随着发酵工业的不断进步,液体发酵已成为微生物工业化生产的趋势。目前对微生物发酵效率的提高仍侧重于对菌种的筛选诱变以及对培养条件的优化。而该类具体方法只能针对某种特定的菌种,无法普遍适用,研究成本高、耗时长。现有研究发现,低强交变磁场辅助微生物发酵可以促进微生物生长或微生物代谢产物的合成。因此将低强交变磁场引入到食用菌液体发酵过程,将会为食用菌液体发酵的技术改进提供一种创新方法。本文将一种营养价值丰富、具有广泛生物活性的食用真菌——灰树花作为研究对象,研究交变磁场对其液态发酵的影响。通过单因素试验逐级优化磁辅助灰树花发酵最优摇瓶试验条件,并对比最优条件和常规发酵条件下发酵产物(菌丝体)组分;在此基础上,进行5 L发酵罐的扩大试验,验证该技术放大之后的实际效果。同时,观察细胞形态并在分子水平上研究磁场对菌丝体生长的影响,初步探索低强交变磁场促进灰树花液体发酵的机制。主要的研究工作及其结果如下:(1)磁场促进灰树花生长的摇瓶培养试验:以灰树花菌丝体生物量提高率为评价指标,研究低强交变磁场对灰树花液态发酵的促进作用。结果表明,磁感应强度、磁处理介入时间、磁处理时长、磁处理次数等条件均会影响灰树花液态发酵效果。最优处理条件为:磁处理初次介入时间为接种后1 h、磁感应强度35 Gs、发酵第1-4天同一时间段磁处理3 h,每天处理1次,菌丝体生物量提高率超过11.43%。试验组在磁场处理时长为3 h和5 h时,出现了磁场的“生物学窗效应”。交变磁场辅助发酵在发酵周期的前48 h对菌丝体的影响最为明显。最优条件下试验组纤维、总糖含量(%)较对照组分别提高14.29%和28.05%,粗蛋白含量(%)降低3.18%,粗脂肪、灰分含量(%)无明显变化;产出的多糖无明显差异,产出氨基酸种类一致,含量差别较大,试验组甲硫氨酸、缬氨酸、苏氨酸、酪氨酸、丙氨酸等含量明显提高,且必须氨基酸占总游离氨基酸含量(47.7%)显著高于对照组(37.8%)。观察磁场作用下菌丝体形态变化:扫描电镜观察发现低强度磁场明显改变了菌丝体形态、菌丝体分枝数量增加,且磁处理后的菌丝体更为松散;共聚焦显微镜观察发现磁处理同样影响菌丝体细胞核,可能加快了菌丝体细胞核分裂速度。(2)磁场促进灰树花生长的扩大培养试验:选择摇瓶试验的最优磁处理条件进行发酵罐培养,试验组菌丝体生物量提高率约12%。灰树花液体发酵过程中,发酵液的pH均先下降后上升,发酵液中多糖含量均呈不断下降趋势,发酵结束时试验组发酵液多糖含量(97.1 g/100 mL)高于对照组(87.2 g/100 mL),试验组发酵液相对溶氧基本高于对照组,且在下降至10%左右停止下降并缓慢升高,而对照组溶氧持续降低(0.7%)。(3)磁场促进灰树花生长的分子水平研究:转录组测序结果发现,经过磁处理后,细胞有关氨基酸代谢相关基因表达明显上升,与前期氨基酸分析中试验组菌丝体多种氨基酸含量上升的结果相符;细胞内关于细胞修复及应激反应的基因表达量明显上升,这可能是构成菌丝体生物量提高的原因之一。