超声波对红曲霉液体发酵代谢产物的影响研究

王 璐 路书彦 仝莹莹

（河南省产品质量监督检验院，河南 郑州 450004）

红曲霉可利用多种碳源和氮源，合成多种色素、洛伐他汀等生理活性物质。适当强度的超声波作用于液体培养过程，可提高微生物发酵的速度，缩短反应时间，提高代谢产物的质量和产量。本文针对超声波对红曲霉液体发酵代谢产物的影响进行研究。

1 实验材料

1.1 菌株

红曲霉（紫色红曲，Monascus purpurcus）由长江大学生命科学学院微生物实验室提供。

1.2 培养基

斜面培养基：麦芽糖5%、豆芽汁20%、琼脂2%～3%，0.1MPa灭菌25min；

种子培养基：可溶性淀粉6%、黄豆粉0.5%、KNO30.25%、ZnSO40.05%、MgSO40.05%，0.1Mpa灭菌25min；

液态发酵培养基：蔗糖10%、酵母膏0.3%、KNO30.2%、KH2PO40.1%、MgSO4·7H2O 0.05%、KCl 0.05%、FeSO40.001%，0.1Mpa灭菌25min；

2 实验方法

2.1 菌株的培养

2.1.1 菌液的制备

菌悬液的制备：将斜面培养基上的菌株用40mL无菌水冲洗下来，转入装有玻璃珠的150mL培养瓶中，震荡后用6层无菌纱布过滤，滤液即为菌悬液。

种子液的制备：在250mL锥形瓶中加入72mL种子培养基，灭菌后接入3mL菌悬液，29℃振荡培养36h。

2.1.2 发酵培养

将制备好的菌悬液按6%的接种量接入已灭菌的液体培养基，29℃摇床180rmp培养10d。

2.1.3 代谢产物分离

发酵液用滤纸过滤，收集滤出物烘干至恒重，即得红曲霉菌丝干重；

滤液中取出1.5mL，12000rmp 离心10min，去上清进行色素的测定。

2.2 红曲霉液态发酵实验

所用培养设备为立式双门回旋摇床，设置温度为30℃，转速为141r/min。

将菌悬液接入液体发酵培养基中，在相应时间进行相应超声波处理。并留出24 瓶培养瓶作为对照。从培养第3天开始每天取出处理组和对照组各3瓶，进行代谢产物的提取和测定。

本文基于2008年1月—2016年12月观测数据，选取部分远震事件(震中处于30°～90°之间，震级M>6.0，清晰P波初至与高信噪比)作为研究对象(图1)，研究区内共有33个台站，可以将重庆及周边地区完全包含在内(图2)，研究所用数据皆来自于国家测震台网数据备份中心[10]。

2.2.1 红曲霉色素含量的测定

发酵液经滤纸过滤后，取出1.5mL，12000rmp 离心10min，取上清在380～550nm 处进行紫外扫描。确定其紫外吸峰的波长。

2.2.2 超声波处理对红曲霉代谢影响的单因素实验

所用设备为超声波清洗仪，由处理次数，处理时间，处理强度，作用方式和作用功率的不同，设置单因素实验。

由于处理次数过多，处理间隔短，单次处理时间过长，处理功率过大都会导致菌丝球破裂菌体死亡，经过预实验的摸索，确定单因素设置如表1。

表1 单因素及其水平的选择

每个单因素单水平实验操作均为将菌悬液接入液体培养基中，放入29℃摇床中培养，共32 瓶。其中24 瓶为实验组（8瓶1组，3组重复），8瓶为空白组。根据单因素实验水平的设置确定实验组处理方式进行处理，从培养72h开始，每24h取出每组1瓶进行代谢产物的测定，培养十天实验结束。

（1）确定使用功率为320W，处理时间为2min，开始作用时间为培养48h，间隔作用时间为24h。设置3个实验组，分别为处理1次、2次和3次；并设置1个空白组。

（2）确定使用功率为320W，处理时间为1min，间隔作用时间为24h，共处理3次。设置3个实验组，开始处理时间分别为培养后48h、72h和96h；并设置1个空白组。

（3）确定使用功率为320W，开始作用时间为培养72h，间隔作用时间为24h，共处理3次。设置3个实验组，分别为处理1min、2min和3min；并设置1个空白组。

（4）确定使用功率为320W，处理时间为1min，开始作用时间为培养72h，共处理3次。设置3个实验组，处理间隔时间分别为12h、24h和36h；并设置1个空白组。

2.3 结果与分析

2.3.1 超声波处理次数对红曲霉红曲色素代谢产物代谢的影响

培养72h 后，每24h 取出每组3 瓶，进行代谢产物的测定，取得平均值进行红曲色素代谢曲线的绘制，结果如图1 所示。结果表明，超声波处理能使红曲色素的产量明显增加，处理次数越多增强的效果越明显。

2.3.2 超声波处理方式对红曲霉红曲色素代谢产物代谢的影响

培养72h后，每24h取出每组3瓶，进行代谢产物的测定，取得平均值进行红曲色素代谢曲线的绘制。结果如图2所示。结果表明，超声波作用将改变红曲霉红色素和黄色素代谢曲线，在培养72h后开始进行超声波处理可得到最多的红曲霉色素。

2.3.3 超声波处理时间对红曲霉红曲色素代谢产物代谢的影响

培养72h 后，每24h 取出每组3 瓶，进行代谢产物的测定，取得平均值进行代谢曲线的绘制。结果如图3 所示。结果表明，超声波作用的时间和红曲霉红色素和黄色素的代谢量并不呈线性关系，得出超声波对红曲霉处理1min为超声波处理时间的最优条件。

2.3.4 超声波处理间隔时间对红曲霉红曲色素代谢产物代谢的影响

培养72h 后，每24h 取出每组3 瓶，进行代谢产物的测定，取得平均值进行代谢曲线的绘制。结果如图4 所示。结果表明，超声波处理的间隔时间长短和红曲霉红色素和黄色素的代谢量无明显关系，根据色素代谢的全过程，得出超声波对红曲霉以间隔时间为24h 处理时能得到最大的色素量。

图1 超声波处理次数与红曲色素中色素产量的关系

图2 超声波处理方式与红曲色素中色素产量的关系

图3 超声波处理方式与红曲色素中色素产量的关系

图4 超声波处理方式与红曲色素中色素产量的关系

2.4 结论

微生物的发酵受到许多因素的影响，如温度、溶氧量、培养基、菌种、pH值等，其中任何一个因素发生变化，都有可能引起细胞产量和蛋白质产物稳定性发生巨大的变化。研究发现，在红曲霉培养72h后进行超声波处理，间隔每24h 处理1 次共处理3 次，处理时间为1min，使用功率为320W 的超声波处理为红曲霉代谢产品最优处理条件。

［1］刘雷萍.红曲中生物活性物质研究进展［J］.食品工业科技，2003（9）：90-93.

［2］ 杨胜利，王金宇，邹彦平，等.超声波照射对红曲Monacolin K 产量的影响［J］.食品与发酵工业，2002，29（2）：66-68.

［3］郭红珍，王秋芬，马立芝.不同培养条件对红曲霉产红曲色素的研究［J］.食品科学，2008，29（1）：215-218.

［4］ 杨胜利，王金宇，邹彦平，等.超声波照射对红曲Monacolin K 产量的影响［J］.食品与发酵工业，2002，29（2）：66-68.