蛹虫草液体发酵高产虫草素工艺研究

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1、合肥工业大学硕士学位论文蛹虫草液体发酵高产虫草素工艺研究姓名：方婷婷申请学位级别：硕士专业：农产品加工及贮藏工程指导教师：魏兆军201204蛹虫草液体发酵高产虫草素工艺研究摘要虫草素作为蛹虫草的重要活性成分之一，具有抗菌消炎、调节免疫、抗肿瘤、治疗白血病、锥形虫病等药理作用，本文对蛹虫草菌株进行液体发酵，从培养基成分优化、补充添加剂、重复批次发酵三个方面对液体发酵蛹虫草高产虫草素工艺进行了研究。以液体发酵培养基中葡萄糖浓度、酵母粉浓度、KH2P04浓度、MgS04浓度为因素，虫草素产量为考察指标，采用单因素实验和响应曲面法优化了培养基的组成

2、，分析结果表明，酵母粉浓度的线性效应，葡萄糖浓度、酵母粉浓度、MgS0。浓度的平方效应极度显著；MgS04浓度的线性效应、酵母粉浓度和MgS04浓度的交互效应高度显著；最佳培养基成分为：葡萄糖30．16g／L、酵母粉10．00g／L、KH2P042．04g／L、MgS041．46g／L，响应面模型在此条件下预测的虫草素产量为63．69mg／L。通过向最优液体发酵培养基中添加多种不同的添加剂，筛选出三种较为有效的添加剂：柠檬酸、甘氨酸和NH4Cl，并采用单因素试验优化得到最佳的添加量为柠檬酸O．6g／L、甘氨酸2．0g／L、NH4Cl0．5g

3、／L，且最佳的添加时间为发酵的第4天。将柠檬酸、甘氨酸、NH4Cl进行组合，共同添加到培养基中，摇瓶培养结果表明甘氨酸和NH4Cl的组合添加效果最显著，虫草素产量和生物量分别高达154．66mg／L和O．66g，比单独添加甘氨酸增加23．35％和46．67％，且比单独添加NH4C1增加33．27％和50．oo％。采用响应面分析法，以虫草素产量为试验考察指标，对甘氨酸添加量、NH4Cl添加量和添加时间进行了组合优化，分析表明最佳组合为：甘氨酸2．08g／L、NH4Cl0．71g／L、添加时间第4天，响应面模型在此条件下预测的虫草素产量为147

4、．92mg／L。验证结果显示虫草素的平均产量为146．15mg／L，与预测值相符合，说明试验结果与模型拟合良好，此响应面模型具有可行性。通过首批发酵动力学曲线可以看出，首批发酵10d再更换新鲜培养基进行重复发酵较为合适，且通过单因素试验得出补料培养基各组分为：葡萄糖10．0g／L、酵母粉6．Og／L、KH2P040．5g／L、MgS040．6g／L。从蛹虫草发酵产虫草素稳定性研究结果可以看出，重复批次发酵过程中，第2、3批虫草素产量和发酵强度均能维持较高水平，第4批后虽然略有下降，但仍都高于首批发酵；每批发酵时间缩短一半，虫草素产量较第1批

5、提高了5．5％．40．8％，发酵强度提高了1．3．2．1倍；此期间菌丝球形态保持良好，发酵能力较为稳定，且虫草素生产基本趋于线性，没有延滞期，为较稳定、高效的发酵生产过程。IV关键词：蛹虫草虫草素培养基优化响应曲面法添加剂重复批次发酵Voptimizationoftheliquid1．ermentatiOntechnologyof(■，咖c印s胁脚砌，妇forcordycepinproductionABSTRACTAsoneoftheimportantactiVeingredientsofCD，咖c9ps聊f，f幻，．括，cordyc印in

6、hasbeenreponedtoha、，eala培espectll肺ofpharmacological如咀ctions，includingtheiI出ibitionofi11flammation，eliminationofgerms，immuneregulation，anti—tumor，aIldtreatmentofleukemiaandtrypanosomiasis．Inthisstudy，cordycepinwasproductedbysubmergedliquidcultureof(?Dr谚yc9ps垅f，ff口厂fJ，theofl

7、iquidfermentationmediumcomposition，thesupplementofadditiVesandtherepeatedbatchfbrmentationwereinVestigatedinordertoincreasingtheyield．Toobtainahighcordycepinyield，thesinglefactorexperimentandtheresponsesurfacemethod0109y(RSM)wereusedforoptimizingthemediumcomponents，includi

8、ngtheconcentrationofglucose，yeastextract，KH2P04andMgS04．Theresultsshowedthatthelineardepe