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桑黄(Phellinus)是一种珍贵的药用真菌,目前主要作为抗肿瘤药物和癌症放化疗辅助药物应用于临床医药领域。但由于自然界野生桑黄资源量稀少,人工栽培因产量不足无法满足用药需求。国外多通过液体发酵技术规模化生产桑黄菌丝体及代谢产物,而我国桑黄液体发酵技术目前还停留在实验室阶段,工业化发酵由于对其种性特征及发酵过程代谢规律研究不多,很少有商业化开发。因此,本文采用分子生物学技术和响应面分析方法对桑黄的菌种特性和液体发酵工艺进行优化,并对发酵过程中生理特性及动力学特征进行研究,得到以下研究结果:1.本研究采用rDNAITS序列分析技术,对野外采集的6株桑黄菌进行种属鉴定,确定其中桑-W、桑-F、桑-D、桑-Y、桑-H等5株菌属于裂蹄木层孔菌Inonotus liinteus(也称Phellinus linteus),桑-H1属于Fuscoporia qilva;并优选出生长性能优良的桑黄菌株桑-H,平板培养菌丝生长速度4.39±0.15mm/d,摇瓶培养菌丝体生物量14.63±0.31g/L,胞外多糖产量5.20±0.05g/L。2.采用Plackett-Burman实验设计和响应面分析法优化发酵培养基,得到最优培养基组分为:玉米粉10.86g,蛋白胨5.35g,KH2P041.63g,葡萄糖10g,酵母膏2g,MgSO4·7H2O1g,VB11Omg,水1000ml,摇床培养8d,菌丝体生物量21.876±0.62g/L,比优化前提高了 36.98%,胞外多糖产量6.502±0.04g/L,比优化前提高了 12.30%;对发酵培养条件进行优化,结果表明最佳初始pH6.0、装液量120ml/300ml、接种量12%、培养温度28℃、摇床转速200r/min,桑黄菌丝体和胞外多糖平均产量分别为22.38±0.21g/L和6.54±0.02g/L。3.通过对桑黄摇床发酵特征进行研究,结果显示液体发酵菌丝生长过程分为四个阶段:延滞期、快速生长期、稳定期和消亡期,摇床发酵周期为192h,菌丝体生物量22.49±0.56g/L,胞外多糖产量6.56±0.03g/L;分析发酵生理代谢参数,判定桑黄发酵代谢过程属于生长部分偶联型,基于Logistic方程、Luedeking-Piret方程建立了动力学模型,通过计算机拟合发现这三个模型拟合良好,能很好的描述桑黄菌丝体生成、胞外多糖合成和底物消耗动力学规律;研究桑黄液体发酵胞外酶活性变化规律,发现桑黄菌桑-H发酵过程对培养基中碳源的利用顺序为:淀粉>纤维素>木质素。蛋白酶是为利用氮源的蛋白类物质而诱导产生的。4.20L发酵罐放大试验结果显示,在初始pH6.0,装液量70%,接种量12%,培养温度28℃,搅拌转速200r/min,空气流量6L/min条件下,发酵培养144h,菌丝体和胞外多糖产量分别为27.80±1.26g/L、6.98±0.15g/L;其菌体生长特征、主要生理指标变化规律和摇瓶培养基本一致。监测发酵液pH值和还原糖浓度,总结其变化规律发现可从理论上用来判断放罐时间。该研究为桑黄发酵产业化生产提供了实验依据和理论基础,对满足桑黄临床用药需求,保护自然资源具有一定的意义。