超聲波對紅曲霉液體發酵代謝產物的影響研究

王 璐 路書彥 仝瑩瑩

（河南省產品質量監督檢驗院，河南 鄭州 450004）

紅曲霉可利用多種碳源和氮源，合成多種色素、洛伐他汀等生理活性物質。適當強度的超聲波作用于液體培養過程，可提高微生物發酵的速度，縮短反應時間，提高代謝產物的質量和產量。本文針對超聲波對紅曲霉液體發酵代謝產物的影響進行研究。

1 實驗材料

1.1 菌株

紅曲霉（紫色紅曲，Monascus purpurcus）由長江大學生命科學學院微生物實驗室提供。

1.2 培養基

斜面培養基：麥芽糖5%、豆芽汁20%、瓊脂2%～3%，0.1MPa滅菌25min；

種子培養基：可溶性淀粉6%、黃豆粉0.5%、KNO30.25%、ZnSO40.05%、MgSO40.05%，0.1Mpa滅菌25min；

液態發酵培養基：蔗糖10%、酵母膏0.3%、KNO30.2%、KH2PO40.1%、MgSO4·7H2O 0.05%、KCl 0.05%、FeSO40.001%，0.1Mpa滅菌25min；

2 實驗方法

2.1 菌株的培養

2.1.1 菌液的制備

菌懸液的制備：將斜面培養基上的菌株用40mL無菌水沖洗下來，轉入裝有玻璃珠的150mL培養瓶中，震蕩后用6層無菌紗布過濾，濾液即為菌懸液。

種子液的制備：在250mL錐形瓶中加入72mL種子培養基，滅菌后接入3mL菌懸液，29℃振蕩培養36h。

2.1.2 發酵培養

將制備好的菌懸液按6%的接種量接入已滅菌的液體培養基，29℃搖床180rmp培養10d。

2.1.3 代謝產物分離

發酵液用濾紙過濾，收集濾出物烘干至恒重，即得紅曲霉菌絲干重；

濾液中取出1.5mL，12000rmp 離心10min，去上清進行色素的測定。

2.2 紅曲霉液態發酵實驗

所用培養設備為立式雙門回旋搖床，設置溫度為30℃，轉速為141r/min。

將菌懸液接入液體發酵培養基中，在相應時間進行相應超聲波處理。并留出24 瓶培養瓶作為對照。從培養第3天開始每天取出處理組和對照組各3瓶，進行代謝產物的提取和測定。

本文基于2008年1月—2016年12月觀測數據，選取部分遠震事件(震中處于30°～90°之間，震級M>6.0，清晰P波初至與高信噪比)作為研究對象(圖1)，研究區內共有33個臺站，可以將重慶及周邊地區完全包含在內(圖2)，研究所用數據皆來自于國家測震臺網數據備份中心[10]。

2.2.1 紅曲霉色素含量的測定

發酵液經濾紙過濾后，取出1.5mL，12000rmp 離心10min，取上清在380～550nm 處進行紫外掃描。確定其紫外吸峰的波長。

2.2.2 超聲波處理對紅曲霉代謝影響的單因素實驗

所用設備為超聲波清洗儀，由處理次數，處理時間，處理強度，作用方式和作用功率的不同，設置單因素實驗。

由于處理次數過多，處理間隔短，單次處理時間過長，處理功率過大都會導致菌絲球破裂菌體死亡，經過預實驗的摸索，確定單因素設置如表1。

表1 單因素及其水平的選擇

每個單因素單水平實驗操作均為將菌懸液接入液體培養基中，放入29℃搖床中培養，共32 瓶。其中24 瓶為實驗組（8瓶1組，3組重復），8瓶為空白組。根據單因素實驗水平的設置確定實驗組處理方式進行處理，從培養72h開始，每24h取出每組1瓶進行代謝產物的測定，培養十天實驗結束。

（1）確定使用功率為320W，處理時間為2min，開始作用時間為培養48h，間隔作用時間為24h。設置3個實驗組，分別為處理1次、2次和3次；并設置1個空白組。

（2）確定使用功率為320W，處理時間為1min，間隔作用時間為24h，共處理3次。設置3個實驗組，開始處理時間分別為培養后48h、72h和96h；并設置1個空白組。

（3）確定使用功率為320W，開始作用時間為培養72h，間隔作用時間為24h，共處理3次。設置3個實驗組，分別為處理1min、2min和3min；并設置1個空白組。

（4）確定使用功率為320W，處理時間為1min，開始作用時間為培養72h，共處理3次。設置3個實驗組，處理間隔時間分別為12h、24h和36h；并設置1個空白組。

2.3 結果與分析

2.3.1 超聲波處理次數對紅曲霉紅曲色素代謝產物代謝的影響

培養72h 后，每24h 取出每組3 瓶，進行代謝產物的測定，取得平均值進行紅曲色素代謝曲線的繪制，結果如圖1 所示。結果表明，超聲波處理能使紅曲色素的產量明顯增加，處理次數越多增強的效果越明顯。

2.3.2 超聲波處理方式對紅曲霉紅曲色素代謝產物代謝的影響

培養72h后，每24h取出每組3瓶，進行代謝產物的測定，取得平均值進行紅曲色素代謝曲線的繪制。結果如圖2所示。結果表明，超聲波作用將改變紅曲霉紅色素和黃色素代謝曲線，在培養72h后開始進行超聲波處理可得到最多的紅曲霉色素。

2.3.3 超聲波處理時間對紅曲霉紅曲色素代謝產物代謝的影響

培養72h 后，每24h 取出每組3 瓶，進行代謝產物的測定，取得平均值進行代謝曲線的繪制。結果如圖3 所示。結果表明，超聲波作用的時間和紅曲霉紅色素和黃色素的代謝量并不呈線性關系，得出超聲波對紅曲霉處理1min為超聲波處理時間的最優條件。

2.3.4 超聲波處理間隔時間對紅曲霉紅曲色素代謝產物代謝的影響

培養72h 后，每24h 取出每組3 瓶，進行代謝產物的測定，取得平均值進行代謝曲線的繪制。結果如圖4 所示。結果表明，超聲波處理的間隔時間長短和紅曲霉紅色素和黃色素的代謝量無明顯關系，根據色素代謝的全過程，得出超聲波對紅曲霉以間隔時間為24h 處理時能得到最大的色素量。

圖1 超聲波處理次數與紅曲色素中色素產量的關系

圖2 超聲波處理方式與紅曲色素中色素產量的關系

圖3 超聲波處理方式與紅曲色素中色素產量的關系

圖4 超聲波處理方式與紅曲色素中色素產量的關系

2.4 結論

微生物的發酵受到許多因素的影響，如溫度、溶氧量、培養基、菌種、pH值等，其中任何一個因素發生變化，都有可能引起細胞產量和蛋白質產物穩定性發生巨大的變化。研究發現，在紅曲霉培養72h后進行超聲波處理，間隔每24h 處理1 次共處理3 次，處理時間為1min，使用功率為320W 的超聲波處理為紅曲霉代謝產品最優處理條件。

［1］劉雷萍.紅曲中生物活性物質研究進展［J］.食品工業科技，2003（9）：90-93.

［2］ 楊勝利，王金宇，鄒彥平，等.超聲波照射對紅曲Monacolin K 產量的影響［J］.食品與發酵工業，2002，29（2）：66-68.

［3］郭紅珍，王秋芬，馬立芝.不同培養條件對紅曲霉產紅曲色素的研究［J］.食品科學，2008，29（1）：215-218.

［4］ 楊勝利，王金宇，鄒彥平，等.超聲波照射對紅曲Monacolin K 產量的影響［J］.食品與發酵工業，2002，29（2）：66-68.