真菌发酵海带渣工艺优化及其生产刺参饵料的技术研究

发布时间：2020-06-19 10:27

【摘要】：目前,我国在海带种植业的规模和产量均处于世界领先水平,并且已形成了以甘露醇、褐藻胶、碘为主要产品的工业体系,而在以上体系中,超过50%的海带成份成为固体废弃物,既浪费了大量的自然资源,又带来一系列环境污染问题。具有多种生物活性的食药用真菌多糖作为食药用真菌中主要活性物质,也具有极大的药用潜力和研究价值。本文主要以工业生产固体废弃物海带渣为培养基,固体发酵食药用真菌,生产真菌多糖,并进一步利用海带渣固体发酵产物研发新型发酵型刺参饵料。本文首先利用食药用真菌在海带渣基质上的发酵产物进行刺参养殖实验,结果表明发酵海带渣饲料的可行性。实验中R24和A47表现出较好的促进刺参生长的效果。其次以生长速率和多糖产率为指标对10种食药用真菌发酵海带渣的菌株进行评价,得出在海带渣基质上发酵生长最快的菌株为I30,多糖产率最高的菌株为R24和A47。最后以抗羟基自由基活性,免疫增强活性和肿瘤抑制率为目标进行生物活性评价,得出R24和A47两个菌株的固体海带渣发酵产物的生物活性最高。其中R24的发酵产物水提物在1.0mg/m L浓度下,对小鼠巨噬细胞免疫增强活性为19.92±0.16%,抗羟基自由基EC50为7.44±0.51μg/m L。A47的免疫增强活性和抗羟基自由基EC50为16.44±0.12%和58.36±3.11μg/m L。对筛选出的A47和R24两株优良菌株进一步进行了海带渣固体发酵条件的单因素实验,继而采用二次回归通用旋转设计,对R24和A47的固体发酵条件进行了五因素四水平响应面优化,分别得到两种菌株的固体发酵生长模型,并优化获得了海带渣固体发酵的最佳条件。在最佳发酵条件下进行的生长率验证实验表明模型的预测值和验证实验的实测值间拟合率高。生物活性实验验证了在最佳发酵条件下两种海带渣固体发酵产物的多糖产率,肿瘤抑制率和免疫激活活性,为固体海带渣废弃物的真菌发酵转化成高生物活性的真菌多糖,进而研制新型真菌多糖保健品和功能饲料提供了可能。在刺参养殖实验中,首先以增加刺参特定生长率和存活率为目标,对食药用真菌A47和R24的海带渣固体发酵产物进行不同配方养殖刺参实验,得到的最佳配方为HN5-4和HN15-7。然后,以某市售刺参饵料成品G4和未发酵海带渣做对照,与海带渣固体发酵饵料HN5-4和HN15-7进行刺参养殖实验对比,比较不同饵料的刺参特定生长率、摄食率,人工攻毒条件下的存活率和体内各种相关酶活性。实验结果显示,以固体海带渣发酵产物为主要成分的新型发酵型刺参饵料,可替代市售刺参成品饲料,促进刺参的摄食、消化和生长。在人工攻毒条件下,与其他饵料相比,海带渣发酵配方饵料HN5-4和HN15-7能显著提高刺参存活率(P0.05),显示了具有增强刺参免疫力和抗病力的效果。通过刺参养殖过程中消化系统酶活性和免疫相关酶活变化,考察了真菌发酵海带渣刺参饵料对刺参特定生长率和抗病力的实际促进效果。最后,在海带渣发酵饵料中添加不同浓度的产物多糖,考察刺参消化酶类的变化和免疫相关酶类的的非特异性免疫应答。结果表明,真菌发酵海带渣产生的多糖可以增强刺参消化系统淀粉酶活性,提高刺参的特定生长率,并在提高刺参体腔细胞的吞噬作用的同时,可显著增强非特异性免疫酶(溶菌酶、超氧化物歧化酶和酸性磷酸酶)的酶活性。显示了发酵产物多糖的促进刺参生长和免疫增强的效果。本文针对沿海地区海带加工业剩余废弃物多的问题,提出了一种食药用真菌固体发酵海带渣生产刺参饵料的方法;优化了食药用真菌固体发酵最优条件,对发酵过程中产生的多糖类活性物质的功能进行了评价分析;发现了含多糖类活性物质的饲料具有促进刺参自身免疫增强、提高刺参的抗病力的作用。为以真菌海带渣发酵产物为主要成分的环境友好型刺参发酵型海带渣饲料的研发提供理论依据和技术支持,为刺参的抗病提供了抗生素以外的选择。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X71;S963.5
【图文】：

图 3-1 固体发酵所用菌种对刺参湿重增长速率的影响 fungi strains fermented on kelp waste on the growth ratstichopus japonicus发酵产物作为刺参饵料的投饵量实验产物中选出 4 种对刺参生长具有促进作用的。分别以刺参湿重的 2%和 4%进行投饵量实长率的作用和刺参饲养中海泥的作用。并以威刺参饲料（主要成分为鼠尾藻粉和鱼粉等，不以此品牌饲料为对照 G，以未发酵海带渣为对进一步筛选，确定刺参喂养投饵量，并进一步参饵料的可行性。各饵料编号及对应组成如表表 3-4 第一组刺参饲养的饲料组成Table 3-4 Ingredients of group 1Ingredients3 R24 A47 B44 G

图 3-3 10 种食药用真菌固体发酵生长速率Fig. 3-3 Growth rate of solid-state fermentation for ten differentfungus on kelp waste海带渣真菌发酵产物多糖产率药用真菌中的主要活性成分是真菌多糖，食药用真菌多糖的抗氧他生物活性已经在一些国内外的相关研究中被报道。本实验中 菌 A45、A47、E6、I30、B44、F2、G36、R24、P42 和 P43，在酵培养基中培养 30 天后，得到真菌海带渣固体发酵产物。发酵提取其中的水溶性物质，经旋转蒸发和低温冷冻干燥，得到固体提物，水提物经醇沉、低温冷冻干燥，最终得到真菌粗多糖。0 种食药用真菌海带渣固体发酵产物的水提物产率及粗多糖产率、3-5 所示。

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本文编号：2720667