马铃薯淀粉废液发酵生产凤尾菇菌丝的研究

郭淑清

(辽宁科技学院 药化学院，辽宁 本溪 117004)

马铃薯淀粉废液是马铃薯制淀粉后的废液，包括废水和马铃薯渣。马铃薯淀粉含有多糖类物质，例如：大量粗纤维、粗淀粉等。近年来，随着马铃薯淀粉产业的发展，产生大量的马铃薯淀粉渣。据统计，2013年我国产马铃薯淀粉82万吨，每生产1吨马铃薯淀粉产生5-7.5吨马铃薯渣，产生410-614万吨马铃薯渣〔1〕，其废液量更大，直接排放不仅造成资源浪费，而且会带来严重的环境污染，马铃薯渣的处理、回收利用越来越受到社会的关注，为此进行了多方面的、大量的研究工作，有以马铃薯渣为原料用物理方法提取食用纤维、果胶〔2-3〕；有以马铃薯渣为原料接种酵母菌、霉菌进行发酵生产单细胞蛋白，用于生产蛋白饲料〔4-6〕。但无论是物理提取还是发酵生产，马铃薯淀粉废物处理、利用没有得到根本的解决，主要原因是经济效益低，社会市场推广难度大。凤尾菇是一类食用菌，凤尾菇干物质中含蛋白质高达21.2%，并含有必需的8种氨基酸，营养丰富〔14〕，生长条件粗放，主要应用于食品、药用、饲料。本实验是直接用马铃薯淀粉渣废液液体发酵凤尾菇菌丝生产的研究，原材料投资少，生产工艺操作简单，对马铃薯渣的回收利用、市场推广具有一定的意义。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

凤尾菇Pleurotus sajor-caju(沈阳农业大学生物研究所提供)，马铃薯渣液(沈阳雷仕淀粉有限公司提供)，KH2PO4，MgSO4·7H2O，VB1，VB2(均为分析纯)。

TH2-312台式恒温振荡器、YXQ-LS-50S11立式压力蒸汽灭菌锅、JA1203电子天平(舜宇恒平仪器)、SW-CJ—2FD净化工作台、DHG-9146A电热恒温鼓风干燥箱。

1.2 试验方法

1.2.1 菌种活化与扩培

菌种用PDA固体培养基试管斜面活化〔5〕，培养箱中25 ℃，静置培养。扩大培养用PDA液体培养基。将配制好的PDA培养基分装、包扎，121 ℃灭菌15 min，降温，接种；25 ℃，130 r/min进行培养5 d，低温保藏。

1.2.2 试验培养基的配制

先将马铃薯渣液过60目，得到马铃薯渣滤液。将固体渣研磨，再过60目，取滤液。按表1试验配方量取马铃薯渣滤液，加入一定量水，然后按配方中的量加入KH2PO4、MgSO4·7H2O、VB1，搅拌均匀，充分溶解，补足水分〔7〕。

表1 试验培养基配方(1 000 mL)

1.2.3 试验工艺路线

马铃薯淀粉废液处理→配制培养基→分装、包扎→灭菌(121 ℃，15 min)→ 降温→ 接种凤尾菇菌种→ 摇床培养(25 ℃，130 r/min)→ 理化指标测定。

将制备好的培养基分装，300 mL三角瓶装液量100 mL；包扎，121 ℃灭菌15 min，降温；接种，接种量5%；摇床25 ℃，130 r/min培养；取样，进行指标检测。

1.2.4 测定方法

在试验研究中，培养基共有A、B、C、D、E五种培养基，即马铃薯淀粉废液体积比为35%、45%、55%、65%、75%五种。试验以菌丝干重和菌丝球直接为测定指标，其中菌丝干重能科学、准确地反映出液体发酵凤尾菇菌丝生长状况，菌丝球直径是一种外观参考指标。试验进行三次重复试验，求平均值。

1 )菌丝干重的测定方法。

五种培养基中，各取1瓶，取样液，3 000 r/min离心15 min,蒸馏水冲洗，再离心，进行2次。在培养皿中摊开，70 ℃恒温箱中烘至恒重，在干燥器中冷却至室温，称重。计算：菌丝干重(mg)/菌体液体积(mL)〔8,10〕。

2 )菌丝球直径的测定方法。

取出的五瓶培养基中，轻轻摇摇，用小勺取发酵液，用量筒准确吸取培养液20 mL于培养皿中，均匀分布排列，将直径接近的菌丝球进行分类、排成排，分别测量其长度，算出菌丝球直径，求平均值〔9,11〕。

2 结果与分析

2.1 菌丝干重测定结果与分析

菌丝干重测定结果如表2，根据表2得图1，体现出5种培养基中凤尾菇生长状况。

表2 菌丝干重表

图1 五种培养基凤尾菇菌丝干重

A、B培养基中凤尾菇菌丝生长趋势类似，在培养的第4天开始有少量的菌丝出现，在培养第11天左右达到峰值，分别为9.8 g/L和11.1 g/L，然后菌丝开始溶解；C、D、E培养基生长趋势类似，在培养的第2天开始有少量的菌丝出现，C在培养第10天左右达到峰值12.8 g/L；D、E在培养第9天左右达到峰值，分别为12.9 g/L和12.5 g/L，然后菌丝开始快速溶解。

随着马铃薯渣比例的提高，菌体生长速度加快，发酵周期缩短，由11天降到9天，生长量也加大，由9.8 g/L到12.9 g/L，这是因为在一定范围内，随着马铃薯渣比例的提高，为菌丝的快速生长提供了更多的营养成分。

2.2 菌丝球直径测定结果与分析

菌丝球直径测定结果如表3，根据表3得图2。

表3 菌丝球直径

图2 五种培养基凤尾菇菌丝球直径

在培养过程中，A、B、C培养基菌丝球比较大，但数量较少，菌丝球变化明显也易观察。D、E培养基菌丝球较小，菌丝球生长缓慢且变化不大。但数量急速增加，在第10天菌丝开始溶解后，溶液变得越来越粘稠，第12天时溶液成粥样。按该培养基直径最大值多少进行排序为C>B>A>E>D，其中C培养基菌丝球直径最大，发酵液与球清晰分明。从过滤分离菌丝来看C培养基的更容易些。

2.3 培养液的状态

在凤尾菇菌丝培养过程中，观察五种培养基繆液的状态，各不相同，表现如表4.从菌丝萌发速度看，A、B培养基中第三天才有极少量的小菌丝球出现，第四天略有增加，菌丝球也大些；C培养基中第2天有少量的小菌丝球出现，第3天有明显的增加，且球在增大；D、E培养基中第2天有许多的很小的菌丝球(小米粒大小)出现，第3天数量特别明显的增加，球增大了，但差别不是不明显。从培养液清晰度看，A、B培养基中，菌丝球与液体清晰分明。

C培养基中，菌丝球与液体间也清晰分明，但菌丝球多，清晰度比A、B培养基差D、E培养基中，菌丝球数量多且球不大，与液体难以分明。从培养液粘度看，E、D>C>B、A，与菌丝球的数量、大小有密切关系。

表4 培养液的状态

3 讨论与结论

通过测定结果与分析，C、D培养基液体培养凤尾菇最具有优势，二者菌丝量最高(12.8 g/L、12.9 g/L)；用C培养基，菌丝容易分离，但培养周期长(10天)，用D培养基，繆液粘度大，较前者菌丝分离难度大些，但周期短(9天)。可见，马铃薯渣液体积比为55%和65%的培养基适合进行液体培养凤尾菇菌丝的生产。

马铃薯淀粉废液含干基8-13%，主要是大分子多糖，其中淀粉占干基含量的37%，纤维素、半纤维素占干基含量的31%，果胶占干基含量的17%，蛋白质占干基含量的4%〔12〕，试验中产物,转化率仅为20%左右，相对前人的研究不高，但试验直接用的是马铃薯淀粉废液，干基含量低，史琦云、杨全福等的单细胞蛋白发酵研究用的是马铃薯渣。本试验培养基中没有补加其他的碳源和氮源，Shang-Shyng yang的研究中培养基加入了氮源。若对本试验中培养基配方进一步优化，产物转化率会有较大的提高,需要进一步研究。

进行凤尾菇菌丝产物发酵具有突出的优势，食用菌可以分泌胞外淀粉酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶直接利用马铃薯淀粉废液中的多糖〔13-15〕，用酵母菌生产单细胞蛋白要对马铃薯渣先进行分解处理，增加了生产成本。

综上所述，马铃薯淀粉废液可直接用于凤尾菇的液体培养生产菌丝，操作简便，周期短，具有良好的生态效应和社会效应。