高产多糖和三萜的液态发酵专用灵芝优势菌株筛选及促三萜生成机制的探索

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Pinger605
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灵芝是我国著名的药用真菌,研究历史悠久。现代研究表明,灵芝中含有多种活性物质,其中多糖和三萜类化合物是主要的活性物质。20世纪50年代,我国灵芝产业迅速发展,随后又开展了灵芝的液态发酵技术,由于其具有周期短、发酵条件易控制、产品质量稳定等特点逐渐成为研究的重点。然而,我国灵芝种质资源丰富,质量参差不齐,缺少适用于液态发酵的优势菌株。本研究对实验室保藏的41株灵芝菌株进行筛选,分别筛选出高产胞内外多糖的菌株,然后在50L发酵罐中进行发酵,进一步探究其液态发酵中多糖的生长变化,为多糖的产业化应用提供科学数据;还分别筛选出液态发酵和液体振荡-静置两阶段发酵高产灵芝三萜的优势菌株,然后探究外源添加物地塞米松和酮康唑对液体振荡-静置两阶段发酵上层菌丝体中灵芝三萜的影响。以下为本论文的主要研究结果:1.筛选出液态发酵高产灵芝胞内多糖的优势菌株通过液态发酵的方式对实验室保藏的41株灵芝杂交菌株在菌丝体干重、胞内多糖含量、多糖得率、分子量分布特征和细胞免疫活性等方面进行了系统分析。筛选出菌丝体干重最高的菌株GZ04,菌丝体干重为29.86 g/L,比亲本G0130、G0154分别提高95%、63%;胞内多糖得率最高的菌株GZ02,胞内多糖得率为1.34 g/L,比亲本G0130、G0154分别提高64%、101%。分子量分布特征表明杂交菌株胞内多糖组分与亲本相比无明显改变,但不同组分间含量差异较大。菌丝体水提物在200μg/m L浓度下均具有明显的刺激巨噬细胞分泌NO的能力。对高产胞内多糖优势菌株GZ02进行50 L发酵罐的发酵实验,发酵168 h后,菌丝体干重高达23.14 g/L,胞内多糖得率为1.43 g/L,为利用液态发酵技术生产灵芝多糖提供了科学的数据。2.筛选出液态发酵高产灵芝胞外多糖的优势菌株通过液态发酵的方式对实验室保藏的41株灵芝杂交菌株在胞外多糖得率、多糖含量、分子量分布特征和细胞免疫活性等方面进行了系统分析。筛选出胞外多糖得率最高的菌株GZ07,胞外多糖得率为3.58 g/L,比亲本G0119、G0130分别提高72%、87%。分子量分布特征表明杂交菌株胞外多糖组分与亲本相比无明显改变,但不同组分间含量差异较大。胞外多糖在200μg/m L浓度下均具有明显的刺激巨噬细胞分泌NO的能力。对高产胞外多糖优势菌株GZ07进行50 L发酵罐的发酵实验,发酵168 h后,胞外多糖得率为4.07 g/L,为液态发酵灵芝胞外多糖的产业化应用提供参考,具有重要的经济意义。3.分别筛选出液态发酵和液体振荡-静置两阶段发酵高产灵芝三萜的优势菌株分别通过液态发酵和液体振荡-静置两阶段发酵的方式,对实验室保藏的41株杂交灵芝菌株进行培养,并采用化学法、HPLC法和“中药指纹图谱相似度评价系统”进行分析。通过液态发酵的培养方式对获得的菌丝体三萜含量和得率进行分析。化学法测定结果表明,杂交后代三萜含量比亲本高的菌株共18株,排名前三的菌株为GZ08、GZ09、GZ36,三萜含量分别为(2.66±0.04)g/100g菌丝体、(2.64±0.01)g/100g菌丝体、(2.58±0.02)g/100g菌丝体;三萜得率比亲本高的菌株共20株,排名前三的菌株是GZ37、GZ09、GZ01,三萜得率分别为(0.42±0.03)g/L、(0.41±0.01)g/L、(0.41±0.01)g/L。根据HPLC指纹图谱可知,不同菌株间出峰时间基本一致,但峰面积较小,三萜含量较低。通过液体振荡-静置两阶段发酵的方式对获得的上层菌丝体三萜含量和的得率进行分析。化学法测定结果表明,杂交后代三萜含量比亲本高的菌株共14株,排名前三的菌株为GZ33、GZ36、GZ32,三萜含量分别为(19.56±0.12)g/100g菌丝体、(18.93±0.35)g/100g菌丝体、(16.92±0.16)g/100g菌丝体。中药指纹图谱相似度分析结果显示不同菌株间的相似度均在90%以上,表明不同菌株间的相似度较高,三萜种类无明显差异,根据HPLC指纹图谱可知,不同杂交菌株间出峰时间基本一致,但峰面积存在差异。灵芝菌株杂交后代中峰面积比亲本高的菌株共有18株,峰面积排名前五的杂交菌株为GZ33、GZ32、GZ22、GZ36、GZ07,峰面积分别为14.53×106m AU·min、14.16×106m AU·min、13.56×106m AU·min、13.38×106m AU·min、12.10×106m AU·min;三萜含量比亲本高的菌株共有13株,三萜含量排名前五的菌株为GZ09、GZ36、GZ10、GZ08、GZ33,三萜含量分别为32.49×106(g上层菌皮)-1、31.84×106(g上层菌皮)-1、26.87×106(g上层菌皮)-1、26.39×106(g上层菌皮)-1、26.13×106(g上层菌皮)-1。由于GZ36的峰面积在五株三萜含量较高的菌株中排名第一,且菌株GZ36的平板生长速度为5.55 mm/d,菌丝体干重为20.76 g/L,均处于较高水平。4.探究外源添加物对灵芝三萜液体振荡-静置两阶段发酵的影响选择GZ36为供试菌珠,探究P450诱导剂(地塞米松)和P450抑制剂(酮康唑)在摇床发酵培养第3天、摇床发酵培养第7天、静置培养第3天分别添加50μmol/L、250μmol/L时对灵芝静置培养时产三萜的影响。结果表明,添加地塞米松可以提高灵芝三萜的含量,指纹图谱中总峰面积有明显的提高,且低浓度50μmol/L的地塞米松的效果较好,而且本研究中发现地塞米松对三萜的影响与添加浓度有关,添加时间对灵芝三萜的影响极小;添加酮康唑会抑制灵芝三萜的产生,指纹图谱中总峰面积有明显的降低,且低浓度50μmol/L的酮康唑已经有较好的抑制效果,高浓度250μmol/L的酮康唑几乎完全抑制三萜的产生,而且本研究中发现酮康唑的添加浓度和添加时间均影响灵芝三萜的产生,在摇床发酵结束的第7天和静置第3天时添加酮康唑比在摇床发酵第3天添加时的效果好。对两种外源添加物的样品进行指纹图谱相似度评价,结果显示不同菌株间相似度处于较高水平,表明三萜的种类未发生改变。
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