促进剂对桦褐孔菌液体深层发酵多糖产生和活性的影响

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桦褐孔菌(Inonotus obliquus)是一种寄生在白桦树上的具有非凡治疗效果的稀有可食药用真菌,属于锈革孔菌科,担子菌属,主要分布于北纬45-50°的寒冷地区,如欧洲,亚洲和北美地区。研究发现,大多担子菌属真菌的子实体、发酵菌丝体和培养液中含有生物活性多糖。桦褐孔菌多糖具有免疫调节、抗肿瘤、抗氧化和抗感染等生物活性,且对人体无毒副作用,所以具有广阔的应用前景。为了满足日益增长的市场需求,我们采用液体深层发酵技术培养桦褐孔菌,缩短其生长周期来获取活性多糖。在目前国内外大量对液体深层发酵药用真菌的研究中发现,真菌次级代谢产物的产生深受培养环境(如氮源、碳源、pH和温度)的影响。通过添加化学试剂的方法改变细胞膜的通透性,以利于代谢产物在培养液中的积累成为现在的研究方向之一。本项目首次研究了化学促进剂对桦褐孔菌液体发酵胞内、胞外多糖积累和活性的影响。选用的三大类化学试剂包括:一、植物油和脂肪酸(大豆油、葵花籽油、橄榄油、玉米油、亚油酸、油酸、软脂酸、硬脂酸);二、表面活性剂(Tween80、Tween20、Triton X-100、CHAPS、PEG4000);三、有机溶剂(甲醇、乙醇、氯仿、甲苯、丙酮)。通过测定发酵胞内、胞外多糖的含量和菌丝体量,确定效果最佳的促进剂,并对其添加浓度、时间进行优化,最终达到增加桦褐孔菌多糖积累的目的。实验还进一步研究了在添加促进剂的基础上,加入木质纤维素(麦秆)作为桦褐孔菌液体深层发酵后续碳源对多糖产量和活性的影响。本实验显示在优化后的培养条件下,桦褐孔菌胞内、胞外多糖的产量和活性都有很大的提高,而且对其单糖的组成也有不同的影响。实验结果:1.研究了0.1%(v/v)的脂肪酸、植物油、表面活性剂和有机溶剂对桦褐孔菌菌丝体量和胞内外多糖含量的促进效果。我们发现:油酸、硬脂酸和软脂酸对桦褐孔菌菌丝体量的促进效果最为显著,促进率分别是13.81%、26.97%、13.24%(p<0.05)。相反,亚油酸、CHAPS、TritonX-100则对菌丝体有明显的抑制效果。其余试剂的作用效果相较于对照组无显著性差异。同时我们也发现脂肪酸和表面活性剂(除PEG4000)对桦褐孔菌胞外多糖(EPS)有显著的促进作用,有机溶剂和植物油体现了较强的抑制作用。其中,油酸、Tween80、TritonX-100的最大促进率分别为16.02%、42.66%、42.86%(p<0.05)。促进剂对胞内多糖(IPS)的影响也不尽相同。结果显示:Tween80、TritonX-100、乙醇和氯仿对IPS1(95℃下提取的胞内多糖)和IPS2(121℃下提取的胞内多糖)的促进作用最显著,其促进率分别是7.12%、6.08%、9.67%、16.87%(p<0.05)和20.27%、14.50%、15.20%、17.22%(p<0.05)。2.通过综合比较所添加不同促进剂后对桦褐孔菌菌丝体量、胞内外多糖含量的影响,我们选定油酸、Tween80和TrintonX-100为最优促进剂,并对其添加浓度和添加时间进行了优化。结果表明:0.5%(v/v)的油酸浓度对菌丝体量和EPS的促进效果最显著,而当浓度为0.1%时对IPS的作用最强。对于Tween80而言,当浓度为0.1%(v/v)并在第一天添加时对菌丝体量、EPS、IPS1和IPS2都有显著的促进作用,促进率分别为16.60%、80.77%、37.75%和18.14%(p<0.05)。任何浓度的TrintonX-100对菌丝体量有抑制作用,当其浓度为0.1%(v/v)时,IPS1和EPS的含量最高,当浓度为0.05%(v/v)时,IPS2的含量最高。在添加时间的研究中发现,油酸和Tween80的最佳添加时间都是第一天(24h),而TrintonX-100在第一天添加对EPS的促进作用最强,在第0天添加时IPS的含量最大。3.在含木质纤维素(麦秆)培养基中添加表面活性剂,探索这两者对桦褐孔菌菌丝体量、EPS和IPS含量的共同影响。结果显示:同时加有麦秆和TrintonX-100对EPS和IPS的促进作用最明显,EPS、IPS1和IPS2量比基本培养基分别增长了64.29%、13.49%和23.19%(p<0.05);比麦秆培养基分别增长了28.16%、7.69%和10.12%(p<0.05)。4.比较研究了三种优化培养条件后液体发酵得到的胞内外多糖的活性和单糖,发现添加油酸、Tween80和TrintonX-100对多糖的DPPH自由基清除率有显著促进作用(p<0.05)。而且桦褐孔菌多糖主要由葡萄糖、甘露糖、半乳糖和少量的木糖、阿拉伯糖、鼠李糖组成,但是各类单糖比例各不相同。所有多糖中,来自油酸培养基的EPS的IC50值最低,为0.66mg/mL,可能原因是含有大量的葡萄糖、甘露糖和半乳糖。
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