蛹蟲草多糖和D-甘露醇的發(fā)酵研究.pdf

1、多糖和D-甘露醇是蛹蟲草重要的活性物質(zhì)。由于野生蛹蟲草資源比較匱乏，而深層發(fā)酵生產(chǎn)蛹蟲草多糖和D-甘露醇具有培養(yǎng)時(shí)間短、質(zhì)量指標(biāo)易控制等優(yōu)點(diǎn)，已成為獲得多糖和D-甘露醇的主要技術(shù)。本文主要對(duì)蛹蟲草液體發(fā)酵培養(yǎng)基的組成和多糖、D-甘露醇發(fā)酵條件進(jìn)行了優(yōu)化，并構(gòu)建了多糖和D-甘露醇的發(fā)酵動(dòng)力學(xué)，最后對(duì)蛹蟲草菌絲體多糖和D-甘露醇的提取方法進(jìn)行了研究，并制備了兩種產(chǎn)物的粗產(chǎn)品。主要結(jié)果如下:
　　1.通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)確定了影響蛹蟲草生物量

2、的關(guān)鍵培養(yǎng)基因素，進(jìn)一步基于Box-Behnken設(shè)計(jì)原理和響應(yīng)面優(yōu)化法對(duì)關(guān)鍵因素進(jìn)一步優(yōu)化，獲得蛹蟲草生物量(YX)的回歸模型為:YX=9.28+0.64A+0.29B+0.38C+0.21D+0.050AB+0.26AC-0.012AD+0.11BC+0.28BD+0.045CD-1.29A2-0.45B2-0.75C2-0.72D2。獲得的最佳培養(yǎng)基組成為:蔗糖為31.48g/L，蛋白胨為5.84g/L，酵母粉為5.65g/L，磷

3、酸二氫鉀為1.61 g/L，在此條件下得到的菌絲體產(chǎn)量為9.53g/L。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果與模型預(yù)測(cè)值相當(dāng)接近，因此模型結(jié)果可以在以后實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用。
　　2.通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)確定了起始pH、搖床轉(zhuǎn)速、培養(yǎng)溫度為影響蛹蟲草多糖和D-甘露醇的關(guān)鍵因素。利用基于Box-Behnken設(shè)計(jì)原理和響應(yīng)面法對(duì)關(guān)鍵因素分別進(jìn)行了優(yōu)化，得到的蛹蟲草多糖(YP)回歸方程為:YP=111.65-5.43A+5.86B+0.31C+0.42AB-0.7

4、6AC-3.97BC-5.61A2-15.12B2-11.19C2;蛹蟲草D-甘露醇(YD)回歸方程為:YD=46.64-0.67A-0.84B-0.38C+1.71AB-0.66AC+0.26BC-3.48A2-7.41B2-5.20C2。蛹蟲草多糖最佳培養(yǎng)條件為:起始pH6.27，搖床轉(zhuǎn)速160.65r/min，培養(yǎng)溫度22.99℃;蛹蟲草D-甘露醇最佳培養(yǎng)條件為:起始pH6.29，搖床轉(zhuǎn)速160.55r/min，培養(yǎng)溫度22.98

5、℃。由于兩者發(fā)酵條件基本一致，為了便于后續(xù)實(shí)驗(yàn)，將兩產(chǎn)物發(fā)酵條件修正為:起始pH6.3，搖床轉(zhuǎn)速161 r/min，培養(yǎng)溫度23℃，此條件下得到的多糖和D-甘露醇含量分別為111.48mg/g、46.37mg/g。根據(jù)修正后的發(fā)酵條件進(jìn)行搖瓶發(fā)酵來(lái)驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性和可行性，得出該模型結(jié)果可以實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用。
　　3.通過(guò)對(duì)蛹蟲草多糖和D-甘露醇的深層發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行分析，得出蛹蟲草多糖的形成與細(xì)胞生長(zhǎng)呈現(xiàn)部分生長(zhǎng)關(guān)聯(lián)性，D-甘露醇的形成與

6、細(xì)胞生長(zhǎng)呈現(xiàn)生長(zhǎng)關(guān)聯(lián)性。通過(guò)Sigmoid模型建立了多糖和D-甘露醇的發(fā)酵模型。利用Origin8.5和Excel2003軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出相應(yīng)的菌絲體生長(zhǎng)、底物葡萄糖消耗、多糖和D-甘露醇合成的動(dòng)力學(xué)參數(shù)及模型，并且模型和相關(guān)參數(shù)擬合度較好，說(shuō)明這四個(gè)模型能夠較好的揭示蛹蟲草多糖和D-甘露醇發(fā)酵代謝的基本特征，可以用來(lái)預(yù)測(cè)發(fā)酵過(guò)程中多糖和D-甘露醇的濃度變化，為以后指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)提供依據(jù)。
　　4.通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)確定了液

7、料比、提取溫度、提取時(shí)間為影響多糖和D-甘露醇提取率的主要因素。再利用正交試驗(yàn)優(yōu)化兩者的提取工藝，其多糖提取工藝優(yōu)化結(jié)果為:料液比為1∶30，提取溫度為70℃，提取時(shí)間為3h; D-甘露醇提取工藝優(yōu)化結(jié)果為:料液比為1∶20，提取溫度為90℃，提取時(shí)間為60min?；趦?yōu)化結(jié)果，制備粗多糖和粗D-甘露醇，得出1g菌絲體粉末可分別得到粗多糖101.52mg，粗D-甘露醇73.89mg，粗多糖和粗D-甘露醇得率分別為10.15％、7.39％