香菇液体发酵条件的优化

魏雅冬，王广慧，李贺，李艳芳，胡畔

（绥化学院农业与水利工程学院，黑龙江绥化152061）

香菇液体发酵条件的优化

魏雅冬，王广慧，李贺，李艳芳，胡畔

（绥化学院农业与水利工程学院，黑龙江绥化152061）

以大小香菇为试验材料，以发酵液中香菇粗多糖含量为测定指标，通过单因素试验和正交试验，确定该供试菌株液体发酵的最佳条件。结果表明，最佳发酵条件为装液量100 mL，接种量10%，摇床转速120 r/min，发酵时间7 d。此条件下发酵液中香菇粗多糖含量可达1.785 3 g/100 mL。

香菇；液体发酵；优化；正交试验

香菇为侧耳科植物香蕈的子实体，是我国主要的食用菌出口产品，其味道鲜美，营养丰富，含有18种氨基酸，药用效果显著[1]。多项试验结果表明，从香菇子实体提炼出来的香菇多糖对癌症的治疗有一定的效果[2]，被称为“保健食品”。目前，香菇的大面积栽培采用的仍为固体三级菌种，整个制种周期比较长，而且容易遭受污染。为此，一些食用菌研究者开始研究使用香菇液体菌种，这样可以使菌种的生产周期变短，投入降低，为食用菌的工厂化生产提供了良好的菌种来源，是食用菌产业发展的必然趋势。

不同产地的香菇菌种液体发酵条件不尽相同，本试验主要通过实验室液体摇瓶发酵条件的初步研究，以找到适合绥化地区目标菌种的优化发酵条件，旨在为下一步小型罐体发酵提供一定的理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

大小香菇由绥化学院食用菌研究所提供。试验在绥化学院农学实验室进行。

1.2 试剂及仪器

试剂：玉米粉、蛋白胨、麦麸、琼脂粉、牛肉膏、磷酸二氢钾、硫酸镁、马铃薯等。培养基：PDA固体斜面培养基；液体发酵培养基（麦麸100%、磷酸二氢钾0.1%、玉米粉2%、硫酸镁0.2%）。仪器及用具：全自动高压蒸汽灭菌锅、电磁炉、数显恒温摇床、电子天平、量筒、烧杯、三角瓶、玻璃棒、医用纱布等。

1.3 试验方法

1.3.1 菌种活化用无菌接种铲从大小香菇母种斜面试管内取0.5 cm2的菌块，接种在事先制备好的PDA斜面试管内，在恒温培养箱（25℃）培养10 d，待菌丝长满管后，挑取菌丝洁白、健壮、无污染的活化菌种进行以下试验。

1.3.2 液体摇瓶种子的制备在250 mL三角瓶内装100 mL液体发酵培养液，121℃条件下灭菌30 min。将活化菌种无菌操作切取0.5 cm2菌块4块，接入液体摇瓶中，用无菌纱布封口。于25℃，120 r/min的恒温摇床中振荡培养7 d。若培养液无浑浊、菌球大小均匀，即可作为摇瓶种子。

1.3.3 单因素试验在已优化的液体培养基内，结合最初的培养条件，进行摇床转速、接种量、装液量和发酵时间的单因素试验，以发酵液中香菇粗多糖含量为指标[3-4]，每组试验重复3次，以确定基本的发酵条件。

1.3.3.1 装液量单因素试验将配制好的液体发酵培养基90，100，110，120，130，140 mL分别装入250 mL三角瓶内，在适当的条件下培养，测定发酵液中香菇粗多糖的含量。

1.3.3.2 接种量单因素试验在已配制好的100 mL液体发酵培养基内，分别按照5%，8%，10%，12%，15%的接种量[5-6]接入制备好的液体菌种，测定培养后发酵液中香菇粗多糖的含量。

1.3.3.3 摇床转速单因素试验在100 mL液体发酵培养基内，液体菌种按10%（体积比）的接种量接种，分别在转速为100，110，120，130，140 r/min的摇床上培养，测定香菇粗多糖的含量。

1.3.3.4 发酵时间单因素试验将接种量为10%的种子接种在100 mL发酵液内，摇床转速设为110 r/min，分别在发酵的第3，4，5，6，7，8，9，10天取发酵液测定香菇粗多糖的含量。

1.3.4 正交试验以装液量、发酵时间、接种量、摇床转速为因素，设计L9（34）正交试验（表1），以发酵液中香菇粗多糖含量为指标，确定最佳发酵条件。

表1 正交试验因素及水平

1.4 香菇粗多糖含量的测定

取上述发酵上清液加4倍体积的95%乙醇，于4℃下静置24 h，在4 000 r/min下离心10 min，收集沉淀，用无水乙醇洗涤，低温干燥得到发酵液粗多糖[7]。

2 结果与分析

2.1 装液量对香菇液体发酵条件的影响

从图1可以看出，装液量在100 mL时发酵液中香菇粗多糖含量最高，达1.813 g/100 mL，装液量超过100 mL时，发酵液中粗多糖含量呈现下降趋势，原因是装液量过大，三角瓶内溶氧减少，会影响菌体的生长和产物的形成，所以，合适的装液量为100 mL。

2.2 接种量对香菇液体发酵条件的影响

接种量的大小与菌种在发酵液中生长繁殖的速度有关。接种量大，菌种生长繁殖速度快，可缩短发酵时间；接种量不足，则会使发酵前期菌丝量少，菌体生长缓慢，延长发酵时间[8]。由图2可知，不同接种量对大小香菇的生长和发酵液粗多糖的含量有一定影响。接种量在5%～10%时，随接种量不断增大，发酵液中香菇粗多糖含量也在增加，且接种量为10%时，粗多糖含量达到最大，为1.763g/100mL。接种量超过10%时，粗多糖含量有下降趋势，鉴于发酵成本考虑，最适接种量为10%。

2.3 摇床转速对香菇液体发酵条件的影响

由图3可知，摇床转速在110 r/min时发酵液中香菇粗多糖含量最高，为1.791 g/100 mL，随着摇床转速增加，发酵液中香菇粗多糖含量呈现下降趋势，这是因为摇床转速越高，虽然有利于增加溶氧和通气效果，但增加了菌体之间的剪切作用，加大了对菌丝球的机械作用[9]，从而影响生物量的增加，所以，初步确定适合的摇床转速为110 r/min。

2.4 发酵时间对香菇液体发酵条件的影响

从图4可以看出，在发酵的4～7 d内，发酵液中香菇粗多糖含量逐渐增加，第7天达到最大（1.752 g/100 mL），而7～10 d内发酵液中香菇粗多糖含量表现为逐步降低，这是因为发酵时间越长，培养液中的营养物质被消耗得越多，菌体生长受到限制[10]，所以，合适的发酵天数为7 d。

2.5 香菇液体摇瓶发酵最佳条件的确定

表2 L9（34）正交试验结果

由表2可知，在不同的培养条件下，发酵液中香菇粗多糖的含量有所不同，正交试验结果表明，A1B2C2D2组合的发酵液中香菇粗多糖含量最高，为1.785 3 g/100 mL。从极差分析结果可以看出，对香菇粗多糖产量影响较大的因素是摇瓶转速和发酵时间，所以，香菇液体发酵条件最佳组合为A1B2C2D2，即装液量为100 mL，接种量为10%，摇瓶转数为120 r/min，发酵时间为7 d。

3 结论

本试验通过单因素和正交试验，确定最优发酵条件为装液量100 mL，接种量10%，摇瓶转数为120 r/min，发酵时间7 d。此条件下发酵液中香菇粗多糖含量可达1.785 3 g/100 mL。该试验结果可为香菇的下一步小型罐体发酵提供相应理论依据。

本研究结果表明，对香菇液体发酵条件影响较大的因素是摇瓶转速和发酵时间，其次是装液量和接种量，当然各种发酵条件之间是相互影响的，为了节省生产成本，应该选择生产周期短的发酵工艺。

［1］王相刚.蕈菌学[M].北京：中国林业出版社，2010：247-270.

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［3］雷敬敷.香菇发酵工艺及香菇多糖的提取[J].中国食用菌，2011，12（3）：31-34.

［4］梁建光.香菇液体培养过程检测指标的研究[J].湖北农业科学，2005（6）：76-78.

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［6］张安宁.响应面法优化香菇液体发酵条件[J].江苏农业科学，2014，42（3）：200-203.

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［8］马琼，畅雷，吴雄.香菇深层发酵培养条件的优化[J].中国酿造，2009（6）：39-42.

［9］郭树凡，张慧丽.香菇液体菌种发酵条件的研究[J].中国食用菌，2005，24（1）：38-40.

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Study on Optimization of Mushrooms Liquid Fermentation Conditions

WEI Ya-dong，WANGGuang-hui，LI He，LI Yan-fang，HUPan
（College ofAgriculture and Water ConservancyEngineering，Suihua University，Suihua 152061，China）

In this study,taking size mushrooms as experimental materials,fermentation lentinan content was detection index to determine the optimum conditions of the liquid fermentation strains by the univariate test and orthogonal test.The results showed that the best fermentation conditions was liquid volume 100 mL,inoculum10%,rotation speed 120 r/min,fermentation time 7 d.Under this conditions,fermentation lentinan content was up to1.785 3 g/100 mL.

mushroom;liquid fermentation;optimization;orthogonal test

S646.1＋2

A

1002-2481（2016）04-0506-03

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.04.21

2015-12-29

绥化学院科学技术研究资助项目（K1401007）

魏雅冬（1978-），女，黑龙江绥化人，讲师，硕士，主要从事微生物学和食用菌的教学及研究工作。