灰树花菌株诱变及新菌株液态发酵米糠麸皮全料生产菌丝体和多糖的研究

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灰树花(Grifola frondosa)是一种具有多种化学成分和药理作用的药食两用真菌。米糠和麸皮是低值廉价可再生的且含有丰富营养物质的农产品加工副产物,这些有价值的副产物还可以进一步拓展应用。本研究通过诱变改良灰树花菌种后,利用新菌种液态发酵转化米糠麸皮全料生产有价值的灰树花菌丝和多糖,为米糠麸皮的高值化利用提供一种途径。具体研究内容及结果如下:(1)采用紫外诱变和常压室温等离子体(Atmospheric and Room Temperature Plasma,ARTP)诱变分别对灰树花菌种进行改良。对灰树花菌种诱变改良后,分别获得比原始菌种生长速率快且米糠麸皮转化效率高的紫外诱变株GFU6和ARTP诱变株GFA2。原始菌株、GFU6和GFA2菌株的菌丝生长速率分别为4.918mm/d、5.775mm/d、6.008mm/d,液态发酵后菌丝干重分别为1.9980g/100mL、2.1865g/100mL、2.2259g/100mL,菌丝多糖分别为244.40mg/100mL、263.05mg/100mL、265.33mg/100mL,相比于原始菌株,GFU6和GFA2菌株的菌丝生长速率分别提高17.24%和22.16%,菌丝干重分别提高9.43%和11.41%,菌丝多糖分别提高7.63%和8.56%。可以发现,三株菌中生长和发酵性能最好的是GFA2菌株。(2)灰树花GFA2菌株的液态发酵培养基优化。进行米糠、麸皮、磷酸二氢钾和七水硫酸镁单因素和U11(113)均匀试验,对发酵指标菌丝干重、菌丝多糖和胞外多糖的结果进行回归分析并得到回归模型方程,由此得出最优培养基组成。以菌丝干重或菌丝多糖为发酵指标时,100mL优化培养基中麸皮12g,米糠、磷酸二氢钾、七水硫酸镁均为0g,菌丝干重和菌丝多糖均取得最大值,分别为2.726g和590.352mg;以胞外多糖为发酵指标时,100mL优化培养基中米糠0g、麸皮12g、磷酸二氢钾0.15g、七水硫酸镁0.02g,胞外多糖取得最大值为2601.252mg。(3)采用超声协同复合酶法提取灰树花菌丝多糖。以菌丝多糖得率为评价指标,研究复合酶法提取菌丝多糖的工艺条件,确定料液比1:30(g/mL)、酶解pH 4.5、酶解温度50℃、酶添加量2.0%、酶解时间50min是复合酶法提取多糖的最佳条件,多糖得率为15.12%。在复合酶法提取的基础上优化超声条件,单因素方差分析结果表明,影响菌丝多糖得率的主要因素为超声温度、酶解pH和超声时间,通过响应面优化试验结合酶解优化条件后得到菌丝多糖的最优提取工艺条件为:超声温度50℃、酶解pH 4.5、超声时间为40min、料液比1:30(g/mL)、酶添加量2.0%、超声频率为同步双频28/40kHz、超声功率240W,在此条件下,多糖得率为15.63%,相比于热水浸提法和复合酶法提取菌丝多糖,多糖得率分别提高8.84%和3.37%。(4)对米糠麸皮原料及灰树花菌丝体中的重金属污染物进行检测。根据国标方法检测重金属污染物铅、砷、汞、铜、镉、铬的含量,检测结果表明,米糠和麸皮中铅、砷、汞、镉的含量均在国标限量范围内,米糠中铜含量在标准范围内,而麸皮中的铜含量为15.7mg/kg,超出了限量标准范围,米糠和麸皮中铬含量均超出国标限量范围。对初步采用柠檬酸处理前后的灰树花菌丝体进行重金属检测后发现,处理前后的重金属砷、汞、镉含量均在国标限量范围内,铅、铜、铬的含量均超出限量标准,但是处理后与处理前相比,铅、铜、铬的含量分别降低了24.69%、18.75%、9.94%,说明柠檬酸浸泡对去除重金属有一定的效果,但若要将菌丝体中的重金属的含量降到国标限量范围内,则需对重金属去除方法进行改进。
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