活性成分之一,前期研究发现油酸可以促进灵芝三萜液态深层发酵下的发酵合成。本研究主要对油酸促进灵芝三萜液态深层发酵的工艺进行优化,并进行3L发酵罐规模的验证。通过单因素实验考察油酸的添加方式、添加时间和添加浓度对灵芝三萜的影响,结合响应面实验,获得最优工艺条件并进行验证：在发酵第32h添加1.21%高温灭菌油酸,最高灵芝三萜含量为42.69mg/g;在发酵第7h添加1.35%过滤除菌油酸,最高三萜含量为43.38mg/g,分别比对照提高2.04倍和2.08倍。在1 000mL摇瓶中添加高温灭菌油酸和过滤除菌油酸,灵芝三萜含量分别为32.18和32.48mg/g,为对照的1.96倍和1.95倍;在3L发酵罐规模下灵芝三萜含量分别为28.66和25.13mg/g,为对照的1.62倍和1.42倍。本研究系统优化了油酸促进灵芝三萜液态深层发酵的工艺条件,并在与工业生产相对应的3L发酵罐上进行验证。该研究可为灵芝三萜的规模化发酵提供重要参考和借鉴。     

通气量对灵芝菌丝体液态深层发酵合成灵芝三萜的影响

采用5 L搅拌式发酵罐研究灵芝菌丝体液态深层发酵合成灵芝三萜的扩大培养条件,考察了不同条件下的通气量对灵芝菌丝体生长、比生长速率、灵芝三萜合成、比合成速率、还原糖消耗、还原糖比消耗速率、铵根离子消耗以及铵根离子比消耗速率的影响。研究结果表明,通气量能够显著影响菌丝体的生长以及灵芝三萜的合成,当通气量为8 L/min时,菌丝体合成灵芝三萜得率和生产强度最高,分别为0.204 g/L和0.00131 g/(L·h),最大菌丝体得率达到8.77 g/L。发酵过程中菌丝体最大比生长速率为0.0704 1/h,灵芝三萜最大比合成速率为0.0256 1/h,还原糖和铵根离子最大比消耗速率分别为0.562 1/h和0.0171 1/h。     

灵芝液态深层发酵三萜类化合物研究进展

三萜类化合物是灵芝中主要的活性化学成分之一,由于其具有多种重要的生理活性,现已成为国内外学者研究灵芝的热点。本文总结了灵芝三萜发酵工艺的优化及其生物合成中的信号转导等方面的进展,并在此基础上提出了灵芝发酵研究中存在的问题,以期为灵芝三萜液态深层发酵的调控研究及发酵生产工艺的开发提供参考和启示。     

灵芝深层发酵生产四环三萜酸的研究

从灵芝深层发酵产物中分离得到三种四环三萜酸,命名为灵芝酸Ｍ１,Ｍ２,Ｍ３,在２５Ｌ发酵罐上研究了发酵条件对灵芝酸产量的影响,以及灵芝酸的代谢形成特征。结果表明最适发酵条件是：温度３０℃;通风量１：０．７５ｖ／ｖ／ｍ;搅拌转速１８０ｒ／ｍｉｎ;发酵时间８０ｈ,此时灵芝酸的最高产量是０．３６ｇ／Ｌ发酵液。抑菌实验表明上述灵芝酸能够抑制大肠杆菌,产气杆菌、肠炎杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的生长。     

变转速策略调控灵芝菌丝体发酵高产三萜

灵芝发酵过程中,采用变转速调控策略,对振荡发酵阶段进行优化,以期达到高产三萜的目的。振荡阶段最佳条件为转速由150r/min变为100r/min,该策略与液体静置培养相结合,最终菌丝体三萜产量高达678.0g/L,比优化前提高了21%。振荡发酵阶段的变转速策略有效地提高了三萜的产量。     

灵芝菌丝体三萜及其药理活性的研究进展

菌丝体作为灵芝生长发育过程中的一个特定生理阶段,会产生不同于子实体和孢子的特定结构的灵芝酸类三萜化合物。本文总结了灵芝菌丝体中已发现和鉴定的三萜化合物结构、生物活性及其构效关系的研究进展,以期为灵芝菌丝体三萜在生物合成、代谢调控等的基础研究及相关产品的开发应用提供科学参考。     

蜣螂对灵芝发酵菌丝体生长和三萜产物形成的影响

研究了几种药用昆虫对灵芝深层培养过程中细胞生长和三萜产物形成的影响。结果表明,添加不同药用昆虫对灵芝细胞生长和细胞内三萜的形成无显著促进作用(P>0.05),但蜣螂虫粉的添加,能显著促进灵芝胞外三萜的形成(P<0.01)。在添加浓度为5g/L时,胞外三萜的产量从对照的220.2±9.7mg/L提高到304.3±11.8mg/L。结果提示药用昆虫蜣螂虫粉中含有促进灵芝胞外三萜形成的功能因子。     

灵芝液体深层发酵研究进展

用液体深层发酵技术进行工业化培养以获取灵芝活性多糖和三萜是灵芝研究和生产中的热点和方向。本文介绍了近年来灵芝液体发酵技术在培养基的组成、菌种选育、接种量、温度以及发酵模式和动力学方面的研究进展。并探讨了当前灵芝液体发酵研究中的一些问题,为今后进一步深入研究提供思路。     

油酸对灵芝液态深层发酵合成羊毛甾醇代谢流分布的影响

通过代谢通量方法在3L搅拌式发酵罐上研究了油酸对灵芝液态深层发酵代谢终产物羊毛甾醇代谢流分布的影响。结果表明,在灵芝的液态深层发酵过程中,添加油酸使合成羊毛甾醇的代谢通量提高45.29%;副产物麦角甾醇的含量由3.84 mg/g降低至0.02 mg/g;羊毛甾醇合成途径(LP)、三羧酸循环(TCA)、磷酸戊糖途径(PP)和糖酵解途径(EMP)的代谢通量比对照组分别提高了29.09%、14.52%、12.22%和2.11%。因此,添加油酸能够加强灵芝液态深层发酵过程中的整体代谢流分布,减少副产物麦角甾醇的积累,提高羊毛甾醇的代谢流量。该研究为下一步灵芝液态深层发酵中灵芝三萜得率的提高奠定研究基础。     

9,10-环甲基十七烷酸干预下灵芝深层发酵合成三萜酸的动力学特征

利用Sigmoid模型对比研究了添加9,10-环甲基十七烷酸（9,10-CMA）前后灵芝深层发酵产三萜酸的动态变化特征。研究显示,灵芝对照组中三萜酸在4-9d大量合成,并于第9天达到最大值（268.62mg/L）;添加9,10-CMA组中三萜酸的合成量于第8天时达到最大值（343.52mg/L）。添加9,10-CMA后,灵芝菌丝体细胞对底物葡萄糖的利用速度加快,细胞比生长速率在3.2天达到最大值（Μ_max）,为0.94d ^-1,显著高于对照组的0.88d ^-1（在第3.4天获得）;葡萄糖比消耗速率在第1.7天达到最大值（Q_{S, max}）,为8.34d ^-1,显著高于对照组的6.80d ^-1（在第2.1天获得）。胞内三萜酸比合成速率显著提高,在第6.2天达到最大值（Q_{ITA, max}）13.76d ^-1,是对照组9.66d ^-1的1.42倍。两组中灵芝三萜酸的合成与细胞生长均呈现部分偶联关系,添加9,10-CMA后,没有改变细胞生长和三萜酸合成在发酵过程中的相互关系。     

An unstructured kinetic model for the improvement of triterpenes production by Ganoderma lucidum G0119 based on nitrogen source effect

The kinetics of cell growth and triterpenes production for liquid submerged fermentation of the medicinal mushroom Ganoderma lucidum were investigated. A kinetic model was developed based on the Logistic and Luedeking-Piret equations for cell growth, substrate consumption and triterpene formation. The kinetic parameters of the model were optimized by specifically designed Runge-Kutta genetic algorithms. The mathematical model simulated the experimental data well and was capable of explaining the behavior of triterpenes production. The predictions of the kinetics from this model are very good both for normal fermentation kinetics under nitrogen limitation as well as for predictions of transitions to sluggish fermentations. The resulting model is very useful for scaling up liquid submerged fermentation of the mushroom G. lucidum and its application to the industrial production of triterpene.     

pH对灵芝液态发酵代谢物及抗氧化活性的影响

已有研究报道灵芝栽培生长的最适pH在中性偏酸环境,在碱性范围的生长及代谢情况鲜见报道。本研究主要探究广泛pH对灵芝液态发酵代谢物及其抗氧化活性的影响。采用摇瓶液态培养后分析代谢物中灵芝三萜、胞内外多糖、菌丝体蛋白及抗氧化活性等指标,系统比较灵芝菌丝体在pH值2-11的生长和代谢情况。研究结果表明,灵芝菌丝体生长、合成灵芝三萜、胞内多糖、30E胞外多糖、菌丝体蛋白和菌丝体水解氨基酸的最适pH值分别为10、3、2、7、2和2。对应结果分别为17.13 g/L、33.86 mg/g、72.73 mg/g、7.86 g/L、71.42 mg/g和107.10 mg/g。比对照分别提高28.5%、77.3%、22.4%、96.5%、97.1%和70.8%。胞内多糖组分1和组分2最高分子量均在初始pH 4,分别为1.016×10⁸ g/mol和9.280×10⁴ g/mol,胞外多糖组分1最高分子量在初始pH 10,为4.946×10⁶ g/mol;对菌丝体的总抗氧化能力、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2- picrylhydrazyl,DPPH)自由基清除能力、羟自由基清除能力分析结果表明最佳的初始pH分别为3、7、9。本研究为液态发酵方式下灵芝生长及其代谢物定向调控发酵的工艺优化提供参考依据,同时发现灵芝菌丝体中优质蛋白及抗氧化活性可在功能性食品和化妆品领域推广应用。     

Optimization of submerged fermentation medium for citrinin-free monascin production by Monascus

Microbial fermentation of citrinin-free Monascus pigments is in favor in the development of food industry. This study investigated the influences of carbon source, nitrogen source, and mineral salts on the cell growth, monascin (MS), and citrinin (CT) production in Monascus M9. A culture medium composition was established for maximizing the production of citrinin-free MS in submerged culture, as follows: 50?g/L Japonica rice powder, 20?g/L NH₄NO₃, 3?g/L NaNO₃, 1.5?g/L KH₂PO₄, 1?g/L MgSO₄?·?7H₂O, 0.2?g/L MnSO₄. Under these conditions, no CT was detectable by high performance liquid chromatography. The yield of MS reached 14.11?mg/g, improving approximately 30% compared with before optimization.     

灵芝液态发酵高产胞外多糖菌株筛选及多糖特性分析

对10株灵芝菌株发酵菌丝体生物量、胞内多糖含量、胞外粗多糖得率及其多糖含量和单糖组成特征进行了系统分析。结果表明,随着培养时间的延长,10株菌株的生物量均有不同程度增加,但不同菌株胞内多糖含量和胞外粗多糖得率变化趋势有所不同。在培养至7d时,G0023和G0160菌株胞外粗多糖得率均较高,分别为3.02g/L和3.14g/L,其多糖含量分别达到了84.11%和91.03%,可作为发酵高产胞外多糖的优良菌株。分级醇沉胞外多糖分析结果表明,各菌株胞外液20%乙醇沉淀所得20E组分的得率和多糖含量均高于50%乙醇沉淀所得的50E组分,说明胞外液中主要以大分子量多糖为主。20E主要由葡萄糖组成,含有少量木糖和甘露糖;50E主要由葡萄糖和甘露糖组成,含有少量木糖和半乳糖。胞外液表观粘度随剪切速率变化曲线分析结果显示,各菌株胞外液均呈现剪切变稀非牛顿流体特性,其表观粘度大小与菌株对应20E组分的得率及多糖含量呈正相关。     

纤维素酶液体发酵最佳培养基的确定

用响应面法对里氏木霉WX—112液体发酵产纤维素酶的培养基进行了优化。首先用快速登高路径逼近最大产酶区域,然后根据快速登高法的实验结果进行响应面实验。运用逐步回归分析法,获得滤纸酶活与豆饼粉、麸皮、KH2PO4、微晶纤维素粉（Avicel）的最优回归方程,且分析了各因子间的交互效应。最后,通过岭脊分析确定了滤纸酶活达最大值10．53IU／mL时的最佳组合条件：豆饼粉3．18％、麸皮2．95％、KH2PO4 0．25％、Avicel 3．79％。     

氮源种类及溶氧水平对锁掷酵母产类胡萝卜素组分的影响

在锁掷酵母（Sporidioboluspararoseus）发酵产类胡萝卜紊的过程中,发酵产物中类胡萝卜紊种类繁多,而且性质相似,加大了不同色素分离纯化的难度。为定向积累不同种类的类胡萝卜素,以本实验室保藏锁挪酵母JD-2为出发菌,研究了氮源种类和浓度及溶氧对锁掷酵母产类胡萝卜素的影响,并在7L发酵罐中进行了补料分批发酵试验。发现培养基中同时添加有机氮源和无机氮源且溶氧控制较低（5％）时有利于β-胡萝卜素的大量积累,最佳有机氮源和无机氮源分别为玉米浆（20g／L）、硫酸铵（5g／L）。补料分批发酵时β-胡萝卜素产量达到31．28mg／L,红酵母烯12．38mg／L。培养基中只添加有机氮源且相对溶氧控制相对较高（30％）时有利于红酵母烯的大量积累,最佳有机氮源为酵母膏（20g／L）。补料分批发酵时红酵母烯产量达到38．96mg／L,8．胡萝卜素12．36mg／L。     

基于UPLC-MS/MS定量检测法优化灵芝三萜热回流提取工艺的研究

基于超高效液相-三重四级杆质谱联用（UPLC-MS/MS）定量检测法优化出一种灵芝三萜热回流提取的工艺。通过本实验建立的灵芝三萜UPLC-MS/MS精确方法检测不同来源的7个栽培品种灵芝子实体中19个三萜化合物的含量,筛选出三萜含量较高的sd-2灵芝子实体作为提取原料,以三萜含量和提取物得率为指标,通过单因素和响应面实验对灵芝三萜的热回流工艺进行优化,获得的最佳条件为：乙醇浓度75%、提取时间2.5h、液料比14:1、提取次数2次。对获得的最佳提取工艺进行中试实验,灵芝子实体乙醇提取物的得率为6.10%,三萜含量为11.8591mg/g。研究结果可为灵芝三萜的工业大规模提取提供理论依据,为灵芝高附加值产品的开发利用提供技术支撑。