弱磁场辅助樟芝液态发酵的作用效果研究

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近年来,弱磁场因其具有显著提高酵母菌、猴头菌等多种微生物的生物量,以及乙醇、抗生素、酶和多糖等代谢产物产量的作用,而成为众多物理场辅助微生物生长代谢手段中备受关注的研究方向。樟芝(Antrodia camphorata)是一种寄生于牛樟树上的珍贵食药用真菌,因含有多糖、三萜类、固醇类等生物活性成分而具有极高的应用和商业价值。本文采用弱磁场辅助发酵的方式提高樟芝液态发酵效果,并从樟芝菌丝体形态结构、细胞膜流动性、菌丝体多糖、菌丝体三萜类化合物、发酵液挥发性成分的等方面研究弱磁场对樟芝液态发酵的作用效果,为弱磁场在辅助珍稀食药用真菌的液态发酵中的应用提供依据,并为进一步研究弱磁场的磁致效应机制奠定基础。主要结果如下:(1)以菌丝体的生物量、多糖产量及三萜类化合物产量为指标,确定了弱磁场辅助樟芝液体发酵的最佳发酵时间为9天。当发酵时间为9天时,菌丝体生物量、多糖产量及三萜类化合物产量分别达到3.478 g/L、0.01755 g/L和0.04091g/L,随磁场强度进一步增加,菌丝体生物量维持稳定,无显著性变化,菌丝体多糖产量也不再显著增加,而三萜类化合物产量开始降低,当磁场强度为180 mT时达到最低。因此,90 mT的弱磁场可对樟芝液体发酵呈现促进作用,而磁场强度过大则可能会影响到樟芝的生长和代谢,从而影响发酵效果。(2)90 mT磁场处理下菌丝体更加分散,延伸度更好,更饱满,进一步增大磁场强度,部分菌丝体出现受损现象。一定强度范围的弱磁场可使樟芝菌丝体细胞膜流动性增加,磁场强度为90 mT时,膜流动性最大,磁场强度继续增大至120 mT和180 mT时,细胞膜流动性趋于稳定。结合菌丝体生物量对弱磁场强度的响应规律,推测细胞膜流动性的变化可能是弱磁场促进樟芝菌丝体生物量积累的原因之一。(3)对照组、90 mT和120 mT磁场处理组的樟芝菌丝体多糖均分离纯化得到多糖Ⅰ和多糖Ⅱ。其中,对照组与90 mT处理组的多糖Ⅰ的单糖组成相同,均由果糖、甘露糖、鼠李糖、葡萄糖和半乳糖五种单糖组成,但单糖之间的比例存在差异,而120 mT处理组的多糖Ⅰ的单糖组成只含有果糖、鼠李糖、葡萄糖和半乳糖四种单糖;各处理组的多糖Ⅱ均由果糖组成,但含量较少。对照组、90mT和120 mT磁场处理组的菌丝体多糖样品对肿瘤细胞A2780均呈现出抑制作用,且90 mT的磁场强度处理组的菌丝体多糖抗肿瘤活性最好,这可能与樟芝菌丝体多糖的单糖组成的种类和比例等一级结构发生变化有关。经LC-MS分析,对照组、90 mT和120 m T磁场处理组的菌丝体均含有齐墩果酸、赤芝酸和灵芝酸C2这三种主要的三萜类化合物。90 mT和120 mT磁场处理组樟芝菌丝体三萜类化合物的总抗氧化能力有明显提高,对超氧阴离子和羟基自由基的作用并不显著,因此推测弱磁场促进樟芝菌丝体三萜类化合物总抗氧化活性可能是与樟芝三萜类化合物间比例的变化有关。(4)各处理组樟芝发酵液挥发性成分的SPME-GC-MS测定结果显示,对照组及不同磁场处理组的发酵液均含有醇类、酯类、醛类、酮类、烯类及酚类等成分,经分析相比对照组,磁场强度为90 mT时,一些具有抗菌活性的挥发性物质含量增加,而当磁场强度增加到120 mT和180 mT时,一些具有抗菌活性的挥发性物质消失,同时也产生对人体有害的物质。
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