4种二价矿物离子对红平菇液体发酵粗多糖的影响

纪彩虹+赵瑞华+罗玲玲+赵赞延+马豪杰

摘 要：为了探究二价矿物离子对红平菇液体发酵的影响，开展钙、镁、铜、锌4种二价矿物离子不同浓度梯度对红平菇液体发酵影响的单因素试验，得到4种二价矿物离子的最优浓度区间；通过L9（34）正交试验测定红平菇液体发酵菌丝粗多糖含量来确定最佳的离子浓度配比。结果表明：4种二价矿物离子的浓度组合为钙离子0.10 mg·mL-1、镁离子0.30 mg·mL-1、锌离子0.12 mg·mL-1、铜离子0.06 mg·mL-1时，红平菇液体发酵培养基具有最大菌丝多糖含量，且4种二价矿物离子对红平菇液体发酵影响的排序为：镁离子>铜离子>锌离子>钙离子。该研究结果可以为红平菇液体发酵过程中矿物元素的使用提供理论依据。

关键词：矿物离子；红平菇；液体发酵

中图分类号：S646.1 文献标识码：A DOI 编码：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

红平菇（Pleurotus djamor）是担子菌亚门层菌纲伞菌目口蘑科侧耳属的一种木材腐朽真菌，在世界上大多数热带和亚热带地区均有分布[1-5]。红平菇属于珍稀蕈菌，具有很高的食药用价值和观赏价值，子实体营养丰富，高蛋白、低脂肪，纤维素含量达到25%以上，且含多种人体必需的氨基酸、维生素和矿物质等，具有抗肿瘤、提高机体免疫力等功能，产量与生物学效率均高[6-7]。

目前，国内外在红平菇液体发酵培养方面的研究较为广泛，但关于矿物元素对红平菇液体发酵影响的研究还相对较少[8-13]。但已有研究证明：平菇液体菌种发酵培养基中添加适量的无机盐能有效地控制菌体性状，同时提高液体发酵的菌丝生物量[14]；无机盐离子对于平菇的发酵具有影响，不同浓度的无机盐离子对于平菇液体发酵的影响不同[15]。因此，本试验在前人有关研究的基础上，分别测定了钙、镁、锌、铜4种二价矿物离子对红平菇液体发酵的影响，以及红平菇液体发酵培养基中4种二价矿物离子的最佳浓度配比。本研究旨在填补矿物元素对红平菇液体发酵培养基发酵影响方面的空白，为后续试验提供理论依据和技术支持。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试菌种：红平菇斜面培养基菌种（由延安大学生命科学学院食用菌试验室提供）。

主要仪器：超净工作台、高压灭菌锅、恒温培养箱、回旋动摇床、真空抽滤器、粉碎机、离心机干燥箱、电子天平、pH计等。

试剂及药品：马铃薯、葡萄糖、琼脂、玉米粉、蛋白胨、磷酸二氢钾、硫酸镁、硫酸铜、硫酸锌、硫酸钙、石油醚、乙醇、丙酮、乙醚、Sevage试剂等。

PDA斜面培养基：马铃薯（去皮）200 g、葡萄糖20 g、琼脂20 g、水1 000 mL。

液体发酵培养基：玉米粉5%、葡萄糖2%、蛋白胨0.5%、磷酸二氢钾0.15%。

1.2 试验方法

1.2.1 红平菇液体发酵生长曲线的测定 （1）菌种活化。取出保存在实验室超低温冰箱中的红平菇斜面培养基菌种，放置在室温条件下，经过24 h的室温处理，使菌种活化，以备试验使用。

（2）菌种的扩大培养。在试管中装入10 mL配制好的PDA培养基，然后塞上棉塞灭菌，灭菌完成后冷却制成斜面培养基，将活化的保藏菌种用菌种铲切取菌块接种到新制作的PDA培養基上，放置在27 ℃恒温培养箱中培养1周，挑选菌丝粗壮、洁白、菌丝较多且没有污染的PDA斜面培养基作为后续试验的供试菌种。endprint

（3）菌丝体液体培养。取150 mL的三角瓶，加入已配制好的红平菇液体培养基灭菌，在红平菇液体培养基中接入新培养的斜面菌种。将接好种的液体培养基在室温条件下静置24 h，然后置于27 ℃，210 r·min-1的恒温摇床中连续培养12 d。

（4）曲线测定。从接种好的液体培养基放入恒温摇床开始计时，从第4天开始每隔24 h取样1次，用抽滤设备将红平菇液体发酵培养基进行抽滤，将得到的菌丝体连同滤纸一起放入鼓风干燥箱，60 ℃恒温烘干，将菌丝体和滤纸干燥至衡重进行称重，为确保数据的准确性每次取样3瓶求取平均数，记录数据并绘制红平菇液体菌种发酵曲线。

1.2.2 红平菇液体发酵培养基粗多糖含量测定方法 取红平菇液体发酵培养基液体50 mL，加入到捣碎机中捣碎制成浆液；加热煮沸，100 ℃恒温水浴3 h；用四层纱布过滤，滤渣再提取1次，合并提取液，然后减压浓缩；再加95%的乙醇使醇含量达60%，静止过夜，次日抽滤；将沉淀溶于50 mL水中，用Savage法除去蛋白；再加95%乙醇使乙醇含量达到80%，静置过夜，抽滤；将沉淀依次用无水乙醇、丙酮、乙醚洗涤，低温真空干燥，最后得到红平菇粗多糖。

1.2.3 单因素试验 （1）镁离子单因素试验。分别设置浓度为0.00，0.15，0.30，0.45，0.60 mg·mL-1 的二价镁离子浓度梯度，设计4组重复，测定红平菇液体培养基第7天的菌丝粗多糖含量，将测得的各个浓度的多糖含量绘制成曲线图。

（2） 钙离子单因素试验。分别设置浓度为0.00，0.05，0.10，0.15，0.20 mg·mL-1的二价钙离子浓度梯度，设计4组重复，测定红平菇液体培养基第7天的菌丝粗多糖含量，将测得的各个浓度的多糖含量绘制成曲线图。

（3）锌离子单因素试验。分别设置浓度为0.00，0.05，0.10，0.15，0.20 mg·mL-1的二价锌离子浓度梯度，设计4组重复，测定液体培养基第7 天的菌丝粗多糖含量，将测得的各个浓度的多糖含量绘制成曲线图。

（4）铜离子单因素试验。分别设置浓度为0.00，0.03，0.06，0.09，0.12 mg·mL-1的二价铜离子浓度梯度，设计4组重复，测定红平菇液体培养基第7天的菌丝粗多糖含量，将测得的各个浓度的多糖含量绘制成曲线图。

1.2.4 正交试验 根据单因素试验结果得到的4种二价离子的最优浓度区间，每个区间选取3个水平，设计4因素3水平的正交试验表L9（34），一共有9个试验组合（表1）。为确保试验数据的准确性，每个组合进行3组红平菇液体发酵培养基粗多糖含量测定，求取3次测定结果的平均值，计算4个因素每个水平的粗多糖含量之和k值和各因素的k值的极差R值。根据正交试验结果分析4种二价矿物离子对红平菇液体发酵有无影响、以及大小，确定4种二价矿物离子的最佳浓度配比。

2 结果与分析

2.1 红平菇液体发酵生长曲线

由图1可知：红平菇液体发酵培养基在第7天时具有最大菌丝干质量，且在第7天后菌丝干质量逐渐降低，生长速率逐渐放缓，所以后续试验选取第7天的红平菇液体发酵培养基进行粗多糖含量的测定。

2.2 4种金属离子对红平菇液体发酵粗多糖含量影响的单因素试验

2.2.1 镁离子对红平菇粗多糖含量的影响 由图2可知：在镁离子单因素试验中，随着二价镁离子浓度的变化，红平菇液体发酵培养基粗多糖含量总体呈先上升后下降的趋势，曲线波动幅度较大，说明二价镁离子浓度的改变对红平菇液体发酵有影响，且当镁离子浓度在0.30～0.45 mg·mL-1之间时，红平菇液体发酵菌丝体具有最大粗多糖含量。

2.2.2 钙离子对红平菇粗多糖含量的影响 由图3可知：钙离子单因素试验中，随着二价钙离子浓度的变化，粗多糖含量总体呈先上升后下降的趋势，曲线波动幅度较小，说明二价钙离子浓度的改变对红平菇液体发酵有一定的影响，当钙离子浓度在0.05～0.10 mg·mL-1之间时，红平菇液体发酵菌丝体具有最大粗多糖含量。

2.2.3 锌离子对红平菇粗多糖含量的影响 由图4可知：锌离子单因素试验中，随着二价锌离子浓度的变化，粗多糖含量总体呈先上升后下降的趋势，曲线波动幅度较大，说明二价锌离子浓度的改变对红平菇液体发酵有影响，当锌离子浓度在0.10～0.15 mg·mL-1之间时，红平菇液体发酵菌丝体具有最大粗多糖含量。

2.2.4 铜离子对红平菇粗多糖含量的影响 由图5可知：离子单因素试验中，随着二價铜离子浓度的变化，粗多糖含量总体呈先上升后下降的趋势，曲线波动幅度较大，说明二价铜离子浓度的改变对红平菇液体发酵有影响，当铜离子浓度在0.03～0.06 mg·mL-1之间时，红平菇液体发酵菌丝体具有最大粗多糖含量。

2.3 4种离子不同组合对红平菇粗多糖含量影响的L9（34）正交试验

由表2可知：离子浓度组合为第3组时，红平菇液体发酵培养基粗多糖含量最大为0.285 g，说明此时的离子浓度搭配能很好地促进红平菇菌丝体的生长，并提高红平菇粗多糖含量。所以，促进红平菇液体发酵培养基发酵的最佳离子浓度配比为：钙离子0.10 mg·mL-1、镁离子0.30 mg·mL-1、锌离子0.12 mg·mL-1、铜离子0.06 mg·mL-1。由各因素的R值可知：钙离子的R值最小为0.009，镁离子的R值最大为0.020，所以钙、镁、锌、铁4种二价矿物离子对红平菇液体发酵影响最大的是镁离子，影响最小的是钙离子，且4种二价矿物离子对红平菇液体发酵的影响由大到小的排序为：镁离子>铜离子>锌离子>钙离子。

3 结 论

钙、镁、锌、铁4种二价矿物离子对红平菇液体发酵具有一定的影响，并且影响力大小不同，最佳浓度配比能提高红平菇粗多糖含量。本研究可为红平菇液体发酵培养时各种二价矿物离子浓度的配比提供理论依据，有利于进一步提高红平菇的产量与生物学效率，同时也能降低红平菇工厂化生产的成本，促进红平菇产业的快速发展。但本文只从红平菇液体发酵培养基粗多糖含量的变化方面分析了钙、镁、锌、铁4种二价矿物离子对红平菇液体发酵的影响，试验结果有一定的局限性，因此，还应从其它方面来分析4种矿物离子的影响，并且其他矿物离子对红平菇液体发酵的影响也有待进一步研究。endprint

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