低频交变磁场促进樟芝液态发酵及其作用机制研究

发布时间：2020-10-21 08:27

　　 樟芝作为一种珍稀食药用真菌,具有较高的营养价值和商业价值,目前多采用液态发酵的方法来获得富含多种活性物质的樟芝菌丝体。已有研究证明磁场能够促进微生物的生长或促进某种微生物代谢产物的合成,且效果明显。本文以樟芝为研究对象,将低频交变磁场和转录组测序引入樟芝液态发酵技术的研究,旨在提高其菌丝体生物量并从分子水平探究磁场促进液态发酵的机理。主要的研究结果如下:(1)低频交变磁场促进樟芝液态发酵及其放大试验研究:这部分的研究目的在于利用低频交变磁场改善发酵效果。为此,以菌丝体生物量提高率为指标,利用磁场摇床研究了低频交变磁场对樟芝液态发酵过程的影响。结果表明,当磁感应强度为80 Gs,磁处理初次介入时间为接种3 d后,每天磁处理时长为4 h时,磁场对樟芝菌丝体的生长促进作用最强,樟芝菌丝体的生物量提高率为15.87%、总三萜增长率为26.85%、多糖增长率为24.26%。在最优条件下,利用5 L发酵罐进行了磁场促进樟芝液态发酵放大试验,结果显示,菌丝体生物量提高率为10.61%、总三萜增长率为29.91%、多糖增长率为20.81%,发酵时间节省了约27 h。以上结果表明,磁场可以促进樟芝液态发酵,显著提高其菌丝体生物量、三萜和多糖的产量,缩短发酵时间。(2)低频交变磁场对樟芝菌丝体结构的影响:这部分的研究目的在于从细胞水平探究低频交变磁场对菌丝体的影响。为此,利用扫描电镜、透射电镜等观察了菌丝体结构的变化,发现磁场处理后的菌丝体表面粗糙,结构松散,细胞壁略微变薄,液泡体积变大,线粒体体积改变,轻微肿大,表明磁场处理影响了细胞的结构。以DPH为探针,研究了菌丝体细胞膜的流动性,结果表明在一定磁感应强度下,荧光偏振度和荧光各向异性随着磁处理时长的增加均逐渐下降,即菌丝体细胞膜的流动性逐渐增大,促进了细胞内外物质的交换,可能是促进樟芝菌丝体生物量提高的原因之一。(3)低频交变磁场对樟芝液态发酵中基因表达的影响:这部分的研究目的在于从分子水平探究低频交变磁场促进樟芝液态发酵的机制。为此,对磁场处理前后的樟芝菌丝体进行转录组测序,共获得21431个Unigene。与对照组相比,每天磁处理4 h筛选出1880个差异基因,其中有1873个上调基因,有7个下调基因。对差异基因进行GO和KEGG富集分析,GO结果显示,差异基因主要富集在代谢过程和催化活性两个方面,KEGG结果显示差异基因主要富集在精氨酸和脯氨酸代谢、泛素介导的蛋白水解、-丙氨酸代谢、半胱氨酸和甲硫氨酸代谢、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解、柠檬酸循环等代谢通路。结合趋势分析,发现与氨基酸代谢、信号转导、柠檬酸循环和胞吞作用有关的基因表达量上调,认为是导致菌丝体生物量、三萜和多糖产量提高的关注基因。
【学位单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TS219
【部分图文】：

图 2.1 低频交变磁场设备示意图 V 交流电源 2.单向接触调压器 3.磁场线圈 4.摇床 5.摇床开关 6.摇床转速调7.转速显示屏Fig.2.1 Schematic diagram of low-frequency alternating magnetic field equipmen0 V alternating current power supply 2.One-way varitran 3.Magnetic field coil 4.Shle 5.Shaking table on-off 6.Shaking table speed adjustment button 7.Speed display s试验所使用的磁场促进液态发酵罐装置示意图如图 2.2 所示，磁感计测定，发酵控制系统可以调节温度和转速。磁场处理时，发酵液环进入管式磁场处理腔体中，处理结束后，再将发酵液返回至发酵

图 2.1 低频交变磁场设备示意图1.220 V 交流电源 2.单向接触调压器 3.磁场线圈 4.摇床 5.摇床开关 6.摇床转速调节按钮7.转速显示屏Fig.2.1 Schematic diagram of low-frequency alternating magnetic field equipment1.220 V alternating current power supply 2.One-way varitran 3.Magnetic field coil 4.Shakingtable 5.Shaking table on-off 6.Shaking table speed adjustment button 7.Speed display screen本试验所使用的磁场促进液态发酵罐装置示意图如图 2.2 所示，磁感应强度用高斯计测定，发酵控制系统可以调节温度和转速。磁场处理时，发酵液通过蠕动泵循环进入管式磁场处理腔体中，处理结束后，再将发酵液返回至发酵罐中

种保存方法：将樟芝菌（Antrodia camphorata）接种于斜面培养基养 15 d，置于 4℃冰箱中备用。子液培养方法：用接种铲从活化后的斜面上切取 0.5 cm2的菌体，养基中，于 27℃、150 r/min 条件下恒温培养 7 d。态发酵培养：以接种量为 10%，将培养完成的种子液接入液态发酵 27℃、150 r/min 条件下恒温培养 7 d。樟芝液态发酵生长曲线的测定接种量为 10%，装液量为 100 mL，温度为 27℃，摇床转速为 150芝液态发酵。以培养时间为横坐标，樟芝菌丝体生物量为纵坐标，发酵生长曲线。如图 2.3 所示，樟芝菌种的停滞期约处于 0~1 d，处于 1~6 d，培养 6 d 后进入稳定生长期，随着营养物质的耗尽和的积累，在约 9 d 后菌体自溶，部分菌丝死亡，菌丝体生物量开始亡期。因此，可以在 6~9 d 结束发酵，收集菌丝体或代谢物质。
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本文编号：2849886