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                        國家一級期刊

                        國際刊號:  國內刊號:41-1434/TS  郵發代號:35-53
                        現代食品

                        期刊名稱:現代食品
                        英文名稱:Modern Food

                        主管單位:中糧工程科技有限公司
                        主辦單位:鄭州中糧科研設計院有限公司
                        編輯出版:現代食品雜志社

                        主  編:陳華定
                        社  長:吳祖風
                        責任編輯:吳祖風(兼)高惠文
                        英文審校:吳祖風
                        編  輯:李 琦

                        電  話:0371-56092565
                             0371-63731409
                        編輯QQ:2836192365
                             3298264075
                             2740137648
                             1252528457
                        郵  箱:xdspbjb@163.com

                        國際刊號:ISSN 2096-5060
                        國內刊號:CN 41-1434/TS
                        郵發代號:36-53
                        發行范圍:國內外統一發行
                        廣告許可:鄭惠濟市監廣發登字(2019)001號
                        社  址:河南省鄭州市南陽路153號
                        首頁 > 草菇菌絲培養條件優化研究

                        草菇菌絲培養條件優化研究

                        2018-07-27 13:51:05     字體:   打印 收藏


                        摘 要:本文在單因素試驗的基礎上,通過正交試驗確定最佳營養因子和培養條件(pH值、溫度),確定最佳培養基成分,設計選擇最適宜的香菇菌絲體培養條件,為生產優良菌種和優質高效栽培草菇積累經驗,有利于提高草菇的培植效率,增加草菇的經濟效益。

                        關鍵詞:草菇菌絲;培養條件;優化措施

                         草菇營養豐富,味道鮮美。每100 g鮮菇含207.7 mg維生素C,2.6 g糖分,2.68 g粗蛋白,2.24 g脂肪,0.91 g灰分。草菇蛋白質含18種氨基酸,其中必需氨基酸占40.47%~44.47%[1]。此外,還含有磷、鉀、鈣等多種礦質元素,是國際公認的“十分好的蛋白質來源”,并有“素中之葷”的美名,是世界上第三大栽培食用菌[2]。

                          1 材料與方法

                          1.1 材料

                          1.1.1 供試菌株與儀器設備

                          菌株:草菇(Volvariella volvacea)菌株由佛山科學技術學院食品科學實驗室保存。

                          儀器設備:手提式壓力蒸汽滅菌器,YXQ-SG46-280S,上海博迅實業有限公司;電子天平,MP400,上海第二天平儀器廠;微波爐,WP700機械型,廣東格蘭仕集團有限公司;霉菌培養箱,MTX-250B-Z型,上海博迅實業有限公司;超凈工作臺,SW-CJ-IBU,上海博迅實業有限公司;酒精燈、接菌種針、培養皿、燒杯、滴管、試管、錐形瓶。

                          1.1.2 培養基配方

                          PDA培養基(基本培養基):馬鈴薯(去皮)200.0 g,葡萄糖20.0 g,瓊脂20.0 g,蒸餾水1 000.0 mL。

                          1.1.3 供試碳源

                          分別選擇供試碳源(質量分數各為2.0%):蔗糖、果糖、麥芽糖和玉米粉替代PDA培養基中的葡萄糖(CK)作培菌試驗,pH自然。

                          1.1.4 供試氮源

                          以PDA為基本培養基,分別添加蛋白胨、酵母粉、硝酸銨和氯酸銨培菌。

                          1.1.5 供試無機鹽

                          以PDA為基本培養基,分別添加大量元素(添加質量濃度各為1.0 g·L-1)KH2PO4、MgSO4和KNO3作培菌試驗,并以普通PDA(不添加)作CK。

                          以PDA為基本培養基,分別添加微量元素(添加質量濃度各為3.0 mg·L-1):CuSO4、FeSO4和ZnSO4作培菌試驗,并以基本PDA(不添加)作CK。

                          1.2 方法

                          1.2.1 營養單因子試驗

                          初步在CK平板上培養蘑菇菌絲,沿菌落邊緣切割直徑為5.0 mm的菌塊,接種于不同碳源、氮源、無機鹽(大量營養元素和微量元素)等平板培養基中,置于30 ℃(±0.5 ℃)恒溫培養,任何時候加工菌絲生長培養皿終菌,定期觀察。每次治療重復3次。菌絲生長速度(mm·d-1)=菌落半徑(mm)÷菌絲生長天數(d)[3]。

                          1.2.2 pH值試驗

                          培養基滅菌前,調節為4.0、6.0、7.0、8.0、10.0、11.0共6個pH值梯度進行培菌試驗,每個處理3次重復,方法同營養單因子試驗。

                          1.2.3 溫度試驗

                          將接種于PDA培養基上的菌塊置于20、25、30、35、40 ℃(±0.5 ℃)共5個溫度梯度進行培菌試驗,每個處理3次重復,方法同營養單因子試驗。

                          1.2.4 營養因子正交試驗

                          根據以上單因子試驗結果,以菌株和最佳的碳源(A)、氮源(B)、大量元素(C)和微量元素(D)等作為營養因子,采用4因子3水平正交表L9(34)設計培養基配方試驗[4],每個處理3次重復,分別測定菌絲長速和菌絲長勢。

                          2 結果與分析

                          2.1 碳源對草菇菌絲生長的影響

                          對5種不同碳源培養基進行了菌絲生長速度和生長勢測定,由表1可知,草菇菌絲對參試的4種碳源均能利用,菌絲生長速度的順序為蔗糖(6.68 mm/d)>葡萄糖(6.15 mm/d)>果糖(6.13 mm/d)>麥芽糖(5.62 mm/d)>玉米粉(5.00 mm/d)。最佳碳源為蔗糖,比其他因素培菌的差異極顯著。果糖、葡萄糖與麥芽糖、玉米粉培菌的差異極顯著,玉米粉與麥芽糖培菌差異極顯著。菌絲對玉米粉的利用率最差,表現為長速最慢、長勢最弱。

                          表1 碳源對草菇菌絲生長的影響表

                          碳源/%菌絲平均長速/(mm/d)差異顯著性菌絲長勢

                          0.050.01

                          蔗糖6.68aA+++++

                          葡萄糖(CK)6.15bB++++

                          果糖6.13bB++++

                          麥芽糖5.62cC+++

                          玉米粉5.00bD++

                          注:①數據為3次重復的平均數;②+++++、++++、+++、++、+表示菌絲長勢依次減弱[5];③不同大小寫字母分別表示在0.01、0.05水平差異顯著(下同)。

                          2.2 氮源對草菇菌絲生長的影響

                          以4種不同氮源培養基進行了平板上菌絲生長速度和生長勢測定。表2表明,4種不同氮源培養基都能被草菇菌絲利用,菌絲生長速度的順序為蛋白胨>酵母粉>硝酸銨>氯酸銨,最佳氮源為蛋白胨,菌絲長速達6.93 mm/d,比酵母粉培菌的長速差異顯著。硝酸銨與酵母粉培菌差異不顯著,硝酸銨、酵母粉與氯酸銨差異極顯著。

                          表2 氮源對草菇菌絲生長的影響表

                          氮源/%菌絲平均長速/(mm/d)差異顯著性菌絲長勢

                          0.050.01

                          蛋白胨6.93aA+++++

                          酵母粉6.31bAB++++

                          硝酸銨6.20bB++++

                          氯酸銨4.49cC+++

                          2.3 無機鹽(大量元素)對草菇菌絲生長的影響

                          在培養基中添加無機鹽(大量元素)進行平板上菌對絲生長速度和生長勢的測定。結果表明,硫酸鎂>磷酸二氫鉀>CK>硝酸鉀,即添加的無機鹽中硫酸鎂促進菌絲生長的效果最好,硫酸鎂與磷酸二氫鉀培菌效果差異顯著,硫酸鎂、磷酸二氫鉀與CK培菌差異極顯著,CK與硝酸鉀培菌差異不顯著。與CK相比,添加無機鹽(MgSO4、KH2PO4)促進菌絲生長效果明顯,而添加CuSO4對于菌絲生長的促進效果不明顯,甚至可能對菌絲生長造成不利影響,見表3。

                          表3 大量元素對草菇菌絲生長的影響表

                          大量元素菌絲平均長速/(mm/d)差異顯著性菌絲長勢

                          0.050.01

                          硫酸鎂6.45aA+++++

                          磷酸二氫鉀6.23bAB++++

                          CK(不添加)5.82cC+++

                          硝酸鉀5.79cC+++

                          2.4 無機鹽(微量元素)對草菇菌絲生長的影響

                          以4種不同微量元素培養基進行了平板上菌絲生長速度和生長勢測定。由表4可知,硫酸亞鐵>硫酸鋅>CK>硫酸銅,即說明微量元素能促進菌絲生長。試驗菌株發酵硫酸亞鐵菌生長速度快。最好的微量元素是硫酸亞鐵。菌絲體高速生長6.47 mm/d,比對照組高8.74%,與硫酸鋅和硫酸銅明顯不同。

                          表4 微量元素對草菇菌絲生長的影響表

                          微量元素菌絲平均長速/(mm/d)差異顯著性菌絲長勢

                          0.050.01

                          硫酸亞鐵6.47aA+++++

                          硫酸鋅6.10bB++++

                          CK(不添加)6.05bcB++++

                          硫酸銅5.95cB+++

                          2.5 pH對草菇菌絲生長的影響

                          試驗結果表明,草菇菌絲生長適宜的pH值范圍較廣,由表5可知,草菇菌絲在pH 7.0~10.0范圍內生長良好,在pH大于10.0的情況下,菌絲還能較快生長,而pH值低于7.0以后,pH越低,菌絲生長速度越慢,長勢越差,可見草菇菌絲適宜在中性偏堿的環境中生長。堿性環境不利于細菌的生長,因此在菌絲培養時可以適當增加pH,以減少雜菌的污染,促進草菇菌絲的生長,提高草菇菌絲的營養利用率。

                          表5 pH值對草菇菌絲生長的影響表

                          pH菌絲平均長速/(mm/d)差異顯著性菌絲長勢

                          0.050.01

                          8.07.01aA+++++

                          7.06.25bA++++

                          10.06.23bA++++

                          11.06.02cB+++

                          6.05.24dC++

                          4.03.91eD+

                          2.6 溫度對草菇菌絲的影響

                          溫度是影響香菇菌絲生長的重要因素。對此,進行了不同溫度下培養皿生長的試驗,結果見表6。香菇菌絲生長在40 ℃時不生長,35 ℃和30 ℃時菌絲生長最好,25、20 ℃時,菌絲依次減速,菌絲體削弱。35、30 ℃時培菌差異不顯著,35、30 ℃培菌與25、20 ℃差異極顯著,20 ℃與35、30、25 ℃培菌差異極顯著。

                          表6 溫度對草菇菌絲生長的影響表

                          溫度/℃菌絲平均長速/(mm/d)差異顯著性菌絲長勢

                          0.050.01

                          30.06.14aA+++++

                          35.06.05aA+++++

                          25.05.73bB++++

                          20.03.35cC+++

                          40.0

                          2.7 優化營養因子的確定

                          為了找出草菇菌絲生長培養基的優化組合,選取對草菇菌絲生長影響比較大的4個重要營養因子,即碳源(蔗糖)、氮源(蛋白胨)、大量元素(硫酸鎂)和微量元素(硫酸亞鐵),采用L9(34)正交表設計4因子3水平的培養基配方正交試驗[6],試驗設計及結果見表7。

                          通過極差分析表明,蔗糖、蛋白胨、硫酸鎂和硫酸亞鐵4個培養基營養因子中,對草菇菌絲生長影響主次順序為B>A>C>D,即蛋白胨>蔗糖>硫酸鎂>硫酸亞鐵,草菇最佳培養因子組分:4.0 g/L蛋白胨、20.0 g/L蔗糖、1.5 g/L硫酸鎂、3.0 mg/L硫酸亞鐵,最優組合為B3A1C2D2。據正交試驗最佳營養組合條件進行驗證試驗,菌絲平均長速達8.23 mm/d,優于正交試驗的任一組合,證明正交試驗最佳培養組合條件是可靠的。

                          表7 優化營養因子正交試驗結果及分析表

                          試驗號因素菌絲平均長速

                          /(mm/d)

                          A蔗糖/(g/L)B蛋白胨/(g/L)C硫酸鎂/(g/L)D硫酸亞鐵/(g/L)

                          11(20.0)1(2.0)1(1.0)1(2.0)6.53

                          212(3.0)2(1.5)2(3.0)7.46

                          313(4.0)3(2.0)3(4.0)7.98

                          42(30.0)1236.12

                          522315.72

                          623127.33

                          73(40.0)1326.38

                          832135.60

                          933217.78

                          K17.326.346.486.68

                          K26.396.267.127.06

                          K36.597.706.696.57

                          極差R0.931.430.630.57

                          因素主次BACD

                          最佳組合A1B3C2D2

                          3 討論

                          碳源是草菇重要的營養來源,氮源是草菇蛋白質和核酸合成的必需原料。一般來說,草菇在營養生殖生長階段,氮的主要來源是蛋白質、氨基酸、尿素、氨、銨鹽和硝酸鹽。在草菇的生長發育中還需要一定的無機鹽類,這些無機鹽中的金屬元素磷、鉀、鎂最為重要。

                          pH值是影響草菇新陳代謝的重要因素,pH值的高低直接影響微生物細胞的新陳代謝,影響整個微生物的生命活動;|中酸堿度的適合與否,首先關系酶的活性。酸堿度適宜,生理活動就正常,草菇的生長發育就順利、旺盛;反之,生理活動就受到阻礙,甚至引起死亡。

                          草菇的生長繁殖都在一定的溫度下進行。溫度適宜,其生命活動旺盛。超過或低于適溫,其活力減退或緩慢。

                          通過單因子試驗和正交試驗,研究了碳源、氮源、無機鹽(大量元素、微量元素)、溫度和酸堿度對草菇菌絲生長的影響。結果表明,菌絲生長最佳碳源為蔗糖,最佳氮源為蛋白胨,最佳無機鹽為硫酸鎂,最佳微量元素為硫酸亞鐵,最適培養溫度為30~35 ℃,最適pH值范圍為7.0~10.0。正交試驗確定最佳培養基組分為蔗糖20.0 g/L、蛋白胨4.0 g/L、硫酸鎂1.5 g/L、硫酸亞鐵3.0 g/L、馬鈴薯200 g/L。草菇菌絲最適宜生長溫度為30 ℃,pH值為7.0~10.0。在此優化的栽培條件下,草菇菌絲生長速度達8.23mm/d。對比參考文獻,本研究的營養因子促進菌絲生長結果:草菇菌絲在有機氮源培養基上的生長速度要優于無機氮源,其中以蛋白胨為氮源的菌絲長速最快,長勢最強,接近或優于相關文獻報道的參數[7-8],但在研究pH對草菇菌絲生長影響的單因素試驗中,本研究得出當pH等于11時,草菇菌絲長速與pH 7.0~10.0時差異顯著,與部分參考文獻所得的最優pH 7.0~11.0略有差異。在正交試驗中,得出最主要營養因素為氮源,與部分參考文獻中的最主要營養因素為碳源有差異?赡苁且驗樗x用的草菇菌種不同,相應最適宜的pH和最主要的營養因素有所差異。

                          4 小結

                          4.1 優質碳源可促進草菇菌絲生長

                          草菇菌絲生長的優質碳源為蔗糖,菌絲長速試驗的草菇菌株對不同碳源影響菌絲生長的差異,表明最佳碳源為蔗糖,菌絲長速平均達6.68 mm/d,比CK提高7.82%,果糖次之,玉米粉最差。

                          4.2 蛋白胨是草菇菌絲生長的優良氮源

                          不同氮源對菌絲生長影響結果:最佳氮源為蛋白胨,酵母粉次之,表現為菌絲長勢強、長速快;氯酸銨最差,表現為菌絲長勢弱、長速慢。表明有機氮源對菌絲的促進作用優于無機氮源。

                          4.3 草菇菌絲生長的最佳無機鹽是硫酸鎂和硫酸亞鐵

                          添加無機鹽(MgSO4、KH2PO4)促進菌絲生長效果明顯,最佳大量元素為MgSO4。不同微量元素對菌絲生長速度和生長勢影響不同,以硫酸亞鐵培菌的菌絲長勢強、長速快。最佳微量元素為硫酸亞鐵,硫酸鋅次之,硫酸銅最次。

                          4.4 草菇菌絲生長的pH范圍廣且喜好偏堿性生長環境

                          試驗結果表明,菌株在pH 7.0~10.0生長良好,草菇菌絲生長適宜的pH值范圍較廣,最佳pH為8。pH超過10,菌絲還可以較快地生長。因此,在制種和栽培期間可適當提高培養基質的pH值,以減少雜菌的污染與減少殺菌劑的使用[9],有利于生產無公害蔬菜[10]。

                          4.5 草菇屬于高溫型草菇,菌絲生長喜高溫

                          繪制溫度對菌絲體生長的影響曲線圖,結果表明,菌絲生長在40 ℃時不生長,在35 ℃和30 ℃條件下菌絲生長最好,菌絲生長最快,25、20 ℃時,菌絲依次減速,菌絲體削弱。

                          4.6 經過試驗確定了草菇菌絲最佳培養因子組分

                          正交試驗結果顯示,4株菌株的菌絲生長長期差異有顯著意義,其次為蛋白胨>蔗糖>硫酸鎂>硫酸亞鐵。營養因子促進菌絲生長結果:菌株菌絲生長速度快,影響試驗表明,蔗糖的最佳氮源為蛋白胨,最佳無機鹽為硫酸鎂,最佳微量元素為硫酸亞鐵,適宜pH 7.0~10.0,培養溫度30~35 ℃。最佳培養基組分為蔗糖20.0 g/L,蛋白胨4.0 g/L,硫酸鎂1.5 g/L,硫酸亞鐵3.0 mg/L,馬鈴薯200.0 g/L。在最佳培養條件下菌絲生長速率為8.23 mm/d。

                          參考文獻:

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                          [3]伍國明.酵母浸膏蛋白胨對草菇培養與生物學效率的影響[J].中國草菇,2009,28(1):27-29.

                          [4]唐啟義,馮明光.實用統計分析及其DPS數據處理系統[M].北京:科學出版社,2002.

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                          [7]王欽德,楊 堅.食品實驗設計與統計分析[M].北京:中國農業大學出版社,2003.

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                          [9]張金霞.草菇安全優質生產技術[M].北京:中國農業出版社,2006.

                          [10]伍國明.微波處理與涂膜對草菇控溫貯藏保鮮的影響研究[J].草菇學報,2009,16(2):45-50.

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