羊肚菌发酵液TDS和pH值与生物量的相关性研究

李淑芳　陈晓明　丁舒　高隽　张扬　张志军

摘要    為了快速了解规模化生产羊肚菌液体菌种生物量变化情况，通过测定液体发酵期间菌丝生物量、发酵液中溶解性物质总量（TDS值）和发酵液pH值，考察发酵液TDS值、pH值分别与菌丝生物量之间的相关性。结果表明，在试验期内，随着发酵时间的延长，菌丝生物量先增多后减少，发酵120 h为最高值，数据差异极显著;发酵液TDS值先减小后增大，发酵120 h为最低值，数据差异极显著;pH值变化范围为6～7，数据差异显著。进一步分析发现，发酵液TDS值和菌丝生物量之间的相关系数r=-0.905 4，相关性较强;pH值与菌丝生物量之间的相关系数r=0.577 2，相关性较差。因此，在羊肚菌液体发酵期间，可以将发酵液的TDS值作为考察菌丝生物量变化的间接指标，为液体菌种质量标准制定提供了参考依据。

关键词    羊肚菌;液体发酵;菌丝生物量;TDS值;pH值

中图分类号    S646.7        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）15-0063-02

Correlation  Between  Mycelium  Biomass  and  TDS，pH  of  Fermentation  broth  of  Morchella  spp.

LI Shu-fang 1    CHEN Xiao-ming 1    DING Shu 1    GAO Jun 1    ZHANG Yang 1    ZHANG Zhi-jun 1，2 *

（1 Tianjin Research Institution of Forestry and Pomology，Tianjin 300384; 2 National Engineering and Technology Research Center for Preservation of Agricultural Products（Tianjin））

Abstract    In order to quickly understand the biomass changes of liquid strains of Morchella spp. in large-scale production，the correlation between the mycelium biomass and TDS value，pH value of fermentation broth biomass was investigated by measuring the mycelium biomass，total soluble substances（TDS value） in fermentation broth and fermentation broth pH value during liquid fermentation.The results showed that，during the experimental period，with the extension of fermentation time，the mycelium biomass first increased and then decreased，and reached the maximum value at 120 h，with extremely significant difference in data.The TDS value of fermentation broth first decreased and then increased，and reached the lowest value at 120 h，and the data difference was extremely significant.The pH value ranged from 6 to 7，with significant difference in data.Further analysis showed that the correlation coefficient between the fermentation broth TDS value and mycelium biomass was -0.905 4，indicating a strong correlation between them.The correlation coefficient between pH value and mycelium biomass was 0.577 2，showing a poor correlation.Therefore，during the liquid fermentation of Morchella spp.，the TDS value of the fermentation broth can be used as an indirect indicator to investigate the changes of mycelium biomass，providing reference data for the formulation of the quality standard for liquid strains.

Key words    Morchella spp.;liquid fermentation;mycelium biomass;TDS value;pH value

羊肚菌是世界名贵食用菌，具有极高的营养价值和药用价值[1-2]，国内外对羊肚菌的需求量远远大于供应量，其价格也居高不下。我国自2012年开始推广羊肚菌人工栽培技术，至2017年底，我国羊肚菌栽培面积已发展到约4 667 hm2 [3-4]。推广力度大、农民兴趣浓厚均大大加快了羊肚菌种植技术的推广，但在羊肚菌人工种植过程中仍然存在很多问题，如菌种质量好坏、栽培技术如何标准化等[5-8]，这些因素同时也制约了羊肚菌人工栽培的大面积推广。

近年来，液体菌种技术及其设备的发展速度很快。与传统固体菌种相比，液体菌种技术具有缩短发菌时间、提高生产效率、简化实际生产操作步骤等优势[9]。但是，目前液体菌种质量的好坏仍然是凭人工经验感官判断，尚缺乏相关技术参数和质量标准。接种菌龄是指液体菌种移接到发酵罐的培养时间，接种菌龄是整个发酵过程中的重要参数，合理确定接种菌龄对发酵产量有很大影响[10]。因此，本文通过测定液体菌丝生物量、发酵液固体溶解物质总量（TDS值）和pH值，并进一步分析发酵期内菌丝生物量变化分别与发酵液TDS值、pH值之间的关系，以期寻找到可以作为衡量菌丝生物量的技术考察指标，为羊肚菌液体菌种规模化生产提供重要参考依据。

1    材料与方法

1.1    试验仪器

恒温摇床，型号THZ-82B，金坛市瑞华仪器有限公司;双人单面净化工作台，型号SW-CJ-2FD，苏州净化设备有限公司;高压灭菌锅，YA28X6T/10，通驰仪器上海有限公司;电热恒温鼓风干燥箱，型号DHG-9203A;电子天平，型号AS220.R1，RADWAG公司;TDS计，型号BEC-6800，贝尔分析仪器有限公司;酸度计，型号PHS-3CW，BANTE。

1.2    试验材料

菌种为天津市林业果树研究所食用菌课题组从羊肚菌子实体中分离得到的菌种LG-5-Z，经形态学和显微观察，确定为羊肚菌菌种（Morchella spp.）。

1.3    试验方法

液体PDA培养基组成：土豆20%（浸汁）、葡萄糖2%、KH2PO4 0.3%、MgSO4 0.1%。将配制好的液体PDA培养基分装于250 mL三角瓶中，每瓶装量100 mL，棉塞封口后121 ℃高压蒸汽灭菌30 min。液体培养基设计3组重复，每组7个三角瓶;用打孔器取相同大小固体菌种分别接种到每个三角瓶中，置于160 r/min、25 ℃恒温摇床上培养。

1.4    测定内容与方法

1.4.1    菌丝生物量称重测量。从培养第1天开始，每隔24 h取出3个重复，真空抽滤，菌丝球用蒸馏水反复冲洗3次，然后置于50～60 ℃恒温烘箱干燥至恒重，称量。

1.4.2    发酵液固体溶解物质总量（TDS）测定。经抽滤后，采用TDS计测量发酵液TDS。

1.4.3    发酵液pH值测定。采用酸度计测量。

1.5    统计分析

单因素方差分析和Pearson相关系数r均采用Excel软件进行。

2    结果与分析

2.1    菌丝生物量变化情况

由图1可以看出，在羊肚菌液体发酵过程中，随着发酵时间的延长，菌丝生物量呈先逐渐增多后减少的趋势，发酵120 h菌丝生物量达到最大。

由菌丝生物量的单因素方差分析（表1）可知，试验时间内菌丝生物量变化呈极显著差异（P<0.01）。

2.2    发酵液固体溶解物质总量（TDS）变化情况

液体发酵菌丝生物量直接影响接种量，然而在规模化生产中，液体发酵生物量很难通过物质干重来测定。因此，本试验中引入测定发酵液固体溶解物质总量，即TDS（Total dissolved solids）测量值，单位为mg/L，表示1 L发酵液中可溶性物质的亳克数。TDS值越高，表示发酵液中含有的溶解物越多;反之，则越少。由图2可以看出，在羊肚菌液体发酵过程中，随着发酵时间的延长，TDS值呈先减小后增加的趋势，发酵120 h，发酵液的TDS值最小;羊肚菌发酵液TDS值变化趋势与菌丝生物量变化趋势相反。

由发酵液TDS值的单因素方差分析（表2）可知，试验时间内发酵液TDS值变化呈极显著差异（P<0.01）。进一步分析發现，发酵液TDS值与菌丝生物量之间的Pearson相关系数r=-0.905 4，说明2个变量之间存在极强的负相关性。因此，在规模化液体发酵时，可以将TDS值作为技术指标来考察菌丝生物量的变化情况。

2.3    发酵液pH值变化情况

由图3可以看出，在羊肚菌液体发酵过程中，随着时间的延长，发酵液pH值呈先降低后升高的趋势。发酵0 h，pH值为6.34;发酵48 h降到最低，为6.11;之后逐渐升高，发酵144 h，pH值为6.45。试验发酵期间，发酵液pH值变化范围为6～7。

由发酵液pH值的单因素方差分析（表3）可知，试验期内发酵液pH值的变化呈显著差异（P<0.05）。进一步分析发现，发酵液pH 值与菌丝生物量之间的Pearson相关系数r=0.577 2，说明2个变量之间相关性较弱。

3    结论与讨论

试验结果表明，在试验期内，随着发酵时间的延长，菌丝生物量先增多后减少，发酵120 h为最高值，数据差异极显著;发酵液TDS值先减小后增大，发酵120 h为最低值，数据差异极显著。进一步分析发现，发酵液TDS值和菌丝生物量之间存在极强负相关性，pH值与菌丝生物量之间相关性较差。因此，在羊肚菌液体发酵期间，可以将发酵液的TDS值作为考察菌丝生物量变化的间接指标，为液体菌种质量标准的制定提供了重要依据。

TDS值的测量原理实际上是通过测量水的电导率，间接反映TDS值。可以理解为水中溶解物质越多，水的导电性越好，其电导率值越大，TDS值也越大。因此，本文将发酵液抽滤处理后所测得的发酵液TDS值作为菌丝生物量变化的考察指标。在羊肚菌液体发酵期间，从空白培养基开始，每间隔24 h取样检测1次，注意观察发酵液是否被污染。TDS值变化曲线出现拐点时的发酵时间即为发酵终止时间。将TDS测量值作为考察食用菌液体发酵质量和产量的指标，具有方便、快捷、无污染等优势，可满足食用菌液体发酵规模化生产需求，具有重要的实际意义。

4    参考文献

[1] 刘伟，张亚，何培新.羊肚菌生物学与栽培技术[M].长春：吉林科学技术出版社，2017.

[2] 孙巧弟，张江萍，谢洋洋，等.羊肚菌营养素、功能成分和保健功能的研究进展[J/OL].食品科学：1-8[2019-01-10].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2206.TS.20180821.1405.036.html.

[3] 刘伟，张亚，蔡英丽，等.我国的羊肚菌产业发展现状及趋势[C]//中国菌物学会.2017第3届全国羊肚菌大会暨湖北省食用菌协会第八次会员代表大会资料汇编.武汉：中国菌物学会，2017.

[4] 张亚，刘伟.羊肚菌消费市场的变化对产业结构的影响[J].食药用菌，2018，26（3）：135-141.

[5] 黄毅，黄晨阳.发展羊肚菌栽培应考虑的问题[J].食药用菌，2018，26（3）：131-134.

[6] 赵永昌，柴红梅，陈卫民.理性认识羊肚菌产业发展诸多问题[J].食药用菌，2018，26（3）：121-127

[7] 赵永昌，柴红梅，陈卫民，等.羊肚菌子实体发育生物学（上）：生物学和非生物学因子对菌丝培养和子实体形成的影响[J].食藥用菌，2018，26（4）：201-206.

[8] 赵永昌，柴红梅，陈卫民，等.羊肚菌子实体发育生物学（下）：生物学和非生物学因子对菌丝培养和子实体形成的影响[J].食药用菌，2018，26（5）：269-279.

[9] 李红，张敏，李超，等.羊肚菌液体培养工艺研究[J].沈阳农业大学学报，2018，49（2）：227-233.

[10] 王莹，孙永海，朴美子，等.基于BP神经网络的羊肚菌液体发酵量化方法[J].食品与生物技术学报，2009，28（1）：140-142.