4種二價礦物離子對紅平菇液體發酵粗多糖的影響

紀彩虹+趙瑞華+羅玲玲+趙贊延+馬豪杰

摘 要：為了探究二價礦物離子對紅平菇液體發酵的影響，開展鈣、鎂、銅、鋅4種二價礦物離子不同濃度梯度對紅平菇液體發酵影響的單因素試驗，得到4種二價礦物離子的最優濃度區間；通過L9（34）正交試驗測定紅平菇液體發酵菌絲粗多糖含量來確定最佳的離子濃度配比。結果表明：4種二價礦物離子的濃度組合為鈣離子0.10 mg·mL-1、鎂離子0.30 mg·mL-1、鋅離子0.12 mg·mL-1、銅離子0.06 mg·mL-1時，紅平菇液體發酵培養基具有最大菌絲多糖含量，且4種二價礦物離子對紅平菇液體發酵影響的排序為：鎂離子>銅離子>鋅離子>鈣離子。該研究結果可以為紅平菇液體發酵過程中礦物元素的使用提供理論依據。

關鍵詞：礦物離子；紅平菇；液體發酵

中圖分類號：S646.1 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.12.003

Abstract： This paper studied the effects of four kinds of two price mineral ions （calcium， magnesium， zinc， copper） on Pleurotus djamor liquid fermentation， and different concentration gradients of four mineral ions were set for single factor experiments. And best concentration ratio of four ions was determined by orthogonal experimental design through measuring the rough polysaccharide content of Pleurotus djamor liquid fermentation medium. The results showed that Pleurotus djamor liquid fermentation medium contained maximum crude polysaccharide components under the conditions of calcium 0.10 mg·mL-1， magnesium 0.30 mg·mL-1， zinc 0.12 mg·mL-1 and copper 0.06 mg·mL-1. And the order of effects of four divalent mineral ions on Pleurotus djamor liquid fermentation was the following： magnesium ion > copper ion > zinc ion > calcium ion. The results of this research could provide a theoretical basis for exploring the effects of mineral ions on Pleurotus djamor liquid fermentation.

Key words： mineral ion； Pleurotus djamor； liquid fermentation

紅平菇（Pleurotus djamor）是擔子菌亞門層菌綱傘菌目口蘑科側耳屬的一種木材腐朽真菌，在世界上大多數熱帶和亞熱帶地區均有分布[1-5]。紅平菇屬于珍稀蕈菌，具有很高的食藥用價值和觀賞價值，子實體營養豐富，高蛋白、低脂肪，纖維素含量達到25%以上，且含多種人體必需的氨基酸、維生素和礦物質等，具有抗腫瘤、提高機體免疫力等功能，產量與生物學效率均高[6-7]。

目前，國內外在紅平菇液體發酵培養方面的研究較為廣泛，但關于礦物元素對紅平菇液體發酵影響的研究還相對較少[8-13]。但已有研究證明：平菇液體菌種發酵培養基中添加適量的無機鹽能有效地控制菌體性狀，同時提高液體發酵的菌絲生物量[14]；無機鹽離子對于平菇的發酵具有影響，不同濃度的無機鹽離子對于平菇液體發酵的影響不同[15]。因此，本試驗在前人有關研究的基礎上，分別測定了鈣、鎂、鋅、銅4種二價礦物離子對紅平菇液體發酵的影響，以及紅平菇液體發酵培養基中4種二價礦物離子的最佳濃度配比。本研究旨在填補礦物元素對紅平菇液體發酵培養基發酵影響方面的空白，為后續試驗提供理論依據和技術支持。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試菌種：紅平菇斜面培養基菌種（由延安大學生命科學學院食用菌試驗室提供）。

主要儀器：超凈工作臺、高壓滅菌鍋、恒溫培養箱、回旋動搖床、真空抽濾器、粉碎機、離心機干燥箱、電子天平、pH計等。

試劑及藥品：馬鈴薯、葡萄糖、瓊脂、玉米粉、蛋白胨、磷酸二氫鉀、硫酸鎂、硫酸銅、硫酸鋅、硫酸鈣、石油醚、乙醇、丙酮、乙醚、Sevage試劑等。

PDA斜面培養基：馬鈴薯（去皮）200 g、葡萄糖20 g、瓊脂20 g、水1 000 mL。

液體發酵培養基：玉米粉5%、葡萄糖2%、蛋白胨0.5%、磷酸二氫鉀0.15%。

1.2 試驗方法

1.2.1 紅平菇液體發酵生長曲線的測定 （1）菌種活化。取出保存在實驗室超低溫冰箱中的紅平菇斜面培養基菌種，放置在室溫條件下，經過24 h的室溫處理，使菌種活化，以備試驗使用。

（2）菌種的擴大培養。在試管中裝入10 mL配制好的PDA培養基，然后塞上棉塞滅菌，滅菌完成后冷卻制成斜面培養基，將活化的保藏菌種用菌種鏟切取菌塊接種到新制作的PDA培養基上，放置在27 ℃恒溫培養箱中培養1周，挑選菌絲粗壯、潔白、菌絲較多且沒有污染的PDA斜面培養基作為后續試驗的供試菌種。endprint

（3）菌絲體液體培養。取150 mL的三角瓶，加入已配制好的紅平菇液體培養基滅菌，在紅平菇液體培養基中接入新培養的斜面菌種。將接好種的液體培養基在室溫條件下靜置24 h，然后置于27 ℃，210 r·min-1的恒溫搖床中連續培養12 d。

（4）曲線測定。從接種好的液體培養基放入恒溫搖床開始計時，從第4天開始每隔24 h取樣1次，用抽濾設備將紅平菇液體發酵培養基進行抽濾，將得到的菌絲體連同濾紙一起放入鼓風干燥箱，60 ℃恒溫烘干，將菌絲體和濾紙干燥至衡重進行稱重，為確保數據的準確性每次取樣3瓶求取平均數，記錄數據并繪制紅平菇液體菌種發酵曲線。

1.2.2 紅平菇液體發酵培養基粗多糖含量測定方法 取紅平菇液體發酵培養基液體50 mL，加入到搗碎機中搗碎制成漿液；加熱煮沸，100 ℃恒溫水浴3 h；用四層紗布過濾，濾渣再提取1次，合并提取液，然后減壓濃縮；再加95%的乙醇使醇含量達60%，靜止過夜，次日抽濾；將沉淀溶于50 mL水中，用Savage法除去蛋白；再加95%乙醇使乙醇含量達到80%，靜置過夜，抽濾；將沉淀依次用無水乙醇、丙酮、乙醚洗滌，低溫真空干燥，最后得到紅平菇粗多糖。

1.2.3 單因素試驗 （1）鎂離子單因素試驗。分別設置濃度為0.00，0.15，0.30，0.45，0.60 mg·mL-1 的二價鎂離子濃度梯度，設計4組重復，測定紅平菇液體培養基第7天的菌絲粗多糖含量，將測得的各個濃度的多糖含量繪制成曲線圖。

（2） 鈣離子單因素試驗。分別設置濃度為0.00，0.05，0.10，0.15，0.20 mg·mL-1的二價鈣離子濃度梯度，設計4組重復，測定紅平菇液體培養基第7天的菌絲粗多糖含量，將測得的各個濃度的多糖含量繪制成曲線圖。

（3）鋅離子單因素試驗。分別設置濃度為0.00，0.05，0.10，0.15，0.20 mg·mL-1的二價鋅離子濃度梯度，設計4組重復，測定液體培養基第7 天的菌絲粗多糖含量，將測得的各個濃度的多糖含量繪制成曲線圖。

（4）銅離子單因素試驗。分別設置濃度為0.00，0.03，0.06，0.09，0.12 mg·mL-1的二價銅離子濃度梯度，設計4組重復，測定紅平菇液體培養基第7天的菌絲粗多糖含量，將測得的各個濃度的多糖含量繪制成曲線圖。

1.2.4 正交試驗 根據單因素試驗結果得到的4種二價離子的最優濃度區間，每個區間選取3個水平，設計4因素3水平的正交試驗表L9（34），一共有9個試驗組合（表1）。為確保試驗數據的準確性，每個組合進行3組紅平菇液體發酵培養基粗多糖含量測定，求取3次測定結果的平均值，計算4個因素每個水平的粗多糖含量之和k值和各因素的k值的極差R值。根據正交試驗結果分析4種二價礦物離子對紅平菇液體發酵有無影響、以及大小，確定4種二價礦物離子的最佳濃度配比。

2 結果與分析

2.1 紅平菇液體發酵生長曲線

由圖1可知：紅平菇液體發酵培養基在第7天時具有最大菌絲干質量，且在第7天后菌絲干質量逐漸降低，生長速率逐漸放緩，所以后續試驗選取第7天的紅平菇液體發酵培養基進行粗多糖含量的測定。

2.2 4種金屬離子對紅平菇液體發酵粗多糖含量影響的單因素試驗

2.2.1 鎂離子對紅平菇粗多糖含量的影響 由圖2可知：在鎂離子單因素試驗中，隨著二價鎂離子濃度的變化，紅平菇液體發酵培養基粗多糖含量總體呈先上升后下降的趨勢，曲線波動幅度較大，說明二價鎂離子濃度的改變對紅平菇液體發酵有影響，且當鎂離子濃度在0.30～0.45 mg·mL-1之間時，紅平菇液體發酵菌絲體具有最大粗多糖含量。

2.2.2 鈣離子對紅平菇粗多糖含量的影響 由圖3可知：鈣離子單因素試驗中，隨著二價鈣離子濃度的變化，粗多糖含量總體呈先上升后下降的趨勢，曲線波動幅度較小，說明二價鈣離子濃度的改變對紅平菇液體發酵有一定的影響，當鈣離子濃度在0.05～0.10 mg·mL-1之間時，紅平菇液體發酵菌絲體具有最大粗多糖含量。

2.2.3 鋅離子對紅平菇粗多糖含量的影響 由圖4可知：鋅離子單因素試驗中，隨著二價鋅離子濃度的變化，粗多糖含量總體呈先上升后下降的趨勢，曲線波動幅度較大，說明二價鋅離子濃度的改變對紅平菇液體發酵有影響，當鋅離子濃度在0.10～0.15 mg·mL-1之間時，紅平菇液體發酵菌絲體具有最大粗多糖含量。

2.2.4 銅離子對紅平菇粗多糖含量的影響 由圖5可知：離子單因素試驗中，隨著二價銅離子濃度的變化，粗多糖含量總體呈先上升后下降的趨勢，曲線波動幅度較大，說明二價銅離子濃度的改變對紅平菇液體發酵有影響，當銅離子濃度在0.03～0.06 mg·mL-1之間時，紅平菇液體發酵菌絲體具有最大粗多糖含量。

2.3 4種離子不同組合對紅平菇粗多糖含量影響的L9（34）正交試驗

由表2可知：離子濃度組合為第3組時，紅平菇液體發酵培養基粗多糖含量最大為0.285 g，說明此時的離子濃度搭配能很好地促進紅平菇菌絲體的生長，并提高紅平菇粗多糖含量。所以，促進紅平菇液體發酵培養基發酵的最佳離子濃度配比為：鈣離子0.10 mg·mL-1、鎂離子0.30 mg·mL-1、鋅離子0.12 mg·mL-1、銅離子0.06 mg·mL-1。由各因素的R值可知：鈣離子的R值最小為0.009，鎂離子的R值最大為0.020，所以鈣、鎂、鋅、鐵4種二價礦物離子對紅平菇液體發酵影響最大的是鎂離子，影響最小的是鈣離子，且4種二價礦物離子對紅平菇液體發酵的影響由大到小的排序為：鎂離子>銅離子>鋅離子>鈣離子。

3 結 論

鈣、鎂、鋅、鐵4種二價礦物離子對紅平菇液體發酵具有一定的影響，并且影響力大小不同，最佳濃度配比能提高紅平菇粗多糖含量。本研究可為紅平菇液體發酵培養時各種二價礦物離子濃度的配比提供理論依據，有利于進一步提高紅平菇的產量與生物學效率，同時也能降低紅平菇工廠化生產的成本，促進紅平菇產業的快速發展。但本文只從紅平菇液體發酵培養基粗多糖含量的變化方面分析了鈣、鎂、鋅、鐵4種二價礦物離子對紅平菇液體發酵的影響，試驗結果有一定的局限性，因此，還應從其它方面來分析4種礦物離子的影響，并且其他礦物離子對紅平菇液體發酵的影響也有待進一步研究。endprint

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