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蛹虫草是我国传统的食药两用真菌，是一种天然的具抗氧化活性生理功能的生物资源，具有很高的开发利用价值。目前蛹虫草资源有限，而且生物资源的利用度低。本论文通过研究食药真菌蛹虫草固体发酵工艺，利用代谢与基质活性成份的相互影响，得到包含真菌和基质生物转化成份、具有一定功能的发酵终产物。为我国生物资源及蛹虫草产品规模化生产另辟蹊径，并为进一步开发利用提供理论依据。
本文以蛹虫草为发酵菌株，优化固体发酵条件，并对发酵过程中产生的成分变化及发酵成品的功能性进行研究，主要结果如下：
(1)筛选出固体发酵菌株。
以菌丝生长速度为指标，对6株蛹虫草菌菌株进行筛选，结果表明编号cm05菌株生长速度快、菌丝浓密，作为固体发酵菌株。对cm05菌株的生长特性研究结果表明，cm05菌株菌丝生长最适宜碳氮比为30：1，在温度25℃，pH6.5生长较好。该菌株具有较强的蛋白酶活性，淀粉酶活性和脂肪酶活性较弱。斜面4℃、石蜡常温、-70℃三种保藏方法对菌丝的生长速度没有显著性影响。
(2)优化了蛹虫草固体发酵条件。
以大豆、荞麦、苦荞、燕麦、干玉米、大米、麸皮为培养基质，通过比较蛹虫草在不同基质发酵产物的抗氧化活性(ABTS、FRAP)及生长情况，结果发现大豆和苦荞基质发酵后抗氧化活性变化较大，进而筛选出大豆和苦荞两种发酵基质。以ABTS、FRAP为指标，通过单因素试验，获得蛹虫草固体发酵大豆基质的培养条件为：粉碎至20目的大豆，基质初始含水量为70％，基质初始pH值为6.0，接种量为10%；苦养的最佳条件为粉碎至20目，基质初始含水量为70%，基质初始pH值为6.5，接种量为10%。
(3)研究了蛹虫草固体发酵大豆基质及苦荞基质过程中主要成分的变化。
大豆发酵基质的pH值先升高后降低，在整个发酵过程中pH在中性偏碱性范围内变化。基质含水量变化幅度不大，基质减重最高达12.4%。还原糖快速减少，可溶性总糖先快速减少然后含量保持在一个相对稳定的水平，与淀粉酶活性变化比较吻合。游离氨基酸整个过程不断增加，蛋白酶活性前期变化不大，后期增加。甘露醇呈起伏变化，与虫草素在22d达最大值。抗氧化活性先降低后升高，22d达最大值。菌质醇溶性抗氧化物质以酚类为主，总酚含量由1.08mg GAE/g增加到9.57mg GAE/g。水溶性物质除酚类外还有其他抗氧化物质。22d可作为发酵最佳时间。
苦荞发酵基质的整个发酵过程pH值在5.9～6.3之间变化。基质含水量增加，基质减重达33.68%。还原糖和可溶性总糖先增加后减少，与淀粉酶活性变化趋势相似。游离氨基酸增加到一定水平后减少，蛋白酶活性较高，先增加后减少。甘露醇和虫草素增加到18d后减少。抗氧化活性总体增加，与基质减重呈正相关(P＜0.0001)，醇溶性抗氧化主要是黄酮类，水溶性物质除酚类外还有其他抗氧化物质。18d可作为为发酵最佳时间。
(4)对大豆基质及发酵菌质和苦荞基质及发酵菌质的营养成分和功能性成分进行比较分析。
a大豆发酵后游离氨基酸含量为94.86mg/g，游离氨基酸含量提高2倍，多肽含量提高11.2倍。还原糖、可溶性糖和总糖的量均低于未发酵大豆。还原糖、可溶性糖和总糖的量均低于未发酵大豆基质。大豆发酵菌质粗多糖、总酚、花色苷、维生素C、谷胱甘肽(GSH)、SOD与未发酵基质相比发生显著性变化，均高于未发酵基质。总黄酮、皂苷、维生素E变化不明显。
b苦荞发酵菌质的游离氨基酸为45.65mg/g，是未发酵苦荞基质的1.7倍，还原糖、可溶性糖和总糖的量均低于未发酵苦荞。发酵苦荞菌质粗多糖、总黄酮、总酚、花色苷、维生素C、GSH、SOD与未发酵基质相比发生显著性变化，均高于未发酵基质。皂苷、维生素E变化不明显，多肽发酵后含量较低，本实验方法未见响应。
(5)研究了发酵菌质抗氧化活性成分。
a采用系统溶剂分离法将基质和发酵菌质用石油醚、乙酸乙醋、正丁醇、丙酮、乙醇、甲醇依次提取，按照ABTS、FRAP、DPPH法测定其抗氧化活性，同时测定总酚含量。结果表明，大豆发酵菌质的抗氧化活性优于未发酵基质，而且各指标间相关性显著，3种测定方法获得的抗氧化能力与其所含的总酚含量有显著的相关性。研究了不同组成的溶剂对总酚提取率的影响，结果表明影响显著(P＜0.0001)，65%乙醇可作为大豆发酵菌质的提取溶剂。对提取液按极性大小使用石油醚、氯仿、乙酸乙酯依次分部萃取，研究了提取液的石油醚萃取部、氯仿萃取部、乙酸乙酯萃取部和水部的抗氧化性(ABTS、FRAP、DPPH、清除超氧阴离子和清除羟自由基)。结果表明，大豆发酵菌质提取液，皂苷存在于石油醚萃取部和氯仿萃取部，酚类存在于乙酸乙酯萃取部和水部。ABTS、FRAP、DPPH、超氧阴离子和羟自由基5种体外抗氧化体系看，不同极性部分均具有一定的抗氧化作用，但各部分之间也存在一定差异，这与物质结构和组成不同有关，以氯仿萃取部和乙酸乙酯萃取部的抗氧化活性较高。应用液相色谱-质谱联用(HPLC-MS/MS)对活性最高的部分进行分析。结果表明，氯仿萃取部含有少量染料木素、大豆苷元和黄豆黄素，并未发现皂苷的糖苷型，只有分子量400～700的物质。乙酸乙酯萃取部以染料木素、大豆苷元和黄豆黄素三种异黄酮苷元为主，没有发现其糖苷存在，说明糖苷型异黄酮被转化或利用。另外，三种苷元出现了不同保留时间及质谱碎片峰存在一定差异性的色谱峰，表明其分子结构可能存在差异性。
b苦荞发酵菌质不同溶剂提取的3个抗氧化活性指标有相似的变化趋势，随着溶剂极性的增加而提高。苦荞未发酵基质抗氧化活性低于发酵菌质，随着极性变化，相差越显著。各指标间相关性显著，3种测定方法获得的抗氧化能力与总酚含量有显著的相关性。不同组成的溶剂对提取苦荞菌质总酚含量存在显著性差异(P＜0.0001)。75%乙醇水溶液提取总酚比较合适。苦荞菌质提取液中皂苷存在石油醚萃取部、氯仿萃取部和乙酸乙酯萃取部，酚类和黄酮存在乙酸乙酯萃取部和水部。苦荞菌质提取液各萃取部对ABTS、FRAP、DPPH、超氧阴离子和羟自由基有较强的清除能力，水部和乙酸乙酯萃取部抗氧化活性最高。通过质谱分析结果表明乙酸乙酯萃取部含有芦丁、槲皮素及含有槲皮素结构碎片的物质、含有儿茶素结构碎片的物质。水部含有槲皮素、芦丁、山奈酚-3-芸香糖苷及含有槲皮素结构碎片的物质、含有山奈酚结构碎片的物质。